王真，陸麗斌，汪芳凱

(阜陽師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院，安徽 阜陽 236037)

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基于指標(biāo)體系評(píng)價(jià)小區(qū)開放對(duì)道路通行的影響

王真1，陸麗斌1，汪芳凱2

(阜陽師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院，安徽 阜陽 236037)

小區(qū)逐步開放引起了社會(huì)廣泛的關(guān)注和討論，開放小區(qū)能否達(dá)到優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高道路通行能力，改善交通狀況的目的，以及改善效果如何.考慮多種因素的影響，建立了小區(qū)開放對(duì)周邊道路影響的評(píng)價(jià)體系：道路飽和度、停車需求、小區(qū)出入口設(shè)置和交叉口延誤，由道路網(wǎng)的交通通暢程度表示小區(qū)開放對(duì)周邊道路的影響.由結(jié)果所得的交通通暢程度進(jìn)行等級(jí)劃分，結(jié)果的描述較為清楚地反映了小區(qū)周邊道路的狀況.

道路飽和度；停車需求；小區(qū)出入口設(shè)置；交叉口延誤；交通通暢程度

0 引 言

隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，住宅建設(shè)也受到了重視.住宅建設(shè)城市中的每一個(gè)人都息息相關(guān),封閉式小區(qū)的弊端逐步顯示出來.2016年2月21日，國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》，其中第16條關(guān)于推廣街區(qū)制，原則上不再建設(shè)封閉住宅小區(qū)，已建成的住宅小區(qū)和單位大院要逐步開放等意見，引起了廣泛的關(guān)注和討論.開放式小區(qū)對(duì)周邊道路的影響是多因素的，評(píng)價(jià)小區(qū)開放對(duì)周邊道路的影響至關(guān)重要.建立合適的指標(biāo)，從不同的角度進(jìn)行分析和評(píng)估，根據(jù)小區(qū)的不同因素確定合適的開放政策，對(duì)小區(qū)開放規(guī)劃建設(shè)具有重要意義.

1 數(shù)據(jù)的獲取及假設(shè)

數(shù)據(jù)來源自2016年高教杯大學(xué)生數(shù)學(xué)建模比賽B題的附件，在建模前已對(duì)數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)做了必要和合理的修正.

模型的假設(shè)

(1)假設(shè)所選取需要開放的小區(qū)平面結(jié)構(gòu)和地理位置便于交通運(yùn)行；(2)假設(shè)小區(qū)面積足夠大，內(nèi)部的資源和道路利于交通；(3)假設(shè)不考慮小區(qū)周圍的商業(yè)區(qū)、公交站對(duì)交通造成的影響.

2 小區(qū)開放的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.1 指標(biāo)選取

評(píng)估小區(qū)開放對(duì)周邊道路的影響程度是一個(gè)既困難又復(fù)雜的問題.因此，在如下原則的基礎(chǔ)上選擇科學(xué)、合理的指標(biāo).

(1)可行性原則

選擇具有代表性的指標(biāo)，并且將所選的這些指標(biāo)進(jìn)行量化和規(guī)范化處理.指標(biāo)的數(shù)據(jù)可根據(jù)大量的查閱資料可知.

(2)科學(xué)性和完整性原則

選取的指標(biāo)要幾乎涵蓋所有的影響“供求匹配”程度的因素，并且所取的指標(biāo)是合理的，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

小區(qū)作為城市的主要組成者,包括了居住、辦公、生活、醫(yī)療、教育等功能,是構(gòu)成城市交通流量的主要產(chǎn)生源.

小區(qū)開放對(duì)周邊道路通行的影響的評(píng)價(jià)指標(biāo)[1]有：道路飽和度、停車需求、小區(qū)出入口設(shè)置和交叉口延誤，小區(qū)開放的道路網(wǎng)的交通影響程度即可用道路網(wǎng)的交通通暢程度來表示.

