賈凡

(國防大學聯(lián)合勤務學院 研究生大隊，北京 100858)

隨著改革開放的深入推進，中國經(jīng)濟得到持續(xù)快速發(fā)展，人民生活水平穩(wěn)步提高，汽車的保有量逐年增加，截至2019年底，中國汽車保有量達2.6億輛，比2018年底增長8.83 %.道路交通資源供需矛盾不斷加劇，行車難、停車難等問題也更加突出.同時，汽車排放的尾氣加重了空氣污染，直接影響到人民的身體健康[1].交通擁堵問題已經(jīng)成為影響居民生活品質(zhì)、影響城市形象，甚至困擾城市發(fā)展的突出問題之一[2].因此，治理交通擁堵是城市發(fā)展過程中的一個難題.近年來，眾多學者對于交通擁堵的原因進行了大量分析研究，提出了很多緩解交通擁堵的策略.張澤宇[3]利用主成分分析法和層次分析法對造成重慶市交通擁堵的原因進行了分析，并給出了改善策略.石飛等[4]從多個視角分析了城市交通擁堵的成因，并從學科發(fā)展的視角給出了交通擁堵治理對策.李璦萱[5]研究了重慶市的交通擁堵狀況，用主成分分析法得出了導致重慶市主城區(qū)交通擁堵的3大類主要因素，并提出治理擁堵問題的對策建議.楊嘉琦[6]用系統(tǒng)動力學的方法分析了成都市的交通擁堵狀況，并進行了仿真，給出了改善交通擁堵的參考建議.高菽晨等[7]從交通供給和交通需求的角度分析了呼和浩特市交通擁堵的成因.張家祺等[8]在其基礎上用交通容量數(shù)據(jù)進行了對比分析，指出了造成呼和浩特市交通擁堵的主要原因.在這些研究的基礎上，本文梳理了造成城市交通擁堵的原因，利用解釋結構模型和MICMAC方法分析了這些原因之間的層次關系，找到了造成城市交通擁堵的根本因素.

1 理論基礎

1.1 解釋結構模型的理論方法

解釋結構模型法(interpretative structural modeling method，簡稱ISM方法)，是一種科學的分析方法，被廣泛應用于現(xiàn)代系統(tǒng)工程中，基本理論方法是將復雜的系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)要素，結合人們的實踐和知識經(jīng)驗以及計算機的輔助，構建一個多級遞階層次結構模型.ISM方法的分析步驟如下：

1)確定系統(tǒng)的構成要素集S，其中Si(i=1,2,…,n)表示系統(tǒng)中的第i個要素.

S={S1,S2,…,Sn}.

2)建立鄰接矩陣A，并根據(jù)鄰接矩陣，確定各要素間的可達矩陣P.

根據(jù)因素Si和因素Sj之間是否存在直接影響關系，確定各因素之間的鄰接矩陣A=(aij)n×n.如果矩陣P滿足如下條件，則為鄰接矩陣A的可達矩陣

P=(A+I)λ+1=(A+1)λ≠(A+I)λ-1.

3)對系統(tǒng)進行區(qū)域和級位劃分M，提取骨架矩陣M，繪制多級遞階有向圖.

區(qū)域劃分是將系統(tǒng)分成若干個相互獨立的、沒有直接或間接影響的子系統(tǒng).經(jīng)過區(qū)域劃分后的可達矩陣為塊對角矩陣.分別計算每個元素的可達集R(Si)與先行集A(Si)，以及因素Si的共同集C(Si).

R(Si)={Sj|Sj∈S,aij=1,j=1,2,…,9}，i=1,2,…,9,

(1)

A(Si)={Sj|Sj∈S,aji=1,j=1,2,…,9}，i=1,2,…,9,

(2)

C(Si)=R(Si)∩A(Si)={Sj|Sj∈S,aij=1,aji=1,j=1,2,…,9}，i=1,2,…,9.

(3)

在S中只影響其他因素而不受其他因素影響的因素構成起始集B(S).在S中只受其他因素影響而不影響其他因素的因素構成終止集E(S).

B(S)={Si|Si∈S,C(Si)=A(Si),i=1,2,…,9}，

(4)

E(S)={Si|Si∈S,C(Si)=R(Si),i=1,2,…,9}.

(5)

由R(Si)∩A(Si)=R(Si)確定集合中各因素所處的層次，首先確定最高級因素.去掉P中最高級因素所在的行和列，按照相同的步驟可以求出各級要素.

經(jīng)過區(qū)域劃分和級位劃分后的可達矩陣再進行縮減得到骨架矩陣，然后分區(qū)域從上到下逐級排列系統(tǒng)構成要素，用級間有向弧連接成有向圖.最后，可根據(jù)各要素的實際意義，將多級遞階有向圖轉(zhuǎn)化為解釋結構模型.

