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        城市道路單向交通組織優(yōu)化問題研究

        2021-09-10 07:22:44朱奕文
        交通科技與管理 2021年10期
        關(guān)鍵詞:交通組織單向城市道路

        朱奕文

        摘 要:本文主要從我國城市道路交通現(xiàn)存的問題出發(fā),詳細分析了其優(yōu)化思路,并以我國某市政道路路段為例展開優(yōu)化設(shè)計,以期能夠為我國市政道路規(guī)劃提供技術(shù)借鑒。

        關(guān)鍵詞:城市道路;交通組織;單向;優(yōu)化

        1 單向交通組織優(yōu)化分析

        對于市政道路的單向交通組織優(yōu)化而言,其基本目的就是基于道路的支路部分進行適當(dāng)?shù)膯蜗蚪煌ㄒ?guī)劃,從而在一定程度上舒緩交通,使得道路在具有足夠安全性的基礎(chǔ)上改善其通行能力,提升路網(wǎng)整體的運輸效率,有效解決城市交通擁堵的問題。支路路段大多寬度較小且配套設(shè)施不完善,這就決定了支路一般只有兩個方向相反的車道,對于中間分隔設(shè)置不嚴(yán)格的情況下,車輛可短暫借反向車道進行超車。在支路運行的絕大部分情況下,由于其運輸壓力相對較為平緩且兩個方向上車流量較為均勻,因此可以很好地滿足基本的交通需求。

        但是城市交通流量自身分布具有一定的不均勻性,在一天的不同時段交通壓力有著顯著的差異,譬如隨著城市化進程的加深越來越顯著的潮汐交通,這將會對不同方向的車道產(chǎn)生流量的不協(xié)調(diào)。此時若采用雙向通行的方式則很容易導(dǎo)致交通的擁堵,甚至引發(fā)交通事故,同時也會大大降低道路的運輸效率,浪費城市交通資源。對于中間分隔嚴(yán)格的路段,其在一定程度上可以有效避免因借反向車道超車的風(fēng)險,但同時也會大大限制道路的使用效率,使得兩個方向車道流量的嚴(yán)重失衡,加重擁堵問題的發(fā)生。針對于這一問題,交通管理部門就可以在特定時間段內(nèi)將某些路段臨時改為單向通行,以此來提升道路的運輸效率,盡可能地降低不必要的交通資源浪費,緩解車輛擁堵問題的發(fā)生,并實現(xiàn)支路對干路運輸壓力的分流與疏導(dǎo)。

        除此之外,支路環(huán)境大多較為復(fù)雜,常常受到多種因素的作用,且其自身調(diào)控能力較弱,這就會導(dǎo)致支路很容易受客觀環(huán)境影響而出現(xiàn)擁堵問題。實踐表明,支路出現(xiàn)擁堵的影響較干路往往更加深遠且不易調(diào)節(jié),嚴(yán)重者甚至?xí)ψ匀簧鷳B(tài)、居住環(huán)境產(chǎn)生一定的破壞。因此,優(yōu)化單向交通組織就具有重大意義,其通過從整體上調(diào)控道路的通行情況,以此來降低道路癱瘓風(fēng)險,提升其運載能力。

        2 案例計算

        本文以我國某城市路網(wǎng)為例展開分析,其基本分布如圖1所示,其中(1,2)(2,4)(4,3)(3,1)分別為該路網(wǎng)的四條干路,各干路車道中央設(shè)立有嚴(yán)格的分隔,干路所圍范圍內(nèi)的其他道路為支路,路網(wǎng)各節(jié)點編號如圖中所示。受到干路中央分隔的作用,因此支路對干路的分流作用僅考慮干路中順時針運行的車輛。其中,干路的最大期望飽和度S0(a)=0.85;支路最大期望飽和度S0(a)=0.75。支路的雙向行車能力C2(a)=300 pcu/h;單向行車能力C3(a)=800 pcu/h。

        在不考慮支路對干路的分流作用的情況下,僅依賴于干路自身運載能力進行交通運輸,通過計算,在該種情況下,除(3,1)干路飽和度增幅較小,其余干路飽和度數(shù)值大于1,處于超負荷狀態(tài)。

