“禁摩限電”效果綜合分析問題

陶予祺+張皓+李一雪

【摘要】本文以深圳為例，從城市交通資源總量、交通需求結構、交通工具安全性及其對環境影響等因素出發，結合深圳居民的出行特征，依據深圳交通調查數據，建立數學模型進行了定量分析，找出“禁摩限電”對居民的影響，并提出了改進策略。

【關鍵詞】禁摩限電 最優化模型 汽車排污量

一、對深圳交通資源總量的分析

至2010年，深圳全市各等級道路網總長約6041公里，其中次干道以上等級道路通車里程已達到約2154公里，次干道以上等級路網密度約為2.39公里/平方公里，僅達到深標要求的約50%（按深標中值計算），其中，除主干道路網密度接近深標要求外，其它各等級道路與深標要求尚存在較大差距。

隨著城市化進程的快速推進及機動化水平的迅速提高，城市道路系統面臨巨大壓力。“十一五”期間，深圳市機動車保有量持續增長，至2010年底，機動車保有量已達約170萬輛，其中小汽車保有量約133萬輛。交通需求不斷增長，擁堵區域已逐步由中心城區向原特區外擴展，交通系統壓力持續增大。

不同階層的人群，對出行交通工具的選擇也是不同的，針對深圳所有人群對出行工具的需求，利用數據，將我們討論的問題轉化為數學問題，最終得到深圳市人民對車的需求結構。

交通工具的效率與道路通行能力有關，影響道路通行能力的主要因素有道路狀況、車輛性能、交通條件、交通管理、環境、駕駛技術和氣候等條件。

二、模型的建立

以深圳市某區主要干道為例；研究時間為交通高峰期。

三、符號定義

P：交通量；V：車速；R：密度；C：道路通行能力；L：道路長度；t：時間。

四、模型的建立與求解

（一）數據的預處理

對于交通量問題的研究，不但要考慮道路資源最佳利用率，也必須考慮交通量問題，在使道路暢通的前提下使交通量達到最大。

根據交通流量論確定交通量（P）、車速（V）、密度（R）三個參數之間的關系為：

P=RV （1）

某段公路交通流量逐漸增加達到P/C=1時，道路會產生擁堵現象，此時計算出的交通密度也就使該路段的通行能力C，用Rj表示。若此時該路段車輛繼續增加，最終會導致道路堵塞，使車速變為零，整個該路段車道被車輛全部占據，此時該道路的交通密度便是交通阻塞密度（又稱為最大密度Rmax），此時所對應的交通量則為零。

（二）模型的建立與求解

由速度與密度的線性關系表達式得：

V（k）=V（v）-[V（v）/Rmax]*R （2）

聯立公式（1）和公式（2）式得出路段流量和路段車流，V（v）為自由流行駛時的行車速度，Rmax為路段擁堵到交通流量為0時的車流密度。

密度關系為：P（R）=V（v）R-■R2 （3）

將搜集的數據轉換為交通指數進行計算。首先處理車輛位置數據信息，得到不同等級的道路功能運行速度，然后根據不同的道路功能與流量數據計算該道路在全網中所占權重，最后通過人對擁堵的感知判斷，換算0-10指數指標值。交通指數值對全路網的運行狀態能夠實時動態地反映，通過定義早通勤、晚高峰或節假日高峰等不同的統計周期，可以得到工作日高峰平均交通指數、日交通指數最大值等反映一天典型交通指數。

交通指數分五個層次：擁堵：8-10、較擁堵：6-8、緩行：4-6、基本暢通。

最佳方案的討論條件為，交通指數處于緩行情況下且道路利用率最大。

以下為汽車與電瓶車的長/寬數據：如表1所示：

設汽車數量為X，電瓶車數量為Y，而深圳市主干道的道路寬度平均為80米。總長度為6100千米，在達到最佳的道路使用率62.8%（即交通指數為4-6）與道路資源一定的情況下，將道路總資源按照比例折，算得到最佳道路使用率，在以上條件下能完全使用的道路總資源如下表所示：

得出方程式如下：

1.8x+0.98y=50.24

4.3x+1.5y=3830800

五、結論

兩種車型的污染物不同，對環境污染的衡量度也不相同，但是我們可以在一定的假設情況下討論這個論題。當我們能夠將火力發電污染降到最小時，可以盡量選用電瓶車出行。反之，則選擇汽車出行，但是生活中往往不能做到完全靠一種車出行，所以可以按照相應的比例對車型、車的數量進行監管。

（1）設置專用車道。

（2）對公共汽車進行改進。加強公共汽車的動力性能，從技術上改進可以在一定程度上減少延誤。

（3）推進城市公交車低地板化。降低公交車第一踏板高度，便于乘客上下，同時，車架低，車輛穩定性好。據前蘇聯汽車科學研究部門得出的結論：對公交車運營指標影響最大的是地板高度，地板高度降低57%，可使乘客上下車的時間節省50%，從而可提高定線平均運輸速度7.5%。