对于特大城市和大城市而言，由于城市规模大，城市对外交通干道数量多，出入口也多，各个出入口的位置特点、布局特点、服务能力都存在着差异，影响其服务能力的因素也错综复杂，单纯以优势指数数值大小来评价出入口优势会显得片面，而且没能充分地体现出各种制约因素对城市对外交通干道优劣的影响，当评价样本的数目较多或相互间差异不大时则难以靠单一指标来划分优劣。因此，对特大城市和大城市对外交通干道的优劣评价，采用聚类的方法，划分为不同等级的优势类别，用面评价来代替单点评价。这里采用的是模糊聚类分析方法[7]。

客观事物间存在着模糊界限，当采用模糊数学的方法进行聚类分析时，称为模糊聚类分析。模糊聚类分析方法一般分为两种：系统聚类法和逐步聚类法。逐步聚类法是先将研究对象进行粗略分类，然后根据最优原则，经过多次迭代，不断修改，直到分类比较合理为止。在这里将采用的是系统聚类法，系统聚类法的分析过程如下[7]：

1.选取样本和指标体系

样本是指城市出入口，可以是现有的出入口，也可以是通过对城市布局、城市路网结构、城市交通系统进行分析后确定的出入口。

指标体系表示在对对外交通干道进行聚类分析时应考虑的内在因素。关于评价指标的选取，前人做过很多研究，采用主成分分析法、模糊聚类法、专家咨询法等方法，对评价指标进行相关性研究，并最终确定具有独立变量意义的评价指标。在这里，对外交通干道服务水平评价指标主要通过宏观分析来确定，最后确定评价指标为：通行能力、路网等级指数、路网连接度、饱和度、在对外交通中的地位、社会及环境影响[8]。

（1）通行能力C

通行能力反映出入口道路集散交通和适应远景交通需求增长的能力，其值为出入口下游路段通行能力之和：

式中：Ni——出入口道路系统中路段i的通行能力；

n——出入口道路系统中的路段总数。

（2）路网等级指数k-

路网等级指数用于反映出入口道路等级结构和道路等级水平，其值为：

式中，ki——出入口道路系统中路段i的等级，快速路、主干路和次干路取值分别为3、2、1；

li——出入口道路系统中路段i的长度。

（3）路网连接度J

路网连接度反映出入口道路系统的成熟度，定义如下：

式中：mi——出入口道路系统中第i个交叉口所邻接的路段数；

N——出入口道路系统中交叉口总数；

M——出入口道路系统中路段总数。

（4）负荷度R

负荷度反映出入口道路系统的拥挤度，定义如下：

式中：ri——出入口道路系统中路段i的负荷度。

（5）对外交通地位与社会环境影响(www.daowen.com)

对外交通地位与社会环境影响两个指标为定性指标，可采用专家咨询等方法来进行量化。

2.原始数据标准化

设需要进行分析的出入口样本有n个，每个样本的特征向量为：

式中，xi1、xi2、xi3、xi4、xi5、xi6分别对应于样本i的通行能力、路网等级指数、路网连接度、负荷度、对外交通地位、社会及环境影响六个指标。

于是得到原始数据矩阵，即：

运用极差标准化公式（10-10）、（10-11）进行数据标准化。

式中——所有样本中j指标的最大值；

——所有样本中j指标的最小值。

公式（10-10）适用于通行能力、路网等级指数、路网连接度、对外交通地位四个指标；公式（10-11）适用于负荷度、社会及环境影响两个指标。

经公式（10-10）、（10-11）计算后，可得到矩阵

3.建立相似关系矩阵

把标准化后的矩阵的每一行看作各对象在指标集上的模糊集合

的意义表示指标j隶属于集合Xi的隶属度。于是，各Xi就间接描述了各个样本xi的基本特征，从而可以用相似系数rij表示Xi与Xj的相似程度。

相似系数rij的计算方法有多种，这里使用算术平均最小法，

即

于是得到模糊相似矩阵

4.模糊聚类

对于任意的λ∈[0，1]，记Rλ=（λrij），其中λ=这里的矩阵Rλ为模糊矩阵R=（rij）n×n的截矩阵。显然，模糊矩阵的λ截矩阵的元素只能是0或1，因此模糊矩阵的截矩阵Rλ必定是λ水平之下的布尔矩阵。对于给定的λ值，对Rλ进行模糊聚类。

在当λ由1变为0的过程中，其对应的λ截矩阵确定的分类由细变粗，逐步回归，形成动态的聚类图，也即模糊分类。取不同的置信水平λ就可以得到恰当的分类。根据出入口通道实际需要来看，如果取λ越大，那么分类数越多，类之间的差异逐渐减小，就失去了分类的意义。当λ降低到一定程度，分类数变为1～2个，分类不够精确。本研究建议取3级分类：｛优势大，是理想的对外交通干道出入口｝，｛优势一般大，经较小改造后可作为对外交通干道出入口｝，｛没有优势，不适合作对外交通出入口｝。

至此，将城市对外交通出入口进行了分类，其中第一、二类的出入口可作为城市道路与高速公路衔接线接口的备选方案，优先选择第一类出入口。

根据得到的出入口数量及出入口优势排序，可以确定与高速公路对接的出入口，使衔接线的走向与城市对外交通干道的走向一致，与高速公路实现对接，从而完成衔接线的布局规划。