李 婭，龔 翔，王運(yùn)霞，祖永昶

(1.公安部交通管理科學(xué)研究所，江蘇無(wú)錫214151；2.無(wú)錫市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，江蘇無(wú)錫214031)

基于VISSIM仿真設(shè)置路內(nèi)停車位的交通量條件

李 婭1，龔 翔2，王運(yùn)霞1，祖永昶1

(1.公安部交通管理科學(xué)研究所，江蘇無(wú)錫214151；2.無(wú)錫市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，江蘇無(wú)錫214031)

路內(nèi)停車位擠占道路空間資源，導(dǎo)致道路通行能力降低、交通安全存在隱患。有必要探究設(shè)置路內(nèi)停車位的交通量條件，使整體停車效率最大化。以機(jī)非混行條件下的單幅路為研究對(duì)象，結(jié)合常州市路內(nèi)停車調(diào)查數(shù)據(jù)，通過VISSIM仿真的方法研究設(shè)置路內(nèi)停車位對(duì)路段交通流造成的影響。利用VISSIM建立路內(nèi)停車模型，設(shè)定機(jī)動(dòng)車飽和度為0.1至1.0(步長(zhǎng)為0.05)、非機(jī)動(dòng)車飽和度為0.1至1.0(步長(zhǎng)為0.1)，共模擬190個(gè)機(jī)非混行場(chǎng)景，分析不同飽和度條件下的機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車車均延誤。參考交通影響評(píng)價(jià)中的長(zhǎng)路段評(píng)價(jià)方法，選取其中的延誤率作為設(shè)置路內(nèi)停車位后路段服務(wù)水平的評(píng)價(jià)指標(biāo)，提出機(jī)非混行路段設(shè)置路內(nèi)停車位的機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車交通量條件。

城市交通；路內(nèi)停車；設(shè)置條件；VISSIM仿真；交通量

0 引言

中國(guó)正處于機(jī)動(dòng)化快速發(fā)展時(shí)期，機(jī)動(dòng)車保有量年均增長(zhǎng)速度在10%以上，但靜態(tài)交通設(shè)施的建設(shè)卻相對(duì)滯后，停車難問題在大中城市普遍存在。路內(nèi)停車在整個(gè)停車體系中主要起補(bǔ)充作用，同時(shí)也是緩解近期停車難問題的重要手段。但是，路內(nèi)停車位擠占道路空間資源，其導(dǎo)致的道路通行能力降低、交通安全隱患等問題也不可忽視。因此，在道路寬度條件一定的情況下，有必要探究設(shè)置路內(nèi)停車位的交通量條件，使整體停車效益最大化。

國(guó)外對(duì)路內(nèi)停車的仿真研究較為豐富，但是國(guó)內(nèi)外交通流差異較大，中國(guó)不能直接照搬國(guó)外經(jīng)驗(yàn)。中國(guó)對(duì)路內(nèi)停車的仿真研究較少：文獻(xiàn)[1]通過推導(dǎo)車均延誤—停車距離模型，提出路內(nèi)停車路段與交叉口最佳距離的設(shè)置方法，并用VISSIM仿真對(duì)模型理論結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證；文獻(xiàn)[2]利用VISSIM仿真分析4種機(jī)—非干擾模式對(duì)路內(nèi)停車設(shè)置的影響；文獻(xiàn)[3]針對(duì)設(shè)置路內(nèi)停車位后對(duì)非機(jī)動(dòng)交通行為的影響進(jìn)行研究。

中國(guó)尚無(wú)專門針對(duì)路內(nèi)停車的仿真軟件，本文結(jié)合中國(guó)大中城市交通流特點(diǎn)，綜合考慮幾款主流的交通仿真軟件，采用VISSIM仿真軟件對(duì)路內(nèi)停車設(shè)置的有效性與適用性進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

