城市道路資源的整合及其利用

劉兵

(重慶交通大學交通運輸學院,重慶400074)

城市道路資源的整合及其利用

劉兵

(重慶交通大學交通運輸學院,重慶400074)

該文從城市道路資源整合的角度,利用交通流理論、道路的服務水平以及Braess悖論,通過延誤時間的變化關系,建立了小區的交通開放對城市道路交通影響的評價指標.然后通過城市小區道路布局的基本形態,分析了小區開放的可行性,研究了小區開放對當前道路交通服務水平的影響.最后通過對比小區交通開放前后的服務水平變化,給出了不同類型的小區在不同時間段交通開放的程度.

小區開放;Braess悖論;道路服務水平;道路飽和度;通行能力

引言

擁堵是每一個大城市的通病,也是制約城市發展的主要因素之一.而造成城市擁堵關鍵在于道路占地面積少,人均使用道路的面積更少.隨著城市經濟的發展,機動車的保有量逐步增多,造成了道路供需不平衡的矛盾關系.如何在有限的城市道路資源中提高城市的路網密度,改善城市路網密度的構成比例,是目前提高城市道路服務水平和適應城市未來發展的重要課題.開放封閉式小區,增加城市道路的"毛細血孔",是當前對城市道路資源進行整合的可行之徑.

1 為什么進行小區開放

1.1 封閉式小區的特點

封閉式小區與外界相對獨立,小區內部結構以封閉型和自我完善型為主.這主要體現為兩點:一是內部路網密集,樓棟彼此相連,居民休閑出入方便,但這些路網都封閉在內,不供城市車輛穿行,致使小區內部形成許多斷頭路,而城市車輛又必須在小區外部繞行,浪費了大量資源;二是一些大型小區有豐富的公共服務設施資源,這些資源僅僅服務內部居民,一般不對外開放,也是一種資源浪費.

在城市道路系統的布局中,如果支路網的密度過低,將會導致交通生成點與干路系統缺乏過渡性連接措施,這不利于不同道路級別的道路正常地發揮各自的功能.根據高德地圖2016年第二季度我國主要城市交通分析報告可知,在交通擁堵排行榜中,排在榜首的城市是北京,排在榜末的是成都市.雖然兩地的經濟水平存在差異,也可能導致形成不同的交通擁堵情況,但從道路網的角度進行分析,北京市內部支路網密度比成都市小區內部的路網密度來說較低(如圖1),由此可說明小區的封閉程度也是導致其城市內部交通擁堵的根結之一.

圖1 小區內部的路網布局

1.2 開放式小區的特點(圖2)

交通開放式小區是指在保證小區內部居民能夠正常完成日常生活所需的前提下,將小區內部的道路與外部城市道路相接,增大城市道路系統中的支網密度,從而使小區與外界的聯系更加緊密.同時它也允許外界車輛使用小區的各類公共服務設施,在一定程度上也提高了道路的通行能力.

2 小區開放策略

圖2 某小區開放前后對比交通示意圖

根據不同類型的小區,小區的規模、小區的機動車擁有量、小區的道路用地面積,以及在小區開放以前小區周邊道路的通行能力這幾個方面進行綜合考慮,從而針對不同類型的小區提出不同的交通小區開放策略.

2.1 如何對小區進行開放

2.1.1 小區交通開放前后對道路通行能力的影響分析

分析小區是否能夠進行開放的關鍵取決于小區開放之后對小區及其周邊道路的通行能力的影響程度的大小.根據交通流理論和通行能力的思想,將小區開放前后車輛在該路網中所花費時間的變化,作為小區交通開放前后的對其道路通行能力影響的評價指標.基于此,就可以根據影響程度的差異,從而確定不同類型小區交通開放的程度.

車輛經過該交叉口所經歷的總時間等于在交叉口信號燈處延誤的時間與經過其他路段所花費的時間之和,即:

Q=d+t

在交叉口延誤的時間可采用交叉口平均延誤計算方法,其表達式為:

其中x為道路飽和度,T為信號燈周期,為一個周期內綠燈時間.

車輛在正常通過某路段所花費的時間可根據BPR路阻函數得出:

其中,tij為路段上的通行時間,αij為路段上的自由交通時間,βij表示路段上的耽誤系數,fij表示路段上的車流量,Vij為路段上的速度,Cij為路段上的通行能力.

