江 麗,劉康康,汪 歡

(1.重慶交通大學 交通運輸學院，重慶 400074； 2．合肥工業(yè)大學 土木工程學院，安徽 合肥 230601；3．合肥師范學院 電子信息工程學院，安徽 合肥 230601)

隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，居民出行比例不斷提升。鄭州市區(qū)居民人均日出行次數(shù)為2.86次/人·日，其中有出行的居民占被調(diào)查居民的91%，有出行者的人均出行次數(shù)為3.12次/人·日[1-2]。鄭州市的軌道交通仍然在建設之中，機動化出行以公交車和小汽車為主，與過去相比，慢行方式的出行比例有所降低，主要是自行車出行減少造成的，機動化出行程度提高，公交車以及小汽車的出行比例正在穩(wěn)步上升[3-4]。

為了更好地驗證鄭州市北三環(huán)道路的狀況是否滿足未來交通運量要求，需要對未來道路的交通量進行預測，在此基礎上對道路進行評價。傳統(tǒng)預測道路交通量的方法，如時間序列法，B-P神經(jīng)網(wǎng)絡存在很大的局限性，通常需要大量的數(shù)據(jù)[5]，指數(shù)平滑法在對實測數(shù)據(jù)進行擬合時,預測精度不高[6]，而GM(1，1)是最常用的一種灰色預測的模型[7]，優(yōu)勢在于對單一數(shù)據(jù)都能預測出比較精確的結果[8]，可以用來預測未來年份的年交通量。

1 基于道路流量的需求預測模型

GM(1，1)建模過程：設原始的數(shù)據(jù)序列為:x(0)={x0(1),x0(2),…,x0(t)}，t為調(diào)查得到數(shù)據(jù)個數(shù)，此時將北三環(huán)東延線歷年年交通量作為原始數(shù)據(jù)指標列，基本過程如下：

1)為弱化隨機的序列的隨機性和波動性，可將原始數(shù)據(jù)進行累加 得到公式：

(1)

2) 構造矩陣B與向量Yn具體如下：

(2)

Yn=(x0(2),x0(3),…,x0(t))T.

(3)

3)用最小二乘法求解參數(shù)a和u

(4)

4)最終建立模型如下：

(5)

經(jīng)過變換即可得到

(6)

2 交通量預測及分析

北三環(huán)東延線快速通道工程涉及到的主要相交道路有博學路、姚夏路、明理路、四港聯(lián)動大道和京港澳高速輔道。因而需重點對其進行交通量的預測分析,通過GM(1，1)模型得到最終得交通量預測，在對預測結果進行檢驗滿足條件下，得到具體預測結果如下：

2.1 高架道路交通量預測

根據(jù)各主要道路的道路等級及規(guī)劃設計方案，高架道路基于立交口各方向進出口的流量進行考慮[9]，得到2027年及2037年如表1所示.高架高峰小時路段流量，如圖1、圖2所示。

圖1 2027年高架道路高峰小時路段交通量圖

圖2 2037年高架道路高峰小時路段交通量圖

2.2 地面道路交通量預測

2.2.1 路段交通量預測

根據(jù)各主要道路的道路等級及規(guī)劃設計方案，地面道路則考慮相交道路遠期的渠化設計及進出口流量，得到2027年及2037年地面高峰小時路段流量，如表1所示。

2.2.2 平面交叉口交通量預測

從交通角度來講，交叉口的渠化設計合理與否直接關系到相鄰路段的車流能否無擁堵、無延誤的行駛[10]。交叉口服務水平的評估是對交叉口設計及信號配時的綜合評估。

交叉口設計方案評價采用兩個評價指標：通行能力、延誤。根據(jù)《城市道路工程設計規(guī)范CJJ37-2012》，對交叉口通行能力、車均延誤及服務水平進行計算。該交叉口主要特征年交通量條件下的評價結果如下，其中通行能力為以遠期(2037年)交通量作為基準進行優(yōu)化推得。

本項目涉及到的主要交叉口有五個：北三環(huán)東延(姚橋路)～博學路交叉口、北三環(huán)東延(姚橋路)～姚夏路交叉口、北三環(huán)東延(姚橋路)～明理路交叉口、北三環(huán)東延(姚橋路)～四港聯(lián)動大道交叉口和北三環(huán)東延(姚橋路)～京港澳高速輔道交叉口。在現(xiàn)狀交叉口調(diào)查的基礎上，考慮到鄭州市近中遠期社會經(jīng)濟水平的發(fā)展及城市機動化步伐的速度[11]，結合路段交通量對各交叉口流量進行預測， 以東延(姚橋路)～博學路為例，2027年和2037年北三環(huán)交叉口交通流量如表2所示。

