周嘉男，何丹恒，羅霞

(西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，四川 成都 610031)*

0 引言

隨著我國城市建設(shè)步伐的加快，城市內(nèi)部交通建設(shè)項目越來越多.項目在施工時需要占用一定道路資源，故城市管理部門對該占用道路實行交通管制措施，并需要將該路段原有交通流重新分配［1-2］，較常用的思路是將路段原有車流在進(jìn)入該路段之前將其誘導(dǎo)至其它路段上.目前通常的做法是根據(jù)同施工道路連通的其它道路的通行能力、基礎(chǔ)設(shè)施條件來確定誘導(dǎo)措施來進(jìn)行分流［3］，而不是從道路使用者的角度出發(fā)，考慮出行者OD(即出行起訖點)等條件進(jìn)行誘導(dǎo).為改善這種狀況，現(xiàn)從出行者的角度出發(fā)，根據(jù)出行者對路徑的選擇數(shù)據(jù)來對施工路段原有的交通流量誘導(dǎo).Logit模型在研究出行者交通行為選擇方面具有較好的效果［4］，故引用Logit模型來研究出行者對誘導(dǎo)路徑的選擇，并給出運(yùn)用該模型進(jìn)行路徑選擇調(diào)查的過程，進(jìn)而根據(jù)不同路徑被選擇的概率來重新分配交通量.

1 問題的來源

現(xiàn)以雙向六車道單方向施工為例來說明探討該問題的必要性.如圖1所示，陰影部分為施工時所占用路段，故該交叉口北進(jìn)口道由雙向通行變更為只有由北向南通行.此時，原南進(jìn)口道由南向北直行的車輛不能進(jìn)入原路段，故該部分車流必須被重新誘導(dǎo)至其他路段，如由南向東右轉(zhuǎn)或由南向西左轉(zhuǎn)通行，通過繞行其它路段來完成其出行過程.

圖1 雙向六車道單方向施工示意圖

若按照傳統(tǒng)的思路，南進(jìn)口道車道將做如下調(diào)整:首先調(diào)查左轉(zhuǎn)車道和直右車道的流量比，將直行車道更改為與流量比較小車道類型相同的車道.同時，誘導(dǎo)出行終點在南北道路以西的車輛在南進(jìn)口道處左轉(zhuǎn)，誘導(dǎo)出行終點在南北道路以東的車輛在南進(jìn)口道處右轉(zhuǎn).

按照經(jīng)驗方法進(jìn)行流量分配只關(guān)系到該交叉口的需求.由于出行者所經(jīng)過的路徑的道路通行能力并不相同，有可能會出現(xiàn)以下情況:當(dāng)出行者終點在南北道路以西，出行者在南進(jìn)口道向西左轉(zhuǎn)時，由于所經(jīng)路段交通擁擠，導(dǎo)致其全程所耗時間大于出行者在南進(jìn)口道向東右轉(zhuǎn)繞行時的全程時間.這是按照傳統(tǒng)方法進(jìn)行流量分配的局限性，其原因在于沒有從出行者的OD角度進(jìn)行考慮，沒有考慮到出行者在全過程中主動對最佳路徑進(jìn)行選擇的特點，更多從定性的角度、從單個交叉口的角度進(jìn)行分配.路徑選擇調(diào)查的作用就是通過調(diào)查出行者意愿、路段出行時間和延誤等指標(biāo)進(jìn)行綜合評估，進(jìn)而得出各個不同路徑的分擔(dān)率，采取與其對應(yīng)的交通流分配措施.由于Logit模型在研究行為選擇方面具有較好的效果，因此下文將詳述如何將Logit模型應(yīng)用于路徑選擇調(diào)查.

2 Logit模型的應(yīng)用

2.1 多項Logit模型介紹

多項Logit模型的選擇概率為

該模型基于隨機(jī)效用理論推導(dǎo)，假定效用確定項與效用隨機(jī)項相互獨立且選擇枝的誤差項之間服從Gumbel分布.其中，Vin指的是可與觀測到的要素相對應(yīng)的效用的確定項.λ的值通常不能獨立地得到，可以認(rèn)為λ包含在Vin的說明變量中而對個參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定.

多項Logit模型具有IIA特性，即任意兩個選擇枝的選擇概率比與其他選擇枝的狀態(tài)無關(guān)［5］，如下式所示.

此處所探討的路徑選擇調(diào)查方法中，假設(shè)各選擇路徑之間不具有相關(guān)性或類似性，故可以采用多項Logit模型進(jìn)行計算.

