汪春
(合肥工業(yè)大學建筑設(shè)計研究院,安徽 合肥 230041)
老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價體系研究
汪春
(合肥工業(yè)大學建筑設(shè)計研究院,安徽 合肥 230041)
根據(jù)老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價準則,構(gòu)建評價指標體系,從易采集、易量化、可比性、綜合性等方面權(quán)衡,選取道路網(wǎng)絡(luò)密度、公交站點覆蓋率、自行車網(wǎng)絡(luò)密度、步行網(wǎng)絡(luò)密度4個指標,評價方法上采用了擴展性較好的線性模型,并通過層次分析法和專家決策法,求解各評價指標權(quán)重系數(shù)。通過老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價體系,可以快速對老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)進行評價。老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價體系是一種老城區(qū)城市規(guī)劃建設(shè)管理工具,目的是建立一套老城區(qū)道路交通評價體系,評價老城區(qū)道路交通在多重因素作用下發(fā)展狀態(tài)和發(fā)展趨勢,通過直觀和量化手段對老城區(qū)交通健康狀態(tài)橫向比較、縱向比較,便于進行問題分析和查找。
健康城市;老城區(qū);道路交通;評價體系
隨著城市不斷發(fā)展,城市病在全球城市逐步顯現(xiàn),老城區(qū)更是首當其沖。從20世紀80年代開始,基于城市病治理的健康城市理念從公共衛(wèi)生領(lǐng)域快速擴展到城市規(guī)劃領(lǐng)域,從北美、歐洲開始席卷全球[1]。構(gòu)建健康老城區(qū),其中首要問題是系統(tǒng)解決老城區(qū)交通問題,構(gòu)建老城區(qū)健康道路交通體系,并提出一套便于操作的老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價體系。
國內(nèi)外對于健康城市交通規(guī)劃、健康城市道路交通的相關(guān)研究較少,針對老城區(qū)健康道路交通特征的研究沒有涉及,且尚未提出老城區(qū)道路交通系統(tǒng)健康狀態(tài)評價體系[2]。
老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)是一種老城區(qū)城市規(guī)劃建設(shè)管理工具,目的是建立一套老城區(qū)道路交通評價體系,評價老城區(qū)道路交通在多重因素作用下發(fā)展狀態(tài)和發(fā)展趨勢?,F(xiàn)狀對老城區(qū)道路交通評價,主要從道路網(wǎng)絡(luò)、公交系統(tǒng)、慢行系統(tǒng)等子系統(tǒng)進行獨立評價,健康道路交通狀態(tài)評價需要尋求較為完善的評價體系,對老城區(qū)道路交通進行綜合評價。如何建立評價體系,是老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價的核心問題。
評價老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)需要有一套明確的量化指標,老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價的核心是建立評價指標體系,是評價結(jié)果可信度的關(guān)鍵因素。評價指標體系選擇一方面要全面反映老城區(qū)道路交通狀況,另一方面又要方便獲取、便于計算。
1.1 評價指標體系
老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)強調(diào)以人為本、綠色低碳,因此更關(guān)注公共交通、慢行交通相關(guān)評價指標。綜合全面性、易獲取、易量化等方面因素,本論文選道路網(wǎng)密度、公交站點覆蓋率、非機動車道網(wǎng)絡(luò)密度、步行網(wǎng)絡(luò)密度4項指標,構(gòu)成本論文評價指標體系。下一步隨著研究深入,對指標體系可進一步擴展[3]。
1.1.1 道路網(wǎng)密度
道路網(wǎng)絡(luò)是老城區(qū)道路交通載體,是老城區(qū)道路交通最重要限制因素。道路網(wǎng)絡(luò)密度決定著老城區(qū)交通容量,也是現(xiàn)狀老城區(qū)交通核心問題所在。道路網(wǎng)密度一方面能反映老城區(qū)道路網(wǎng)建設(shè)水平,另一方面能反映老城區(qū)布局均衡和合理性,十分適合作為老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)主要評價指標之一。