1 路內(nèi)停車VISSIM建模

1.1 仿真對(duì)象和目的

路內(nèi)停車對(duì)交通流的影響主要有兩個(gè)方面[4]：1)路內(nèi)停車占用非機(jī)動(dòng)車道，迫使非機(jī)動(dòng)車向機(jī)動(dòng)車道偏移或直接在機(jī)動(dòng)車道上通行，形成機(jī)非混行狀態(tài)，增加路段沖突，使機(jī)動(dòng)車流速度降低，這一過程被稱為摩擦效應(yīng)；2)路內(nèi)停車的駛?cè)牒婉偝隹赡茏钄嗦范诬嚵鳎绕涫钱?dāng)路段交通量較大時(shí)，駛?cè)牒婉偝龅能囕v不會(huì)完全等待可穿越的機(jī)動(dòng)車間隙，而是強(qiáng)行穿越，給路段上車輛造成很大干擾，嚴(yán)重時(shí)可能形成交通擁堵，這一過程被稱為阻滯效應(yīng)。

圖1 輸入速度參數(shù)Fig.1 Inputspeed parameters

圖2 路內(nèi)停車參數(shù)錄入Fig.2 Inputon-streetparking parameters

在一定時(shí)段內(nèi)，若路內(nèi)停車位無(wú)車輛駛?cè)腭偝觯瑒t需考慮對(duì)機(jī)動(dòng)車車流的摩擦效應(yīng)，否則，除摩擦效應(yīng)以外，還應(yīng)考慮路內(nèi)停車對(duì)機(jī)動(dòng)車車流的阻滯效應(yīng)。為了更好地分析停車位對(duì)交通流的影響，本文采用VISSIM仿真的方式，主要針對(duì)路內(nèi)停車位設(shè)置于無(wú)機(jī)非分隔帶的單幅路情況進(jìn)行仿真驗(yàn)證，目的是分析和比較在不同的機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車飽和度情況下的機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車的車均延誤，得出設(shè)置路內(nèi)停車位的交通量條件。這種設(shè)置形式路內(nèi)停車對(duì)行駛中的非機(jī)動(dòng)車、機(jī)動(dòng)車都會(huì)造成一定的影響。

1.2 VISSIM建模過程

以常州市藥皇廟弄為原型進(jìn)行VISSIM建模研究。藥皇廟弄為城市支路，道路橫斷面形式為單幅路，雙向機(jī)動(dòng)車道寬7m，路內(nèi)停車位設(shè)置于道路南側(cè)，共15個(gè)，停車位寬2m。根據(jù)實(shí)際調(diào)查，1 h共有28次車輛駛?cè)耄?3次車輛駛出。

本文結(jié)合實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)和仿真實(shí)驗(yàn)的需要，輸入模型所需要的相關(guān)參數(shù)值。由于路內(nèi)停車以小型車為主，VISSIM仿真中車輛類別主要為小型車和非機(jī)動(dòng)車，調(diào)整每一類別所包含的車輛類型，并定義各種車輛對(duì)應(yīng)的外廓尺寸、最大加減速度等。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，機(jī)動(dòng)車期望速度為25～45 km·h-1，非機(jī)動(dòng)車期望速度為10～28 km·h-1(見圖1)。

機(jī)動(dòng)車駕駛行為選取W iedemann74跟車模型，平均停車間隔模型根據(jù)中國(guó)城市道路的仿真經(jīng)驗(yàn)取值為1.2m。非機(jī)動(dòng)車駕駛行為選擇Wiedemann99模型，設(shè)置非機(jī)動(dòng)車停車間距為0.5m，最小橫向間距為0.2m，并依次設(shè)置車道變換、橫向行為、超車行為等相關(guān)參數(shù)。

路內(nèi)停車時(shí)間分布根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)按照經(jīng)驗(yàn)分布定義。在停車場(chǎng)創(chuàng)建窗口設(shè)定停車類型、尺寸等屬性，參數(shù)輸入界面如圖2所示。