1.2 MICMAC分析法

(matriced impacts corises-multiplcation appliance classement, MICMAC)分析法是利用交叉影響矩陣相乘對系統(tǒng)中的元素進行分類的方法，一般用于復雜環(huán)境下分析系統(tǒng)中元素重要程度并匹配相應的解決方案等問題.

利用MICMAC分析法時，首先需要計算各影響因素的驅(qū)動力和依賴性，它們分別可以通過可達矩陣中每個因素對應的行和列中“1”的個數(shù)來確定.根據(jù)各因素的驅(qū)動力和依賴性的大小，可以把整個坐標系的第1象限可以劃分為4個區(qū)域，代表著4類不同的因素，分別是獨立因素、聯(lián)系因素、自治因素和依賴因素.

獨立因素指驅(qū)動力很強但依賴性很弱的因素，這類因素不依賴其他因素，通常在系統(tǒng)中都是最關鍵的因素.聯(lián)系因素指驅(qū)動力和依賴性都很強的因素，和這些因素相關的任何行為的變動都會對其他因素產(chǎn)生影響，反過來對其自身也產(chǎn)生影響，所以這些因素很不穩(wěn)定.自治因素指驅(qū)動力和依賴性都很弱的因素，這些因素與系統(tǒng)的關聯(lián)性一般較小.依賴因素指驅(qū)動力很弱，但依賴性很強的因素，一般屬于最終風險因素，因此，應該作為干預因素，有針對性地提出控制策略.

2 基于解釋結構模型的城市交通擁堵原因分析

2.1 交通管理

從交通規(guī)劃與管理的角度來說，一個城市的功能結構布局直接影響城市人口的出行分布，因而，一個城市的規(guī)劃建設要具備較強的前瞻性，但很多城市對長期規(guī)劃沒有足夠重視，導致很多道路的通行能力無法滿足日益增加的交通需求，中心城區(qū)的交通擁堵情況十分嚴重[9].城市中一些重要的交通集散點變成了交通擁堵的“熱點”.另一方面，在城市面積擴大的同時，配套的基礎設施建設跟不上城市擴張的腳步，優(yōu)質(zhì)的公共服務資源集中在中心城區(qū)，分布嚴重不均，這顯然會造成中心城區(qū)主干道的經(jīng)常性擁堵.近些年，交通擁堵常態(tài)化，政府出臺了相關政策對外來車輛和大型貨車進出城市進行限制，對本地車輛常態(tài)化限行，這在一定程度上緩解了交通壓力.另外，公共交通也是緩解交通壓力的一項很好的措施[10].但很多城市的公共交通分擔率并不高，這主要是公交線路和線網(wǎng)規(guī)劃不合理、公交運營調(diào)度不合理、相關工作人員素質(zhì)不高等因素造成的.

2.2 交通設施

交通基礎設施是交通行為的實時參與者，交通設施水平的高低，直接影響交通出行質(zhì)量.停車設施的位置、數(shù)量，甚至停車費的高低，都會影響人們對出行方式的選擇.另外，停車場的建設規(guī)模與車輛發(fā)展的速度沒有合理匹配，導致占道停車現(xiàn)象屢禁不止，極易導致交通擁堵，也影響市容[11].同時，提升相關基礎設施的信息化水平，可以提高車輛的通行效率，減少擁堵；對公交車采用智能調(diào)度，能夠提高公交運行效率，減少乘客候車時間，從而提高公交出行分擔率.另外，出行者如果能夠?qū)崟r掌握道路上的各種交通信息，就可以選擇最適宜的交通出行方式和出行路線，緩解高峰期和高峰路段的交通壓力.

2.3 交通參與者

交通參與者主要指以各種方式參與交通出行的人.交通參與者以何種方式出行，直接影響著道路交通量的大小；交通參與者的空間分布，決定了其出行方向、出行線路和距離，也就是交通量的空間分布.

根據(jù)以上分析，造成城市交通擁堵的原因是多方面的，這些因素之間有交叉的影響，歸納出影響城市交通擁堵的11個主要因素，如圖1所示.

圖1 城市交通擁堵影響因素Fig.1 Urban traffic congestion influencing factors

基于以上對城市交通擁堵影響因素的分析，利用解釋結構模型(ISM)的思想，對影響城市交通擁堵的因素進行層次分析，模型構建示意圖如圖2.

圖2 城市交通擁堵影響因素解釋結構模型構建示意Fig.2 Construction diagram of urban traffic congestion influencing factor by interpretative structural modeling

根據(jù)上文所歸納出的城市交通擁堵影響因素，再對一些司機和相關管理人員進行走訪和座談， 給出城市交通擁堵影響因素間的直接關系鄰接矩陣A.

通過對上述鄰接矩陣進行布爾計算可求出影響因素的可達矩陣P.