1.1.2 公交站點覆蓋率
公共交通最能體現(xiàn)老城區(qū)以人為本、綠色低碳特征,其發(fā)展水平直接關(guān)系到老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)。評價老城區(qū)公共交通發(fā)展水平,公交站點覆蓋率是最為常見的評價指標。公交站點覆蓋率通常分為300 m和500 m半徑,是指所有公交站點在計算服務半徑下覆蓋面積之和與城區(qū)面積的比值,指標即體現(xiàn)了公交服務覆蓋的面積,又反映公交為居民提供服務的便捷程度,適宜作為老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價指標。
1.1.3 自行車道網(wǎng)絡(luò)密度
自行車曾經(jīng)是老城區(qū)主要交通方式之一,近年來隨著健康環(huán)保、綠色低碳理念,自行車迎來了全面復興。自行車交通作為一種健康交通方式,對老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)影響較大。作為老城區(qū)自行車交通方式硬件支撐,自行車道網(wǎng)絡(luò)密度應納入老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價指標體系中。
1.1.4 步行網(wǎng)絡(luò)密度
老城區(qū)商業(yè)設(shè)施集中、建筑密集,步行是老城區(qū)最為普遍和有效的交通方式,是老城區(qū)保持街道活力的重要因素,也是最為健康的交通方式。步行網(wǎng)絡(luò)密度是反映老城區(qū)步行服務水平重要指標之一,因此將其納入老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價指標體系。
1.2 評價指標量化和標準體系
可比性、可量化、易量化是評價指標選取重要原則,在老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價指標體系構(gòu)建過程中也充分考慮這一原則。
《城市交通管理評價指標體系(2012版)》建立了一整套指標評價標準,本論文所選取4個評價指標均包括在內(nèi),因此本論文評價標準參照《城市交通管理評價指標體系(2012版)》[4]。另外在《城市道路交通規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》(GB 50220—1995)中對本論文所選取的4個評價指標計算方法均有明確說明,可以方便計算得到。
根據(jù)評價標準體系,4個評價指標分值量化見表1。
老城區(qū)道路健康狀態(tài)評價指標相對獨立,且評價模型要易于擴展,因此論文采用線性模型作為老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價方法。
2.1 線性模型
線性模型是正態(tài)線性模型直接推廣,可適用于連續(xù)數(shù)據(jù)和離散數(shù)據(jù)。線性模型反映了自變量x1…,xk與因變量y之間的關(guān)系,通過觀察資料(yi,xi1,…,xik),i=1,2,…,n來探討這種關(guān)系是否存在,自變量x1…,xk的變化在多大的程度上對y的值有影響,有哪些自變量xi是重要的,哪些是不重要的。
用(A)*的寫法來描述線性模型,y是因變量的觀察向量,Xn×k是自變量的觀察向量組成的矩陣,線性模型就是
線性模型就是將(A)*中的條件放寬。若用μ表示y的期望值,由(A)*要求μ是x1,…,xk的線性函數(shù),在線性模型中,引入連接函數(shù)g(μ),令
線性模型還把y是正態(tài)分布這一條件放寬為具有散度參數(shù)中的單參數(shù)指數(shù)族分布。由于上述兩個條件已放寬,(A)*中獨立同方差的條件自然也就放寬了,獨立性仍然保持,而方差可以改變。
線性模型用于老城區(qū)道路網(wǎng)健康狀態(tài)建模的基本形式見下式:
式中:I為綜合評判值,其值的高低表示老城區(qū)道路網(wǎng)的健康水平;Ai為i項指標的權(quán)重值;Yi為i指標的得分,i=1,2,3,4。
其中,Y1表示道路網(wǎng)密度得分,Y2表示公交站點覆蓋率得分,Y3表示非機動車道路網(wǎng)密度,Y4表示步行網(wǎng)絡(luò)密度。
2.2 權(quán)重計算
在線性模型中,由于缺乏回歸分析所需歷史數(shù)據(jù),本論文采用層次分析法和專家決策法來確定權(quán)重系數(shù)[2]。
2.2.1 層次分析法
2.2.1.1 層次分析法原理
層次分析法(the analytic hierarchy process,AHP)是一種解決多目標復雜問題的決策分析方法,將定量分析與定性分析結(jié)合起來,用決策者的經(jīng)驗判斷各衡量目標能否實現(xiàn)標準之間相對重要程度。
