CN109308559A - 一种基于蒙特卡罗算法的封闭式小区道路开放评价方法 - Google Patents

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CN109308559A CN201810228150.6A CN201810228150A CN109308559A CN 109308559 A CN109308559 A CN 109308559A CN 201810228150 A CN201810228150 A CN 201810228150A CN 109308559 A CN109308559 A CN 109308559A
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Abstract

本发明涉及一种基于蒙特卡罗算法的封闭式小区道路开放评价方法。为了解决封闭式大院或小区割裂路网交通，经常出现交通"毛细血管"堵塞的问题，本发明通过蒙特卡罗算法建立小区开放的数学模型，为小区开放对道路通行的影响提供定量依据，首先，选取合理的评价指标体系：以道路拥挤程度、车流量和服务水平来反映道路通行能力的强弱。再者，通过蒙特卡罗算法建立车辆通行的数学模型，模拟小区开放后在小区及街道的车流量。通过该评价方法可以向交通部门提供合理化的意见，该评价方法具有实用可行，效率较高的特点。使得小区道路对外开放，提高路网密度，增加道路面积，从而使城市的道路通行能力有所改善。

Description

一种基于蒙特卡罗算法的封闭式小区道路开放评价方法
技术领域
本发明涉及一种封闭式小区道路开放评价方法，特别是一种基于蒙特卡罗算法的封闭式小区道路开放评价方法。
背景技术
目前城市小区大都采用的是封闭式管理，而关于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，以及改善效果如何是很多专家学者所关心的方面。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，而小区开放后，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。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于通过选取合适的评价指标体系，用以评价小区开放对周边道路通行的影响。同时建立关于车辆通行的数学模型，用以研究小区开放对周边道路通行的影响。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。
本发明的技术方案如下：
一种基于蒙特卡罗算法的封闭式小区道路开放评价方法，包括如下步骤：(1)构建道路评价指标体系REIS，REIS包括构建道路拥挤程度R、车流量VF和服务水平SL三部分指标，其中构建道路拥挤程度R包括占用道路的面积和调整的便利程度，构建车流量VF包括出入口车辆统计量，构建服务水平SL包括一级服务水平、二级服务水平、三级服务水平和四级服务水平；(2)通过蒙特卡罗算法，实现从已知概率分布抽样，模拟待评价小区的道路车流量随机过程，建立理想化的小区道路车辆出现概率估计量模型，具体过程为搜集资料得到待评价小区街道附近每天的车流总量数，排除客观因素，小区内外分别有三个街道，同时认为该小区开放，然后将小区内外共六个街道看为一枚不规则的骰子，运用蒙特卡洛算法，构造掷骰子概率过程，实现从已知概率分布抽样，模拟道路车流量随机过程，建立不同街道车辆出现概率估计量模型；(3)得到待评价小区在开放道路前和开放后高峰期、平峰期的车流量，以及对应服务水平；(4)对数据定量分析，通过评价指标体系对小区进行道路状况的评价，是指用已构建好的评价指标体系对小区的简化模型进行定量分析得到开放小区道路在高峰期和平峰期影响作用，对道路通行的效果影响程度大小。
其中选取道路拥挤程度R作为指标是因为道路拥挤程度影响出行的严重程度，同时它被认为是一个城市交通运输情况好坏的指示器，道路拥挤会导致服务水平和效率下降，选取车流量VF作为指标是因为小区开放前后小区周边的交通状况是否会有所改善，都是用小区周边车辆通行的状况表现来衡量的，选取服务水平SL作为指标是因为服务水平表明道路使用者从道路状况、交通条件、道路环境等方面可能得到的服务程度或服务质量，用以反映路段提供给道路使用者的服务程度与质量，可以很好的评价封闭式小区道路开放的可行性。
所述道路评价指标体系REIS中道路拥挤程度R、车流量VF和服务水平SL的关系为：当服务水平SL为一级时，其车流量VF为0.1000万辆/h及以下，对应道路拥堵程度R为轻；当服务水平SL为二级时，其车流量VF为0.1000～0.4000万辆/h，对应道路拥堵程度R为较轻；当服务水平SL为三级时，其车流量VF为0.4000～0.8000万辆/h，对应道路拥堵程度R为较严重；当服务水平SL为四级时，其车流量VF为0.8000～1.1400万辆/h，对应道路拥堵程度R为很严重。
所述建立理想化的小区内外街道的车辆通行的数学模型需要对不理想的情况进行假设：
假设1：小区内的街道结构都是相同的，小区外周的街道结构也是相同的；
假设2：天气、双休日、节假日和红绿灯客观因素不影响；
假设3：不考虑小区是否会有进出口单、双向车辆通行；
假设4：外周街道车流总量O与小区内街道车流总量I成一定比例，通过资料搜集，假设O与I呈一定比例关系，比例常数为K，即：O＝KI。
所述高峰期即为车流量较大时段，该时间段行车速度相对较低，拥挤程度高，服务水平等级高，定义道路每小时通过的车辆数γ≥4000辆/h；所述平峰期即为车流量一般时段，该期行车速度正常，拥挤程度不高，服务水平等级低，定义道路每小时通过的车辆数为某范围内且γ≤4000辆/h。