2.2 路徑選擇調(diào)查中Logit模型的建立

在交通流重新分配過程中，可采用容量限制——多路徑交通分配模型進(jìn)行理論上的交通量重新分配.利用容量限制——多路徑交通分配模型，各路線被選用的概率可以采用經(jīng)變形后的Logit模型進(jìn)行路徑選擇計算.該模型為:

式中，P(i)為第i條線路被選擇概率;T(i)為線路i路權(quán)為各出行線路平均路權(quán);t(i)為線路i路段行駛時間;d(i)為線路i信號交叉口延誤;σ為分配參數(shù)，對于城市交通網(wǎng)絡(luò)，此處取σ=3.2;m為有效出行線路條數(shù).

該模型中，需要通過路徑選擇調(diào)查獲得的參數(shù)有三個，分別為:

(1)t(i)值.該值需要調(diào)查路徑所經(jīng)過所有路段的區(qū)間平均運(yùn)行速度和路段長度，經(jīng)過計算得到;

(2)d(i)值.該值需要調(diào)查路徑所經(jīng)過所有交叉口，采用點樣本法得到其各個交叉口的延誤得到;

(3)m值.在城市道路網(wǎng)絡(luò)中，兩點之間通常存在多條路徑，需要經(jīng)過一次路徑選擇預(yù)調(diào)查，找出出行者選擇概率較高的幾條線路作為有效出行線路進(jìn)行流量分配.

3 路徑選擇調(diào)查過程及交通流分配

在建立路徑選擇計算Logit模型的基礎(chǔ)上，假設(shè)需要誘導(dǎo)的交通流流量已知，此處提出針對交通流量分配的路徑選擇調(diào)查.其具體過程如下:

(1)路徑選擇預(yù)調(diào)查.此環(huán)節(jié)的目的是通過對出行者意愿的調(diào)查，找出出行者選擇概率較高的幾條路徑.從出行者的角度出發(fā)，假設(shè)出行者并不全是理性的，兩點之間可能被選擇的路徑有多條.但在實行交通管理措施中，一方面為了適應(yīng)絕大多數(shù)出行者的選擇，一方面為了簡化管理措施、使管理措施具有可操作性，因此不可能照顧到所有出行者的選擇，只能將交通量誘導(dǎo)至大多數(shù)出行者愿意選擇的路徑上，因此要進(jìn)行路徑選擇預(yù)調(diào)查.

(2)路段行駛時間調(diào)查.該環(huán)節(jié)需要調(diào)查兩項基礎(chǔ)數(shù)據(jù):路段區(qū)間平均行駛速度和路段長度.路段區(qū)間平均行車速度可采用車牌對照法、視頻采集法、超聲波測速法等方法得出，路段長度可采用直接測量法、利用地圖進(jìn)行間接測量法、航拍法等得到［6］.經(jīng)過計算可得路段行駛時間調(diào)查.路徑行駛時間等于各路段行駛時間之和，必要時可加權(quán)重系數(shù)處理.

(3)信號交叉口延誤調(diào)查.該環(huán)節(jié)需要調(diào)查各信號控制交叉口的延誤，可采用點樣本法［7］進(jìn)行調(diào)查.如果實施存在困難，可將交通流數(shù)據(jù)輸入仿真軟件synchro計算得到.將各個信號交叉口加權(quán)平均得到一條路徑上的信號交叉口總延誤.如果采用“全由全無”條件下的容量限制—交通分配模型進(jìn)行流量分配，只需要調(diào)查步驟(2)(3)中涉及到的路段現(xiàn)狀的原始數(shù)據(jù)即可.如果需要對被誘導(dǎo)的交通流進(jìn)行分階段多次分配，則需要仿真軟件的配合，以確保在原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，路段流量增加后能夠重新計算分配后的行駛時間和延誤，經(jīng)過多次迭代后最終得到各線路在所有流量分配后的路權(quán).

(4)將所有的調(diào)查數(shù)據(jù)代入Logit模型中進(jìn)行計算，得到各條路徑的選擇概率，以此為依據(jù)采取交通管理措施.

4 實例分析

此處以成都市成溫立交橋交叉口在地鐵4號線施工條件下的交通組織方案為例來運(yùn)用本調(diào)查方法［8］.如圖2所示，施工期間區(qū)域內(nèi)主要的變動為清江中路由東向西車道數(shù)量從3條機(jī)動車道、1條公交專用道、1條非機(jī)動車道變?yōu)?條機(jī)非混行車道、2條機(jī)動車道，無公交專用道.路段車道組通行能力下降約50%.

