小區開放對老舊街區周邊路網的交通影響研究

湯怡靜 吳 毅 黃夢秋 張 超 陳 亮 杜 娟

(東南大學成賢學院，江蘇 南京 210088)

1 概述

隨著我國快速發展的經濟和日益豐富的出行方式，城市道路在不斷地擴建擴寬，但城市交通擁擠仍然未能得到明顯緩解。有限的城市空間與建設資源使得城市交通問題凸顯，究其原因，生活道路支路的數量不足為主要原因之一。在城市空間的組成部分中，小區作為封閉整體占據了很大的比例，同時又是道路交通的主要源頭。如果能圍繞老舊小區周邊道路做出優化，交通狀況必將得以明顯改善。

南京市長白街與中部商業區構成小區域交通流，同時也供汽車連接到內環東線。目前以該街道東部地區為主流的交通流大量向中部方向的匯流易造成擁堵。由于長白街的老舊街道存在學校和商業區的環抱難以拓寬，且存在不合理的交通信號燈設置及不合理的單向交通，不能滿足南北方向整體交通流的需求，導致道路的擁擠問題并沒有得到緩解。

2 問題分析

1)老城區道路無法拓寬，限制了交通。

老城區道路結構分布不合理，老舊小區之間道路寬度太小，且無法拓寬，無法滿足日益增長的交通流需求。

2)交通信號燈設置不正確，造成交通通行率降低。

原則上“圓形”燈應作為主要交通燈形式，而“箭頭”燈本來只能在“獨有路權”情況下使用 。但該地區卻錯誤使用“箭頭”信號燈，使得許多地方的交通信號燈缺乏正確的路權分配，造成大量路權沖突的問題。右轉箭頭信號燈迫使右轉車輛無法應用紅燈右轉，降低了交叉口通行率。

3)單向交通實施的不合理。

該街區交叉路口存在西向東的單向交通，只有一條反向的專用公交車道。單向交通的設置會迫使反向行駛的交通流在周邊環向繞行，人為的擴大交通壓力范圍。該路段道路寬度并不小，不用迫于老城區的限制，故完全可以考慮實施雙向交通。

3 主要算法

3.1 分析小區開放對通行的作用路徑

首先，分析小區開放對周邊道路通行情況的作用途徑，將其評價指標分為小區開放壓力源、道路車輛通行能力和周邊道路分布結構三個模塊。然后，利用VISSIM交通仿真軟件將評價指標進行細化，以建立小區開放對周邊道路通行情況的評價指標體系。

3.2 基本通行能力

3.2.1建立理論車輛通行公式

理論通行能力是指每一條車道(或每一條道路)在單位時間內能夠通過的最大交通量。為研究最大交通量，假定該道路為理想道路，其上行駛車輛均為標準車型汽車且連續不斷地以能與前車保持最小車頭間隔的相同速度行駛。結合道路車輛通行指標建立每條道路的理論車輛通行能力計算公式：

Jmin=Jr+Jz+Ja。

其中，Jmin為車頭最小間隔，m；Jr為司機在反應時間內車輛行駛的距離，m；Ja為車輛平均長度，m；Jz為車輛的制動距離，m。

3.2.2確定修正因素理論通行能力是理想情況下計算出來的通行能力評估指數，故其不能夠客觀地反映各影響因素對車輛通行能力的實際影響，故須對理論通行能力進行修正，修正指標及系數如下：

1)車道數。不同車道數會對車輛通行能力產生影響，故將車道數選為理論通行能力的修正因素之一，記為α1，見表1。

表1 車道數對通行能力的修正系數

2)車道寬度和側向凈寬。

當側向凈寬較小時，駕駛員會由于心理因素偏向路中央行駛，導致邊車道的利用效率受損，故將車道寬度和側向凈寬選為理論通行能力的修正因素之一，記為α2，見表2。

表2 車道寬度和側向凈寬對通行能力的修正系數

3)大型車因素。

大型車在車道上行駛時，由于車長、車寬等規格與普通標準小汽車的不同，會導致道路上車輛通行能力的不同。故將大型車因素選為理論通行能力的修正因素之一，記為α3，見表3。

表3 大型車對通行能力的修正系數

4)駕駛員技術水平。

不同駕駛員對于路況的反應及判斷程度有所差異，駕駛技術水平的高低會對車輛通行能力產生影響。故將駕駛員技術水平選為理論通行能力的修正因素之一，記為α4，其系數一般在 0.9～1 之間。

3.2.3建立修正車輛通行公式

修正車輛通行公式：

3.3 構建不同類型小區

負荷度(V/C)是指理想條件下，道路最大服務交通量與基本通行能力之比值。各類型道路參數見表4。

表4 主次道路參數表

1)小區分類。根據小區結構、周邊道路分布形狀及周邊道路車道數的不同，將小區進行分類。根據小區結構來分，可分為組團有序型(小區樓房呈組團型分布。每一區域間隔較大，開放后小區道路寬，且區域分布有序)、緊湊有序型(小區樓房間隔緊湊，且排列有序，開放后道路網格“街區型”，特點為“高密度、窄路寬”)、組團無序型(小區樓房呈組團式分布，每一區域間隔較大，開放后小區道路較寬，但區域間分布雜亂)、緊湊無序型(小區樓房間隔緊湊，但排列雜亂，開放后道路呈“低密度、窄路寬”的特點)；按周邊道路形狀分布可分為四周圍繞型(四周均為道路)、半邊包圍型(半邊圍繞道路)；按照車道數(針對半封閉性)，可分為主干道型、次干道型、混合型。

