塔 建 胡劲松 王俊辉

(广州市交通规划研究院 广州 510230)

0 引 言

立体过街设施从根本上实现了人车分离，提高了行人过街的安全性，减少了机动车延误时间，近年来大中城市普遍开展立体过街设施项目布局规划设计工作.立体过街设施建设投资较大，一旦建成，后期维护、管理成本较高，为避免立体过街设施建成后出现无人走的情况，有必要对立体过街设施布局方案进行综合评价，分析各个立体过街设施布局方案存在的问题，判断出最优的立体过街设施布局方案.

Holland等[1]研究了不同年龄组、不同性别的人员、驾驶员和非驾驶员在三种预设情景中的过街行为.Araujo等[2]从连续性、安全度、舒适度等角度评估了信号交叉口的人行过街设施，并对其影响因素的重要程度从行人角度进行了排序.Landis等[3]根据现场调查得到人行过街设施服务水平的影响因素，通过多元回归确定了过街设施服务等级的量化评价模型.Dixon[4]通过选择一些经验丰富的专家学者对行人设施进行打分获得指标权重，对设施系统进行了综合评价.李娟等[5]从行人过街特点的角度，通过分析国内外行人过街设施间距、行人交通特性，提出了立体过街设施选址模型，这为过街设施合理布局的研究分析提供了思路.王志[6]以立体过街设施服务性能为总体目标，考虑设施的规划布置、功能设计、管理维护等方面因素，采用模糊综合评价法对西安市部分立体过街设施进行了评价.刘贵谦[7]构建了立体过街设施服务性能合理性、协调性、方便性、舒适性4个准则层指标体系，采用熵值法对哈尔滨市部分立体过街设施的服务性能进行了评价.

现有研究成果多侧重对平面过街设施布局和立体过街设施服务性能进行评价，有关立体过街设施布局方案综合评价研究分析的成果较少.对立体过街设施进行评价的研究，评价指标体系尚不完善，需要对指标体系进行结构优化；指标权重系数的确定常通过专家评分法获得，评价精度较差，存在较大的主观性，缺少主客观相结合的量化综合评价模型.

本文拟系统地梳理立体过街设施布局评价指标，构建多目标评价指标体系；采用AHP和熵值法相结合的方法确定指标权重，并基于灰关联TOPSIS法对布局方案进行综合比较分析和排序，得到逼近于理想解的布局方案.

1 评价指标体系构建

布局，文献[8]将其解释为对建设等事物的设计规划，如工业布局、建设小区布局等.过街设施布局是指统筹安排设施在路网的位置，并确定设施方式(人行横道、天桥、地道)、设置型式(结构型式、平面型式、外观造型)，以及相关配套设施(附属设施、无障碍设施等)规划设计等内容.为合理规划立体过街设施在城市干道的布局方案，提出人性化设计指引，对现状立体过街设施布局方案进行综合评价十分必要.遵照指标选择的综合性、代表性、可操作性原则，考虑立体过街设施布局方案的合理性[9]、便捷性、协调性、舒适性和安全性[10]等5个方面，同时结合行人对过街设施的选择偏好，提出立体过街设施布局多目标评价指标体系，见表1.

评价指标体系包括5个维度25项指标，指标获取方式包括观测统计和意愿调查两种.观测统计是指通过现场观测立体过街设施现状信息，统计得到相关指标值.意愿调查是慢行交通规划中体现行人和骑车者意愿和特征的一项重要规划技术，本次调查采用“体验-响应”的意愿调查方法，来获取行人对立体过街设施现状布局的评判信息.该调查方法是在对行人过街过程跟踪观测的基础上，进行拦截问询调查，这样有效避免了RP调查中由于被调查者并非过街人群或行人记忆模糊而导致调查结果与实际感受相差较大的弊端，提高调查问卷的有效性.调查得到相关布局指标后，采用5分制对指标进行赋值.

2 设施布局多目标评价方法

2.1 AHP法与熵值法结合确定指标综合权重

1) AHP法赋权 AHP法是一种定量与定性分析相结合的多准则的决策方法，通过模拟人在解决复杂问题时的决策思维和判断过程，利用专家的主观意见得到指标权重.AHP法基本思路是首先将问题分解为若干组成要素，并将这些要素按支配关系形成有序的递阶层次结构；然后通过两两比较的方式确定层次中诸因素的相对重要性，构造判断矩阵，并进行一致性检验；最后综合各层次要素的重要程度，得到各个要素的综合权重.

表1 评价指标体系

注：(1)020为“1”.

(2)00.9为“1”.

(3)赋值区间“5”-非常好、非常协调；“4”-好、协调；“3”-一般；“2”-不好、不协调；“1”-非常不好、非常不协调.

2) 熵值法赋权 熵值法是以信息论中信息熵的原理为基础，根据评价数据中评价指标信息的大小赋于评价指标相应的权重[13].由于熵值法是一种客观赋权法，因此大多数专家学者认为熵值法是一种较为可靠计算权重的方法，通过熵值确定指标权重，可以提高评价精度[14].熵值法对评价对象进行评价的一般步骤如下.

步骤1定义评价矩阵 设共有m个评价对象，n个评价指标，定义原始评价矩阵为

X=(xij)mn1≤i≤m；1≤j≤n

(1)

式中：xij为评价者对第i个评价对象的第j个指标的评价值.

