湯怡靜 吳 毅 黃夢秋 張 超 陳 亮 杜 娟

(東南大學(xué)成賢學(xué)院，江蘇 南京 210088)

1 概述

隨著我國快速發(fā)展的經(jīng)濟和日益豐富的出行方式，城市道路在不斷地擴建擴寬，但城市交通擁擠仍然未能得到明顯緩解。有限的城市空間與建設(shè)資源使得城市交通問題凸顯，究其原因，生活道路支路的數(shù)量不足為主要原因之一。在城市空間的組成部分中，小區(qū)作為封閉整體占據(jù)了很大的比例，同時又是道路交通的主要源頭。如果能圍繞老舊小區(qū)周邊道路做出優(yōu)化，交通狀況必將得以明顯改善。

南京市長白街與中部商業(yè)區(qū)構(gòu)成小區(qū)域交通流，同時也供汽車連接到內(nèi)環(huán)東線。目前以該街道東部地區(qū)為主流的交通流大量向中部方向的匯流易造成擁堵。由于長白街的老舊街道存在學(xué)校和商業(yè)區(qū)的環(huán)抱難以拓寬，且存在不合理的交通信號燈設(shè)置及不合理的單向交通，不能滿足南北方向整體交通流的需求，導(dǎo)致道路的擁擠問題并沒有得到緩解。

2 問題分析

1)老城區(qū)道路無法拓寬，限制了交通。

老城區(qū)道路結(jié)構(gòu)分布不合理，老舊小區(qū)之間道路寬度太小，且無法拓寬，無法滿足日益增長的交通流需求。

2)交通信號燈設(shè)置不正確，造成交通通行率降低。

原則上“圓形”燈應(yīng)作為主要交通燈形式，而“箭頭”燈本來只能在“獨有路權(quán)”情況下使用 。但該地區(qū)卻錯誤使用“箭頭”信號燈，使得許多地方的交通信號燈缺乏正確的路權(quán)分配，造成大量路權(quán)沖突的問題。右轉(zhuǎn)箭頭信號燈迫使右轉(zhuǎn)車輛無法應(yīng)用紅燈右轉(zhuǎn)，降低了交叉口通行率。

3)單向交通實施的不合理。

該街區(qū)交叉路口存在西向東的單向交通，只有一條反向的專用公交車道。單向交通的設(shè)置會迫使反向行駛的交通流在周邊環(huán)向繞行，人為的擴大交通壓力范圍。該路段道路寬度并不小，不用迫于老城區(qū)的限制，故完全可以考慮實施雙向交通。

3 主要算法

3.1 分析小區(qū)開放對通行的作用路徑

首先，分析小區(qū)開放對周邊道路通行情況的作用途徑，將其評價指標分為小區(qū)開放壓力源、道路車輛通行能力和周邊道路分布結(jié)構(gòu)三個模塊。然后，利用VISSIM交通仿真軟件將評價指標進行細化，以建立小區(qū)開放對周邊道路通行情況的評價指標體系。

3.2 基本通行能力

3.2.1建立理論車輛通行公式

理論通行能力是指每一條車道(或每一條道路)在單位時間內(nèi)能夠通過的最大交通量。為研究最大交通量，假定該道路為理想道路，其上行駛車輛均為標準車型汽車且連續(xù)不斷地以能與前車保持最小車頭間隔的相同速度行駛。結(jié)合道路車輛通行指標建立每條道路的理論車輛通行能力計算公式：

Jmin=Jr+Jz+Ja。

其中，Jmin為車頭最小間隔，m；Jr為司機在反應(yīng)時間內(nèi)車輛行駛的距離，m；Ja為車輛平均長度，m；Jz為車輛的制動距離，m。

3.2.2確定修正因素理論通行能力是理想情況下計算出來的通行能力評估指數(shù)，故其不能夠客觀地反映各影響因素對車輛通行能力的實際影響，故須對理論通行能力進行修正，修正指標及系數(shù)如下：

