兰州市交通绩效评价及道路优化.pdf

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1、竞赛队编号（参赛学生不填写）：_ 西北师范大学 2013 年数学建模竞赛 姓 名 学 号 所在学院 联系方式 李钊 201075050114 地理与环境科学学院 18919113893 陈秀琴 201075050103 地理与环境科学学院 18993036819 参赛队员 张香丽 201075020145 地理与环境科学学院 18794247525 指导教师：师玮 竞赛题目（在 AB 上打勾）：A B 1 兰州市区交通绩效评价及道路优化研究 兰州市区交通绩效评价及道路优化研究 摘要 摘要 随着我国城镇化进程的不断加快，城市机动车拥有量不断加大，而这带来的的是逐步严重的城市交通拥堵问题。兰州市区

2、交通拥堵，有着其特殊地理位置和历史规划的原因，同样也存在现有的交通管理与规划问题。如何能够缓解兰州市区交通拥堵和优化兰州市区交通规划，这需要对兰州市区交通绩效进行一个全面的评价。本文主要分为三个部分，兰州市区交通绩效评价，交通路口优化模型，兰州市区主要交通路口优化分析。我们收集了 2007 年-2012 年的兰州市区六年交通相关数据，提出了影响兰州市交通效率的 22 项因子，运用熵权-模糊综合分析法对兰州市区交通进行全面评价。在交通路口优化方案中，运用交通流模型模拟了十字路口和丁字路口的车流运行状况，分别推理出了十字路口和丁字路口的线性优化模型。在绩效评价模型和交通路口优化模型的基础上，我们对

3、兰州市主要的几个交通路口进行了评价和优化。文末，我们深刻感受到了兰州市的交通拥堵主要在于交通路口的转弯半径太小，导致堵车的问题，因此，我们将我们的研究方案写成一份建议信，希望能得到兰州市交通局的重视。关键词：关键词：交通拥堵 绩效评价 熵权-模糊综合分析 交通优化模型 2 Abstract With Chinas accelerating urbanization process,urban vehicle ownership increases rapidly,which brings the city traffic congestion problem is gradually seri

4、ous.Lanzhou urban traffic congestion,not only with its special geographical position and history of planning,and is closely related to the existing traffic management and planning.How can you alleviate in lanzhou,lanzhou urban traffic congestion and optimizing the urban traffic planning,it need to l

5、anzhou city traffic for a comprehensive performance evaluation.This paper mainly divided into three parts:performance evaluation of lanzhou urban traffic,traffic intersection optimization model and optimization analysis lanzhou major urban traffic intersection.We collect the six years from 2007 to 2

6、012 of lanzhou city traffic data,22 factors that influence efficiency of lanzhou traffic is proposed,using the entropy weight and fuzzy comprehensive evaluation on the comprehensive analysis of lanzhou urban traffic.In traffic intersection optimization scheme,using the traffic flow model to simulate

7、 the running status of intersection and the traffic on the t-junction and reasoning out of the intersection and t-junction,respectively,the linear optimization model.In the performance evaluation model and optimization model on the basis of traffic intersection,we mainly several typical traffic inte

8、rsection in lanzhou city is evaluated and optimized.Below,we deeply felt the lanzhou city traffic congestion mainly depends on the traffic intersection turning radius is too small,lead to traffic problems,therefore,we research project we will write a position paper,hope to get of the communications

9、bureau of lanzhou city.Key words:traffic congestion;performance evaluation;the entropy weight and fuzzy comprehensive analysis;the optimization model for traffic 3 目录目录 一 问题重述.1 二 问题分析.1 2.1 城市绩效评价模型的分析.1 2.2 城市交通优化模型的分析.2 2.3 兰州市区交通综合分析.2 2.4 模型建立方法与思路.2 三 模型假设.2 四 符号说明.3 五 模型准备.4 5.1 城市交通系统.4 5.2

10、城市交通绩效评价指标要素及评价标准.4 5.3 城市交通绩效评价指标体系.4 5.3.1 城市基本状况.5 5.3.2 道路交通规划.5 5.3.3 道路管理与政策.7 5.3.4 智能交通管理.8 5.4 交通流模型.9 5.4.1 道路流量.9 5.4.2 行车速度.10 5.4.3 车流密度.10 5.3 熵权-模糊综合评价模型.10 5.3.1 熵值法确定权重.11 5.3.2 模糊综合评价.12 5.3.3 隶属度的确定.14 六 模型建立与求解.14 6.1 兰州市交通状况.14 6.2 兰州市道路交通状况的特征.15 6.2.1 兰州市城市道路网络呈带状结构.15 6.2.2 兰

