城市改造工程對交通通行能力的影響

劉廣寧+陳俊欽+趙一鳴

[摘 要]本文以民生工程成都“北改”為例，對重大民生工程中公路建設對道路交通通行能力的影響進行研究。結合政治規劃和網絡調研，本文通過建立數學模型，對單條道路通行能力和整個路網通行能力進行分析，計算路線規劃前后道路通行能力的改變量，以得到提高交通能力的結論。本文的研究思路對其他改造工程中的道路優化問題有一定的借鑒意義。

[關鍵詞]“北改”工程；路網結構；交通優化；道路通行能力模型

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.22.120

[中圖分類號]U491 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2017）22-0-02

在道路通行能力問題上，政府以及交通管理部門都高度重視，城市道路的通行能力在一定程度上體現著城市發展的面貌。很多學者也提出了多種不同的道路通行能力概念：邵敏華看來，在城市道路通行能力研究中，整條道路通行能力用道路上某一橫截面的通行能力進行替代的做法并不合適。周鳳耀 等分析了城市道路通行能力的影響因素，以及提高道路通行能力的方法。宋歌提出了限于單條道路的通行能力的道路通行能力方法計算。由此可以看出，大多數學者在道路通行能力相關問題研究上，并沒有將單條道路和區域路網結合起來研究，且研究局限于理論的推導，缺乏基于實例的分析。

本文通過網絡調研，結合數學模型從單條道路通行能力和整個路網通行能力兩個方面進行研究，并計算路線規劃前后道路通行能力改變量，對區域路網改造前后交通通行能力的改善量進行定量分析，并以成都“北改”工程為例，對其交通建設進行實證研究。

1 單條道路通行能力

“北改”工程前后的道路條件將會發生較大變化，從而導致道路通行能力隨之發生改變，因此，了解“北改”工程前后單條道路通行能力的變化，對研究其對成都市道路交通通行能力的影響是非常有必要的。

1.1 基本通行能力

基本通行能力是指在無復雜條件狀況下，單一道路在單位時間內能夠承載的最大通行交通量，通過對基本通行能力進行修正，使其與實際情況相符合。理想通行狀況一般考慮以下條件：車道寬度、道路平緩度、側向余寬、車輛類型、車輛行駛速度以及最小車頭間距。

在理想狀況下，建立以車流為計算基礎的最大道理通行交通量計算公式，即道路基本通行能力：

式中：la為車輛之間的安全距離；lf為平均車輛長度；lf為司機反應時間內車輛繼續行駛的距離；lz車輛的剎車距離；v為車輛行駛速度；t0為車頭最短時距。最小車頭間隔為l0，且有：

1.2 可能通行能力

道路可能通行能力的計算是實際道路、交通情況和環境條件下的可能通行能力。從道路條件以及交通條件兩方面，考慮影響道路通行能力不同因素的修正系數。

（1）道路條件方面影響通行能力的因素較為復雜，多考慮影響較大的因素，在此考慮以下5種因素以及其修正系數：側向凈空寬度α1、車道寬及車道數α3、道路縱坡度α3、沿途路況條件α4、視野距離α5。

（2）交通條件修正系數主要指，對道路車輛組成進行修正，引入車輛交通條件修正系數α6，將路面混合交通情況下多種情況進行修正。故道路的可能通行能力Nk可以表示為：

（3）式中：單位為輛/小時。

1.3 實際通行能力

在道路的設計以及規劃中，實際通行能力是重要的判定指標。該指標由道路可能通行能力、給定服務水平下的服務交通量m、通行能力N 3個數據進行表示，其實際通行能力Ns：

1.4 道路實際通行能力變化率

定義單條道路通行能力變化率μ為“北改”前后單條道路實際通行能力變化量|NS1-NS2|與“北改”前單條道路實際通行能力NS1之比，即：

（5）式中，NS1和NS2分別為“北改”前后所有道路的實際通行能力。

2 區域路網通行能力

2.1 研究對象

本文以站點間的最短道路距離為研究對象，對“北改”前后該區域道路形態的變化對交通通行能力的影響進行定量計算。

2.2 道路通過能力的模型建立

對“北改”區域道路長度的計算，本文采用比例尺法測量道路網中路線，研究“北改”片區道路的長度，研究方法及步驟如下。

步驟1：采集詳細的道路交通路線圖。

步驟2：在交通網絡中均勻的選取站點。

步驟3：設計比例尺對路網進行測量，計算兩兩站點間的最短道路距離。

步驟4：建立站點間最短道路距離的數學模型。

步驟5：采用Floyd算法計算車輛在交通網絡中行駛的最短距離。

2.2.1 相鄰站點間的最短道路距離測量

本文采用兩站點的最短道路距離作為評價單條道路通行能力的指標，定量表示每條道路上一輛車的通行能力。用Si表示第i個道路站點，Lij表示第i個站點到第j個站點最近道路距離。本文采用比例尺測量法，對“北改”區域道路規劃提供的路線圖進行長度測量，即一個像素點代表一個長度單位。

2.2.2 各站點間的最短道路距離計算

本文通過計算整個道路網絡中兩兩站點間的最短道路距離之和ZL，定量刻畫道路的通行能力，則有：

（6）式中：n為道路網絡圖中總站點數，Lij為從站點Sj行駛到達站點Sj的最短道路距離。

在站點的選取上遵循“前后一致”的原則，定義道路通行能力變化率η為“北改”后站點間最短距離變化|ZL1-ZL2|與“北改”前最短距離ZL1之比，即：

（7）式中，ZL1和ZL2分別為“北改”前后所有站點間的最短距離。

2.3 “北改”前后道路通行能力比較

通過最短道路距離模型計算可得兩兩站點間的最短道路距離變化，部分結果見表1。

因此，可求得“北改”前后路網中所有站點間的最短道路距離分別為ZL1=595 367，ZL2=563 906。雖然這里的距離并非真實的距離而是像素距離，但仍然可得“北改”規劃實施后道路通行改善量為：

可見，對于整個“北改”區域的道路網絡而言，隨著北改工程的實施，路網密度不斷提高，各個站點之間的最短道路距離減小，一定程度上提高了該區域路網的整體通行能力。

3 結 語

本文根據成都市“北改”區域的實際道路交通狀況，通過對現有公路網絡進行評估分析可知，“北改”工程可提高交通通行能力，“北改”道路的規劃和交通的優化所帶來的社會效益和經濟效益是相當大的。本文研究思路可為其他舊城改造、民生工程中的道路優化問題提供借鑒。

主要參考文獻

[1]邵敏華，孫立軍.城市道路等效通行能力概念的提出及理論解釋[J].同濟大學學報：自然科學版，2008（3）.

[2]周鳳耀，卜伶俐，曾菲圓，等.城市道路通行能力的研究現狀及發展趨勢[J].公路與汽運，2013（1）.

[3]宋歌.道路通行能力的計算[J].中國儲運，2010（9）.

[4]李冬梅，李文權.道路通行能力的計算方法[J].河南大學學報：自然科學版，2002（2）.

[5]李云禎，周平，王濤，等.城市改造中的公路交通優化對能源的影響研究——以成都北改為例[J].工程管理學報，2016（4）.endprint