1)車道數(shù)。不同車道數(shù)會對車輛通行能力產(chǎn)生影響，故將車道數(shù)選為理論通行能力的修正因素之一，記為α1，見表1。

表1 車道數(shù)對通行能力的修正系數(shù)

2)車道寬度和側(cè)向凈寬。

當(dāng)側(cè)向凈寬較小時，駕駛員會由于心理因素偏向路中央行駛，導(dǎo)致邊車道的利用效率受損，故將車道寬度和側(cè)向凈寬選為理論通行能力的修正因素之一，記為α2，見表2。

表2 車道寬度和側(cè)向凈寬對通行能力的修正系數(shù)

3)大型車因素。

大型車在車道上行駛時，由于車長、車寬等規(guī)格與普通標準小汽車的不同，會導(dǎo)致道路上車輛通行能力的不同。故將大型車因素選為理論通行能力的修正因素之一，記為α3，見表3。

表3 大型車對通行能力的修正系數(shù)

4)駕駛員技術(shù)水平。

不同駕駛員對于路況的反應(yīng)及判斷程度有所差異，駕駛技術(shù)水平的高低會對車輛通行能力產(chǎn)生影響。故將駕駛員技術(shù)水平選為理論通行能力的修正因素之一，記為α4，其系數(shù)一般在 0.9～1 之間。

3.2.3建立修正車輛通行公式

修正車輛通行公式：

3.3 構(gòu)建不同類型小區(qū)

負荷度(V/C)是指理想條件下，道路最大服務(wù)交通量與基本通行能力之比值。各類型道路參數(shù)見表4。

表4 主次道路參數(shù)表

1)小區(qū)分類。根據(jù)小區(qū)結(jié)構(gòu)、周邊道路分布形狀及周邊道路車道數(shù)的不同，將小區(qū)進行分類。根據(jù)小區(qū)結(jié)構(gòu)來分，可分為組團有序型(小區(qū)樓房呈組團型分布。每一區(qū)域間隔較大，開放后小區(qū)道路寬，且區(qū)域分布有序)、緊湊有序型(小區(qū)樓房間隔緊湊，且排列有序，開放后道路網(wǎng)格“街區(qū)型”，特點為“高密度、窄路寬”)、組團無序型(小區(qū)樓房呈組團式分布，每一區(qū)域間隔較大，開放后小區(qū)道路較寬，但區(qū)域間分布雜亂)、緊湊無序型(小區(qū)樓房間隔緊湊，但排列雜亂，開放后道路呈“低密度、窄路寬”的特點)；按周邊道路形狀分布可分為四周圍繞型(四周均為道路)、半邊包圍型(半邊圍繞道路)；按照車道數(shù)(針對半封閉性)，可分為主干道型、次干道型、混合型。

2)計算周邊各路段及交叉口的通行能力。

其中，Gj為進口各車道的通行能力；Gi為交叉口各進口的通行能力。

3)建立影響度綜合評價體系。

a.負荷度單項評價。

封閉式小區(qū)開放后，新增小區(qū)內(nèi)道路對周邊某一路段i的影響度Ksi：

Isip=Isib+a。

其中，Isip為小區(qū)道路建成后路段i上高峰小時交通量;Isib為不考慮小區(qū)道路建成后新增交通量的情況下路段i的高峰小時交通量;Bsi為路段i的設(shè)計通行能力;a為開放后小區(qū)道路的通行量。

封閉式小區(qū)開放后，新增小區(qū)內(nèi)道路對周邊道路交叉口的影響度Kci：

其中，Kci為小區(qū)道路建成后對交叉口i的影響度;Icip為小區(qū)道路建成后交叉口i的高峰小時交通量;Icib為不考慮小區(qū)道路建成后新增交通量的情況下交叉口i的高峰小時交通量;Bci為交叉口i的設(shè)計通行能力。

b.負荷度路網(wǎng)綜合評價。

封閉小區(qū)開放后對影響范圍內(nèi)主要路段的平均影響度Ks：

其中，m為影響范圍內(nèi)主要路段的個數(shù)，主要路段一般應(yīng)包括主干路和次干路以及較重要的支路。

封閉小區(qū)開放后對影響范圍內(nèi)主要交叉口的平均影響度Kc：

K=λsKs+λcKc。

其中，λs,λc分別為平均路段影響度及平均交叉口影響度的權(quán)重系數(shù);η為影響范圍內(nèi)路網(wǎng)中主要路段的現(xiàn)狀平均交通負荷與主要交叉口的現(xiàn)狀平均交通負荷的比值。