11、州市主干道的区位选择为沿山、沿河.15 6.2.3 兰州市城市交通分级不明确,混合交通相互干扰,分流困难.15 6.3 兰州市交通绩效评价模型建立.16 6.3.1 熵值法确定指标权重.16 6.3.2 兰州市交通绩效模糊综合评价.19 6.4 兰州市道路交通智能优化.21 6.5 十字路口交通模型.21 6.5.1 十字路口交通模型分析.22 6.5.2 十字路口交通模型建立.23 6.5.3 十字路口交通模型应用.25 6.6 丁字路口交通模型.26 4 6.7 丁字路口交通模型验证.27 6.8 丁字路口优化模型应用.28 6.9 兰州市区交通综合分析.29 6.9.1 兰州市十字路口智

12、能交通体系.29 6.9.2 兰州市 BRT 快速公交.30 七 模型的评价.31 八 模型的改进.31 8.1 城市绩效评价模型改进.31 8.2 交通路口优化模型改进.31 九 给兰州市交通局的一封信.32 十 参考文献.33 1 一 问题重述 一 问题重述 随着城镇化进程的不断加快和汽车工业的快速发展，近年来我国城市机动车拥有量得以大幅度增加，尽管政府每年都要投入大量的资金进行包括道路建设在内的城市基础设施的建设，但是道路建设的速度总是赶不上汽车拥有量增加的速度。长期以来，城市交通不堪重负，交通拥堵越来越严重。交通拥堵速度从北上广一线城市蔓延到二三线城市，拥堵范围正在从中心城区向城郊地区

13、延伸。逢节必堵、逢年更堵、节前最堵已成为刻画大多数中国城市交通状况的公理。交通拥堵已严重影响到城市的人居环境，也成为制约城市可持续发展的重要瓶颈，自然也就成为了大众性城市亟待解决的共同难题。为了制堵，各地政府在进一步加大基础设施投资的同时，越来越多的采用限行、限购、限牌等行政手段限制交通流量来缓解交通压力。这些行政手段在一定程度上的确有限的缓解了交通拥堵，但只能治标不能治本，当然无法从根本上解决交通拥堵的问题。应该注意到，城市道路的建设速度远远落后于汽车拥有量的增长速度是我国大多数城市面临的一个刚性约束，而且这一约束在未来很长时间内难以彻底改变。因此，优化城市交通规划和道路交通标线，提高交通效

14、率，就成了缓解交通拥堵的关键所在。要优化城市交通规划和道路交通标线，首先要对城市交通绩效进行科学评价。要对城市交通绩效进行科学评价，就必须建立城市交通绩效评价的指标体系。从指标体系出发，以交通绩效最大化为目标，才能建立城市交通规划和道路交通标线的优化模型。基于优化模型，就能进行城市交通规划和道路交通标线的优化设计。请以兰州市道路交通为研究样本，通过互联网、政府部门、科研院所、新闻媒体等一切可能的途道，广泛收集兰州市道路交通的相关数据，解决下列问题：1.通过对交通拥堵的成因分析，进一步健全城市交通绩效评价的指标体系，建立城市交通规划和道路交通标线的优化模型。2.基于你们的优化模型，选定兰州市一个

15、典型的交通线路，制定一个详细的具有可操作性的道路交通优化方案（方案至少要包含交通路口各个方向（含人行道）的通行时间分配，左、右转向设定的条件，直行、转向车道的标线设置等内容）。并运用你们的评价指标体系评估你们的交通方案。3.给有关部门写一封不超过 800 字的信，推介你们的方案。二 问题分析 二 问题分析 2.1 城市绩效评价模型的分析 2.1 城市绩效评价模型的分析 城市道路的拥堵问题相当严重，我们要认真考虑各因素对于城市交通拥堵的原因分 2 析，首先应该从城市基本状况、道路交通规则、道路管理与政策、智能交通管理等四方面进行分析，从而更好的确立各个相关指标，指标体系的建立是一个城市交通绩效评