完成數(shù)據(jù)輸入后，還需要使用優(yōu)先規(guī)則、路徑選擇等建模手段使模型更符合實(shí)際，仿真界面如圖3所示。

經(jīng)驗(yàn)證，模擬輸出的機(jī)動(dòng)車行程時(shí)間與藥皇廟弄實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)誤差在8%以內(nèi)，滿足精度要求，因此仿真模型可以用于研究設(shè)置停車位的交通量條件。模擬輸出的數(shù)據(jù)主要為車均延誤、行程時(shí)間等。

2 仿真數(shù)據(jù)分析

本次仿真機(jī)動(dòng)車飽和度(V/C)按照0.1～1.0(步長(zhǎng)均為0.05)設(shè)定、非機(jī)動(dòng)車飽和度按照0.1～1.0(步長(zhǎng)均為0.1)設(shè)定，共模擬了190個(gè)機(jī)非混行場(chǎng)景。由于停車位占用原非機(jī)動(dòng)車道設(shè)置，因此，計(jì)算非機(jī)動(dòng)車道的通行能力時(shí)，應(yīng)在原非機(jī)動(dòng)車道寬度的基礎(chǔ)上，扣除路內(nèi)停車位占用的道路寬度。

仿真主要輸出了2種延誤值，即機(jī)動(dòng)車車均延誤和非機(jī)動(dòng)車車均延誤(見圖4)。

1)機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車的車均延誤值隨著機(jī)動(dòng)車飽和度的增加而不斷增大。當(dāng)機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車飽和度均為0.1時(shí)，機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車延誤均較低，分別為5.3 s和0.4 s，可忽略。但當(dāng)機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車飽和度均為1.0時(shí)，機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車延誤顯著增至42.2 s和34.9 s。

2)當(dāng)機(jī)動(dòng)車飽和度小于0.4、非機(jī)動(dòng)車飽和度小于0.5時(shí)，機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車的車均延誤增長(zhǎng)平緩，路內(nèi)停車對(duì)機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車影響不大，機(jī)非干擾程度較輕。說(shuō)明在路段交通流不大的情況下設(shè)置路內(nèi)停車位，對(duì)交通流的摩擦和阻滯效應(yīng)較小。

3)當(dāng)機(jī)動(dòng)車飽和度大于0.4、非機(jī)動(dòng)車飽和度大于0.7時(shí)，機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車的車均延誤變化劇烈，路內(nèi)停車對(duì)機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車影響較大，機(jī)非干擾程度較重。說(shuō)明隨著路段機(jī)動(dòng)車交通量的增加，路內(nèi)停車對(duì)交通流的摩擦和阻滯效應(yīng)愈加明顯，嚴(yán)重時(shí)會(huì)阻塞交通。

4)保持機(jī)動(dòng)車飽和度不變時(shí)，機(jī)動(dòng)車的車均延誤較非機(jī)動(dòng)車大，并且機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車的車均延誤均隨著非機(jī)動(dòng)車交通量的不斷增長(zhǎng)顯著提高，尤其是當(dāng)飽和度大于0.6以上時(shí)增長(zhǎng)尤其顯著(見圖5)。由于無(wú)機(jī)非分隔帶的路內(nèi)停車位設(shè)置對(duì)機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車均有影響，因此需要綜合考慮路段機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車的交通量條件。

3 路內(nèi)停車位設(shè)置的交通量條件

在道路條件滿足設(shè)置路內(nèi)停車位的前提下，路段機(jī)動(dòng)車交通量、非機(jī)動(dòng)車交通量是判斷道路能否設(shè)置路內(nèi)停車的主要依據(jù)。本文根據(jù)VISSIM仿真得到設(shè)置路內(nèi)停車位后的機(jī)動(dòng)車車均延誤值，可以評(píng)價(jià)路內(nèi)停車位對(duì)路段的影響，從而得出路內(nèi)停車位設(shè)置的交通量條件。

圖3 路內(nèi)停車仿真界面Fig.3 On-streetparking simulation interface

圖4 不同飽和度下的車均延誤Fig.4 Average vehicle delay under different levelsof saturation

圖5 機(jī)動(dòng)車飽和度為0.5時(shí)，機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車車均延誤Fig.5 Average delay ofmotorized and non-motorized traffic in case ofa0.5 saturation rate

