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【摘要】本文就开放小区能否改善周边道路通行状况这一问题，首先，建立了道路通行状况评价的一般模型，并选择道路通行量的均衡度、平均延误时间、到达出口的车辆数、最大排队车辆数四个指标综合评价道路通行能力。其次，针对开放小区，给出了基于元胞自动机的车辆通行状况评价方法，并构造了三种典型的小区路网结构。然后，利用建立的一般模型和元胞自动机评价方法对三种小区开放前后道路的通行状况进行了分析，研究发现：按照小区道路形状构造的三种类型小区在同等车流量情况下开放前后对道路通行状况的影响存在显著差异。最后，依据不同车流量划分的城市繁华地段小区、城市非繁华地段小区、城市边缘小区给出不同的开放建议。
【关键词】开放小区；元胞自动机；道路通行能力综合评价
1、引言
在城市建设高速发展的今天，非开放的建筑群和随处可见错综排列的大院导致高密度道路网的建设无法实现，而且这种封闭式的建筑群散落于城市中，形成一个个“城中城”，引发了严重的交通堵塞问题。
2016年2月21日，国务院发布《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，其中第十六条关于推广街区制，原则上不再建设封闭住宅小区，已建成的住宅小区和单位大院要逐步开放等意见，引起了广泛的关注和讨论。
对于小区开放，有人认为是有利的，路网密度提高，道路面积增加，能够提高通行能力[1]。有人认为是有弊的，小区开放不仅可能会引发安保问题[2]，而且由于增加了交叉口数量，破坏了路网结构，会影响主路通行速度，导致交通堵塞[3]。还有人认为这与小区面积、位置、外部及内部道路状况有关[4]，要针对不同情况具体分析。
为解释并验证以上观点从而为科学决策提供依据，本文选取了合适的指标建立评价模型，并提出基于元胞自动机的车辆通行状况评价方法，用以研究小区开放对周边道路通行的影响。小区开放产生的效果可能会与小区结构及周边道路结构、车流量有关，故本文在车辆通行状况评价方法中构造了不同类型的小区，由一般评价模型得到的评价道路通行能力的综合指数定量比较各类型小区开放前后对道路通行状况的影响。最后根据研究结果，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开放小区的合理化建议。
2、道路通行状况评价的一般模型
随着城市建设的高速发展，城区高楼林立，道路错综复杂，再加上非开放的建筑群和错综排列的大院，使得高密度道路网的建设难以实现，交通堵塞现象时有发生，而封闭的小区是塞车现象日益严重的重症所在，小区一旦开放，周边道路通行状况必然得到一定程度的好转。为研究这种影响，本文首先建立评价道路通行状况的一般模型。
评价道路通行状况的指标，实则为影响道路通行的指标（拥堵指标）。国外发达国家上世纪五十年代开始对拥堵指标进行研究，建立了一系列拥堵量化指标，这些指标可以分为基于公路通行能力手册的指标、基于排队论的指标和基于出行时间的指标[5]。在《公路通行能力手册》中具体化指标有车流量、车速、排队等待的车辆数、平均延误时间、道路通行量的均衡度，同时考虑饱和度：路段的道路通行能力与所有的路段通行能力之和的比值来表示，用以衡量路段的拥挤程度及服务水平[6]。而评价模型的建立须遵循客观性、可操作性、科学性、可比性及映射等原则，且选择与优化后的指标须清晰简单、具有描述性和预测性、具有分析能力及广泛的适用性[7]，因此本文选定道路通行量的均衡度λ、平均延误时间 MDT、到达出口的车辆数M、最大排队车辆数 L四个指标建立评价模型衡量道路的通行状况。
（1） 选定道路通行量的均衡度