16、价的重点步骤，建立好的城市交通绩效评价模型仍然需要利用实际的情况，对其的合理性进行分析。我们通过统计年鉴和网络资源，收集了 2007 年至 2012 年兰州市区六年的各项交通指标数据，运用熵值法确定各指标权重，然后通过模糊综合分析法对各项指标进行分析，然后对影响兰州市交通的四项因素进行了模糊评价，最后得出兰州市六年的交通评价指标。2.2 城市交通优化模型的分析 2.2 城市交通优化模型的分析 在对兰州交通问题经验性的认识上，基于城市绩效评价模型对兰州市近六年的交通情况的分析基础上，我们判断出兰州市道路交通拥堵主要在于十字路口和丁字路口的拥堵。为了提出兰州市道路交通优化模型，必须在要对十字路口和

17、丁字路口进行分析，然后提出交通控制优化模型，以此缓解兰州市交通拥堵压力。我们在交通灯控制为主，道路标线引导为辅的基础上，展开讨论，旨在提出十字路口和丁字路口的优化模型，优化路口通行时间、转向条件和标线设置。2.3 兰州市区交通综合分析 2.3 兰州市区交通综合分析 在十字路口和丁字路口交通优化模型基础上，以兰州市南关什字和西关什字十字路口进行了系统分析，以桃海的宝石花丁字路口进行了简要分析，最后以兰大盘旋路和兰州 BRT 快速交通为例，对兰州市智能交通管理与规划进行了阐述。2.4 模型建立方法与思路 2.4 模型建立方法与思路 图图 1 三 模型假设 三 模型假设 1 兰州市交通绩效评价以全年

18、整体状况为主，不单独考虑特殊交通状况；2 本次交通评价对象是兰州的四个主城区，不包含红古区在内；3 3 市区内黄灯时间一般为 3s，在此模型中不考虑黄灯时间；4 在车辆通行过程中，假设不出现车辆事故和不可抗拒的天气等因素影响；5 十字路口，同一走向（南北走向、东西走向）的车流速度假设一致；6 在模拟十字路口与丁字路口的车流时，以主要路段为主，不包含特殊路段。四 符号说明 四 符号说明 符号 符号说明 Q 实际车辆数 q 单车道的单位时间车辆数 n 实际车道数 u 瞬时行车速度 u 时间平均车速 iu 第i辆车的瞬时车速 N 观测的车辆数 it 第i辆车行驶距离 D 所用的行驶时间 K 车流密度

19、 L 路段长度 P 人均道路面积 S 道路面积 A 城市人口 sR 静态中核非直线系数 DR 动态综合非直线系数 ijR i，j 两区间的非直线系数 ijT 由 i 到 j 的 OD 量 P 万车事故率 D 某城市某段时间内的交通事故次数 N 某城市机动车保有量 iu 表示各影响因素 V 评价尺度集 R 评价矩阵 B 模糊评判集 iG 车流的绿灯时间 iR 车流的红灯时间 iU 车流遇到红灯后的停止车队尾部增长速度T 十字路口的一个交通周期 xT 东西走向的一个交通周期 yT 南北走向的一个交通周期 L 双向六车道或双向八车道的宽度 Q 单位时间内十字路口积累车队长度 v 人在人行道上通行的平

20、均速度 4 五 模型准备 五 模型准备 5.1 城市交通系统 5.1 城市交通系统 城市交通系统是城市大系统中的一个重要子系统，体现了城市生产、生活的动态的功能关系。城市交通系统是城市运输系统（交通行为的运作）、城市道路系统（交通行为的通道）和城市交通管理系统（交通行为的控制）组成。城市道路系统是为城市运输系统完成交通行为服务的，城市交通管理系统则是整个城市交通系统正常、高效运转的保证。城市交通系统是城市的社会、经济和物质结构的基本组成部分。城市交通系统把分散在城市各处的城市生产、生活活动连接起来，在组织生产、安排生活、提高城市客货流的有效运转及促进城市经济发展方面起着十分重要的作用。城市的用

21、地布局、规模，甚至城市的生活方式都需要一个城市的交通系统的支撑。城市交通系统规划是与城市用地布局密切相关的一项重要的规划工作。鉴于城市交通的综合性，城市交通与城市对外交通具有密切的关系，通常把二者结合取来进行综合研究和综合规划。在我国智能化的交通管理系统正在广泛的实施，对智能交通管理系统评价越来越重要，本文通过对城市空间结构、交通结构、交通基础设施及智能化交通管理系统的评价，使城市交通运行效率评价体系更加完善。5.2 城市交通绩效评价指标要素及评价标准 5.2 城市交通绩效评价指标要素及评价标准 城市交通系统的发展模式是人们对于该系统进行规划、管理的具体指导原则，是人们实施可持续发展战略的切入