本发明的有益效果：本发明选取合适的道路评价指标体系，通过蒙特卡罗算法建立小区车辆通行的数学模型，用上述评价指标体系研究小区开放对周边道路的影响；最后可以得到开放小区在不同地段和不同时段对道路通行能力的影响不同的结论，为小区开放对道路通行的影响提供定量依据。
附图说明
图1是封闭式小区道路开放评价方法流程图。
图2是某所需评价城市一环某小区内外各街道车流量概率图。
图3是一环某小区平面图。
图4是一环小区开放前后车流量概率的散点图。
图5是二环某小区平面图。
图6是二环小区开放前后的车流量概率散点图。
图7是三环某小区平面图。
图8是三环小区开放前后车流量概率散点图。
图9是不同地段小区开放前后车流量之差。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种基于蒙特卡罗算法的封闭式小区道路开放评价方法包含了以下实施步骤:(1)查阅资料，构建道路评价指标体系REIS，REIS包括道路拥挤程度R、车流量VF和服务水平SL三部分指标，其中道路拥挤程度R包括占用道路的面积和调整的便利程度两部分，车流量VF包括出入口车辆统计量部分，服务水平SL包括一级服务水平、二级服务水平、三级服务水平和四级服务水平四部分；(2)通过蒙特卡罗算法，建立关于车辆运输的数学模型，该模型要求首先搜集资料数据得到所需进行评价的城市任一小区街道附近每天的车流总量数(以万辆计)，假设在不考虑天气、双休日、节假日等客观因素的条件下，小区内有三个街道，小区外有三个街道，同时此时认为该小区开放，故不区分小区与街道。然后将小区内外共六个街道看为一枚不规则的骰子，运用蒙特卡洛算法，构造掷骰子概率过程，实现从已知概率分布抽样，模拟道路车流量随机过程，建立不同街道车辆出现概率估计量模型。具体的步骤还包括，运用MATLAB仿真，得出20组小区内外各三条街道出现车辆的概率；用Excel绘制出现车辆的概率表，随后对20组车辆出现概率取平均值，接着分别将概率与搜集到的小区街道附近每天的车流总量数相乘得到不同街道的车流量(以万辆计)；绘制不同街道车流量的概率曲线图，得到街道车流量随街道数变化的函数关系式；(3)选取所需评价小区，对其内外街道的车辆通行进行数学建模，分别得到小区在开放道路前和开放后高峰期、平峰期的车流量，以及对应服务水平；(4)对数据定量分析，最后通过评价指标体系对这些小区进行道路状况的评价；(5)最后由所得结论从交通通行的角度，向城市规划和交通管理部门提出关于小区开放的合理化建议。
通过搜集资料数据得到某所需评价城市一环某小区街道附近每天的车流总量为9.12万辆，假设在不考虑天气、双休日、节假日等客观因素的条件下，小区内有三个街道，小区外有三个街道，同时此时认为该小区开放，故不区分小区与街道。将小区内外共六个街道看为一枚不规则的骰子，运用蒙特卡洛算法，构造掷骰子概率过程，实现从已知概率分布抽样，模拟道路车流量随机过程，建立不同街道车辆出现概率估计量模型。运用蒙特卡洛算法进行MATLAB仿真，得出20组该城市一环某小区内外各三条街道出现车辆的概率，将小区内外共六个街道看为一枚不规则的骰子，可以运用MATLAB仿真，得出20组分别各个街道出现车辆的概率。
用EXCEL作出现车辆的概率表，随后对20组车辆出现概率取平均值，接着分别将概率与搜集到的小区街道附近每天的车流总量数相乘得到不同街道的车流量(以万辆计)。
用EXCEL画出出现车辆的概率表如表1，取平均值，为0.0986、0.1007、0.2004、0.3005、0.1994、0.1004，由此得到不同街道的车流量分别为0.9111、0.9512、1.8550、2.6539、1.8176、0.9312(单位：万辆)。
表1 一环小区内外各街道车辆通过的概率表
小区1 小区2 小区3 街道1 街道2 街道3
概率 0.1009 0.0971 0.1999 0.3113 0.1965 0.0943
0.0938 0.0983 0.2077 0.2995 0.1974 0.1033
0.0969 0.0970 0.1984 0.3041 0.2041 0.0995
0.1013 0.1008 0.2030 0.2961 0.1975 0.1013
0.0965 0.1027 0.1991 0.3013 0.2029 0.0975
0.0981 0.1025 0.1955 0.3046 0.2032 0.0961
0.1032 0.0988 0.2005 0.3074 0.1934 0.0967
0.0974 0.0997 0.1986 0.2984 0.2023 0.1036
0.0997 0.1018 0.2019 0.2915 0.2030 0.1021
0.0975 0.1044 0.1998 0.2977 0.1992 0.1014
0.0951 0.1029 0.1996 0.3100 0.1917 0.1007
0.0996 0.1005 0.2008 0.3016 0.1988 0.0987
0.1002 0.1012 0.1993 0.3033 0.1974 0.0986
0.0994 0.1010 0.2025 0.2945 0.2034 0.0992
0.0985 0.1029 0.1986 0.2934 0.2015 0.1051
0.0970 0.0979 0.2008 0.2986 0.2038 0.1019
0.0991 0.1046 0.1997 0.2954 0.1999 0.1013
0.0989 0.1019 0.1988 0.3001 0.1985 0.1018