假设所有道路的宽度一致，因此各个道路的负载能力也相同，在真实的交通状况下，由于各车辆的目的地不同、道路所在城区位置不同等原因，各道路上通行车辆的数目也存在差异。如果差异过大，必然会导致一部分道路资源浪费、一部分道路负载过重，因此考虑各道路通行量相对均衡的状况比较理想。故选定道路通行量的均衡度作为评价道路通行状况的一个指标。
（2） 平均延误时间MDT
首先要理解交通延误的含义。交通延误，是指驾驶员在驾驶车辆行驶过程中，由于各种无法预知的干扰（譬如交通拥挤时来自其他车辆的干扰、交通信号灯的阻碍等）所引起的与行驶时畅通无阻的情况相比较损失的时间，这是衡量单个车辆行进时因意外因素干扰损失的时间。而平均延误时间，是衡量多个车辆的交通延误状况，表示单位时间（1小时）内经过某路段的所有车辆交通延误的平均数。
式中，MDT表示平均延误时间（meandelaytime）
DTi表示第i辆车的延误时间（delaytime）
N表示单位时间通过的车辆数
（3）到达出口的车辆數M
表示一定时间内，从出发地到目的地的通过的车辆数目。
（4）最大排队车辆数L
实际上，当交通极为拥堵时最大排队车辆数的确定采取人工查取的方式效率太低，而根据最拥堵时刻排队车辆占据的道路长及车长可以估算出最大排队车辆数，以附近交叉口的两处特征物为例，可以估算车辆排队长度。提取拥堵状况最为严重时刻的车辆最大排队长度，便可估算最大排队车辆数。
对于选定的评价指标，首先对数据归一化去除量纲，消除指标间的不可比性，并对指标正向处理（取倒数），考虑到变量间并非互相关联故而采取加法模型对去量纲且正向定义后的新指标给予权值，得到最终综合评价指标的计算公式：
对于权值的大小，结合它们对道路通行状况的影响程度，认为权重比例由大到小依次为平均延误时间、最大排队车辆数、到达出口的车辆数、选定道路通行量的均衡度。如此，便可计算能够评价道路通行能力的综合指数。
3、基于元胞自动机的小区开放车辆通行状况评价方法
首先考虑小区与城市道路相连状况、小区道路形状、小区结构及周边道路结构、车流量等因素。小区与城市相连的道路，属于城市道路，可以划分为主干道、次干道、快速路、支路四种主要形式，在此后的方法中不加区分地认为道路无差异。为满足通信系统、城市土地利用率等因素对小区形状的客观要求，小区形状大致可分为以下几种：正方形、长方形、三角形、正六边形、梯形、扇形、凸凹形，当然还有由这些图形组合而成的形状以及一些不规则的形状。小区内部道路也是如此，基本由直线、斜线、弧线组成。 元胞自动机（CA）是一种用来仿真局部规则和局部联系的方法。典型的元胞自动机是定义在网格上的，每一个点上的网格代表一个元胞与一种有限的状态，变化规则适用于每一个元胞并同时进行。典型的变化规则，决定于元胞以及其邻居的状态。它由分布在规则网格中的每一个元胞取有限的离散状态，遵循确定的局部规则做出同步更新，即大量元胞通过简单的局部相互作用而构成的动力系统。不同于一般的动力学模型，CA不是由严格的无力方程确定，而是通过构造一系列模型的规则来实现，这恰恰增强了其表达复杂关系的能力，为其在复杂性领域的应用奠定了基础[8]。故元胞自动机作为一种动态模型及通用性的建模方法，应用几乎涉及社会和自然科学的各个方面，因此也应当适合城市交通领域，为此本文给出基于元胞自动机的方法评价开放小区对周边道路通行状况的影响。
为动态显示车辆在小区中的通行状况，本文利用Matlab提供的图形化用户界面，实现了元胞自动机的可视化编程，并以此仿真结果为依据，根据道路通行状况评价的一般模型得到平均延误时间、到达出口的车辆数、最大排队车辆数、选定道路通行量的均衡性四个指标的具体值来衡量小区开放对周边道路通行状况的影响。借助元胞自动机思想及其空间、时间离散等特征给出评价方法，步骤如下：
Step1：基于元胞自动机建立车辆通行的规则。
1）元胞有2个不同的状态。状态为0是空位，状态为1表示该位置不为空。