22、点，它构成了交通规划方案具体行动的步骤。一个完整的评价过程需要五个要素：评价指标体系、评价方案、评价方法、权重确定和评价结果的解释。首先是对评价对象的发展现状做出分析和描述，在此基础上建立综合的指标评价体系，通过科学的方法获得评价所需要的数据，本文主要运用熵值法及模糊综合评价法对评价指标体系进行分析，得出指标权重，然后通过计算得到最终的评价结果。评价一个城市交通系统是否高效，就是看该城市交通系统能否在最少交通资源投入的条件上，能最大化的实现交通规划目标。5.3 城市交通绩效评价指标体系 5.3 城市交通绩效评价指标体系 系统评价指标体系是评价系统的关键要素，它是由若干个单项评价指标组成的整体，

23、反映出所要解决的问题的各项目标要求，指标体系要实际、合理、科学，因此需要的科学的方法建立所需要的指标体系。结合实际，加之根据大量文献参考，我们得出了 5 影响城市交通绩效评价指标的四个主要因素，城市基本状况、道路交通规划、道路管理与政策、智能交通管理。以下是我们对影响四个主要因素的 23 项指标进行分析。5.3.1 城市基本状况 5.3.1 城市基本状况 城市基本状况直接决定着城市交通的效率，根据我们查阅大量文献，对城市状况与交通效率的关系的深入探讨，我们得出了城市基本状况中的全市人口密度、市区人口密度、公共交通方式分担比例和私家车分担比例这四个主要因素对城市交通起着很重要的影响。5.3.1.

24、1 全市人口密度 全市人口密度是一个城市人口密集程度的指标。它主要用于同一城市不同发展时期的人口分布情况的比较，是分析市区常规出行发生源的重要指标。5.3.1.2 市区人口密度 市区人口密度，它主要用于同一城市市区内不同发展时期的人口分布情况的比较，是分析市区常规出行发生源的重要指标。5.3.1.3 公共交通方式分担比例 城市公共交通，是一种对道路的使用效率高，完成单位出行能耗和环境污染小的交通方式。城市公共交通方式分担比例越大，交通运行效率越高；但是由于城市交通系统的综合性及居民出行需求的多样性，决定了公共交通方式不可能 100%的分担率。5.3.1.4 私家车分担比率 我国的私家车发展面临

25、着人民生活水平提高与低效率之间的矛盾，合理的小汽车分配能促进城市发展，对于私家车的饱和程度，我们必须进行详细研究。5.3.2 道路交通规划 5.3.2 道路交通规划 道路交通规划是在确定规划期限、目标的基础上，根据交通调查、分析和预测以及社会经济效益估价等，制订的交通结构与道路网的规划。5.3.2.1 人均道路面积 人均道路面积是城市中每一居民平均占有的道路面积。一般用城市道路的面积除以该城市的人口数，可以表示出该城市道路面积是否合理性。其计算公式为：ASP (5-6)式中：P表示人均道路面积，S为道路面积，A为城市人口 6 5.3.2.2 道路网密度 道路网密度，是指城市道路长度与建成区面积

26、的比值。其计算公式为：LPS (5-7)式中：P表示人均道路面积，S为道路面积，L为道路长度 5.3.2.3 非直线系数 线路非直线系数是路网布局规划中的一项重要指标。网络两节点间的非直线系数定义为该两节点(小区)间的路上实际距离比两点间空中直线距离。用于评价城市道路的方便程度。其计算公式为：112/(1)NNsijij iRRN N (5-8)11112/NNNNDijijijij iij iRR TT (5-9)式中：sR为静态中核非直线系数，DR为动态综合非直线系数，ijR为 i，j 两区间的非直线系数，ijT为由 i 到 j 的 OD 量，N为交通小区数量。5.3.2.4 高峰时段交通

27、流量与设计流量的比值 高峰小时流量是路段运行的最拥挤状态，具有最高的道路能力要求，用它可以很 好的衡量道路的使用效率和拥挤程度。高峰时段交通流量与设计流量的比值也有临界条件，超过了临界条件，道路将会出现拥挤。5.3.2.5 道路利用均匀程度 在城市交通系统中，路段的交通流随时间的分布尽量均匀，才可以有效地降低高峰期的交通压力。道路利用均匀程度还反映了一个城市的交通组织管理水平和城市土地利用是否合理。5.3.2.6 机动车的交通流量 该指标能综合反映出城市路网的通行能力和拥挤程度及城市交通控制及管理的效率和水平。5.3.2.7 交通负荷载 该指标表示交通承载能力的大小，反映了系统在提升城市路网的