0.1012 0.0975 0.1983 0.3011 0.1996 0.1023
0.0971 0.1006 0.2046 0.2996 0.1947 0.1034
平均数 0.0986 0.1007 0.2004 0.3005 0.1994 0.1004
EXCEL绘制不同街道车流量的概率曲线图，得到街道车流量随街道数变化函数关系式，通过EXCEL绘制不同街道车流量的概率曲线图如图2所示，从而模拟得到街道车流量随街道数变化即概率y与街道x的函数关系式：
y＝0.0042x5-0.068x4+0.3881x3-0.9614x2+1.0583x-0.3227
分析对理想化小区产生影响的不同因素。
(1)为了建立理想化的小区内外街道的车辆通行的数学模型，首先需要对一些不理想的情况进行简化或者假设：
假设1：小区内的街道结构都是相同的，小区外周的街道结构也是相同的；
假设2：天气、双休日、节假日和红绿灯等客观因素不影响；
假设3：不考虑小区是否会有进出口单、双向车辆通行；
假设4：外周街道车流总量O与小区内街道车流总量I成一定比例，通过资料搜集，假设O与I呈一定比例关系，比例常数为K，即：O＝KI，K在不同城市三个不同地段的小区不尽相同，经搜集资料，在一环的小区，K取6，在二环和三环，K取2。
搜集资料得到一环某小区周边街道某天的车流量为9.12万辆，二环某小区周边街道某天的车流量为6万辆，而三环某小区周边街道某天的车流量为2.4万辆。
考虑道路交通情况分为高峰期和平峰期，其中高峰期即为车流量较大时段，一般集中为市区各行业职工上下班以及学生上学及放学的时间段，该时间段行车速度相对较低，拥挤程度高，服务水平等级高，定义道路每小时通过的车辆数γ≥4000辆/h；所述平峰期即为车流量一般时段，一般为正常时间段的车辆通行水平，该期行车速度正常，拥挤程度不高，服务水平等级低，定义道路每小时通过的车辆数为某范围内且γ＜4000辆/h。
评判SL与R、VF的关系为：当服务水平为一级时，其车流量0.1000万辆/h及以下，对应道路拥堵程度轻；当服务水平为二级时，其车流量0.1000～0.4000万辆/h，对应道路拥堵程度较轻；当服务水平为三级时，其车流量0.4000～0.8000万辆/h，对应道路拥堵程度较严重；当服务水平为四级时，其车流量0.8000～1.1400万辆/h，对应道路拥堵程度很严重。
分析所需评价城市一环某小区的开放对周边道路通行影响。
选取所需评价城市一环某小区，其平面图如图3所示，该市一环某小区为老小区，小区居民楼排布紧凑，过道间距狭窄，小区外道路密集，小区外建筑密集，周边道路繁华，车辆较多。
通过此小区的平面图，了解到小区外周街道数为5条，小区内街道数为8条，利用蒙特卡罗算法，得出小区开放前，5条外周街道上出现车流量的不同概率，如表2所示，读取平均数，得到五条外周街道出现车流量的概率分别为：0.1992、0.2024、0.1997、0.1996、0.1991。
表2 一环小区开放前外周街道出现车流量的概率表
同理得到小区开放后，8条小区内街道和5条小区外街道不同车流量出现的概率如表3所示，读取平均数，得到5条外周街道的不同车流量的概率：0.0997、0.2010、0.1998、0.1997、0.1400。
表3 一环小区开放后外周街道出现车流量的概率表
概率 内街道1 内街道2 内街道3 内街道4 内街道5 内街道6 内街道7 内街道8 外街道1 外街道2 外街道3 外街道4 外街道5
0.0183 0.0185 0.0209 0.0216 0.0187 0.0196 0.0201 0.0179 0.1034 0.2019 0.1989 0.1971 0.1431
0.0222 0.0193 0.0190 0.0202 0.0200 0.0193 0.0192 0.0206 0.1002 0.1974 0.2041 0.2025 0.1360
0.0187 0.0198 0.0195 0.0191 0.0180 0.0198 0.0179 0.0208 0.1005 0.2007 0.2043 0.2033 0.1376
0.0180 0.0189 0.0188 0.0219 0.0194 0.0186 0.0189 0.0205 0.0993 0.2048 0.2038 0.1977 0.1394
0.0178 0.0196 0.0191 0.0200 0.0213 0.0207 0.0218 0.0226 0.0988 0.2024 0.1948 0.2008 0.1403
0.0202 0.0207 0.0198 0.0233 0.0218 0.0210 0.0191 0.0220 0.0999 0.2031 0.1968 0.1926 0.1397
0.0197 0.0171 0.0204 0.0189 0.0202 0.0214 0.0176 0.0203 0.1044 0.2001 0.2026 0.1949 0.1424
0.0209 0.0200 0.0199 0.0208 0.0179 0.0211 0.0181 0.0221 0.1019 0.2047 0.1926 0.2009 0.1391
0.0197 0.0188 0.0184 0.0191 0.0208 0.0179 0.0229 0.0206 0.1002 0.2032 0.2012 0.1938 0.1434
0.0215 0.0199 0.0221 0.0184 0.0192 0.0200 0.0193 0.0209 0.1007 0.1994 0.2045 0.1962 0.1379
0.0202 0.0182 0.0185 0.0226 0.0198 0.0175 0.0211 0.0207 0.1011 0.1915 0.1992 0.2088 0.1408