2）如果该元胞自动机状态为1，如果前进方向的邻居为墙或车（状态为1），那么该元胞下一时刻的状态是等待或者判断其他方向邻居的状态，用以决定自己是否改变状态，同时决定邻居的状态是否改变。
3）如果该元胞状态为0，自身不改变任何元胞。
4）所有元胞扫面完后，一起进入下一状态。
5）到达规定时间后，所有元胞停止运动。
具体实现过程：小区道路大致可以分为三种：网格线、曲线、斜线，故以小区道路类型为依据构造三种不同小区类型，考虑小区及周边道路结构做出三张地形图，规定入口和出口，并给定某一时间段，由各时刻所有扫描点与相邻点根据规则变化到下一时刻的状态，追踪在这一时间段内每一时刻各车辆的位置，从而实现车辆在这一时间段的动态流通过程。至于车辆的产生问题，为尽量还原真实道路情况，通过由随机数产生的点模拟车辆在入口的生成，由固定种子的随机数模拟固定数量的车辆产生。
Step2：针对建立的规则动态仿真，如图1所示：
其中，“该扫描点与相邻点根据规则变化到下一时刻状态”这一过程体现针对三种类型小区建立的不同规则。为尽量还原真实道路情况，通过元胞自动机模拟由随机数产生的车流量，为保证小区开放前后两组实验的道路入口产生的车辆数相同，对同一类小区开放前后的两次模拟使用同一组随机数种子。
Step3：根据仿真结果，收集所需数据并计算道路通行状况评价一般模型中的四个指标，为仿真结果的分析做准备。
4、仿真结果与建议
作三张图展示各类型小区周边道路车辆通行情况，分别如图2、4、5所示。因假设给定道路宽度相同，为方便统计设定道路宽度为1。对于这三种小区类型的构建，令其尽量拥有以下特点：不同的路口；不同数量的入口；包含不同数量的出口；不同形状的小区；不同形状的道路。下面对各类型小区开放前后对道路通行的影响进行仿真结果分析。
（1）小区类型I
如圖2所示：左图表示小区封闭时周边道路车辆通行示意图，右图表示小区开放时周边道路车辆通行示意图，图中左边2条路口作为入口进入车辆，右边2条路口作为出口，车辆总体
从左往右行驶。该类型小区道路口均为Z行和T形，道路形状及小区道路均为直线，小区开放后在原道路基础上新增一条通行道路，由最大流思想可知其最大流为2。
根据该地图特点，借助元胞自动机的思想，建立具体的规则如下：
将该规则代入图1流程图中间‘该扫描点与相邻点根据规则变化到下一时刻状态’这一过程并运行Step2的程序，分别给予不同的车流量得到不同的相关参数，归一化处理后得到表1。
表1中所有数据均为已按照一般评价模型归一化处理后的指标作比得到，而将使用随机数种子模拟的车流量粗略分为四个等级——少、较少、多、较多。
观察这些数据发现大体存在下列规律：1）开放前后平均延误时间、最大排队车辆数、选定道路通行量均衡性的比值在不同车流量的情况下均小于1，说明小区开放后各项均减少，道路更加通顺。此外，车流量越大效果越明显。2）开放前后的比值在不同车流量的情况下均大于1，说明小区开放后到达出口的车辆数增加，道路更加通顺。且车流量越大，小区开放对到达出口车辆数增加的效果越明显。
最后，执行Step3，由四个指标计算该地图不同车流量情况下开放小区前后评价道路通行能力的综合指数。
（2） 小区类型II
如图4所示：左右两图分别表示小区开放前后周边道路车辆通行示意图，图中左边2条路口进入车辆，右边1条路口为出口，车辆自左向右行驶。该类型小区道路口形状有Z型、十字型、T型和不规则形状，道路形状有圆形、直线型，小区道路为弧形，开放后道路中间增加一条环形道路，由最大流思想其最大流为1。
根据该地图特点，借助元胞自动机的思想制定相应的规则并代入图1流程图中相应过程并运行程序。执行类型I所述方式得到该地图不同车流量情况下开放小区前后评价道路通行能力的综合指数。
（3）小区类型III
如图5所示：左右两图分别表示小区开放前后周边道路车辆通行示意图，横向车道的车辆均从左往右行驶，竖向车道初始均从下往上行驶。该类型小区道路口形状有斜角型和十字型，