28、整体性能和城市交通管理部门对路网交通流量宏观调控的能力等。5.3.2.8 主干道平均车速 7 主干道平均车速用以评价道路的通畅程度。车速是衡量综合交通管理对策效果的重要指标，也是衡量交通管理工作效果的有效指标。主干道平均车速是中心城市主干道上机动车的平均行程车速。行程车速是指车辆通过某段道路的长度与通过该道路所需时间的比值（包括中间停车时间和延误时间），平均行程车速是所测车辆样本行程速度的算术平均值。5.3.2.9 公共交通平均行车速度 公共交通平均行程速度是提高公共系统运行能力和运行效率的最直接指标。在高峰时段和非高峰时段分别按一定时间间隔，测量公交车平均行程速度，评价中认为加权平均行程速度

29、越大，运行效率越高。5.3.3 道路管理与政策 5.3.3 道路管理与政策 道路管理与政策主要是利用工程技术、法制、教育等手段，正确处理道路交通中人、车、道三者之间的关系，使交通尽可能安全、通畅、公害小和能耗少。交通管理的方法主要有 3 类。一是采取工程技术管理措施，如设置标线和交通标志，设计交通自动控制系统，规划专用车行道、单向车行道，选用安全设施等；二是制定、执行交通法规，建立车辆监理机构，进行法制管理；三是广泛开展教育与培训。5.3.3.1 道路法规安全常识普及率 道路法规安全常识普及率指的是市区人口（含暂住人口）中掌握了基本的交通法规和交通安全常识的人数占市区人口（含暂住人口）的比例。

30、5.3.3.2 单双号限行 单双号限行制度是为了缓解城市交通压力而催生的一种交通制度。兰州的单双号限行始于 2010 年。单号日子的时候，只能车号的末尾数字是单号的私家车可以上路，双号日子的时候，就只能车号末尾数字是双号的私家车可以上路。单双号限行使路面车辆大幅减少，车速加快，空气质量大为改善。5.3.3.3 私家车辆限购 私家车的限购就是通过限制汽车消费的方式来实现保有量不增长，而新的征求意见稿则以鼓励汽车消费的方式，通过控制总量抑制保有量的过快增长。以缓解交通拥挤，减少二氧化碳排放增加。5.3.3.3 交叉口阻塞率 交叉口阻塞率为中心城区主干道上周期性严重阻塞路口数量占主干道交叉路口总数的

31、比例。交叉路口阻塞率是衡量整个路网饱和程度的指标，也是检查交通管理效果、8 指定交通需求管理对策、提出交叉口改造规划建设方案的依据。周期性阻塞交叉口是指一定时间内经常出现阻塞的交叉口。信号控制交叉口，若 3 次绿灯显示车辆未通过路口为严重阻塞；无信号灯控制交叉口若车辆在路口外的车行道上受阻排队长度超过 400m 则为严重阻塞。5.3.3.4 万车事故率 万车事故率是衡量一定机动车水平下的交通安全管理水平的重要指标。其计算公式为：DPN （5-10）式中：P为万车事故率，D某城市某段时间内的交通事故次数，N某城市机动车保有量。5.3.4 智能交通管理 5.3.4 智能交通管理 智能交通管理是将先

32、进的信息技术、通讯技术、传感技术、控制技术以及计算机技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合的运输和管理系统。它可以缓解交通阻塞，提高路网通过能力，减少交通事故，降低能源消耗，减轻环境污染。5.3.4.1 道路交通标线设置 道路交通标线是由标划于路面上的各种线条、箭头、文字、立面标记、突起路标和轮廓标等所构成的交通安全设施。它的作用是管制和引导交通。5.3.4.2 交通路口各方向通行时间分配 交通路口一般分为东西南北四方向，主要是研究车辆在各个方向上的时间分配。5.3.4.3 左右转向及直行设置 左右转向及直行设置就是通过对