由于施工區(qū)域僅涉及到清江中路的北側(cè)，南側(cè)路段維持現(xiàn)狀，直接受到施工影響的是成溫立交橋平面交叉口.從清江東路通過跨線立交直行進(jìn)入清江中路的交通量最大，該方向的車輛在駛出立交后與橋下通過匝道進(jìn)入清江中路的轉(zhuǎn)彎車流交匯.同時，約4 000 pcu/h(標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量車數(shù)/小時)的流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過施工期間清江中路的通行能力.因此該部分交通量需通過繞行分流到周邊路網(wǎng)中.根據(jù)實地交通基礎(chǔ)設(shè)施及管制情況，一般情況下，繞行的線路有兩條.第一，在成溫立交平面交叉左轉(zhuǎn)，依次通過二環(huán)路、光華村街、青羊大道回到清江中路(方案2).第二，在成溫立交平面交叉右轉(zhuǎn)，依次經(jīng)過二環(huán)路、蜀漢路、青羊大道(方案3).同時維持原有的經(jīng)跨線立交直接進(jìn)入清江中路的方案(方案1).

圖2 成溫立交橋東進(jìn)口道(清江東路)直行交通繞行方案

直行和繞行線路的通過交叉口數(shù)和線路長度如表1所示.

表1 各方案通過交叉口數(shù)和線路長度

在路徑選擇預(yù)調(diào)查中，對在成都市區(qū)內(nèi)開車經(jīng)驗豐富的人群進(jìn)行了出行路線選擇調(diào)查，共發(fā)出調(diào)查問卷80份.其中有73.7%的人選擇方案1，有17.1%選擇方案2，有5.3%選擇方案3，其余有3.9%人選擇通過其他路線繞行.故有效路徑為方案1和方案2，m=2.

已知直行車輛為3572 pcu/h，設(shè)定初始交通量72 pcu/h，利用點樣本法調(diào)查數(shù)據(jù)得到各交叉口的延誤d(i)，利用各路段區(qū)間平均運(yùn)行速度和路段長度調(diào)查數(shù)據(jù)得到各路段的行駛時間t(i)，延誤和路段行駛時間之和即為線路的路權(quán)T(i).其余3 500 pcu/h交通量進(jìn)行5次分配，每次分配700 pcu/h，每次分配后計算新的延誤和路權(quán).經(jīng)過多次迭代最終得到各路徑的分配率.

此處同時采用傳統(tǒng)按車道劃分的方法對交通量進(jìn)行分配以進(jìn)行對比.根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)，保留50%的交通量，另外50%中，30%選擇方案2，15%選擇方案3，因為方案2長度明顯短于方案3.另有5%的交通量從其他支路分流.

三種不同方案交通流分配結(jié)果如表2所示.

顯然，利用路徑選擇模型得到的結(jié)果相對更加可靠，同時由于只將交通流分配至兩條路徑上，具有明顯的可操作性.

表2 交通流分配率對比

5 結(jié)論

在對需要進(jìn)行交通管制或重新設(shè)計交通組織方案的路段或交通基礎(chǔ)設(shè)施的原有交通流量進(jìn)行分配時，可以從出行者的角度出發(fā)，建立基于Logit模型的路徑選擇模型和路徑選擇調(diào)查方法，根據(jù)出行者對路徑的選擇數(shù)據(jù)來對原有交通流量進(jìn)行分配.相比于傳統(tǒng)的交通流分配方法，此處通過路徑選擇調(diào)查對交通流進(jìn)行分配方法，能夠更加真實地反映出行者的意愿，同時具有較好的可操作性.

［1］吳祖峰，許永兵.城市道路施工期間交通組織規(guī)劃探析［J］.規(guī)劃師，2010，26(1):32-35.

［2］周濤，安萌，翟長旭.城市道路施工期間交通組織研究［J］.交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報，2012，10(1):6-12.

［3］柴敬文.軌道交通車站施工期間交通組織研究［J］.交通與運(yùn)輸，2010，26(6):43-45.

［4］姚麗亞，孫立山，關(guān)宏志.基于分層Logit模型的交通方式選擇行為研究［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版)，2010，34(4):738-741.

［5］陸化普.交通規(guī)劃理論與方法［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2006:114-115.

［6］王建軍，嚴(yán)寶杰.交通調(diào)查與分析［M］.2版，北京:人民交通出版社，2004:70-72.

［7］常爭艷，賈志絢，張洪.信號交叉口交通流延誤調(diào)查分析［J］.太原科技大學(xué)學(xué)報，2005，26(3):168-171.

［8］王丹.用地預(yù)審?fù)ㄟ^，成都地鐵3、4號線將動工［N］.華西都市報，2010-9-14.