道路形状有斜线型、直线型，小区道路为斜线型，小区开放后增加一条斜线型道路，由最大流思想其最大流为1。 与类型II类似，制定该地图下相应的规则并代入图1流程图中相应过程，并运行程序。同样执行类型I所述方式得到该地图不同车流量情况下开放小区前后评价道路通行能力的综合指数。
为比较三类小区开放前后对道路通行状况的影响效果，计算不同地图开放小区前后评价道路通行能力综合指数的平均值，并进行分析，如表2所示：
数据显示三张地图的小区开放后均提高了道路的通行能力，类型I小区提升能力最大、类型III次之、类型II提升效果甚微。为探寻类型II效果甚微的原因，作表3显示其在不同车流量情况下道路通行能力综合指数的比值。
发现开放小区前后评价道路通行能力的综合指数的比值随车流量的变化出现了braess悖论现象，即开放小区使道路通行能力变差。该结果可以解释类型II小区开放对道路通行改善情况效果微乎其微的现象。
以上研究结果表明，开放小区确实能在一定程度上优化路网结构、提高道路通行能力、改善交通状况，改善效果与小区道路形状、小区及其周边道路结构和车流量均有关系，但开放小区并非一定能改善道路通行效果，因为开放后小区周边主路上进出小区的交叉路口的车辆增多，可能会影响主路的通行速度进而使通行效果更为糟糕。基于此研究结果，本文得出各影响因素
造成的道路拥堵情况的不同情形，对构造的三种小区类型运用一般评价模型得到的道路通行能力综合指数构造比值，分别对这三种类型小区开放前后的影响做出评价，折线图展示如图6。
该图为针对三种类型小区开放前后车辆通行能力比值与车流量的关系图，定义小区开放前后车辆通行能力比值为评价道路通行能力的综合指数的比值。图中显示：地图一中比值随车流量的增多而增多，且车流量越大（道路越拥挤）小区开放对通行能力的改善效果越明显；地图二中比值随车流量的增多变化趋势不一、幅度不大，值得注意的是，图中出现了小于1的值，小区开放对通行能力起到恶化作用；地图三中比值随车流量的增多而增多，规律类似于地图一，但幅度明显变小，该比值接近1且恒大于1，说明开放小区能在较小的程度上增大道路通行能力。
这三张地图代表的小区在其开放前后车辆通行能力具有明显的差异，它们的不同之处在于小区开放的道路形状。结合车流量大小（车流量与小区在城市中所处位置、车辆行驶时间是否为高峰时间段有关，本文仅考虑第一个因素），车流量由少到多依次变化的状态可以表示城市不同位置的小区开放前后周边道路进入小区车辆增多的情况，闹市或繁华地段（如菜市场、繁华商业区、著名景区）小区（小区i）开放前后对应图6车流量由较多变为多，城市非繁华地段的小区（小区ii）开放前后对应车流量由较少变为较多，城市边缘或郊区的小区（小区iii）开放前后对应车流量由少变为较少。
通过对上述问题的具体分析，从交通通行角度出发向城市规划和交通管理部门提出关于小区开放的建议如下：小区i实际情况下拥堵状况严重，完全开放并非最佳效果，可采取半开放的形式联通周边道路且开通道路类型为直线和斜线；小区ii拥堵状况一般，不必完全开放，采取半开放的形式联通且开通道路类型为直线最有利交通运行；小区iii不易发生拥堵，可暂不开放。
结语：
本文运用元胞自动机思想给出评价方法，研究发现不同类型的小区开放前后对周边道路通行状况的影响存在明显差异，表明了该方法的有效性。但是本文的研究依然存在不足之处，如僅选取了四个评价指标，缺乏完备性，另外，根据常见小区道路形状仅构造出简化的三种类型小区，没有考虑较为复杂的情况，而且没有与道路的路况（如车辆通行是否处于高峰时期）相结合，这也是需要进一步深入研究的方向。
参考文献：
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[13]邵黎霞，滕旭秋，裴玉龙主编，城市道路与交通[N].北京：科学出版社.2010：25-53.
