小區(qū)開放優(yōu)化道路通行能力的研究

楊興業(yè) 王培亮

摘要：本文以國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于進一步加強城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》為背景，從小區(qū)開放這一角度，旨在研究小區(qū)開放對道路通行能力的影響，為了對這一抽象概念進行科學(xué)有效的定量評估，我們按照一定的原則，選取合理的評價指標(biāo)，分別從車輛通行，小區(qū)結(jié)構(gòu)，周邊道路結(jié)構(gòu)以及車流量這些角度建立數(shù)學(xué)模型，研究小區(qū)開放對道路通行能力的優(yōu)化問題。

關(guān)鍵詞：道路設(shè)施服務(wù)水平 黑箱模型 城市道路 車輛平均延誤 微循環(huán)交通系統(tǒng)

一、基本假設(shè)

1.各車輛行駛完全按照交通法規(guī)，交通事故在題設(shè)模型內(nèi)發(fā)生概率為0。

2.城市道路以及小區(qū)內(nèi)部道路規(guī)格尺寸完全符合《城市道路設(shè)計規(guī)范》。

二、模型建立與求解

2.1模型的建立

我們采取控制變量法將問題一的評價指標(biāo)簡單歸納為道路飽和度和車輛平均延誤指標(biāo)，來建立車輛通行模型，研究小區(qū)開放后對周圍道路的影響，城市道路分為三類級別，其中主干道是城市車輛通行的主要道路，在所有交叉口安裝信號燈采用信號控制；次干道一般位于城市道路運輸繁忙區(qū)域之外，不安裝信號燈進行信號控制；支干道則是指已經(jīng)開放的小區(qū)內(nèi)部道路。本文所研究的范圍是城市流量大和城市各種設(shè)施基本完善的區(qū)域，將小區(qū)尺寸定義為最為常見的1km*1km的正方形小區(qū)。

不同規(guī)模小區(qū)周圍的道路分布不相同，其所臨城市主干道交叉口的多少亦無固定值，為此，我們考慮最簡單的四交叉口包圍一小區(qū)的道路模型，如圖2.1

以道路飽和度，車輛平均延誤為指標(biāo)的車輛通行模型，將不同車流量作為自變量輸入模型，模型經(jīng)過已經(jīng)輸入的公式自行運算，最終輸出以車流量為自變量；飽和度，車輛平均延誤為因變量的平面直角坐標(biāo)變化折線圖。這種模型，我們定義為“黑箱模型”。

模型只需輸入不同等級對應(yīng)的道路通行量，“黑箱模型”即可根據(jù)下列模型內(nèi)部計算機理進行計算，輸出以車流量為自變量，以飽和度，車輛平均延誤為因變量的平面直角坐標(biāo)變化折線圖。

2.2模型的求解

通過MATLAB計算主干道，次干道，支干道道路通行能力，C1，C2，C3。首先，以車流量為自變量，車流量從0開始以10的單位遞增量增加至500，根據(jù)以上公式計算道路飽和度，然后，根據(jù)已經(jīng)計算得出的道路飽和度，將其代入信號控制交叉口延誤時間，或者無信號控制交叉口延誤時間公式，計算得出車輛平均延誤時間。最后，做出小區(qū)周邊道路車流量與道路綜合評價指標(biāo)平面直角坐標(biāo)折線圖，對小區(qū)開放對道路通行的影響進行對比分析。

2.3模型的優(yōu)化

小區(qū)開放雖然增加了車輛行駛的平均路線長度，但在停車延誤時間方面有所減小，整體上提高了車輛行駛過程中平均速度，同時改善了城市主干道的道路通行能力，承擔(dān)了一部分的道路交通壓力，為此，我們向城市規(guī)劃和交通管理部門提出以下建議：

1.建立城市微循環(huán)交通系統(tǒng)

我國現(xiàn)有的封閉型小區(qū)，多由單位大院過渡而來，表現(xiàn)為“順而不穿，穿而不暢”，城市中不乏寬而長的道路主干道，但路網(wǎng)密度遠遠不及一級服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)城市的交通規(guī)劃的存在詬病，城市特殊區(qū)域功能劃分和路網(wǎng)結(jié)構(gòu)布局不合理，根據(jù)前三個問題的分析，我們得知提高城市的支路密度，擴大道路面積，可以有效地緩解道路交通壓力，在城市規(guī)劃方面，應(yīng)建立城市微循環(huán)交通系統(tǒng)，通過連接封閉式住宅小區(qū)內(nèi)的端頭路或增加小區(qū)主道路的開放程度來增加支路密度，利用交通管理的手段使交通有序運行，進一步緩解交通壓力。對于新建小區(qū)在保證行人安全出行的前提下，其內(nèi)部道路資源充足，主道路的寬度和形狀有利于交通開放。

2.“居住小區(qū)”晉升為“居住街區(qū)”

另一方面，基于我國基本國情和發(fā)展?fàn)顩r考慮，我國現(xiàn)有的城市模式大多以為“封閉式”、“院落式”為主，講究大馬路，大廣場，大社區(qū)等將城市分割開來 ，而目前在西方國家，城市通常采用街區(qū)制的規(guī)劃方式，城市街區(qū)面積越小，道路網(wǎng)絡(luò)越密集，就可以承擔(dān)相當(dāng)大比例范圍的非機動車和行人的通行壓力，大大加快城市主干道行車速度并減少停車時間延誤，這對于中國目前的大規(guī)模城市建設(shè)不無啟示，住區(qū)應(yīng)是城市的有機組成部分，而不是獨立于城市空間，城市交通的“城中城”，為此，我們要強化住區(qū)與城市的聯(lián)系，實現(xiàn)二者功能的互補，特呼吁“小區(qū)建設(shè)回歸城市”。

3.改善小區(qū)出入口

眾所周知，隨著主干道兩邊支路的增多，道路的通行能力會有所下降，為此，設(shè)計交叉口時應(yīng)盡量選擇正交，轉(zhuǎn)彎半徑到達10m，司機才能具有具有良好的視距，在開通新的小區(qū)出口時應(yīng)多于城市原有的交通組織相結(jié)合，將多數(shù)小區(qū)的出入口設(shè)置在城市的支路上。由其承擔(dān)匯集與分散交通量的功能，為沿線的主次道路減少功能性負擔(dān)。同時，交通管理部分應(yīng)在在出入口設(shè)置合理的人行橫道，道路安全標(biāo)志，減速帶等公共安全設(shè)施。

三、模型的評價

3.1 綜述

本文選用了道路服務(wù)設(shè)施水平這一評價體系，在無數(shù)據(jù)的情況下建立了“黑箱模型”，根據(jù)不同的道路模型，在不同的車流量條件下，分析出小區(qū)開放后對城市道路通行能力有了明顯的改善。

3.2 模型的優(yōu)點

1.科學(xué)的選用了道路服務(wù)設(shè)施水平這一評價體系，建立了合理的評價標(biāo)準(zhǔn)，很好的解決了小區(qū)開放對周邊道路通行能力的影響。

參考文獻

[1] 祝付玲.城市道路交通擁堵評價指標(biāo)體系研究[D].東南大學(xué)，2006.04

[2] 李向鵬.城市交通擁堵對策——封閉性小區(qū)交通開放研究[D].長沙理工大學(xué)，2014.04.09.9-12.

（作者單位：鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院）