0.0181 0.0204 0.0207 0.0203 0.0202 0.0216 0.0168 0.0227 0.1022 0.1948 0.2026 0.1961 0.1435
0.0201 0.0214 0.0226 0.0177 0.0182 0.0204 0.0217 0.0182 0.0949 0.2059 0.1941 0.2019 0.1429
0.0184 0.0213 0.0206 0.0195 0.0198 0.0186 0.0185 0.0191 0.0938 0.2039 0.2003 0.2057 0.1405
0.0208 0.0178 0.0195 0.0191 0.0209 0.0175 0.0185 0.0234 0.1019 0.1960 0.2045 0.2019 0.1382
0.0179 0.0187 0.0196 0.0196 0.0213 0.0191 0.0200 0.0193 0.0975 0.2028 0.2021 0.2039 0.1382
0.0202 0.0203 0.0238 0.0180 0.0212 0.0209 0.0184 0.0170 0.1031 0.1994 0.1971 0.1988 0.1418
0.0210 0.0233 0.0202 0.0211 0.0193 0.0208 0.0219 0.0233 0.0964 0.2009 0.1953 0.1971 0.1394
0.0198 0.0185 0.0217 0.0202 0.0215 0.0206 0.0192 0.0208 0.0939 0.2072 0.1949 0.1983 0.1434
0.0228 0.0204 0.0182 0.0206 0.0187 0.0203 0.0208 0.0205 0.1008 0.2008 0.2025 0.2008 0.1328
制作一环小区开放前后的概率比较表和散点图，如表4、图4所示。
表4 一环小区开放前后车流量概率的对比表
外街道1 外街道2 外街道3 外街道4 外街道5
小区开放前 0.1992 0.2024 0.1997 0.1996 0.1991
小区开放后 0.0997 0.2010 0.1998 0.1997 0.1400
由表5一环小区开放前后车流量对比得出结论：在外街道1和外街道5上的车流量概率随着小区的开放出现了大幅度的降低，定量分析得到车流量由1.8240降到0.7015，服务水平由四级降到三级。一环小区由于实际的车流量本来就大，意味着原本一环小区的拥堵程度就严重，且服务水平等级很高，因此在一环小区开放后，无论是在高峰期还是在平峰期，服务水平等级都降低一级，车流量变化相对来说很大(四级服务水平和三级服务水平的车流量跨度较大)，道路拥挤程度也有相当的缓解，故一环小区的开放对周边道路通行有很大的促进效果。
表5 一环小区开放前后车流量对比表
分析所需评价城市二环某小区的开放对周边道路通行影响。
选取市区二环某小区，该市二环某小区建成比较一环小区晚，有圆形花园，环形路，占地较广，小区排布更加规范，小区外建筑较为密集，周边道路多，车辆较多，车辆不如一环多，其平面图如图5所示。
小区外周街道数为8条，小区内街道数为9条，利用蒙特卡罗算法，我们可以得出小区开放前，8条外周街道上出现车流量的不同概率，如表6所示得到8条外周街道出现车流量的概率分别为：0.1245、0.1248、0.1258、0.1247、0.1254、0.1253、0.1242、0.1252。
表6 二环小区未开放前外周街道上出现车流量的不同概率表
外街道1 外街道2 外街道3 外街道4 外街道5 外街道6 外街道7 外街道8
0.1262 0.1261 0.1320 0.1215 0.1250 0.1244 0.1225 0.1223
0.1294 0.1219 0.1274 0.1207 0.1249 0.1218 0.1246 0.1293
0.1178 0.1303 0.1235 0.1295 0.1220 0.1239 0.1268 0.1262
0.1262 0.1211 0.1287 0.1264 0.1265 0.1235 0.1229 0.1247
0.1239 0.1228 0.1281 0.1222 0.1211 0.1265 0.1250 0.1304
0.1217 0.1259 0.1331 0.1243 0.1198 0.1218 0.1274 0.1260
0.1227 0.1269 0.1191 0.1289 0.1291 0.1254 0.1247 0.1232
0.1280 0.1260 0.1271 0.1269 0.1267 0.1241 0.1206 0.1206
0.1182 0.1294 0.1276 0.1248 0.1245 0.1271 0.1192 0.1292
0.1261 0.1211 0.1279 0.1247 0.1257 0.1258 0.1255 0.1232
0.1268 0.1252 0.1215 0.1211 0.1258 0.1279 0.1268 0.1249
0.1253 0.1226 0.1239 0.1208 0.1284 0.1256 0.1277 0.1257
0.1249 0.1194 0.1208 0.1288 0.1260 0.1322 0.1227 0.1252
0.1272 0.1247 0.1210 0.1218 0.1241 0.1280 0.1190 0.1342
