對(duì)開放型小區(qū)通行能力的探討

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國的城市化水平不斷提高，但隨著日益提高的城市化水平也帶來了各種各樣的問題，其中以交通堵塞最為嚴(yán)重，各種封閉性小區(qū)嚴(yán)重阻礙了道路的通行能力，所以國家提倡建設(shè)開放型小區(qū)，所以此文通過建模方法對(duì)開放型小區(qū)對(duì)道路通行能力的提高進(jìn)行探討

關(guān)鍵詞：開放型小區(qū)，交通流模型，道路通行能力

1對(duì)道路通行能力各指標(biāo)研究

1.1車輛流量與車流速度研究

為了使研究問題方便，我們把時(shí)間作為衡量道路通行能力的指標(biāo)。用時(shí)越短表示通行能力越強(qiáng)，用時(shí)越長(zhǎng)表示通行能力越弱。

下面先建立各指標(biāo)之間的關(guān)系，以減少變量的個(gè)數(shù)。根據(jù)交通流模型中的格林希爾治理論所提出的線性模型，可得出車流速度與車流密度的函數(shù)關(guān)系

（1）

在此式當(dāng)中v表示車流的速度，vf表示在道路暢通的情況下，自由流車速，ρj表示在道路堵塞不同的情況下，道路車輛的密度。

又根據(jù)交通學(xué)原理，車流速度v，車輛流密度ρ，以及車流量q的關(guān)系為

（2）

將第2式中的中的車流量代入第一式，可得到流量與車流密度的關(guān)系如下

（3）

由上式可以看出車流強(qiáng)q是關(guān)于車輛流密度ρ的二次函數(shù)，在

時(shí)車流量取得最大值，此最大值即為Q，可得

（4）

該式當(dāng)中的Q可以看作為到路段最大通行能力的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，下面將第一式進(jìn)行變形，得到密度關(guān)于車流速的函數(shù)如下

（5）

進(jìn)一步將所得的（5）式帶入上面第（3）式，可推得流量與速度之間的關(guān)系如下

（6）

1.2車流密度與通行時(shí)間研究

車流輛密度的定義為，在某一時(shí)刻，公路上單位長(zhǎng)度所占車輛數(shù)（單位pcu）的多少，設(shè)單位路長(zhǎng)為l0，一條道路的長(zhǎng)度用l0的倍數(shù)表示，計(jì)公路的路長(zhǎng)l為

（7）

車輛從一個(gè)路口到某另一個(gè)路口所經(jīng)歷的時(shí)間，當(dāng)在道路暢通，即車速為vf時(shí)，從一路口到另一路口的所需時(shí)間為t0，

（8）

若是按一般速度的情況，可得通行時(shí)間為

車輛密度的計(jì)算公式

（9）

將速度與時(shí)間的函數(shù)代回（6）式，可得到車輛流量與在道路路口之間通行的關(guān)系，如下

（10）

此流量與時(shí)間的函數(shù)為一個(gè)二次函數(shù)，在此函數(shù)中僅有車輛流量與時(shí)間兩個(gè)變量，通過解出此二元方程可以獲得，時(shí)間與流量的直接關(guān)系，如下

（11）

在得到各個(gè)指標(biāo)的函數(shù)關(guān)系之后，下面將從最簡(jiǎn)單的小區(qū)開放情況，即僅開放一條道路的情況開始研究，進(jìn)而推廣到開放 條道路，即多條道路的情況。

2.對(duì)小區(qū)開放交叉路口探討

2.1交叉路口的建立與選擇

由于小區(qū)內(nèi)道路的情況往往是縱橫交錯(cuò)的，比如網(wǎng)格型分布的小區(qū)以及道路按樹干型分布的小區(qū)等等。下面討論小區(qū)內(nèi)僅開放一個(gè)交叉路口的情形對(duì)小區(qū)外道路通行能力的影響。設(shè)在小區(qū)外街道與小區(qū)的交叉路口處，有占百分比η1的車輛進(jìn)入小區(qū)，在小區(qū)內(nèi)部的交叉路口處又會(huì)有η2比例的車沿著道路向南行駛，由于假設(shè)車輛都會(huì)按照最短路線到達(dá)下一個(gè)路口，其余的車輛將全部向西行駛，以這條最近的路線到達(dá)路口。路段的標(biāo)號(hào)與路線情況見下圖，

小區(qū)開放交叉型道路

2.2各指標(biāo)的確立與聯(lián)系

由于車輛從O點(diǎn)出發(fā)到達(dá)D點(diǎn)，由于小區(qū)的道路開放是十字型的交叉，據(jù)對(duì)稱性先向西走行駛再向南行駛與先向南行駛再向西行駛的效果相同。在小區(qū)與道路的路口A處，通過小區(qū)行駛車輛百分比為η1，在小區(qū)內(nèi)的交叉路口C處，向南行駛的車輛的百分比為η12，在道路L12上車輛數(shù)與進(jìn)入小區(qū)的車輛數(shù)分別為

小區(qū)內(nèi)部的車輛經(jīng)過小區(qū)里的交叉路口時(shí)，在假設(shè)中小區(qū)內(nèi)的汽車會(huì)沿最短的路線到達(dá)路口D，所以路口C的車輛只會(huì)向南或向西行駛。則向南行駛的車輛數(shù)，與向西行駛的車輛數(shù)分別為

小區(qū)內(nèi)部想西行駛的車輛，會(huì)與在L12段路上行駛的車輛匯合，向西行駛百分比λ的車輛匯合，匯合之后在ED段上道路的車輛數(shù)目為

根據(jù)公式（9）由于車流量密度與車輛數(shù)成正相關(guān)關(guān)系，再結(jié)合公式（1）即

段上車流得到在道路L12段上車流的速度為

得到在ED段車輛匯合之后，在此段道路上車輛的車速為

2.3對(duì)道路通行能力的研究

下面計(jì)算從O點(diǎn)到D點(diǎn)所需的總時(shí)間，在還沒有分流的時(shí)候

在道路L12段上行駛的車輛，經(jīng)過路段ABE的時(shí)間為

在匯合之后，車輛通過最后一段ED所需的時(shí)間為

將所得的時(shí)間相加，獲得總時(shí)間

（15）

此時(shí)間函數(shù)，就用來描述小區(qū)開放相交路口的道路，對(duì)小區(qū)外街道的車輛通行能力。

3結(jié)束語

可見開放型小區(qū)的建立對(duì)緩解交通堵塞，減輕交通壓力起到了功不可沒的作用，在我們國家不斷提高的城市化水平中，生產(chǎn)化水平不斷提高，人民生活水平日漸提升，車輛的使用日益增多，可利用道路面積越來越小的發(fā)展過程中，加大對(duì)開放型小區(qū)的建設(shè)顯得尤為重要。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊光杰，趙成泉，張東煥.城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)方法探討[J].淄博學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)與工程版），2002，3，4（1）

作者簡(jiǎn)介：趙潤(rùn)禾（1996）男（滿族）山東省煙臺(tái)，山東科技大學(xué)，學(xué)生，本科，機(jī)械電子工程專業(yè)