向怡帆

摘 要：目前我國城市機(jī)動化進(jìn)程剛進(jìn)入起步階段，絕大多數(shù)城市的非機(jī)動車出行量占到出行總量的25%—40%，機(jī)非混行現(xiàn)象嚴(yán)重，直接影響到機(jī)動車平均出行時(shí)耗;因此，考慮到我國大多數(shù)城市混合交通的特性，對傳統(tǒng)HCM交叉口延誤函數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，為混合交通下的交叉口延誤時(shí)間計(jì)算提供思路。

關(guān)鍵詞：混合交通;最小二乘法;HCM2010交叉口延誤函數(shù)

0 引言

“混合交通”是我國大多數(shù)城市所具備的交通特征，現(xiàn)如今，各大城市的道路仍然以平面交通為主，而這種交通組織方式特別容易受到混合交通的影響，而使道路出現(xiàn)擁堵、通行效率下降等現(xiàn)象的發(fā)生，機(jī)動車平均出行時(shí)耗明顯增加[1]。對于混合交通嚴(yán)重的城市，尤其是城市中心區(qū)，由于強(qiáng)大的交通輻射和吸引能力，各類車型都會經(jīng)過市中心區(qū)，混合交通的特征十分明顯。然有些道路設(shè)置了自行車道、人行道，使人們交通出行更加安全和便捷，但非機(jī)動車和行人亂行的現(xiàn)象依然普遍，配置設(shè)施依然不完善，這些制約讓混合交通流廣泛存在于日常交通中。

1 交叉口延誤模型改進(jìn)

HCM2010交叉口延誤模型是由美國交通研究委員會提出的，美國城市大部分交叉口組成是機(jī)動化的，非機(jī)動車所占全車型的比例小，但在我國，以德陽為例的大部分城市中心區(qū)，非機(jī)動車達(dá)到了交叉口流量總數(shù)的40%以上，所以混合交通對機(jī)動車通過交叉口時(shí)所造成的干擾必須要考慮。然而目前在研究交叉口延誤時(shí)沒有考慮非機(jī)動車干擾這一影響因素，若使用傳統(tǒng)的HCM2010模型計(jì)算交叉口延誤不能滿足我國絕大多數(shù)機(jī)非混合嚴(yán)重的城市[2]，因此本文在傳統(tǒng)的HCM2010模型的基礎(chǔ)之上，引入非機(jī)動車干擾系數(shù)，該值可反映交叉口機(jī)非干擾嚴(yán)重程度，改進(jìn)后的HCM2010模型用以下公式來表示[3]：

公式中，的分別代表干擾系數(shù)的影響因素，例如：機(jī)非機(jī)動車動車占比，交叉口飽和度，限速等等。本文利用實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)，通過回歸分析的手段，各影響因素與干擾系數(shù)之間的關(guān)系，建立經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

2 數(shù)據(jù)調(diào)查與分析

本文對德陽市5個典型交叉口交通情況進(jìn)行了調(diào)查，并對5組數(shù)據(jù)的交叉口飽和度、非機(jī)動車占比進(jìn)行整理匯總。發(fā)現(xiàn)HCM延誤計(jì)算模型計(jì)算的結(jié)果具有較大的誤差，誤差值范圍為：17.31—25.98，10個交叉口平均誤差為19.43%，且HCM2010模型計(jì)算值均比實(shí)測值要小。其主要原因是，HCM2010交叉口延誤計(jì)算模型是由美國交通研究委員會提出的，主要用于美國的城市信號控制交叉口，由于中國城市交通與美國城市交通流特征有所區(qū)別，我國城市道路交通組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，混合交通現(xiàn)象較多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年年底，德陽市中心城區(qū)居民現(xiàn)狀的主要交通方式是慢行交通占全方式出行的64.1%，其中以自行車，電動自行車方式出行比例占22.95%。可見混合交通是德陽市道路交通的特點(diǎn)之一。將非機(jī)動車干擾系數(shù)與交叉口飽和度和交叉口非機(jī)動車占比例分別進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)非機(jī)動車占比與非機(jī)動車干擾系數(shù)相關(guān)系數(shù)為0.946。分析表明非機(jī)動車占比為非機(jī)動車干擾系數(shù)的主要影響因素。

利用SPSS軟件對進(jìn)行回歸分析，得到非機(jī)動車干擾系數(shù)與非機(jī)動車占比、交叉口飽和度之間的函數(shù)關(guān)系，公式如下：

3 TransCAD路阻函數(shù)模型擬合

在交通規(guī)劃軟件TransCAD中，路阻函數(shù)采用美國聯(lián)邦公路局BPR函數(shù)，其形式為：

該軟件為了能夠讓模型反映城市實(shí)際交通量特征，允許用戶通過Optional Input方式，對模型阻滯系數(shù)進(jìn)行修改，使得機(jī)動車運(yùn)行時(shí)耗與實(shí)際相接近，本文采用最小二乘法對傳統(tǒng)路阻函數(shù)進(jìn)行擬合求得阻滯系數(shù)，改進(jìn)后的BPR路阻函數(shù)計(jì)算出來的混合交通環(huán)境下機(jī)動車運(yùn)行時(shí)耗更加精確。步驟如下：

①寫出表達(dá)式：

②求分別對的偏導(dǎo)數(shù)：

③利用迭代法根據(jù)公式上述求出改進(jìn)后的阻滯系數(shù)，以長江西路—華山南路為例，根據(jù)該路段情況，參數(shù)取值分別為，L=400m，=60km/h，=1600pcu/h，=90s，=1.06，=0.42，=0.68，=0.37，借助Matlab軟件運(yùn)用最小二乘法對BPR路阻模型進(jìn)行擬合，求得阻滯系數(shù)分別為3.92與1.93。其擬合曲線如圖1所示：

4 結(jié)論

本文結(jié)合城市中心區(qū)混合交通的特點(diǎn)，考慮非機(jī)動車在路段與路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處對機(jī)動車行駛過程產(chǎn)生的影響，對傳統(tǒng)HCM2010交叉口延誤函數(shù)進(jìn)行了修正再將該模型與傳統(tǒng)路阻函數(shù)模型進(jìn)行擬合，運(yùn)用最小二乘法求出阻滯系數(shù)，為研究混合交通嚴(yán)重的城市機(jī)動車道路行程時(shí)間計(jì)算提供了科學(xué)的依據(jù)，使交通預(yù)測的結(jié)果更加精確。

參考文獻(xiàn)：

[1]王建軍.嚴(yán)至杰交通調(diào)查與分析[S].北京：人民交通出版杜，1994：1-2，71-72.

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[3]鄭遠(yuǎn)，杜豫川，孫立軍.美國聯(lián)邦公路局路阻函數(shù)探討[J].交通與運(yùn)輸（學(xué)術(shù)版），2007（01）：24-26.