作者简介：
姓名：沈镕荣1996- 女汉族 河南许昌学历：大学本科单位：合肥工业大学宣城校区商学系研究方向：工商管理。
【关键词】开放小区；元胞自动机；道路通行能力综合评价
1、引言
在城市建设高速发展的今天，非开放的建筑群和随处可见错综排列的大院导致高密度道路网的建设无法实现，而且这种封闭式的建筑群散落于城市中，形成一个个“城中城”，引发了严重的交通堵塞问题。
2016年2月21日，国务院发布《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，其中第十六条关于推广街区制，原则上不再建设封闭住宅小区，已建成的住宅小区和单位大院要逐步开放等意见，引起了广泛的关注和讨论。
对于小区开放，有人认为是有利的，路网密度提高，道路面积增加，能够提高通行能力[1]。有人认为是有弊的，小区开放不仅可能会引发安保问题[2]，而且由于增加了交叉口数量，破坏了路网结构，会影响主路通行速度，导致交通堵塞[3]。还有人认为这与小区面积、位置、外部及内部道路状况有关[4]，要针对不同情况具体分析。
为解释并验证以上观点从而为科学决策提供依据，本文选取了合适的指标建立评价模型，并提出基于元胞自动机的车辆通行状况评价方法，用以研究小区开放对周边道路通行的影响。小区开放产生的效果可能会与小区结构及周边道路结构、车流量有关，故本文在车辆通行状况评价方法中构造了不同类型的小区，由一般评价模型得到的评价道路通行能力的综合指数定量比较各类型小区开放前后对道路通行状况的影响。最后根据研究结果，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开放小区的合理化建议。
2、道路通行状况评价的一般模型
随着城市建设的高速发展，城区高楼林立，道路错综复杂，再加上非开放的建筑群和错综排列的大院，使得高密度道路网的建设难以实现，交通堵塞现象时有发生，而封闭的小区是塞车现象日益严重的重症所在，小区一旦开放，周边道路通行状况必然得到一定程度的好转。为研究这种影响，本文首先建立评价道路通行状况的一般模型。
评价道路通行状况的指标，实则为影响道路通行的指标（拥堵指标）。国外发达国家上世纪五十年代开始对拥堵指标进行研究，建立了一系列拥堵量化指标，这些指标可以分为基于公路通行能力手册的指标、基于排队论的指标和基于出行时间的指标[5]。在《公路通行能力手册》中具体化指标有车流量、车速、排队等待的车辆数、平均延误时间、道路通行量的均衡度，同时考虑饱和度：路段的道路通行能力与所有的路段通行能力之和的比值来表示，用以衡量路段的拥挤程度及服务水平[6]。而评价模型的建立须遵循客观性、可操作性、科学性、可比性及映射等原则，且选择与优化后的指标须清晰简单、具有描述性和预测性、具有分析能力及广泛的适用性[7]，因此本文选定道路通行量的均衡度λ、平均延误时间 MDT、到达出口的车辆数M、最大排队车辆数 L四个指标建立评价模型衡量道路的通行状况。
（1） 选定道路通行量的均衡度
假设所有道路的宽度一致，因此各个道路的负载能力也相同，在真实的交通状况下，由于各车辆的目的地不同、道路所在城区位置不同等原因，各道路上通行车辆的数目也存在差异。如果差异过大，必然会导致一部分道路资源浪费、一部分道路负载过重，因此考虑各道路通行量相对均衡的状况比较理想。故选定道路通行量的均衡度作为评价道路通行状况的一个指标。
（2） 平均延误时间MDT
首先要理解交通延误的含义。交通延误，是指驾驶员在驾驶车辆行驶过程中，由于各种无法预知的干扰（譬如交通拥挤时来自其他车辆的干扰、交通信号灯的阻碍等）所引起的与行驶时畅通无阻的情况相比较损失的时间，这是衡量单个车辆行进时因意外因素干扰损失的时间。而平均延误时间，是衡量多个车辆的交通延误状况，表示单位时间（1小时）内经过某路段的所有车辆交通延误的平均数。