0.1260 0.1258 0.1291 0.1289 0.1263 0.1190 0.1241 0.1208
0.1209 0.1250 0.1292 0.1240 0.1261 0.1258 0.1314 0.1176
0.1244 0.1262 0.1241 0.1260 0.1210 0.1242 0.1294 0.1247
0.1237 0.1224 0.1298 0.1275 0.1239 0.1297 0.1203 0.1227
0.1267 0.1251 0.1184 0.1242 0.1302 0.1256 0.1231 0.1267
0.1236 0.1284 0.1243 0.1214 0.1306 0.1243 0.1201 0.1273
平均数 0.1245 0.1248 0.1258 0.1247 0.1254 0.1253 0.1242 0.1252
同理，我们得到小区开放后，9条小区内街道和8条小区外街道不同车流量出现的概率如表7所示得到8条外周街道的不同车流量的概率：0.0801、0.0799、0.0803、0.0798、0.0595、0.0801、0.0806、0.0798。
表7 二环小区开放后外周街道上出现车流量的不同概率表
内街道1 内街道2 内街道3 内街道4 内街道5 内街道6 内街道7 内街道8 内街道9 外街道1 外街道2 外街道3 外街道4 外街道5 外街道6 外街道7 外街道8
0.0433 0.0398 0.0405 0.0372 0.0373 0.0428 0.0411 0.0393 0.0397 0.0807 0.0775 0.0837 0.0726 0.0561 0.0842 0.0794 0.0844
0.0401 0.0393 0.0412 0.0382 0.0384 0.0364 0.0420 0.0374 0.0430 0.0811 0.0783 0.0875 0.0796 0.0579 0.0801 0.0795 0.0801
0.0383 0.0392 0.0389 0.0389 0.0428 0.0392 0.0433 0.0401 0.0388 0.0770 0.0812 0.0797 0.0805 0.0605 0.0825 0.0789 0.0819
0.0370 0.0383 0.0393 0.0446 0.0400 0.0410 0.0392 0.0389 0.0409 0.0733 0.0797 0.0826 0.0800 0.0618 0.0808 0.0822 0.0807
0.0389 0.0408 0.0376 0.0408 0.0362 0.0422 0.0402 0.0386 0.0422 0.0811 0.0807 0.0813 0.0857 0.0580 0.0753 0.0830 0.0770
0.0413 0.0385 0.0417 0.0418 0.0419 0.0405 0.0399 0.0377 0.0420 0.0835 0.0808 0.0796 0.0762 0.0508 0.0827 0.0822 0.0785
0.0389 0.0419 0.0371 0.0422 0.0419 0.0383 0.0386 0.0434 0.0385 0.0798 0.0815 0.0801 0.0812 0.0561 0.0764 0.0813 0.0832
0.0367 0.0425 0.0383 0.0380 0.0433 0.0406 0.0400 0.0384 0.0399 0.0825 0.0833 0.0760 0.0808 0.0591 0.0790 0.0795 0.0832
0.0415 0.0392 0.0394 0.0398 0.0444 0.0349 0.0411 0.0379 0.0427 0.0760 0.0788 0.0833 0.0842 0.0609 0.0813 0.0781 0.0771
0.0397 0.0409 0.0435 0.0378 0.0413 0.0400 0.0392 0.0416 0.0381 0.0769 0.0783 0.0832 0.0842 0.0625 0.0764 0.0811 0.0749
0.0420 0.0414 0.0389 0.0425 0.0397 0.0385 0.0405 0.0424 0.0418 0.0794 0.0787 0.0767 0.0782 0.0608 0.0792 0.0784 0.0815
0.0384 0.0387 0.0425 0.0372 0.0399 0.0382 0.0409 0.0403 0.0384 0.0889 0.0783 0.0825 0.0798 0.0610 0.0814 0.0761 0.0771
0.0398 0.0387 0.0420 0.0418 0.0412 0.0385 0.0401 0.0383 0.0382 0.0793 0.0807 0.0797 0.0811 0.0607 0.0829 0.0806 0.0788
0.0405 0.0406 0.0413 0.0410 0.0415 0.0369 0.0398 0.0406 0.0396 0.0818 0.0794 0.0799 0.0817 0.0570 0.0754 0.0839 0.0795
0.0423 0.0382 0.0400 0.0392 0.0403 0.0410 0.0385 0.0429 0.0369 0.0789 0.0770 0.0758 0.0798 0.0617 0.0788 0.0840 0.0842