由車頭時距與車速之間的關系可得道路通行能力與車速之間的關系為:

即小區在開放前后道路的暢通情況發生了變化,則小區開放對道路通行的影響程度為:

其中Q0為小區開放前的通行時間,Q1為小區開放后的通行時間.

根據Braess悖論以及某小區一天的交通量,見表1.可得出該小區開放后在不同時間段對道路通行能力的影響見表2.

表1 某小區的一天交通量

表2 不同時間段下的對小區開放的前后的影響值

由其結果分析可知,對于小區開放前后的交通影響程度,會隨著其日常車流量的變化而發生變化,且在交通量較大的時候,對其通行能力的影響也較大.因此,在分析小區是否進行開放的時候,不能僅僅根據日平均車流量的變化,直接判斷該小區是否進行開放,還應該考慮到小區規模,及其周邊道路的日常車流量的分布情況.

2.1.2 小區開放對城市道路服務水平的影響

為了能夠準確評價小區開放對道路的影響,以道路飽和度作為評價指標,其表達式為:

其中V為當前道路的最大交通量,C為當前道路的最大可能通行能力.

小區開放前的道路飽和度計算表達式為:

其中n為小區周圍的道路條數,C0為一條道路上的最大可能通行能力.

小區開放后的道路飽和度計算表達式為:

α=(1-0.00054p)(1-0.00201x)(1-0.0027q)

其中p為行人流量、x為機動車流量、q為非機動車流量.

其中k為小區內部道路條數.

其中L為兩岔口間距離,ν為車輛行駛速度,a為車輛啟動時的平均加速度,b為車輛制動時的平均加速度,δ為車輛在岔口的停車時間(取10s).

經上幾式整理可得:

其中α為人車混行對通行能力的折減系數,β為小區內道路條數對周圍道路通行能力的增強系數,χ為交叉口影響通行能力的折減系數.

通過比較小區開放前后道路服務水平,給出是否開放建議(見表3).

表3 開放小區利大于弊的道路服務水平比較表

結合實際情況,道路服務水平達到A、B等級的小區并沒有開放的實際意義,而小區開放前周圍道路服務水平為C、D的小區開放的實際價值更高,所以主要建議道路服務水平為C、D等級的小區進行開放改造.

2.1.3 小區交通開放的策略

根據我國道路擁堵情況及其等級劃分表(見表4)可以判斷小區開放之后的交通狀況.

表4 各服務水平級別的劃分標準

在考慮整個道路網的交通量前提下,來分析小區是否適合開放,可以選取在整個道路網中,交通流矛盾最大的交叉口的交通量進行討論.用k表示該交叉口的通行交通量占進入該路網交通總量的比值,用q1+q2表示進入該路網總的交通量.在分析最大交通量時,可將車速視為城市支路設計車速的最低設計標準,即V0=20km/h.

根據上面分析可知:

(1)當0

在此條件下進行開放,不會對道路的通行造成影響.

(2)當0.6

可以使小區除去早晚高峰外都可以開放,即在早上8點到10點和下午6點到8點封閉小區,此外可以開放小區.

(3)當0.8

小區應該避開早晚高峰并對小區進行部分開放.

(4)當max{W}≥1時,道路嚴重擁堵,服務水平極差,交通量為:

應該選擇不開放小區,以防對交通造成更加擁堵的情況.

3 結語

本文通過分析小區開放前后對道路通行能力、道路服務水平的影響,可得知小區是否開放是城市道路資源是否能夠得以充分利用的重要影響因素.針對不同類型的小區制定相應的開放策略,既不會影響小區的現狀,又能夠提高城市道路資源的利用效率.因此,開放小區是當前解決城市交通擁堵的又一大良策.

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責任編輯:孫蘇,李紅

Integration and Utilization of Urban Road Resources

From the perspective of urban road resources integration,this paper,employing the theory of traffic flow,road service level and brase paradox, establishes the evaluation index for the impact of residence traffic openness on urban traffic through the transformation relation of time delay.It also introduces the basic forms of road layout in urban communities,on the basis of which,the feasibility of opening residence to the outside is analyzed,the influence of residence opening on the current transportation service is also studied.At last,this paper presents the opening degree of different residences at different hours through comparing the service changing before and after opening.

residence opening;Brase paradox;road service level;road saturation;traffic capacity

U453.7

:A

1671-9107(2017)01-0030-03

10.3969/j.issn.1671-9107.2017.01.030

2016-10-09

劉兵(1997-),男,重慶人,本科,主要從事交通工程研究.