式中，MDT表示平均延误时间（meandelaytime）
DTi表示第i辆车的延误时间（delaytime）
N表示单位时间通过的车辆数
（3）到达出口的车辆數M
表示一定时间内，从出发地到目的地的通过的车辆数目。
（4）最大排队车辆数L
实际上，当交通极为拥堵时最大排队车辆数的确定采取人工查取的方式效率太低，而根据最拥堵时刻排队车辆占据的道路长及车长可以估算出最大排队车辆数，以附近交叉口的两处特征物为例，可以估算车辆排队长度。提取拥堵状况最为严重时刻的车辆最大排队长度，便可估算最大排队车辆数。
对于选定的评价指标，首先对数据归一化去除量纲，消除指标间的不可比性，并对指标正向处理（取倒数），考虑到变量间并非互相关联故而采取加法模型对去量纲且正向定义后的新指标给予权值，得到最终综合评价指标的计算公式：
对于权值的大小，结合它们对道路通行状况的影响程度，认为权重比例由大到小依次为平均延误时间、最大排队车辆数、到达出口的车辆数、选定道路通行量的均衡度。如此，便可计算能够评价道路通行能力的综合指数。
3、基于元胞自动机的小区开放车辆通行状况评价方法
首先考虑小区与城市道路相连状况、小区道路形状、小区结构及周边道路结构、车流量等因素。小区与城市相连的道路，属于城市道路，可以划分为主干道、次干道、快速路、支路四种主要形式，在此后的方法中不加区分地认为道路无差异。为满足通信系统、城市土地利用率等因素对小区形状的客观要求，小区形状大致可分为以下几种：正方形、长方形、三角形、正六边形、梯形、扇形、凸凹形，当然还有由这些图形组合而成的形状以及一些不规则的形状。小区内部道路也是如此，基本由直线、斜线、弧线组成。 元胞自动机（CA）是一种用来仿真局部规则和局部联系的方法。典型的元胞自动机是定义在网格上的，每一个点上的网格代表一个元胞与一种有限的状态，变化规则适用于每一个元胞并同时进行。典型的变化规则，决定于元胞以及其邻居的状态。它由分布在规则网格中的每一个元胞取有限的离散状态，遵循确定的局部规则做出同步更新，即大量元胞通过简单的局部相互作用而构成的动力系统。不同于一般的动力学模型，CA不是由严格的无力方程确定，而是通过构造一系列模型的规则来实现，这恰恰增强了其表达复杂关系的能力，为其在复杂性领域的应用奠定了基础[8]。故元胞自动机作为一种动态模型及通用性的建模方法，应用几乎涉及社会和自然科学的各个方面，因此也应当适合城市交通领域，为此本文给出基于元胞自动机的方法评价开放小区对周边道路通行状况的影响。
为动态显示车辆在小区中的通行状况，本文利用Matlab提供的图形化用户界面，实现了元胞自动机的可视化编程，并以此仿真结果为依据，根据道路通行状况评价的一般模型得到平均延误时间、到达出口的车辆数、最大排队车辆数、选定道路通行量的均衡性四个指标的具体值来衡量小区开放对周边道路通行状况的影响。借助元胞自动机思想及其空间、时间离散等特征给出评价方法，步骤如下：
Step1：基于元胞自动机建立车辆通行的规则。
1）元胞有2个不同的状态。状态为0是空位，状态为1表示该位置不为空。
2）如果该元胞自动机状态为1，如果前进方向的邻居为墙或车（状态为1），那么该元胞下一时刻的状态是等待或者判断其他方向邻居的状态，用以决定自己是否改变状态，同时决定邻居的状态是否改变。
3）如果该元胞状态为0，自身不改变任何元胞。
4）所有元胞扫面完后，一起进入下一状态。
5）到达规定时间后，所有元胞停止运动。