3 模型的建立與求解

3.1 道路飽和度

選擇分析的主要道路是小區(qū)內(nèi)主道路及其周邊的道路，周邊道路影響分析對(duì)研究的道路進(jìn)行飽和度(v/c)分析和通行能力分析，由道路網(wǎng)的交通的影響程度和交通的通暢程度[2]表示.城市道路路段的設(shè)計(jì)通行能力[2]為：

Na=N0·γ·η·C·n

式中：Na—一條機(jī)動(dòng)車車道的設(shè)計(jì)通行能力(pcu/h)；γ—自行車影響系數(shù)；η—車道寬系數(shù)；C—交叉口系數(shù)；n—車道數(shù)系數(shù).

由小區(qū)開放的高峰小時(shí)項(xiàng)目交通量，可以用來評(píng)價(jià)小區(qū)周邊路網(wǎng)的服務(wù)水平(LOS).若路網(wǎng)的交通供應(yīng)容量為C，需求量V為項(xiàng)目交通量，則路網(wǎng)的通暢程度公式[3]為：

LOS=V/C

結(jié)合實(shí)踐中的調(diào)查和分析，結(jié)合上述公式計(jì)算，得出如表1的結(jié)果：

表1 道路飽和度的交通通暢程度對(duì)應(yīng)表及其描述

3.2 停車需求

小區(qū)的停車需求[4]一般可分為小區(qū)內(nèi)部停車場(chǎng)和外來車輛停車場(chǎng)，對(duì)于內(nèi)部停車場(chǎng)可根據(jù)不同功能的設(shè)置要求，路上的交通停車占據(jù)道路的有效寬度，對(duì)正常的通行產(chǎn)生阻礙，進(jìn)而對(duì)交通通行的能力產(chǎn)生負(fù)面的影響.

停車影響指標(biāo)公式[5]為：

其中IP為停車影響指標(biāo)，DP為高峰小時(shí)停車需求，SP為所配建停車位數(shù)量

當(dāng)IP≤1時(shí)，車位供給滿足需求，當(dāng)IP>1時(shí)，所配建的停車泊位不能滿足停車需求，需要轉(zhuǎn)移到其他停車場(chǎng).

表2為停車影響程度表[6]，通過停車影響指標(biāo)IP與表2對(duì)比可得出對(duì)停車的影響等級(jí)，同時(shí)對(duì)應(yīng)出停車的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)FP,通過查閱文獻(xiàn)[7]可以看出停車場(chǎng)中一般庫(kù)房與停車面積利用率以70%～80%為宜，而且利用率太高不利進(jìn)出，因此停車場(chǎng)的利用率最佳為80%.

表2 停車需求的評(píng)價(jià)及其影響

3.3 小區(qū)出入口設(shè)置

小區(qū)的出入口[7]對(duì)交通路段產(chǎn)生的主要干擾是遠(yuǎn)側(cè)左轉(zhuǎn)駛?cè)胲囕v穿過車道產(chǎn)生和近測(cè)左轉(zhuǎn)駛出車輛穿過車道產(chǎn)生的.左轉(zhuǎn)車輛穿車道時(shí)，對(duì)向車流的密度大，等待間隙的同時(shí)會(huì)占用車道，影響本方向通行，如果強(qiáng)行穿過車道，會(huì)造成對(duì)向行駛車輛的堵塞，甚至導(dǎo)致交通事故.

左轉(zhuǎn)進(jìn)入小區(qū)支路受到交通秩序的影響大，因此以左轉(zhuǎn)進(jìn)入小區(qū)的支路作為對(duì)出入口的分析[8].車輛在出入口通行時(shí)從右進(jìn)入或出來對(duì)干路的影響比較小，在此處不做考慮.

應(yīng)考慮通行車輛左轉(zhuǎn)進(jìn)入小區(qū)支路干擾因素：干路和支路的車流量、出入口位置、左轉(zhuǎn)強(qiáng)度和車輛通行速度.