步骤2计算比重 第i个评价对象的第j个指标的比重为

(2)

步骤3计算熵值.对于某项评价指标，不同对象的指标值差距越大，则该指标在评价中所起的作用就越大.第j个评价指标的熵值为

(3)

式中：hj为第j个评价指标的熵值，0≤hj≤1；k为调节系数，k=1/lnm.

步骤4计算熵权.根据熵值法原理，第j个评价指标的熵权为：

(4)

(5)

2.2 基于灰关联TOPSIS法的综合评价

逼近于理想解法(TOPSIS法)是一种逼近于理想解的排序法，仅要求各效用函数具有单调递増(或递减)性，通过检测评价对象与最优解、最劣解的距离来进行排序，若评价对象最靠近最优解同时又最远离最劣解，则为最优；其中最优解的各指标值都达到各评价指标的最优值，最劣解的各指标值都达到各评价指标的最差值.灰色关联分析法是根据因素之间发展趋势的相似或相异程度，作为衡量因素间关联程度的一种方法，也称灰色关联度法；灰色关联分析法是典型的系统分析方法，对于一个系统发展变化态势提供了量化度量，且对样本量要求较小，非常适合对不同方案进行相对意义上的比较分析.本文采用基于灰色关联度理论的TOPSIS评价方法，能够有效解决立体过街设施布局方案样本量不足的问题，在确定样本量的前提下得到逼近于理想解的立体过街设施布局方案.

通过分析各布局方案与理想方案的贴近程度，即如果布局方案与负理想方案的相对贴近度值越小，代表方案与负理想方案越不相关，即越贴近正理想方案，则方案越优.通过TOPSIS法寻求最优解方案，步骤如下.

步骤1定义正负理想方案.设为决策矩阵的正理想方案，为决策矩阵的负理想方案.其中，，表示第j个指标的最优值，，表示第j个指标的最差值.

步骤2计算相关系数.定义为方案Si与正理想方案R+关于第j个指标的正相关系数，定义为方案Si与负理想方案R-关于第j个指标的负相关系数，由灰色关联度理论计算得到布局方案到正负理想方案的相关系数分别为

(6)

(7)

式中：λ为分辨系数，0≤λ≤1，取λ=0.5.

(8)

(9)

步骤4计算贴近度.各布局方案Si的相对贴近度δi为

(10)

δi越小，表示与负理想方案关联性越弱，则方案Si越优.

3 实例分析

天河核心区是广州市商贸、金融、行政、生活居住的高度集聚之地，拥有地铁、BRT、常规公交等多层次城市交通体系，是广州市人口集中度最高的区域之一，同时也是机动车交通密度最高的区域之一.总体上天河核心区现状过街设施布局水平相对较好，但受高强度机动车交通的影响，行人过街仍存在诸多不便.通过在天河核心区选取10处典型立体过街设施，分析其存在的问题，将不同方案排列出优劣次序，分析挑选相对较优方案作为布局规划标准方案.

2017年6月，项目组对天河核心区过街行人开展了过街意愿调查.调查地点为天河核心区10处典型立体过街设施，包括路段人行天桥四处，路段人行地道二处，交叉口人行天桥二处，交叉口人行地道二处.采用“体验-响应”的拦截问询法进行，每处立体过街设施保证有效问卷200份及以上.通过现场观测统计和意愿调查结果，统计分析得到10处立体过街设施布局方案评价指标值(意愿调查结果为平均值)，依据式(2)～(4)得到熵值法确定的各评价指标权重.同时采用AHP法确定指标权重.为减少主观因素对评价结果的影响，本文将主观偏好系数确定为0.4，进一步得到综合权重.熵值法和AHP法确定的指标权重对比结果见图1，总体上AHP法确定的权重和熵值法确定的权重基本相符，但在指标q11，q22和q41上相差较大，说明各布局方案尚且不够合理，仍存在行人违章横穿马路现象，同时布局方案未设置电梯或自动扶梯、顶棚也比较常见，影响方案的便捷性和舒适性.

图1 AHP法和熵值法确定的权重对比

依据式(6)～(10)得到各布局方案到正负理想方案的关联度及方案相对贴近度，并进行方案优劣排序，见表2.

表2 布局方案评价结果

由表2可知，10处立体过街设施布局方案中，中山大道(师大暨大BRT站中端)天桥布局最接近正理想方案，其次是华夏路与金穗路交叉处地道，广园快速路(省农科院南侧)天桥布局最接近负理想方案.通过实地调查发现行人对中山大道(师大暨大BRT站中端)天桥的满意度较高，最符合行人期望的设置位置，景观绿化效果及与周边建筑协调性较好，自动扶梯、顶棚、导向标志、标线、盲道、非机动车坡道等设置情况良好，而广园快速路(省农科院南侧)天桥未设置自动扶梯、顶棚等，行人过街相对不够便捷，这是正负理想方案最大的区别.

4 结 束 语

构建了立体过街设施布局方案5个维度25项指标的评价指标体系.提出了一种基于AHP法、熵值法和灰关联TOPSIS法的城市干道立体过街设施布局多目标评价方法.通过实例分析表明，本文提出的评价方法减少了AHP法确定权重时主观判断影响，得到更加合理的主客观相结合的指标权重，实现方案优劣排序，确定逼近于理想方案的布局方案.但受意愿调查数据所限及研究区域样本本身发展的不均衡性，本次仅对天河核心区干道系统10处典型立体过街设施布局方案进行了综合性评价.应用结果表明，本方法具备一定的可行性和实用性，可为立体过街设施布局方案评价提供一定的参考和借鉴.