具体实现过程：小区道路大致可以分为三种：网格线、曲线、斜线，故以小区道路类型为依据构造三种不同小区类型，考虑小区及周边道路结构做出三张地形图，规定入口和出口，并给定某一时间段，由各时刻所有扫描点与相邻点根据规则变化到下一时刻的状态，追踪在这一时间段内每一时刻各车辆的位置，从而实现车辆在这一时间段的动态流通过程。至于车辆的产生问题，为尽量还原真实道路情况，通过由随机数产生的点模拟车辆在入口的生成，由固定种子的随机数模拟固定数量的车辆产生。
Step2：针对建立的规则动态仿真，如图1所示：
其中，“该扫描点与相邻点根据规则变化到下一时刻状态”这一过程体现针对三种类型小区建立的不同规则。为尽量还原真实道路情况，通过元胞自动机模拟由随机数产生的车流量，为保证小区开放前后两组实验的道路入口产生的车辆数相同，对同一类小区开放前后的两次模拟使用同一组随机数种子。
Step3：根据仿真结果，收集所需数据并计算道路通行状况评价一般模型中的四个指标，为仿真结果的分析做准备。
4、仿真结果与建议
作三张图展示各类型小区周边道路车辆通行情况，分别如图2、4、5所示。因假设给定道路宽度相同，为方便统计设定道路宽度为1。对于这三种小区类型的构建，令其尽量拥有以下特点：不同的路口；不同数量的入口；包含不同数量的出口；不同形状的小区；不同形状的道路。下面对各类型小区开放前后对道路通行的影响进行仿真结果分析。
（1）小区类型I
如圖2所示：左图表示小区封闭时周边道路车辆通行示意图，右图表示小区开放时周边道路车辆通行示意图，图中左边2条路口作为入口进入车辆，右边2条路口作为出口，车辆总体
从左往右行驶。该类型小区道路口均为Z行和T形，道路形状及小区道路均为直线，小区开放后在原道路基础上新增一条通行道路，由最大流思想可知其最大流为2。
根据该地图特点，借助元胞自动机的思想，建立具体的规则如下：
将该规则代入图1流程图中间‘该扫描点与相邻点根据规则变化到下一时刻状态’这一过程并运行Step2的程序，分别给予不同的车流量得到不同的相关参数，归一化处理后得到表1。
表1中所有数据均为已按照一般评价模型归一化处理后的指标作比得到，而将使用随机数种子模拟的车流量粗略分为四个等级——少、较少、多、较多。
观察这些数据发现大体存在下列规律：1）开放前后平均延误时间、最大排队车辆数、选定道路通行量均衡性的比值在不同车流量的情况下均小于1，说明小区开放后各项均减少，道路更加通顺。此外，车流量越大效果越明显。2）开放前后的比值在不同车流量的情况下均大于1，说明小区开放后到达出口的车辆数增加，道路更加通顺。且车流量越大，小区开放对到达出口车辆数增加的效果越明显。
最后，执行Step3，由四个指标计算该地图不同车流量情况下开放小区前后评价道路通行能力的综合指数。
（2） 小区类型II
如图4所示：左右两图分别表示小区开放前后周边道路车辆通行示意图，图中左边2条路口进入车辆，右边1条路口为出口，车辆自左向右行驶。该类型小区道路口形状有Z型、十字型、T型和不规则形状，道路形状有圆形、直线型，小区道路为弧形，开放后道路中间增加一条环形道路，由最大流思想其最大流为1。
根据该地图特点，借助元胞自动机的思想制定相应的规则并代入图1流程图中相应过程并运行程序。执行类型I所述方式得到该地图不同车流量情况下开放小区前后评价道路通行能力的综合指数。
（3）小区类型III
如图5所示：左右两图分别表示小区开放前后周边道路车辆通行示意图，横向车道的车辆均从左往右行驶，竖向车道初始均从下往上行驶。该类型小区道路口形状有斜角型和十字型，
道路形状有斜线型、直线型，小区道路为斜线型，小区开放后增加一条斜线型道路，由最大流思想其最大流为1。 与类型II类似，制定该地图下相应的规则并代入图1流程图中相应过程，并运行程序。同样执行类型I所述方式得到该地图不同车流量情况下开放小区前后评价道路通行能力的综合指数。