0.0449 0.0352 0.0368 0.0400 0.0419 0.0402 0.0393 0.0405 0.0406 0.0770 0.0812 0.0820 0.0778 0.0601 0.0878 0.0728 0.0802
0.0383 0.0385 0.0365 0.0392 0.0388 0.0441 0.0402 0.0372 0.0420 0.0816 0.0833 0.0769 0.0784 0.0608 0.0818 0.0832 0.0782
0.0401 0.0389 0.0454 0.0383 0.0419 0.0380 0.0405 0.0405 0.0385 0.0786 0.0807 0.0774 0.0792 0.0620 0.0803 0.0812 0.0789
0.0397 0.0390 0.0404 0.0384 0.0415 0.0410 0.0421 0.0416 0.0411 0.0820 0.0764 0.0812 0.0769 0.0622 0.0754 0.0823 0.0775
0.0435 0.0387 0.0393 0.0400 0.0410 0.0359 0.0370 0.0391 0.0407 0.0819 0.0815 0.0772 0.0775 0.0602 0.0811 0.0849 0.0790
平均值 0.0403 0.0394 0.0400 0.0398 0.0408 0.0394 0.0402 0.0398 0.0402 0.0801 0.0799 0.0803 0.0798 0.0595 0.0801 0.0806 0.0798
制作二环小区开放前后的概率比较表和散点图，如表8、图6所示。
表8 二环小区开放前后的概率比较表
外街道1 外街道2 外街道3 外街道4 外街道5 外街道6 外街道7 外街道8
小区开放前 0.1245 0.1248 0.1258 0.1247 0.1254 0.1253 0.1242 0.1252
小区开放后 00801 00799 00803 00798 00595 00801 00806 00798
由表9二环小区开放前后车流量对比得出结论：二环小区实际车流量较一环小区小，服务水平等级原本相对一环小区要低得多，在小区开放后，高峰期的服务水平降低一个等级，而平峰期的服务水平仍处于相同的等级，车流量的变化相对一环来说降低幅度小了很多，道路拥挤程度在高峰期有一定缓解，故二环小区开放对高峰期周边道路通行有较大促进作用，而平峰期并无可观影响力。
表9 二环小区开放前后车流量对比表
附地形建成围绕中心花园的环形小区，小区内规划好，有健身广场，小区内道路宽广，四通八达，建筑富有现代化，其平面图如图7所示。
小区外周街道数为7条，小区内街道数为8条，利用蒙特卡罗算法，得出小区开放前，7条外周街道上出现车流量的不同概率，如表10所示得到7条外周街道出现车流量的概率分别为：0.1432、0.1421、0.1428、0.1422、0.1439、0.1428、0.1431。
表10 三环小区开放前外周街道出现车流量的概率表
外街道1 外街道2 外街道3 外街道4 外街道5 外街道6 外街道7
0.1453 0.1388 0.1443 0.1418 0.1419 0.1411 0.1468
0.1452 0.1397 0.1437 0.1344 0.1450 0.1509 0.1411
0.1401 0.1435 0.1429 0.1450 0.1468 0.1355 0.1462
0.1481 0.1382 0.1427 0.1357 0.1477 0.1481 0.1395
0.1435 0.1465 0.1450 0.1424 0.1418 0.1381 0.1427
0.1467 0.1451 0.1415 0.1429 0.1433 0.1403 0.1402
0.1474 0.1400 0.1434 0.1452 0.1433 0.1370 0.1437
0.1386 0.1397 0.1398 0.1437 0.1447 0.1477 0.1458
0.1436 0.1399 0.1410 0.1439 0.1454 0.1417 0.1445
0.1391 0.1470 0.1409 0.1409 0.1476 0.1407 0.1438
0.1450 0.1438 0.1456 0.1398 0.1430 0.1405 0.1423
0.1432 0.1370 0.1482 0.1447 0.1433 0.1449 0.1387
0.1414 0.1424 0.1395 0.1405 0.1478 0.1505 0.1379
0.1441 0.1440 0.1422 0.1456 0.1421 0.1429 0.1391
0.1467 0.1400 0.1425 0.1385 0.1499 0.1427 0.1397
0.1361 0.1469 0.1474 0.1396 0.1423 0.1407 0.1470
0.1465 0.1408 0.1407 0.1496 0.1396 0.1417 0.1411
0.1372 0.1392 0.1398 0.1444 0.1447 0.1478 0.1469
0.1458 0.1422 0.1423 0.1390 0.1424 0.1441 0.1442
0.1409 0.1465 0.1434 0.1454 0.1345 0.1384 0.1509
平均数 0.1432 0.1421 0.1428 0.1422 0.1439 0.1428 0.1431
同理，小区开放后，8条小区内街道和7条小区外街道不同车流量出现的概率如表11所示得到7条外周街道的不同车流量的概率：0.0908、0.0900、0.0895、0.0895、0.0904、0.0909、0.1389。