33、在交叉路口的机动车、自行车、人流在同一平面的不同时间和方向的设置，使得交通流通的顺畅性安全性提高，缓解交通压力。5.3.4.4 交通信号灯设置 城区内交通信号灯设置控制交叉口数占应控的交叉路口数的比例。该指标反映了城市智能交通管理系统控制市区交通流的能力。5.3.4.5 交通信息化水平 它是系统对采集、处理和利用包括路网、车辆、驾驶员、事故、违章和交通管理基础数据等在内的交通信息的能力的评价。主要是反映系统在提高城市信息化水平方面的 9 效益。表表 1 城市交通运行效率评价指标体系城市交通运行效率评价指标体系 全市人口密度 市区人口密度 公共交通方式分担比例 城市基本状况 私家车分担比率 人均

34、道路面积 道路网密度 非直线系数 高峰时段交通流量与设计流量的比值 道路利用均匀程度 机动车的交通流量 交通负荷载 主干道平均车速 道路交通规划 公共交通平均行车速度 道路法规安全常识普及率 单双号限行 私家车辆限购 交叉口阻塞率 道路管理与政策 万车事故率 道路交通标线设置 交通路口各方向通行时间分配 左右转向及直行设置 交通信号灯设置 城市交通绩效 评价指标体系 智能交通管理 交通信息化水平 5.4 交通流模型 5.4 交通流模型 为了更好地研究道路车辆运行状况，我们引入了交通流理论，来模拟研究兰州市道路交通的通行状况。交通流分为连续流和间断流两种，由于我们研究的是兰州市区道路拥挤问题，所

35、以我们以间断流来处理具体问题。间断流是指由于外部设施（交通信号灯、交通道路标线等标志）而导致周期性中断的交通流。在城市的十字路口和交叉路口，同样采取间断流的研究方法。交通流研究的主要参数有交通量、速度、密度、车头时距、时间占有率、饱和车头间距、耗损时间等，道路流量、行车速度和车流密度是交通流最基本的三个参数。5.4.1 道路流量 道路流量是单位时间内通过道路某一断面的实际车辆数，用 Q 来表示。道路流量随着时间和空间的变化而变化。10 Qnq （5-1）式中：q 指的是单车道的单位时间车辆数，n 是实际车道数。5.4.2 行车速度 行车速度即为车辆在单位时间内通过的道路路程，用u来表示瞬时速度

36、（地点速度）2121()021limttxxdxudttt （5-2）式中：1x 2x分别为时刻1t 2t的车辆位置。平均速度：1111NiNiiiDuuNtN （5-3）式中：u为时间平均车速，iu为第i辆车的瞬时车速，N 为观测的车辆数，it为第i辆车行驶距离 D 所用的行驶时间。5.4.3 车流密度 车流密度是指在单位长度道路上，某一瞬间存在的车辆数，用 K 表示，单位（辆/km）NKL （5-4）K 为车流密度，N 为单车道某路段车辆数，L 为路段长度。/N TQKL Tu （5-5）根据实际的观测数据可以粗略做出道路流量、行车速度与车流密度的空间曲线图。图 2 道路流量、行车速度与车

37、流密度的空间曲线图 5.3 熵权-模糊综合评价模型 11 5.3.1 熵值法确定权重 熵值法中“熵是对不确定性的一种度量”而形成的一种综合评价方法。信息量越大，不确定性就越小，熵也就越小。根据熵值法的测算结果作为综合评价指标的权重。熵值法的综合评价客观性很强。5.3.1.1 原始数据归一化处理 设 m 评价指标 n 个评价对象的原始数据矩阵为 111212122212.().mmijm nnnnmaaaaaaAaaaa （5-11）对其进行归一化处理后得到R=nmrij，式中ijr称为第j个评价对象在指标i上的值，同时01,0ijr 当指标为正指标时，即大的指标为最优指标，标准化公式为 ijj

38、ijjijijijaaaarminmaxmin （5-12）当指标为逆指标时，即小的指标为最优指标，标准化公式为 ijjijjijijjijaaaarminmaxmax （5-13）当指标为适度性指标时，即指标数据越接近ir越好，标准化公式为 iijiijijrararmax1 （5-14）5.3.1.2 定义熵 在 m 个指标，n 个被评价对象的评估中，第 i 个指标的熵为 ijnjijiffkhln1 i=1,2，.,m （5-15）12 niijijijrrf1/式中 k=nkln/1.（5-16）当ijijffln0时，无意义，对ijf加以修正 niijijijrrf11/)1(5-1