可達矩陣描述了系統(tǒng)各影響因素間的可達關系.為了得到系統(tǒng)各影響因素間的層級關系，首先進行區(qū)域劃分.計算各因素的可達集R(Si)、先行集A(Si)和共同集C(Si)如表1所示.

表1 各因素的可達集R(Si)、先行集A(Si)和共同集C(Si)

由表1可知起始集B(S)={S1,S5}，且R(S1)∩R(S5)={S3,S8,S9,S10}≠?，因此，集合S不可分.由R(Si)∩A(Si)=R(Si)可知L1=(S9,S10)，即系統(tǒng)最高級因素為S10和S9，去掉第9、10行和第9、10列，按照相同的步驟可以求出第2、3、4層要素如表2.

表2 影響因素層級關系

按照影響因素的層級順序?qū)⒁胤謱?，然后用有向矢線連接要素間的相互作用關系，即可得出城市交通擁堵影響因素的遞階結構模型，如圖3所示.

圖3 城市交通擁堵影響因素遞階結構Fig.3 Hierarchical structure of urban traffic congestion influencing factors

由以上遞階結構可知，影響因素共分為4層:第1層2個因素位于遞階結構的最上端，具有結果導向的特點.如果一個城市在發(fā)展過程中對交通出行結構沒有合理的規(guī)劃，或者交通量的空間分布不合理，勢必會造成城市交通擁堵.這2個因素能夠從整體上反映一個城市的交通規(guī)劃、管理水平，是造成城市交通擁堵的表層因素;第2層屬于中間層，是造成城市交通擁堵的直接原因.交通出行組織合理，可以有效分流不必要的市內(nèi)交通流，減少市區(qū)交通壓力.公共交通系統(tǒng)的便捷與否、市區(qū)道路的通行能力和城市人口的職住分布都將直接影響到市民出行方式的選擇和交通量的空間分布.停車設施的分布與數(shù)量也在很大程度上影響著人們對出行方式的選擇；第3層起到一個過渡作用，可作為影響城市交通擁堵的中層因素.城市路網(wǎng)結構對第2層的5大因素都產(chǎn)生影響.信息化水平的高低一方面能夠影響到人們對公共交通的選擇，另一方面也能影響道路的通行能力.交通基礎設施對道路通行能力的影響也是顯而易見的；第4層是影響城市交通擁堵的根本因素，也就是說，城市的功能結構與布局，從根本上影響著其他10個因素.將交通集散點向城市外圍擴展可在很大程度上緩解中心城區(qū)的交通壓力.

3 城市交通擁堵影響因素的MICMAC分析

根據(jù)可達矩陣P計算各因素的驅(qū)動力和依賴性，見表3.將11大因素定位在坐標系中，可得城市交通擁堵影響因素的MICMAC分析的結果，見圖4.

表3 城市交通擁堵影響因素的驅(qū)動力和依賴性表

對圖4的MICMAC分析可知：

1)表層影響因素的依賴性都較強，驅(qū)動力都較弱，屬于依賴因素，較易受其他因素影響，一般是其他因素作用的結果，會直接造成城市交通的擁堵.對于這類影響因素，一般都是通過調(diào)整對他們有影響的其他因素來間接處理.

2)底層影響因素的依賴性都較弱，同時驅(qū)動力都較強，屬于獨立因素，這類因素是造成城市交通擁堵的最根本因素，一般都是由政府的政策和規(guī)劃設計以及遠期規(guī)劃來決定，無法通過控制其他因素對它們進行控制.

3)其余影響因素都屬于自治因素，它們的驅(qū)動力和依賴性都不強，屬于中層影響因素，對表層和底層的因素起到承上啟下的作用，一般相對穩(wěn)定，短期內(nèi)變化不大.底層因素對他們的影響不會很快體現(xiàn)出來，需要長期的發(fā)展才能顯現(xiàn)；而這些因素一旦發(fā)生變化，對其上層因素的影響是比較直接和快速的.

4)本文選取的11個影響城市交通擁堵的因素都不屬于聯(lián)系因素，說明本文選取的各因素都是較為穩(wěn)定的.

圖4 城市交通擁堵影響因素的MICMAC分析結果Fig.4 MICMAC analysis results of urban traffic congestion influencing factors

4 結論

在梳理相關文獻研究的基礎上，結合中國當前實際構建了城市交通擁堵影響因素指標體系；利用解釋結構模型方法從表層、中層和底層3個層次分析了各指標要素對城市交通擁堵的影響；另一方面，通過MICMAC分析將影響因素進行了分類，針對各類因素進行了有針對性的分析.分析結果表明，城市功能結構與布局是影響城市交通擁堵的根本因素，因此，要想緩解城市及交通擁堵狀況，應該對城市的功能結構進行優(yōu)化布局，使城市道路資源得到合理的分配，充分的利用，這需要多部門的協(xié)同努力，共同打造和諧高效的綠色城市.