表1 地面道路高峰小時路段交通量預測 pcu/h

表2 北三環(huán)東延(姚橋路)～博學路交叉口交通流量表 pcu/h

3 交通分析

考慮到延誤能夠綜合反映交叉口的幾何設計與信號配時優(yōu)劣[12]，所以選用延誤作為交叉口服務水平的評價指標。信號交叉口延誤是反映車輛在信號交叉口上受阻、行駛時間損失的評價指標，用作交叉口服務水平評價的延誤是分析期間的平均

每車單位時間信號控制延誤(簡稱信控延誤)[13]。

北三環(huán)東延為城市快速路，高架、地面道路設計速度分別為80 km/h、40 km/h，考慮到遠期需建設快速公交網(wǎng)絡，北三環(huán)東延也是重要的組成部分，因此，下文討論的道路通行能力僅僅是針對服務社會車輛的車道。項目建成通車后，根據(jù)交通量預測，高架道路最大車流量為3 560 pcu/h，地面層路段社會車輛最大流量為1 488 pcu/h。因此可以根據(jù)對道路通行能力、等級和相關的道路通行能力，對主要道路進行飽和度及服務水平的評價。

3.1 高架層路段服務水平評價

高架道路高峰小時路段飽和度表如表3所示。

通過分析，各條高架道路均能滿足遠景年間交通需求。

3.2 地面層路段服務水平評價

考慮到BRT專用車道，當前分析道路通行能力時僅僅考慮服務于社會車輛車道。

對地面道路路段服務水平進行評價，由于是城市道路，交叉口距離較近，因此要考慮交叉口折減系數(shù)；地面道路機動車與非機動車設置有側分帶隔離，因此不用考慮非機動車干擾系數(shù)。根據(jù)預測交通量與規(guī)劃方案與改善方案設計通行能力對比，考量其建造規(guī)模的最優(yōu)方案,地面道路路段建設規(guī)模論證如表4所示。

表3 高架道路高峰小時路段飽和度表

由表4可以看出，不考慮BRT專用車道的情況下，雙向6車道比較符合遠期交通量需求，既不會有4車道設計通行能力滿足不了遠期交通量的情況發(fā)生也不會有雙向8車道造成的道路資源的浪費。因此建議在考慮實施BRT專用車道的情況下，地面道路設置雙向8車道的建設規(guī)模。綜上可以得知，道路設施的建設不僅能夠為本區(qū)域正在開發(fā)用地提供完善的市政基礎設施，為該區(qū)域的民居生活及出行提供便利。對于完善鄭州市經(jīng)開區(qū)周邊的交通條件、促進鄭州經(jīng)濟的發(fā)展有著積極的作用。

4 結 論

根據(jù)以上分析，可以得出以下結論：

1)高架道路：近期(項目建成至2027年)項目主要道路交通量不大、飽和度較低，高架道路大部分路段服務水平為一級，交通流為穩(wěn)定流上段，車輛行駛感較舒適，交通流穩(wěn)定性好。遠期(2027—2037年)隨著城市的發(fā)展、機動化進程的加快、快速路網(wǎng)絡的建成，路段交通量不斷增加，到2037年高架大部分路段服務水平均在三級，與不穩(wěn)定流(V/C>0.83)之間還有一定距離，未來交通量還有增大的空間。北三環(huán)東延高架道路近期服務水平為一級，中遠期為二、三級，交通狀況良好，符合設計要求，建設規(guī)劃所采用的雙向6車道能夠滿足遠期交通需求。

2)地面道路：不考慮BRT專用車道情況下，雙向6車道能滿足社會車輛的交通需求，加上遠期BRT專用車道，建議地面采用雙向8車道的建設規(guī)模。

綜上可以得知，該項目的建設不僅能夠為本區(qū)域正在開發(fā)用地提供完善的市政基礎設施，為該區(qū)域的民居生活及出行提供便利，對于完善鄭州市經(jīng)開區(qū)周邊的交通條件、促進鄭州經(jīng)濟的發(fā)展有著積極的作用。

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