39、8)5.3.1.3 定义熵权。定义了第 i 个指标的熵之后，得到第 i 个指标的熵权 miiimiiiiwwhmhw11,101 (5-19)5.3.2 模糊综合评价 模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评标方法。模糊集合理论于1965年由美国自动控制专家查德教授提出，用以表达事物的不确定性。建立在模糊集合基础上的模糊综合评判方法，从多个指标对被评价事物隶属等级状况进行综合性评判，它把被评判事物的变化区间做出划分，一方面可以顾及对象的层次性，使得评价标准、影响因素的模糊性得以体现。评价指标体系的结构分为三种类型:一元结构、线性结构和塔式结构。5.3.2.1建立系统的评价因素集U 由于评价主体

40、的不同，将评价指标划分为多个子集 U 123,.nUu u uu (5-19)式中：iu表示各影响因素，在城市交通运行效率的评价模型中指城市结构与交通结构、道路基础设施、道路规范与管理及智能交通管理。在每一个子集中有可以分为下一级别的子集iU 123,.,1,2,3.iiiiinUuuuuin (5-20)5.3.2.2 建立评价尺度集 V 评价尺度集是评价者对于所评价的对象做出的各种可能的判断的集合，一般用 V 表示 123,.,mVv v vv (5-21)道路交通运行效率是在综合考虑城市空间、基础设施等指标的基础上，对于交通运行状况给出一个比较合理的评价结果。这里选择集合为 V=良 好，

41、稳定，拥堵，极度拥堵 (5-22)13 5.3.2.3 构造评价矩阵 R 先对iju进行单因素评价，从因素iju入手，事物对评价等级隶属度为 rij，得iju的单因素评价集 12,.iiiinrr rr (5-23)进而得出多因素评价集 111212122212.,.mmnnijiimmrrrrrrrR u vrrr (5-24)其中，U*V 0.1 式中：ijiiRr评价因素集U到评价尺度集V的一个模糊关系；因为u 对评价尺度V的一个模糊关系；5.3.2.4 相对重要度 W 相对重要度是某一指标在整个评价中的重要程度，又称权重，它是将各评价因素的重要程度进行定量的分配，从若干评价指标中分出轻

42、重 1,2,.nWw ww (5-25)W为 U 上的一个模糊子集。iw是 iu在总评价中的影响程度大小，在一定程度上代表了根据iu评定等级的能力。iw一般为权重系数。针对递阶层次结构中不同层次指标的权重值，可以用层次分析法、德尔菲法、熵值法、主成分分析法等确定相对重要度，本为采用熵值法建立权重集。5.3.2.5 准则层评价 模糊综合评价中的模糊变换算子主要有 ,其中，B 为模糊评判集，它是综合考虑了准则层中各因素之后确定的隶属度，本文中采用最大隶属度原则，确定准则层的模糊综合评判结果，表示某种模糊变换。5.3.2.6 层次总评价 层次总评价是在单层次评价的基础上，对于总的目标进行最终评价。1

43、11212122212312.,.nnnnnnnrrrrrrBWwwwwrrr 14 121111222212312.,.nnnnnnnBBBBBBw w wwBBB (5-26)123,.nB B BB 式中;123,.nBBBBB为总的评价结果，由最大隶属度原则 niiBMAX1所对应的下标即为评价对象的最终评级等级49。5.3.3 隶属度的确定 隶属度属于模糊评价函数里的概念，模糊综合评价是对受多种因素影响的事物做出全面评价的一种十分有效的多因素决策方法。本文以城市交通运行效率为评价对象，在确定隶属度时选用分段函数法及专家评价法建立隶属度矩阵。假设交通运行状况的评价因子为 x，隶属度函数

44、为 u(x)，该因子对应各级交通运行状况评价集的隶属度121u(x),u(x),u(x)l为 1 x=s1 u1(x)=(s2-x)/(s2-s1)s1=s2 0 x=s1 uj+1(x)=1-uj(x)s1=x=sj+1 六 模型建立与求解 六 模型建立与求解 模型一：兰州市交通绩效评价模型 6.1 兰州市交通状况 6.1 兰州市交通状况 兰州市区 1979 年建成道路 195 条，道路长度 311km，道路面积 310 万 m2，道路密度 3.40，人均拥有道路面积 3.56m，东西向主干道只有西津路一条，当时西津路的高峰小时车流量己达 2500 辆/h；到了 2012 年，道路总长 12