表11 三环小区开放后外周街道出现车流量的概率表
内街道1 内街道2 内街道3 内街道4 内街道5 内街道6 内街道7 内街道8 外街道1 外街道2 外街道3 外街道4 外街道5 外街道6 外街道7
0.0393 0.0429 0.0356 0.0411 0.0391 0.0393 0.0374 0.0449 0.0939 0.0890 0.0858 0.0885 0.0924 0.0934 0.1374
0.0376 0.0406 0.0419 0.0383 0.0380 0.0399 0.0394 0.0363 0.0909 0.0959 0.0900 0.0923 0.0900 0.0915 0.1374
0.0370 0.0390 0.0384 0.0381 0.0424 0.0432 0.0435 0.0378 0.0934 0.0872 0.0920 0.0893 0.0890 0.0929 0.1368
0.0407 0.0385 0.0409 0.0423 0.0364 0.0427 0.0410 0.0400 0.0907 0.0874 0.0877 0.0881 0.0910 0.0916 0.1410
0.0431 0.0428 0.0428 0.0418 0.0379 0.0401 0.0407 0.0406 0.0863 0.0871 0.0913 0.0913 0.0873 0.0886 0.1383
0.0396 0.0415 0.0415 0.0447 0.0384 0.0410 0.0370 0.0386 0.0900 0.0891 0.0897 0.0901 0.0866 0.0915 0.1407
0.0389 0.0391 0.0391 0.0406 0.0420 0.0386 0.0396 0.0416 0.0943 0.0898 0.0885 0.0931 0.0876 0.0896 0.1376
0.0380 0.0387 0.0367 0.0427 0.0381 0.0414 0.0425 0.0399 0.0886 0.0912 0.0893 0.0913 0.0943 0.0922 0.1351
0.0403 0.0387 0.0404 0.0368 0.0389 0.0419 0.0386 0.0394 0.0921 0.0925 0.0860 0.0874 0.0929 0.0950 0.1391
0.0408 0.0392 0.0408 0.0391 0.0389 0.0417 0.0406 0.0414 0.0893 0.0888 0.0866 0.0823 0.0908 0.0945 0.1452
0.0397 0.0391 0.0407 0.0395 0.0430 0.0378 0.0393 0.0415 0.0931 0.0864 0.0871 0.0938 0.0904 0.0890 0.1396
0.0448 0.0415 0.0422 0.0438 0.0381 0.0401 0.0401 0.0358 0.0908 0.0901 0.0902 0.0895 0.0903 0.0893 0.1334
0.0387 0.0409 0.0392 0.0416 0.0395 0.0405 0.0447 0.0377 0.0895 0.0887 0.0899 0.0885 0.0912 0.0899 0.1395
0.0415 0.0404 0.0424 0.0377 0.0346 0.0393 0.0417 0.0393 0.0907 0.0880 0.0901 0.0883 0.0927 0.0928 0.1405
0.0392 0.0407 0.0376 0.0385 0.0392 0.0391 0.0395 0.0414 0.0892 0.0934 0.0909 0.0892 0.0947 0.0901 0.1373
0.0386 0.0373 0.0394 0.0425 0.0431 0.0421 0.0421 0.0377 0.0890 0.0899 0.0922 0.0937 0.0868 0.0855 0.1401
0.0393 0.0382 0.0376 0.0404 0.0401 0.0376 0.0424 0.0398 0.0924 0.0901 0.0885 0.0923 0.0930 0.0908 0.1375
0.0380 0.0410 0.0385 0.0398 0.0398 0.0413 0.0401 0.0416 0.0896 0.0932 0.0952 0.0829 0.0904 0.0892 0.1394
0.0419 0.0422 0.0416 0.0389 0.0370 0.0365 0.0409 0.0371 0.0961 0.0916 0.0885 0.0882 0.0907 0.0887 0.1401
0.0395 0.0368 0.0410 0.0395 0.0427 0.0404 0.0408 0.0416 0.0854 0.0906 0.0914 0.0905 0.0851 0.0927 0.1420
平均数 0.0398 0.0400 0.0399 0.0404 0.0394 0.0402 0.0406 0.0397 0.0908 0.0900 0.0895 0.0895 0.0904 0.0909 0.1389
制作三环小区开放前后的概率比较表和散点图，如表12、图8所示。
表12 三环小区开放前后车流量概率比较表
