小區開放對道路通行能力影響的分析

馬意彭，李樂吟，林勇康，肖 建

（南京郵電大學a.電子與光學工程學院、微電子學院；b.通信與信息工程學院，南京210003）

國務院在針對優化街區路網結構的《關于進一步加強城市規劃建設管理工作若干意見》中指出，已建成的住宅小區和單位大院要逐步打開，實現內部道路公共化[1]。為探索小區開發會周圍道路通行能力的影響，本文建立了評價指標體系并建立了用于評價道路通行能力的綜合評價模型，選取三類不同結構的典型小區案例進行分析，并給出相應結論。

一、小區開放對周邊道路通行的影響評價指標體系的建立

（一）評價模型的選取

因為小區開放對周邊道路的通行的影響具有多樣性，所以將所求的復雜問題進行條理化和層次化，利用層次分析法構造遞進層次結構模型。

（二）評價指標體系的建立

將小區開放對周邊道路通行的影響作為總目標，分別將小區規模、周邊路網結構、周邊路網交通功能作為準則層，并將影響準則層的因素作為指標層，建立評價小區開放影響系統的遞階層次結構（如圖1所示）。

圖1 評價小區開放影響系統的遞階層次結構

設小區開放對周邊道路通行的影響為總目標A，準則層的因素小區規模、周邊路網結構、周邊路網交通功能分別為B1，B2，B3，其層次總排序權重分別為 b1，b2，b3；指標層的各個因素分別為Ci1，Ci2，…，Cin（i=1，2，3）其關于Bj的層次單排序權重分別為 c1j，c2j，…，cnj每次取兩個因子 xi，xj相比較，用 aij表示xi和xj對某因素的影響大小之比，全部比較結果用矩陣A=（aij）n×n表示，稱A為判斷矩陣。若xi與xj對某因素的影響之比為aij，則xj與xi對某因素的影響之比為，我們利用Saaty標度來確定aij的值。

為了判斷該矩陣是否能用，需要對該判斷矩陣進行一致性檢驗，求出該判斷矩陣的最大特征根λmax，W為特征向量，最后計算結果W′便為層次單排序中各元素的權重，此步驟是非常重要的[2]。

最后，求C層中各因素關于總目標的權重，即求C層各因素的層次總排序權重 c1，c2，…，cn，計算公式為：ci=cijbj，i=1，2，…，n；j=1，2，3。

二、小區開放對周邊道路通行的影響的綜合評價模型的建立

（一）指標層的量綱模型的建立

1.道路通行能力的量綱模型

（1）基本通行能力。基本通行能力是指道路與交通處于理想情況下，即在車道寬度應不小于3.65m，路旁的側向余寬不小于1.75m，縱坡平緩并有開闊的視野、良好的平面線形和路面狀況[3]，每一條道路在單位時間內能夠通過的最大交通量。在這樣的情況下的基本通行能力公式為：其中，v為行車速度，a為車輛的制動距離，為制動加速度為司機在反應時間內車輛行駛的距離。

（2）實際通行能力。實際通行能力Ns通常可作為道路規劃和設計的依據。只要確定道路的基本通行能力Nk，再乘以給定服務水平的服務交通量?與通行能力之比c，就得到實際通行能力，公式如下

2.交叉口平均延誤的量綱模型

小區開放后，由于在小區出口方向駛出的車輛需要匯入主路，所以存在主次干路相交的情況，因此應考慮小區出口與周邊車道形成的交叉口的平均延誤。交叉口的平均延誤反映了路網上交叉口的總體交通流狀況，其值越大，交叉口的平均服務水平狀況越低，交通流在交叉口的運行狀況越不良。其計算公式：式中，a為路口總平均延誤，Di為路口i平均每車延誤，Qi為路口i的總流量。

3.道路寬度的模型

由于小區開放后可能存在安全問題，在小區內車輛過快、道路過窄的情況下，小區內行人（尤其是行動遲緩的老人和小孩）的安全性可能存在隱患。故設道路寬度為d，d越大，則認為道路越寬闊，行人的安全性越高。

4.路口擁塞密度的量綱模型

路口擁塞密度是指在某一瞬間，單位長度道路上存在的車輛數。其計算公式：式中，K為車流密度，N為觀測路段內某瞬時車輛數，L為觀測路段長度。

5.道路網面積密度的量綱模型

道路網面積密度，能綜合反映一個城市對道路的重視程度及道路交通設施的發達程度，但不能體現道路分布狀況和布局質量。計算如下式中，Li和Bi分別為道路長度和寬度，S為城市建成區用地面積。

（二）綜合評價指標模型的建立

對上述建立的量綱模型進行分析，實際道路通行能力的計算中已經包含了道路負荷度，故將這兩項指標合成一項，構成綜合評價模型。

設道路通行能力為x1，交叉口平均延誤為x2，路口擁塞密度為x3，道路網面積密度為x4，道路寬度為x5并構造綜合評價函數：

y=a1x1i-a2x2i-a3x3i+a4x4i+a5x5i，i=1，2，3

其中，a1，a2，a3，a4，a5為問題一中對于 x1，x2，x3，x4，x5所求得的權重，y為綜合評價指標。

小區開放對周邊道路通行的影響可用綜合評價指標變化的百分比表示。其中，yt為小區開放前周邊道路綜合評價指標，yt+1為小區開放后周邊道路綜合評價指標。d＞0說明小區開放對周邊道路通行的影響是有利的，d＜0對周邊道路通行的影響是不利的。

三、小區開放后小區的道路通行能力緩解情況的分析

（一）典型小區類型分析

從我國居住小區道路交通規劃的實例來看，小區主路路網主要有直線型路網，內環路網和外環路網幾種形式[4]。參考圖2列舉的簡化路網模式進行計算，即可得到路網密度。

（二）小區周邊道路結構分析

小區周邊道路結構主要體現在小區的出入口與外界道路連接的路口類型，現在對三種常見的周邊道路結構進行分析。

圖2 三種常見路網結構圖

圖3 三種常見的周邊道路結構圖

1.針對于環形交叉口的通行能力

對于環形小區道路如圖3，這里采用在環形交叉口中應用較為廣泛的沃爾卓普

其中，Qm是該環形路口的最大道路通行能力，Y是交織段寬度，E是環交入口引道平均寬度，J是交織段內進行交織的車輛與全部車輛之比，g是交織道長度。

2.針對于T形、十字形交叉路口的通行能力

T形、十字形的交叉口的車道有直行車道、左轉車道、右轉車道、直行左轉混雜車道、直行右轉混雜車道如圖3。我們分別對于每個車道的通行能力進行研究。

（4）直行左轉混雜車道：因為單一車道有兩個方向，所以兩者往往會相互干擾造成擁堵。因此，必須對單車道直行左行混雜車道設定干擾系數KL，一般取1.75，單車道直行左行混雜車道實際通行能力是左行車在該車道所占比例。

（5）直行右轉混雜車道：原理與單車道直行左行混雜車道相似，但是其參數干擾系數KR一般取值為1.5，單車道直行右行混雜車道實際通行能力是右行車在該車道所占比例[6]。

對于多車道交叉口，其實際通行能力是左轉車流、右轉車流與直流車流三者的總和。

（三）結果分析

三種類型的小區開放前后的綜合評價指標及綜合評價指標的百分比，見表1。

由表1可以看出，對于直線型路網小區和環形路網小區而言，d＞0，說明小區開放對周邊道路通行的影響是有利的。而對于方網狀小區而言，d＜0，說明方網狀小區開放對周邊道路通行的影響是不利的。

表1 小區開放前后綜合評價指標