为比较三类小区开放前后对道路通行状况的影响效果，计算不同地图开放小区前后评价道路通行能力综合指数的平均值，并进行分析，如表2所示：
数据显示三张地图的小区开放后均提高了道路的通行能力，类型I小区提升能力最大、类型III次之、类型II提升效果甚微。为探寻类型II效果甚微的原因，作表3显示其在不同车流量情况下道路通行能力综合指数的比值。
发现开放小区前后评价道路通行能力的综合指数的比值随车流量的变化出现了braess悖论现象，即开放小区使道路通行能力变差。该结果可以解释类型II小区开放对道路通行改善情况效果微乎其微的现象。
以上研究结果表明，开放小区确实能在一定程度上优化路网结构、提高道路通行能力、改善交通状况，改善效果与小区道路形状、小区及其周边道路结构和车流量均有关系，但开放小区并非一定能改善道路通行效果，因为开放后小区周边主路上进出小区的交叉路口的车辆增多，可能会影响主路的通行速度进而使通行效果更为糟糕。基于此研究结果，本文得出各影响因素
造成的道路拥堵情况的不同情形，对构造的三种小区类型运用一般评价模型得到的道路通行能力综合指数构造比值，分别对这三种类型小区开放前后的影响做出评价，折线图展示如图6。
该图为针对三种类型小区开放前后车辆通行能力比值与车流量的关系图，定义小区开放前后车辆通行能力比值为评价道路通行能力的综合指数的比值。图中显示：地图一中比值随车流量的增多而增多，且车流量越大（道路越拥挤）小区开放对通行能力的改善效果越明显；地图二中比值随车流量的增多变化趋势不一、幅度不大，值得注意的是，图中出现了小于1的值，小区开放对通行能力起到恶化作用；地图三中比值随车流量的增多而增多，规律类似于地图一，但幅度明显变小，该比值接近1且恒大于1，说明开放小区能在较小的程度上增大道路通行能力。
这三张地图代表的小区在其开放前后车辆通行能力具有明显的差异，它们的不同之处在于小区开放的道路形状。结合车流量大小（车流量与小区在城市中所处位置、车辆行驶时间是否为高峰时间段有关，本文仅考虑第一个因素），车流量由少到多依次变化的状态可以表示城市不同位置的小区开放前后周边道路进入小区车辆增多的情况，闹市或繁华地段（如菜市场、繁华商业区、著名景区）小区（小区i）开放前后对应图6车流量由较多变为多，城市非繁华地段的小区（小区ii）开放前后对应车流量由较少变为较多，城市边缘或郊区的小区（小区iii）开放前后对应车流量由少变为较少。
通过对上述问题的具体分析，从交通通行角度出发向城市规划和交通管理部门提出关于小区开放的建议如下：小区i实际情况下拥堵状况严重，完全开放并非最佳效果，可采取半开放的形式联通周边道路且开通道路类型为直线和斜线；小区ii拥堵状况一般，不必完全开放，采取半开放的形式联通且开通道路类型为直线最有利交通运行；小区iii不易发生拥堵，可暂不开放。
结语：
本文运用元胞自动机思想给出评价方法，研究发现不同类型的小区开放前后对周边道路通行状况的影响存在明显差异，表明了该方法的有效性。但是本文的研究依然存在不足之处，如僅选取了四个评价指标，缺乏完备性，另外，根据常见小区道路形状仅构造出简化的三种类型小区，没有考虑较为复杂的情况，而且没有与道路的路况（如车辆通行是否处于高峰时期）相结合，这也是需要进一步深入研究的方向。
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作者简介：
姓名：沈镕荣1996- 女汉族 河南许昌学历：大学本科单位：合肥工业大学宣城校区商学系研究方向：工商管理。