2)計算周邊各路段及交叉口的通行能力。

其中，Gj為進口各車道的通行能力；Gi為交叉口各進口的通行能力。

3)建立影響度綜合評價體系。

a.負荷度單項評價。

封閉式小區開放后，新增小區內道路對周邊某一路段i的影響度Ksi：

Isip=Isib+a。

其中，Isip為小區道路建成后路段i上高峰小時交通量;Isib為不考慮小區道路建成后新增交通量的情況下路段i的高峰小時交通量;Bsi為路段i的設計通行能力;a為開放后小區道路的通行量。

封閉式小區開放后，新增小區內道路對周邊道路交叉口的影響度Kci：

其中，Kci為小區道路建成后對交叉口i的影響度;Icip為小區道路建成后交叉口i的高峰小時交通量;Icib為不考慮小區道路建成后新增交通量的情況下交叉口i的高峰小時交通量;Bci為交叉口i的設計通行能力。

b.負荷度路網綜合評價。

封閉小區開放后對影響范圍內主要路段的平均影響度Ks：

其中，m為影響范圍內主要路段的個數，主要路段一般應包括主干路和次干路以及較重要的支路。

封閉小區開放后對影響范圍內主要交叉口的平均影響度Kc：

K=λsKs+λcKc。

其中，λs,λc分別為平均路段影響度及平均交叉口影響度的權重系數;η為影響范圍內路網中主要路段的現狀平均交通負荷與主要交叉口的現狀平均交通負荷的比值。

4 主要計算結果

4.1 小區開放對通行的作用路徑

小區周邊道路的組成是復雜的，為簡化研究，假設在一條簡單道路的上方有一小區，小區開放前見圖1，小區開放后見圖2。

設定基本參數，在各車道分別設立行程時間測量段和數據監測點，監測準備工作完成后，分別對兩種道路情況下的車輛運動情況進行仿真模擬，運用評價菜單對數據進行收集，隨機選取其中的 100 個樣本點，對樣本數據求均值，得到道路車輛的速度、平均長度等信息，見表5。

表5 樣本數據平均值

由表5可知，小區開放前后速度和車輛長度有明顯變化，故將這兩個因素選取為評價指標。

4.2 基本通行能力

在對問題進行求解時，由于駕駛員技術水平主觀性過強，不易通過計算得到，考慮其修正系數一般在 0.9～1之間波動，假定其修正系數為0.95；車輛制動距離：Jz=0.5×車輛靜止耗時×車速；司機在反應時間內車輛行駛的距離：Jr=司機反應時間×車速；利用MATLAB編程，代入樣本數據，解得修正車輛通行能力。

4.3 構建不同類型小區

以按小區結構為標準的分類形式為例，畫出小區示意圖，見圖3，代入具體數值利用MATLAB 編程進行模型求解。

1)計算各類型路段的通行能力(見表6)。

2)計算所有類型小區的周邊路網整體影響度(見表7)。

表6 各類型道路車輛通行能力

表7 所有類型小區的周邊路網整體影響度

由上可知：

1)在小區結構的選擇上，緊湊無序型的小區結構開放后對路網交通負荷的影響度最大，交通運行狀態差，而組團有序型小區開放后影響度最小，交通運行狀態好。故開放小區在小區內部結構的選擇上組團優于緊湊，有序優于無序。

2)在周邊道路結構的選擇上，四周圍繞型和半邊包圍型的小區路網交通負荷在小區開放后改變的效果程度相當，故判定小區周邊道路結構對于開放后小區路網交通負荷呈弱相關。

3)在小區周邊道路類型的選擇上，在相同的條件下，周邊道路類型的等級越低，基本道路車輛通行能力越低，小區開放后對于小區周邊路網交通負荷的影響效果越明顯。

5 結語

1)小區內部結構以及周邊道路類型對小區開放的效果有明顯影響，而周邊道路結構對小區開放的效果影響不大。

2)開放小區在小區內部結構的選擇上組團優于緊湊，有序優于無序。

3)周邊道路類型的等級越低，基本道路車輛通行能力越低，小區開放后對于小區周邊路網交通負荷的影響效果越明顯。

參考文獻:

[1] 司守奎.數學建模算法與應用[M].北京:國防工業出版社,2011：8.

[2] 詹 斌,蔡瑞東.基于城市道路網絡脆弱性的小區開放策略研究[J].技術方法,2016(7)：98-101.

[3] 彭 馳.物流園區交通影響分析研究[D].長沙：長沙理工大學,2007.

[4] 茹紅蕾.城市道路通行能力的影響因素研究[D].上海：同濟大學，2008：1-115.

[5] 趙 琳，邵長橋.基于VISSIM的高速公路基本路段實際通行能力仿真分析[J].交通工程,2007(1)：30-32.