假設(shè)小區(qū)出入口處路段上的車輛通行服從泊松分布[9]，那么車頭時(shí)距h服從負(fù)指數(shù)分布，小區(qū)周邊道路車流的到達(dá)率為λ(輛/s).記一輛左轉(zhuǎn)車穿過對(duì)向直行車流是直行車流的最小車頭時(shí)距是?，多輛車左轉(zhuǎn)連續(xù)進(jìn)入小區(qū)車道的最小車頭時(shí)距為?0，則周邊道路上車流允許其他車輛左拐橫穿的區(qū)段出現(xiàn)的概率為：

P(h≥?)=e-λ?

周圍道路上不允許其他車輛左拐橫穿的區(qū)段出現(xiàn)的概率為：

P=(h

(1)小區(qū)出入口道路通行能力：

假設(shè)左轉(zhuǎn)進(jìn)入出入口的車輛可以排隊(duì)等待，則在1h內(nèi)理論左轉(zhuǎn)通過的最大車輛數(shù)：

實(shí)際的通行能力還與小區(qū)周圍道路車流分布和左轉(zhuǎn)進(jìn)入的排隊(duì)空間等因素有關(guān).

(2)小區(qū)周圍直行道路的平均車頭時(shí)距的計(jì)算

周圍直行道路車輛車頭時(shí)距在t～t+dt之間出現(xiàn)的概率為：

P(h≥t)-P(h≥t+dt)=e-λt-e-λ(t+dt)≈λe-λtt·dt

在1h內(nèi)出現(xiàn)的總時(shí)間為：

(3)左轉(zhuǎn)車輛平均延誤：

通過以上的公式計(jì)算，可以定量化分析出小區(qū)周邊道路車輛是否能暢通通過進(jìn)出口，同時(shí)可以反映出車輛通過出入口對(duì)周邊道路交通產(chǎn)生的干擾程度及交通的順暢程度.

由此可知：小區(qū)進(jìn)口道方向的城市車道加設(shè)減速設(shè)施,以降低小區(qū)出入口附近的行車速度,為車輛出入小區(qū)提供時(shí)間空隙.

(1)小區(qū)的出入口與交通的情況結(jié)合，多數(shù)出入口設(shè)置在支路上.這樣可以為主道路減少負(fù)擔(dān).

(2)小區(qū)的出入口要與臨街的交叉口保持一定的距離，也要與相鄰的建筑物保持著一定的距離.

(3)小區(qū)出入車道應(yīng)該與臨近道路的角度接近90°.相互交叉的車流呈直角交叉，兩者的相對(duì)速度最小，視野最寬闊.

3.4 交叉口延誤

小區(qū)內(nèi)部存在多條交通道路且會(huì)與小區(qū)外部周邊道路相連，因此形成了交叉口.小區(qū)開放后，其周邊主路上進(jìn)出小區(qū)的交叉路口的車輛會(huì)增加.交通高峰期間往往就會(huì)形成交叉口延誤.

選取交叉口為評(píng)價(jià)指標(biāo)，能夠合理地計(jì)算評(píng)價(jià)小區(qū)開放對(duì)周邊道路通行的影響.根據(jù)HCM(美國(guó)通行能力手冊(cè)),信號(hào)交叉口延誤的計(jì)算公式[10]為：

式中：C：周期時(shí)長(zhǎng)；d：車道組每車平均停車延誤，s/輛；λ：車道組交通信息比；q：進(jìn)口道的到達(dá)流率；c：車道通行能力；X：其值等于q/c；

將所有車道的延誤加權(quán)平均，所求得交叉口的平均延誤[11]：

其中：D：交叉口的平均延誤；di：進(jìn)口道i的平均延誤；qi：進(jìn)口道i的到達(dá)流率；

由公式計(jì)算所得：

表3 交叉口延誤與交通通暢程度描述

4 結(jié)束語

住宅區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)是由社會(huì)的現(xiàn)狀和區(qū)域環(huán)境所決定的.如果只從某一要素、層面與角度來考慮的話,孤立的研究住區(qū)交通體系,得出的結(jié)論都是片面而不完整的，因此從所建立的指標(biāo)受到因素影響，考慮比較全面.