        若采取支路單向分流系統(tǒng),充分發(fā)揮支路的分流作用,其各道路的實際運營狀態(tài),相較于不分流的情況,其各道路的負荷強度都有所下降,且飽和度數(shù)值均小于1。

        計算分析支路分流作用的加入能夠有效緩解干路運輸壓力,流量、飽和度兩個指標(biāo)都有十分顯著的下降,所有干路飽和度的平均值從0.98下降至0.88,且在支路分流之前,飽和度超過1的有9條,而在支路分流后該數(shù)量降為3。由于在支路分流的過程中未采取有效措施對其進行調(diào)節(jié),因此仍有許多條支路在分流后的飽和度高于0.8,考慮到支路自身調(diào)節(jié)能力較弱,在此負荷下很容易出現(xiàn)擁堵甚至安全問題。因此,還應(yīng)當(dāng)針對于支路展開單向交通組織優(yōu)化,以保證其具備足夠的穩(wěn)定性保障來抵抗外部因素的干擾。

        限量 路網(wǎng)飽和度總平均超限量 每車平均繞行系數(shù) 每車平均繞行距離/m

        1 [0,2.5) 0.052 7 0.006 9 0.059 6 0.003 9 8.730 0

        2 [2.5,14.5) 0.055 6 0.007 3 0.063 9 0.001 8 3.945 5

        3 [14.5,56) 0.078 7 0.009 4 0.088 1 0.000 1 0.287 1

        4 [56,+∞) 0.081 6 0.013 5 0.095 1 0.000 0 0.000 0

        根據(jù)上述模型,在優(yōu)化作業(yè)中,為了盡可能地簡化過程且提升其可靠性,則將δ1、δ2的大小取作1,僅對δ3的大小進行調(diào)節(jié),以此比對不同δ3值下的運行效果。分析結(jié)果表明,在δ3取在不同范圍的情況下,其優(yōu)化效果有著十分顯著的區(qū)別;但對于同一范圍內(nèi)的取值,其結(jié)果相對較為穩(wěn)定,可近似看做相同。δ3在不同取值范圍內(nèi)的計算結(jié)果如表1所示。

        在對上表方案1,2,3,4進行整理分析后可以看出,在δ3取值范圍不斷增大的過程中,干道飽和度平均超限量這一指標(biāo)呈現(xiàn)出較強的正相關(guān);但平均繞行系數(shù)、平均繞行距離這兩個指標(biāo)則呈現(xiàn)出較為明顯的負相關(guān)。如方案4的計算結(jié)果所示,當(dāng)δ3的取值趨向于無窮大后,則干、支路的飽和度平均超限量指標(biāo)也將增加至其最大值,但繞行系數(shù)指標(biāo)卻降低至0,此時的優(yōu)化方案即等同于未經(jīng)優(yōu)化處理的初始方案。在對四個方案進行計算后即可得出,前三個方案相較于方案4,其干、支路的飽和度平均超限量指標(biāo)的降低比例分別為35.4%,48.9%;30.6%,45.9%;3.6%,30.4%,其中支路要遠高于干路,其數(shù)值相差近10倍。

        在方案1基礎(chǔ)進行飽和度計算,各路段飽和度超限量指標(biāo)上的降低程度是相較其它方案計算最大的,雖然在該方案中對于單車的繞行距離指標(biāo)增加了8.73 m,但車輛在40 km/h的時速下,僅多耗費1 s,相較于可能出現(xiàn)的擁堵問題,從整體來看還是具備十分顯著的優(yōu)勢。

        3 結(jié)語

        目前,我國城市化進程的發(fā)展已然對社會生活、生產(chǎn)帶來了極為深刻的影響,但同時也對交通運輸提出了更高的要求。這樣的背景下,?城市道路單向交通組織優(yōu)化的意義就顯得越來越重要,需要技術(shù)人員充分結(jié)合實際情況,積極采用高新技術(shù)進行規(guī)劃,以此實現(xiàn)城市交通的高效、安全。

        參考文獻:

        [1]劉敏,吳小龍.城市道路區(qū)域單向交通組織方案研究[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2017(24):172-174.

        [2]劉家軍.城市道路單向交通組織有效性研究[D].西南交通大學(xué),2013.

        [3]于博.城市道路網(wǎng)絡(luò)單向交通組織設(shè)計方法研究[D].大連海事大學(xué),2011.

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