3.1 路內(nèi)停車服務(wù)水平評(píng)價(jià)原理

路內(nèi)停車服務(wù)水平評(píng)價(jià)主要參考《建設(shè)項(xiàng)目交通影響評(píng)價(jià)技術(shù)手冊(cè)》(以下簡(jiǎn)稱《手冊(cè)》)[5]關(guān)于長(zhǎng)路段服務(wù)水平的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3.1.1 長(zhǎng)路段交通影響評(píng)價(jià)方法

《手冊(cè)》規(guī)定，進(jìn)行交通影響評(píng)價(jià)的長(zhǎng)路段定義為路段交通幾乎不受交叉口影響的路段區(qū)域。長(zhǎng)路段根據(jù)所屬道路等級(jí)不同，可分為高速公路長(zhǎng)路段、快速路長(zhǎng)路段、一級(jí)公路長(zhǎng)路段等6類。不同等級(jí)路段對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)也有所區(qū)別，對(duì)于高速公路、快速路、一級(jí)公路長(zhǎng)路段，其評(píng)價(jià)指標(biāo)為交通流密度，對(duì)于二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)公路長(zhǎng)路段，其評(píng)價(jià)指標(biāo)為延誤率。本文設(shè)置路內(nèi)停車的單幅路可參照二、三、四級(jí)公路長(zhǎng)路段的指標(biāo)。

延誤率是指延誤時(shí)間占標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行時(shí)間的百分率，路段停車交通流延誤率指通過該路段長(zhǎng)度的車輛實(shí)際運(yùn)行延誤時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行時(shí)間的比值百分?jǐn)?shù)值。在已知該路段交通量和路段物理?xiàng)l件的基礎(chǔ)上，可以預(yù)測(cè)路段交通量的通行時(shí)間，或通過仿真軟件得到車輛區(qū)間運(yùn)行時(shí)間和規(guī)劃道路等級(jí)下設(shè)計(jì)車速或運(yùn)行車速，以此求得

式中：tr為車輛通過單位長(zhǎng)度路段實(shí)際平均運(yùn)行時(shí)間/s；ts為車輛在理想條件下通過該路段所需平均行程時(shí)間/s；ty為車輛實(shí)際通過單位長(zhǎng)度路段的車均延誤/s。

3.1.2 路內(nèi)停車服務(wù)水平評(píng)價(jià)

由于本次VISSIM仿真只建立了路段的停車模型，模擬得到的延誤數(shù)據(jù)不受交叉口影響，因此可以采用交通影響評(píng)價(jià)中的長(zhǎng)路段評(píng)價(jià)方法，同時(shí)，參考《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTB B01—2014)中二、三、四級(jí)公路的服務(wù)水平分級(jí)，選取其中的延誤率作為設(shè)置路內(nèi)停車位后路段服務(wù)水平的評(píng)價(jià)指標(biāo)(見表1)。

表1 設(shè)置路內(nèi)停車位后路段服務(wù)水平評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Evaluation standard of roadway segment levelof serviceafter setting on-streetparking

根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTB B01—2014)，當(dāng)路段服務(wù)水平達(dá)到四級(jí)時(shí)，交通流處于穩(wěn)定流范圍下限，但是車輛運(yùn)行明顯受到交通流內(nèi)其他車輛影響，速度和駕駛的自由度受到明顯限制。交通量稍有增加就會(huì)導(dǎo)致服務(wù)水平顯著降低，駕駛?cè)松硇氖孢m水平隨之降低，即使較小的交通事故也難以消除影響，會(huì)形成很長(zhǎng)的排隊(duì)車流。

因此，將路段四級(jí)服務(wù)水平的上限作為設(shè)置路內(nèi)停車位的臨界值，即路段延誤率小于等于80%時(shí)，可設(shè)置停車位；路段延誤率大于80%時(shí)，不可設(shè)置路內(nèi)停車位。