外街道1 外街道2 外街道3 外街道4 外街道5 外街道6 外街道7
小区开放前 0.1432 0.1421 0.1428 0.1422 0.1439 0.1428 0.1431
小区开放后 0.0908 0.0900 0.0895 0.0895 0.0904 0.0909 0.1389
由表13三环小区开放前后车流量对比得出结论：三环小区服务水平一直是二级(0.3428/0.1600)，但三环小区的开放在实际情况下(车流量小，服务水平等级低，拥挤程度轻)，虽对车流量有一定的改善，但实际作用并不大，故三环小区开放对高峰期和平峰期有一定促进作用，但对道路通行的效果并无太大影响。
表13 三环小区开放前后车流量及服务水平的定量比较表
对比小区开放前后的总量之差、高峰期之差和平峰期之差，作图并验证
对比小区开放前后的总量之差、高峰期之差和平峰期之差，可得出下面的对小区开放车流量的定量比较，并作出柱状图，如表14、图9所示。可得一环开放前后车流量之差分别为1.1225、0.6735、0.4130，二环开放前后车流量之差分别为0.4036、0.2422、0.1614，三环开放前后车流量之差分别为0.1828、0.1097、0.0732。由此可证明上述结论正确。
表14 不同地段不同小区开放前后车流量的定量比较表
从交通通行的角度，向城市规划和交通管理部门提出关于小区开放的合理化建议为：
(1)一环小区高、平峰时期，道路服务水平分别由四级、三级，降为三级、二级，明显大幅度改善周边道路，因此，可完全开放一环小区或者与模型中一环小区交通状况相似的小区。
(2)二环小区或与二环小区交通状况相仿的小区，其高、平峰时期，道路服务水平分别由三级、二级，变为二级、二级，对周边道路有一定缓解，建议高峰期开放，平峰期不开放；
(3)三环小区或服务水平等级相对低拥堵程度轻的小区，其高、平峰时期，道路服务水平分别由二级、二级，变为一级、一级。但因一级、二级服务水平均属较好，所以，不建议开放。
(4)综上所述：一环内的小区可采用完全开放型，二环内的小区可采用半开放型，三环内的小区不建议开放。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，而并非对本发明的限制。本领域的技术人员当理解，对本发明的技术方案进行的各种组合、修改或等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (6)

1.一种基于蒙特卡罗算法的封闭式小区道路开放评价方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)构建道路评价指标体系REIS，REIS包括道路拥挤程度R、车流量VF和服务水平SL三部分，其中道路拥挤程度R包括占用道路的面积和调整的便利程度，车流量VF包括出入口车辆统计量，服务水平SL包括一级服务水平、二级服务水平、三级服务水平和四级服务水平；(2)通过蒙特卡罗算法，实现从已知概率分布抽样，模拟待评价小区的道路车流量随机过程，建立理想化的小区道路车辆出现概率估计量模型；(3)得到待评价小区在开放道路前和开放后高峰期、平峰期的车流量，以及对应服务水平；(4)对数据定量分析，通过评价指标体系对小区进行道路状况的评价。
2.根据权利要求1所述的基于蒙特卡罗算法的封闭式小区道路开放评价方法，其特征在于：所述道路评价指标体系REIS中道路拥挤程度R、车流量VF和服务水平SL的关系为：当服务水平SL为一级时，其车流量VF为0.1000万辆/h及以下，对应道路拥堵程度R为轻；当服务水平SL为二级时，其车流量VF为0.1000～0.4000万辆/h，对应道路拥堵程度R为较轻；当服务水平SL为三级时，其车流量VF为0.4000～0.8000万辆/h，对应道路拥堵程度R为较严重；当服务水平SL为四级时，其车流量VF为0.8000～1.1400万辆/h，对应道路拥堵程度R为很严重。
3.根据权利要求1所述的基于蒙特卡罗算法的封闭式小区道路开放评价方法，其特征在于：所述步骤(2)的具体过程如下，搜集资料得到待评价小区街道附近每天的车流总量数，排除客观因素，小区内外分别有三个街道，同时认为该小区开放，然后将小区内外共六个街道看为一枚不规则的骰子，运用蒙特卡洛算法，构造掷骰子概率过程，实现从已知概率分布抽样，模拟道路车流量随机过程，建立不同街道车辆出现概率估计量模型。
4.根据权利要求1所述的基于蒙特卡罗算法的封闭式小区道路开放评价方法，其特征在于：所述建立理想化的小区内外街道的车辆通行的数学模型需要对不理想的情况进行假设：
假设1：小区内的街道结构都是相同的，小区外周的街道结构也是相同的；
假设2：客观因素包括天气、双休日、节假日和红绿灯不影响结果；
假设3：不考虑小区是否会有进出口单、双向车辆通行；
假设4：外周街道车流总量O与小区内街道车流总量I成一定比例，通过资料搜集，假设O与I呈一定比例关系，比例常数为K，即：O＝KI。
5.根据权利要求1所述的基于蒙特卡罗算法的封闭式小区道路开放评价方法，其特征在于：所述步骤(4)是指用已构建好的评价指标体系对小区的简化模型进行定量分析得到开放小区道路在高峰期和平峰期影响作用，对道路通行的效果影响程度大小。
6.根据权利要求1或5所述的基于蒙特卡罗算法的封闭式小区道路开放评价方法，其特征在于：所述高峰期即为车流量较大时段，该时间段行车速度相对较低，拥挤程度高，服务水平等级高，定义道路每小时通过的车辆数γ≥4000辆/h；所述平峰期即为车流量一般时段，该期行车速度正常，拥挤程度不高，服务水平等级低，定义道路每小时通过的车辆数γ＜4000辆/h。
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