4 主要計算結(jié)果

4.1 小區(qū)開放對通行的作用路徑

小區(qū)周邊道路的組成是復(fù)雜的，為簡化研究，假設(shè)在一條簡單道路的上方有一小區(qū)，小區(qū)開放前見圖1，小區(qū)開放后見圖2。

設(shè)定基本參數(shù)，在各車道分別設(shè)立行程時間測量段和數(shù)據(jù)監(jiān)測點，監(jiān)測準備工作完成后，分別對兩種道路情況下的車輛運動情況進行仿真模擬，運用評價菜單對數(shù)據(jù)進行收集，隨機選取其中的 100 個樣本點，對樣本數(shù)據(jù)求均值，得到道路車輛的速度、平均長度等信息，見表5。

表5 樣本數(shù)據(jù)平均值

由表5可知，小區(qū)開放前后速度和車輛長度有明顯變化，故將這兩個因素選取為評價指標。

4.2 基本通行能力

在對問題進行求解時，由于駕駛員技術(shù)水平主觀性過強，不易通過計算得到，考慮其修正系數(shù)一般在 0.9～1之間波動，假定其修正系數(shù)為0.95；車輛制動距離：Jz=0.5×車輛靜止耗時×車速；司機在反應(yīng)時間內(nèi)車輛行駛的距離：Jr=司機反應(yīng)時間×車速；利用MATLAB編程，代入樣本數(shù)據(jù)，解得修正車輛通行能力。

4.3 構(gòu)建不同類型小區(qū)

以按小區(qū)結(jié)構(gòu)為標準的分類形式為例，畫出小區(qū)示意圖，見圖3，代入具體數(shù)值利用MATLAB 編程進行模型求解。

1)計算各類型路段的通行能力(見表6)。

2)計算所有類型小區(qū)的周邊路網(wǎng)整體影響度(見表7)。

表6 各類型道路車輛通行能力

表7 所有類型小區(qū)的周邊路網(wǎng)整體影響度

由上可知：

1)在小區(qū)結(jié)構(gòu)的選擇上，緊湊無序型的小區(qū)結(jié)構(gòu)開放后對路網(wǎng)交通負荷的影響度最大，交通運行狀態(tài)差，而組團有序型小區(qū)開放后影響度最小，交通運行狀態(tài)好。故開放小區(qū)在小區(qū)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選擇上組團優(yōu)于緊湊，有序優(yōu)于無序。

2)在周邊道路結(jié)構(gòu)的選擇上，四周圍繞型和半邊包圍型的小區(qū)路網(wǎng)交通負荷在小區(qū)開放后改變的效果程度相當(dāng)，故判定小區(qū)周邊道路結(jié)構(gòu)對于開放后小區(qū)路網(wǎng)交通負荷呈弱相關(guān)。

3)在小區(qū)周邊道路類型的選擇上，在相同的條件下，周邊道路類型的等級越低，基本道路車輛通行能力越低，小區(qū)開放后對于小區(qū)周邊路網(wǎng)交通負荷的影響效果越明顯。

5 結(jié)語

1)小區(qū)內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及周邊道路類型對小區(qū)開放的效果有明顯影響，而周邊道路結(jié)構(gòu)對小區(qū)開放的效果影響不大。

2)開放小區(qū)在小區(qū)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的選擇上組團優(yōu)于緊湊，有序優(yōu)于無序。

3)周邊道路類型的等級越低，基本道路車輛通行能力越低，小區(qū)開放后對于小區(qū)周邊路網(wǎng)交通負荷的影響效果越明顯。

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