層次分析法大體可分為四個步驟。步驟一是建立層次結(jié)構(gòu)模型,結(jié)構(gòu)模型包括目標層、指標層和方案層;步驟二是構(gòu)造兩兩比較的成對比較矩陣,成對比較矩陣是量化依據(jù),是后序計算基礎(chǔ),由于受人的主觀因素影響很大,應由經(jīng)驗豐富、判斷力強的專家給出;步驟三是由成對比較矩陣計算被比較元素相對權(quán)重;步驟四是計算各層元素組合權(quán)重。
2.2.1.2 建立層次結(jié)構(gòu)模型
老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價目標層為老城區(qū)道路交通健康評分,指標層包括道路網(wǎng)密度、公交站點300 m半徑覆蓋率、自行車網(wǎng)絡(luò)密度、步行網(wǎng)絡(luò)密度4個指標,方案層為具體供評價的老城區(qū)。
2.2.1.3 構(gòu)造判斷矩陣
老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價重點是確定道路網(wǎng)密度、公交站點覆蓋率、自行車網(wǎng)絡(luò)密度、步行網(wǎng)絡(luò)密度相對于老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)的權(quán)重。在確定指標層各指標之間權(quán)重時,定性給出結(jié)果不具備科學性,本論文采用著名運籌學家T.L. Santy提出的一致矩陣法,通過4個指標之間兩兩相互比較,構(gòu)建判斷矩陣,用來表示4個指標針對老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)相對重要性比較。判斷矩陣元素αij建議采用1~9比例標度法給出(見表2)。指標層指標個數(shù)可以根據(jù)所掌握數(shù)據(jù)情況進行擴展。
表2 矩陣元素αij標度方法表
根據(jù)老城區(qū)道路交通特點,對道路網(wǎng)密度A1、公交站點覆蓋率A2、非機動車道網(wǎng)絡(luò)密度A3、步行網(wǎng)絡(luò)密度A44項指標進行兩兩比較后,構(gòu)建判斷矩陣:
構(gòu)建完成后,需要對判斷矩陣進行一致性考察。判斷矩陣可以不一致,但需要在一個范圍之內(nèi)。對于不一致的判斷矩陣,需要求解最大特征值和特征向量。Satty等人建議用對應于最大特征根λmax的特征向量,經(jīng)歸一化后,作為權(quán)向量W,即如式(4)所示:
2.2.1.4 判斷矩陣一致性檢驗
W是指標層中4個指標對于老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)相對重要性的排序權(quán)值,是層次單排序。層次單排序是否成立,需要對判斷矩陣A進行一致性檢驗。當判斷矩陣A具有一致性或偏離一致性程度在可接受范圍內(nèi)時,W能反映各指標之間相對重要性程度,可以在健康狀態(tài)評價中加以應用。
當λmax比n大得越多時,A的不一致性越嚴重,因此用λmax-n的大小來衡量A的不一致程度,從而確定一致性指標CI,見式(5)。當CI=0時,A有完全一致性,當CI越大,不一致越嚴重:
為衡量CI大小,引入隨機一致性指標RI,RI取值可以通過表3查詢得到。
表3 RI的取值
在CI和RI確定后,計算一致性比率,見式(6),當一致性比率CR<0.1時,可認為判斷矩陣A的不一致程度在容許范圍之內(nèi),有滿意的一致性,通過一致性檢驗,其歸一化特征向量W可以作為權(quán)重向量,否則需要重新構(gòu)造判斷矩陣A,直到通過一致性檢驗:
計算得到本次構(gòu)造矩陣A的一致性比率CR=0<0.1,為完全一致矩陣,滿足一致性要求,因此老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價4項指標權(quán)重向量為
2.2.2 專家決策法
2.2.2.1 專家決策法介紹
專家決策法是一種向?qū)<疫M行調(diào)查研究,依靠專家經(jīng)驗和智慧進行集體判斷的方法,特別適用于在許多條件不確定時決策。專家決策法采用匿名方式通過多次函詢征求專家們意見,組織決策小組對每一輪意見進行匯總整理,作為參照資料再發(fā)給每一個專家,供他們分析判斷,提出新意見,多輪后專家意見漸趨一致,得到最終結(jié)論。
采用專家決策法時,決策專家一般應有名望或從事所調(diào)查專業(yè)多年,專家人數(shù)一般以20~50人為宜;宜反復進行三四輪調(diào)查,在專家意見趨于一致時,確定趨于一致的決策結(jié)果。在調(diào)查過程中要注意匿名性、反饋性和收斂性,匿名性可保證專家之間相互消極影響,反饋性可以讓每個人知道意見傾向,收斂性可以確保最終決策意見代表全體專家意見,是集體智慧結(jié)晶。
2.2.2.2 專家決策法計算指標權(quán)重系數(shù)