45、89km，道路面积 1631.6 平方公里，全市机动车保有量为 553347 辆，东西向主干道除了西津路，还有滨河路、白银路、南山战备路，总体上说 2012 年较 1979 年城市交通资源增加，交通规模也增加，城市出入境口和典型路段的交通量则表现出各自时空演变特点和差异性。15 兰州市交通网络建设困难，狭长型的城市分布使得道路建设只能呈纺锤形的交通带，无法建设环状路线。这种地形特点形成的道路网络系统交通阻力相对较大，因此，交通问题要比同等规模的圆形、方形城市严重得多。兰州这个在河谷中发展起来的城市，在经过一次次的改革、创新，才渐渐形成了今天的这种格局，成为西北地区的重镇。在其发展过程中我们是看

46、到了很多喜人的成果，但是在城市发展过程中也出现了环境、生活水平、交通等许多的问题。6.2 兰州市道路交通状况的特征 6.2 兰州市道路交通状况的特征 6.2.1 兰州市城市道路网络呈带状结构 兰州市交通以地面交通为主，单一的城市交通体系反映了兰州市交通还处于不成熟的发展阶段，同时由于高、低级别道路之间缺少中间等级道路的过渡,城市道路呈现衔接不合理的方格型道路结构型式兰州市区道路规划为过境高速路、主干道、次干道、区干道、支路和小街小巷等，目前过境高速路网并未形成，在东西方向上基本不能布置等级齐全的道路系统，东西向为城市交通走廊，只能布置等级较高的城市主干道，南北向道路等级较为齐全，无论级别高低南

47、北向道路都不可避免地与东西向主干道形成交叉，但是由于道路交叉口大多数是平交路口，这是一种不利于交通量逐级收集和分流的道路结构形式。兰州市道路交通流方向性特征明显,主流方向和河谷走向保持一致，道路交通负荷不平衡，兰州市道路网络主交通流集中在东西方向，平行于黄河走向，东西向道路的交通量占全部路段交通量的 70%以上方向性特征造成了道路交通负荷不平衡，虽然交通网络系统在一定范围内具有自组织功能，但城市道路系统结构不合理，在短时间内不可能疏散大量交通量，交通堵塞也就随之而至。6.2.2 兰州市主干道的区位选择为沿山、沿河 城市主干道与城市交通主流方向保持一致是城市交通对城市主干道系统的基本要求兰州市规

48、划的东西向主干道有北滨河路、南滨河路、白银路、南山战备路和南山高速公路 6 条，其中西津路是唯一贯穿市区的中心线路，其他规划线路具有沿山、沿河的位置特征，这种道路特征有利于城市防灾和将城市居民活动引向滨水地带，符合将自然引入城市的规划原则。6.2.3 兰州市城市交通分级不明确,混合交通相互干扰,分流困难 城市人车混流，快慢车混流，过境和市内交通混流都属于混合交通现象。混合交通有影响道路通过能力和降低机动车行驶速度，可能带来极大的交通事故隐患道路是人、车共用空间，以各行其道为目的分流是分配这一有限空间的常规措施，但是由于兰州市 16 等河谷型城市的道路系统受到带状地形影响，城市用地非常紧张，城市

49、干道功能膨胀却没有后备交通用地空间来分担其部分功能，而且由于交通干道集中于城市中部，难以明确划分出过境干道、全市性干道和区域性干道，生活性道路和交通性道路也难以严格分开。如西津东路不仅担负着相邻两区(城关区和七里河区)的直接交通，不相邻区之间的间接交通，还担负着城市过境交通，黄河南北两岸交通，购物步行交通和自行车交通等，在这一路段，混合交通由来己久，分流在此显得困难重重。6.3 兰州市交通绩效评价模型建立 6.3 兰州市交通绩效评价模型建立 图图 3 指标评价体系分析图指标评价体系分析图 6.3.1 熵值法确定指标权重 根据兰州市交通发展状况，选取附录 1 表中的 22 个指标进行分析，运用熵

50、值法建立三层评价指标体系结构模型。1217 4.68 23.59 17.82 31.74 61.66 1.34 1.06 1236 4.89 22.82 19.71 31.35 64.72 1.31 1.12 1241 4.89 21.2 22.83 29.14 69.87 1.27 1.25 1289 4.67 21.61 23.24 30.44 72.81 1.26 1.27 1281 5.19 22.3 26.95 26.16 75.75 1.23 1.33 A=1265 5.11 22.94 28.49 24.94 79 1.21 1.48 39.23 0.61703 48.6841.