2016年全国大学生数学建模竞赛论文.pdf

小区开放对道路通行的影响评价模型 摘要 本文针对小区开放对道路的影响进行了研究，建立了层次分析模型、通行能 力评价模型，使用了MATLAB、EXCEL 等软件，得出小区开放在不同条件下会对道 路交通产生不同的影响。首先运用层次分析法，分析得出整体一般情况下小区开 放有利于周边道路交通的结论。之后构建了不同类型的小区，并分析得出小区开 放的效果与小区结构及周边道路结构、车流量有关，因此小区开放不能盲目采取， 要因地制宜。最后根据分析结果，从交通通行的角度，向城市规划和交通管理部 门提出了关于小区开放的合理化建议。 本文的突出特点是使用了层次分析法定量的比较了小区开放前后道路合理 性，构建了对于研究该问题具有代表性的三种类型的小区，并建立了影响评估模 型，客观的对不同小区结构及周边道路结构、车辆通行的影响进行评价。 针对问题一，首先查阅相关资料选取影响道路通行的指标，并对选取的指标 进行筛选，然后运用各项指标进行层次分析，通过小区开放和小区封闭对道路交 通和理性的判断来分析小区开放对道路通行的影响最后得出从整体看来，小区开 放有利于道路通行。 针对问题二，通过查阅有关道路通行能力的相关资料建立了通行能力评价模型， 首先根据模型求出道路基本通行能力的表达式，基本通行能力是理想状态下的通 行能力，与实际情况分析对比存在差异。因此基于差异，通过各实际因素对道路 通行能力的影响进行修正，得到实际道路通行能力的数据。最终计算出小区开放 前后实际通行能力的相对系数。 针对问题三，构建了三种类型的小区，不同类型的小区具有不同的结构及不 同的周边道路结构、车流量，应用问题二建立的模型分别对三种小区开放和封闭 条件下周边道路的实际通行能力进行了计算，通过相对系数评价不同类型的小区 开放对道路通行的影响，分析得出小区开放与地理位置、内部结构等因素有关， 不能一概而论。 针对问题四，结合前述模型结果分析结果，从交通出行角度对城市规划部门 和交通管理部门提出了合理化意见。小区开放要合理的实施以体现小区开放的意 义。 最后，我们还对结果进行了误差分析和灵敏度分析，并对模型做出了评价、 改进与推广。 关键词：小区开放；道路通行；层次分析法；通行能力评价模型；MATLAB 1 §1 问题的重述 1.1 引言 1.背景介绍 八十年代起，各国提出的理论如“住宅小区”“邻里单位”“扩大街坊”都深 刻的影响了我国居住区的规划。战后为了适应人民生活不断提高的要求，各国居 住规划进一步总结和提高了小区的组织形式。小区作为城市的一个细胞，理论沿 用至今，影响深远。而随着经济的发展以及人民生活水平的提高，城市化的进程 加速，汽车持有量呈现出前所未有的上升趋势，交通拥堵问题也日益严峻。2016 年2 月21 日，国务院发布《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》， 其中第十六条关于推广街区制，原则上不再建设封闭住宅小区，已建成的住宅小 区和单位大院要逐步开放等意见，引起了广泛的关注和讨论。 2.提出问题 除了开放小区可能引发的安保等问题外，议论的焦点之一是：开放小区能否 达到优化路网结构，提高道路通行能力，改善交通状况的目的，以及改善效果如 何。一种观点认为封闭式小区破坏了城市路网结构，堵塞了城市“毛细血管”， 容易造成交通阻塞。小区开放后，路网密度提高，道路面积增加，通行能力自然 会有提升。也有人认为这与小区面积、位置、外部及内部道路状况等诸多因素有 关，不能一概而论。还有人认为小区开放后，虽然可通行道路增多了，相应地， 小区周边主路上进出小区的交叉路口的车辆也会增多，也可能会影响主路的通行 速度。为此，我们尝试解决以下问题：能否选取合适的指标体系，建立车辆通行 的数学模型，研究小区开放对周边道路通行的影响；构建不同类型的小区，定量 的比较小区开放后对道路通行的影响；并向城市规划和交管部门提出合理化建 议。 3.研究的意义 就城市发展来看，一些城市在土地利用和道路交通存在着矛盾。随着居住小 区建设规模的扩大，一定会影响到城市整体的发展。解决小区内部交通和周边地 区交通的矛盾，对建造宜居型城市具有重要意义。 从交通通行来看，随着经济的发展以及人民生活水平的提高，城市化的进程 加速，汽车持有量呈现出前所未有的上升趋势，交通拥堵问题也日