通過選取了道路飽和度、停車需求、小區(qū)出入口設(shè)置和交叉口延誤作為合適的評(píng)價(jià)體系，小區(qū)開放的道路網(wǎng)的交通影響程度由道路網(wǎng)的交通通暢程度來表示，對(duì)小區(qū)開放對(duì)周邊道路的影響作出了評(píng)價(jià).通過合適的指標(biāo)對(duì)交通道路通暢程度等級(jí)來表示影響結(jié)果，結(jié)果較為精確可靠，建立模型的計(jì)算分析結(jié)果可以有效分散主道路的交通量，有效減少交通堵塞和擁擠的次數(shù)，較為清楚地反映小區(qū)周邊道路的狀況，可以對(duì)小區(qū)開放道路進(jìn)行設(shè)計(jì)和管理，可以用于現(xiàn)實(shí)實(shí)踐中，對(duì)于我國(guó)以后開放小區(qū)的影響評(píng)估研究提供了定量依據(jù).

[1]周榮.城市交通擁擠對(duì)策研究[J].珠江現(xiàn)代建設(shè),2010(5)：35-38.

[2]李向朋.城市交通擁堵對(duì)策—封閉型小區(qū)交通開放研究[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué),2014.

[3]劉杰,劉襄楠.開放小區(qū)實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)行法路徑[J].山西青年,2016(19)：122.

[4]馬小鳳.開放型住區(qū)實(shí)證研究[D].華中科技大學(xué),2013.

[5]ZhaoY.FROMPLANNINGTOMARKET：THESHIFTOFTHEROAD-LANDUSEMODE[J].CityPlanningReview，2002.

[6]葉彭姚,陳小鴻.基于交通效率的城市最佳路網(wǎng)密度研究[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào),2008,21(4)：94-98.

[7]詹斌,蔡瑞東,胡遠(yuǎn)程,等.基于城市道路網(wǎng)絡(luò)脆弱性的小區(qū)開放策略研究[J].物流技術(shù),2016，35(7)：98-101.

[8]龔奇才.基于GIS的物流園區(qū)交通影響分析[D].華中科技大學(xué)，2006.

[9]Burton，MitchellLEA.InclusiveUrbanDesign：StreetsforLife[J].SustainMagazine，2006.

[10]美國(guó)交通工程師協(xié)會(huì).交通能力手冊(cè)[Z].1994：417-436.

[11]徐良杰，王煒，俞斌.信號(hào)交叉口非機(jī)動(dòng)車及行人交通控制研究[J].交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2004，2(2)：102-108.

[責(zé)任編輯：王 軍]

The evaluation index system of community open impact on road passage

WANG Zhen1，LU Libin1，WANG Fangkai2

(College of Mathematics and Statistics,Fuyang Normal College，F(xiàn)uyang 236037,China)

Community gradually opening up has aroused extensive attention and discussion，open area can reach the optimization of network structure，increase road capacity，the purpose of improving traffic conditions，as well as improve effectiveness.To take into account a multitude of factor,and the establishment of an evaluation of the impact of the block’s openness to surrounding roads system：road saturation degrees，parking demand，residential entrance setup and intersection delay，by the road network traffic flow the extent to which the area open to the influence of surrounding roads.By the results of the traffic flow of income level of hierarchy，a description of results more clearly reflected the block situation of the surrounding roads.

road saturation；parking demand；residential gateway settings；intersection delay；degree of traffic flow

2016-12-28

國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃(201610371013)；阜陽師范學(xué)院質(zhì)量工程項(xiàng)目(2041JXT01)；阜陽師范學(xué)院本科生科研課題(BKSKY2016238，BKSKY2016245)

王真(1994—)，女，阜陽師范學(xué)院在讀本科，主要從事數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)的研究.

O242

A

1672-3600(2017)09-0007-04