3.2 交通量條件

VISSIM仿真得到未設(shè)置路內(nèi)停車位時(shí)車輛通過路段的平均行程時(shí)間為19.3 s，由公式(1)計(jì)算得出當(dāng)路段機(jī)動(dòng)車車均延誤小于等于15.4 s時(shí)即可設(shè)置停車位。

路內(nèi)停車模型模擬得到不同機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車飽和度情況下機(jī)動(dòng)車車均延誤值(見表2)，其中表格的灰色部分為滿足路內(nèi)停車位設(shè)置要求的延誤指標(biāo)。由此得到機(jī)非混行路段上設(shè)置路內(nèi)停車位的機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車交通量條件(見表3)。

4 結(jié)語(yǔ)

單幅路設(shè)置路內(nèi)停車位，動(dòng)靜態(tài)交通影響關(guān)系復(fù)雜，利用VISSIM仿真技術(shù)可以有效模擬各種交通情境，并輸出大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提高分析精度。本研究提出設(shè)置路內(nèi)停車位的交通量條件，提供了量化標(biāo)準(zhǔn)的研究思路，可以為完善路內(nèi)停車的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供參考。本文研究的交通量設(shè)置條件結(jié)論主要適用于不受交叉口影響的長(zhǎng)路段情況，下一階段可深化受信號(hào)控制交叉口影響的路段的路內(nèi)停車位研究，補(bǔ)充完善設(shè)置路內(nèi)停車位的交通量條件。

表2 不同飽和度情況下機(jī)動(dòng)車車均延誤值Tab.2 Average vehicle delay under different levelsof saturation s

表3 機(jī)非混行路段設(shè)置路內(nèi)停車位的交通量條件Tab.3 Traffic flow conditions forsetting on-street parkingw ithmixed traffic

[1]楊曉光，龍亮，蒲文靜.信號(hào)控制交叉口單側(cè)路邊停車最佳位置研究[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005，33(3)：297-300.Yang Xiaoguang,Long Liang,Pu Wenjing.Optimal Distance Between One-Side Curbside Parking Location and Signalized Intersection[J].Journal of Tongji University(Natural Science),2005,33(3)∶297-300.

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A Simulation-Based Approach to Determ ine the Relationship Between Traffic Flow Conditions and On-Street Parking

LiYa1,Gong Xiang2,Wang Yunxia1,Zu Yongchang1
(1.Traffic Management Research Institute of Public Security M inistry,Wuxi Jiangsu 214151,China;2.Wuxi Instituteof Urban Planning and Design,Wuxi Jiangsu 214031,China)

∶Road space generally occupied by on-street parking resulted low roadway capacity and traffic dangers.To achieve a high parking efficiency,it is necessary to discuss the traffic flow conditions for setting on-streetparking.Focusing on divided road w ithm ix traffic,this paper investigates the impacts of onstreet parking on traffic flow using Changzhou on-street parking investigation data and VISSIM simulation.About190 scenarios are simulated using on-streetparkingmodel,w ith a saturation ofmotorized traffic from 0.1 to 1.0(stepw ise 0.05)and a saturation of non-motorized traffic from 0.1 to 1.0(stepw ise 0.10),to analyze the average delay ofmotorized and non-motorized traffic by different saturation.Taking traffic delay rate asan indicator evaluating roadway levelof service based on traffic impactassessment,the paper proposes the traffic volume ofmotorized and non-motorized traffic for the setting of on-street parking on the roadway w ithm ix traffic.

∶urban transportation;on-streetparking;setting conditions;VISSIM simulation;traffic flow

∶

1672-5328（2016）06-0055-05

U491

A DOI∶10.13813/j.cn11-5141/u.2016.0609

2014-12-01

國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題“動(dòng)靜態(tài)一體化城市交通智能聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控技術(shù)集成及示范”(2014BAG03B01)

李婭(1983—)，女，四川綿陽(yáng)人，碩士，工程師，主要研究方向：交通工程、交通管理。E-mail∶liya821@126.com