專家決策法計算方法很多,有加法評價、連積評價、和數(shù)相乘評價、加權(quán)評價、功效系數(shù)等多種方法。本論文4個評價指標之間關(guān)系簡單,且不涉及多方案評價,宜采用加法評價法,將每輪所調(diào)查專家對每一項指標權(quán)重的平均值作為本輪權(quán)重推薦值。
本論文通過向20位交通領(lǐng)域和城市規(guī)劃領(lǐng)域?qū)<?,進行3輪老城區(qū)道路網(wǎng)健康狀態(tài)影響因素權(quán)重問卷調(diào)查,第三輪調(diào)查表格整理見表4。
表4 專家決策法第三輪調(diào)查結(jié)果匯總表
將第三輪4項指標權(quán)重平均值作為專家決策法推薦權(quán)重,即4項指標權(quán)重向量為
2.2.3 模型權(quán)重系數(shù)確定
將層次分析法和專家決策法得到的老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)4個影響指標權(quán)重系數(shù)進行平均后,得到4項指標權(quán)重向量為W=(0.38,0.28,0.18,0.16)T。
3.1 現(xiàn)狀老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價
老城區(qū)現(xiàn)狀道路網(wǎng)密度為4.17 km/km2,公交站點300 m覆蓋率為86.2%,非機動車道路網(wǎng)密度為8.44 km/km2,步行路網(wǎng)密度為9.31 km/km2。
由表5可得,老城區(qū)現(xiàn)狀路網(wǎng)密度得分Y1= 47.55,老城區(qū)現(xiàn)狀公交站點300 m覆蓋率得分Y2=96.55,老城區(qū)現(xiàn)狀非機動車道路網(wǎng)密度得分Y3=36.17,老城區(qū)現(xiàn)狀非機動車道路網(wǎng)密度得分為Y4=46.55。
由所建立的模型I=AiYi得,合肥市老城區(qū)現(xiàn)狀道路交通健康狀態(tài)最終得分為
I=47.55×0.38+96.55×0.28+36.17×0.18+ 46.55×0.16=59
3.2 改善后老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價
對老城區(qū)進行規(guī)劃調(diào)整后,老城區(qū)規(guī)劃道路網(wǎng)密度為12.98 km/km2,公交站點300 m覆蓋率為99%,非機動車道路網(wǎng)密度為17.63 km/km2,步行路網(wǎng)密度為18.17 km/km2。
將論文研究成果在合肥市老城區(qū)交通改善研究中加以應用,分別針對合肥市現(xiàn)狀和改善后道路交通健康狀態(tài)進行評價。
表5 老城區(qū)道路網(wǎng)健康狀態(tài)影響指標量化得分指標
表6 老城區(qū)道路網(wǎng)健康狀態(tài)影響指標量化得分指標
由表6可得,老城區(qū)規(guī)劃路網(wǎng)密度得分Y1=97.27,老城區(qū)規(guī)劃公交站點300 m覆蓋率得分Y2=99.75,老城區(qū)規(guī)劃非機動車道路網(wǎng)密度得分Y3=78.15,老城區(qū)規(guī)劃非機動車道路網(wǎng)密度得分Y4=90.85。
由所建立的模型I=AiYi得,老城區(qū)規(guī)劃道路交通健康狀態(tài)最終得分為
I=97.27×0.38+99.75×0.28+78.15×0.18+ 90.85×0.16=93
對比分析可知,通過老城區(qū)健康交通規(guī)劃和設(shè)計后,老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)有較大幅度提升,健康狀態(tài)得分由現(xiàn)狀59分提升為93分,規(guī)劃設(shè)計措施效果明顯。
基于易使用、易擴展原則,本文構(gòu)建了老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價指標體系,包括道路網(wǎng)絡(luò)密度、公交站點覆蓋率、自行車道網(wǎng)絡(luò)密度和步行網(wǎng)絡(luò)密度四大指標,提出了老城區(qū)道路交通健康狀態(tài)評價線性模型,并通過層次分析法和專家決策法,對線性模型系數(shù)進行求解。通過評價體系,輸入相關(guān)參數(shù),可以直觀、便捷地得到老城區(qū)道路交通健康得分。
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U491.1
A
1009-7716(2016)12-0143-05
10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.12.043
2016-08-26
汪春(1983-),男,安徽樅陽人,工程師,從事城市交通規(guī)劃、智能交通規(guī)劃設(shè)計工作。