淺析城市更新背景下的道路交通量預(yù)測(cè)及設(shè)計(jì)通行能力的確定

楊石山

蘇交科集團(tuán)股份有限公司 江蘇 南京 210000

1 交通量分析及預(yù)測(cè)

1.1 預(yù)測(cè)內(nèi)容及方法

交通量預(yù)測(cè)是可行性研究工作中最重要的環(huán)節(jié)之一，也是確定道路項(xiàng)目建設(shè)計(jì)劃、建設(shè)規(guī)模、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的主要依據(jù)之一。需要結(jié)合研究改造方案及項(xiàng)目所在區(qū)域城市發(fā)展規(guī)劃和土地利用規(guī)劃，基于“四階段預(yù)測(cè)法”，采用定性和定量相結(jié)合的分析方法對(duì)提升改造道路及周邊路段未來交通需求進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)交通調(diào)查所獲取的項(xiàng)目所在區(qū)域的經(jīng)濟(jì)社會(huì)、交通運(yùn)輸資料和交通分布情況，在分析研究范圍經(jīng)濟(jì)社會(huì)、交通運(yùn)輸現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，預(yù)測(cè)其趨勢(shì)型經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，采用彈性系數(shù)法預(yù)測(cè)未來各小區(qū)的趨勢(shì)型交通出行產(chǎn)生、吸引量；利用Frator法預(yù)測(cè)交通出行分布，綜合趨勢(shì)型、誘增型交通量分析得到未來特征年總交通出行分布；分析和預(yù)測(cè)可能的客、貨交通出行方式；考慮交通出行方式選擇，將預(yù)測(cè)得到的交通出行量及其分布在未來特征年道路網(wǎng)上分配，采用綜合指標(biāo)分析各平行道路的功能和作用，最終得到擬建項(xiàng)目預(yù)測(cè)交通量[1]。

1.2 交通小區(qū)的劃分

為滿足交通量預(yù)測(cè)的要求以及準(zhǔn)確性，需要根據(jù)評(píng)價(jià)范圍內(nèi)及周邊路網(wǎng)情況，結(jié)合城市規(guī)劃確定地塊性質(zhì)、將來的發(fā)展方向、及在城市發(fā)展下的新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)分布情況，以此來劃分交通小區(qū)，內(nèi)部交通小區(qū)的劃分主要以主、次干路為界限，外部虛擬小區(qū)則依據(jù)評(píng)價(jià)范圍外各個(gè)方向連接評(píng)價(jià)范圍的主要道路來劃分。

1.3 交通生成預(yù)測(cè)

1)現(xiàn)狀交通預(yù)測(cè)

路段交通量反推是將交通量分配道路路段上的逆過程，是根據(jù)現(xiàn)有路網(wǎng)的路段流量去反算可能的交通量。通過現(xiàn)狀及周邊路上的監(jiān)控設(shè)施，確定現(xiàn)有路段交通流量，通過設(shè)計(jì)人員均衡分配法反算現(xiàn)狀交通量。并進(jìn)行重分配，與現(xiàn)有路段及周邊路網(wǎng)流量進(jìn)行對(duì)比、核查，根據(jù)核查結(jié)果，反復(fù)修正交通量，直到與現(xiàn)狀情況基本吻合。

2)未來交通量生產(chǎn)預(yù)測(cè)

未來交通量預(yù)測(cè)需要根據(jù)城市規(guī)劃，結(jié)合項(xiàng)目周邊土地利用性質(zhì)未來的變化情況，以此來確定未來交通量增長(zhǎng)的可能性及增長(zhǎng)率，在此特別注意的未來商業(yè)用地及新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)帶來的變化，這些變化在具體實(shí)施投入使用后，所生成（包括發(fā)生和吸引）的新增交通需求，會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目區(qū)域的交通流量的改變。

1.4 交通分布預(yù)測(cè)

將項(xiàng)目區(qū)域劃分的各區(qū)域或各地塊出行流量、流入量變化為預(yù)測(cè)的年各地塊的交通量的過程即交通量分布預(yù)測(cè)，增長(zhǎng)率法、重力模型法和概率模型法是該預(yù)測(cè)的方法主要方法。其中，重力模型法是當(dāng)前交通需求預(yù)測(cè)中使用最多的一種模型，這種預(yù)測(cè)發(fā)比較全面的考慮了影響出行分布的項(xiàng)目地增長(zhǎng)因素和出行時(shí)空等因素。根據(jù)項(xiàng)目影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)、交通結(jié)構(gòu)、道路建設(shè)情況等綜合因素，比較切合實(shí)際。在城市道路改擴(kuò)建項(xiàng)目交通量預(yù)測(cè)時(shí)建議采用。

重力模型的計(jì)算公式：

常見的阻抗函數(shù)有以下幾種：

采用佛尼斯法對(duì)重力模型同時(shí)進(jìn)行行列約束，可得到雙約束重力模型：

該模型中的Ai與Bj實(shí)際計(jì)算過程中產(chǎn)生的，他們是可以有變化的參數(shù)，對(duì)此雙約束重力模型只當(dāng)約束函數(shù)中的參數(shù)需要而確定。

通過各出行地塊預(yù)測(cè)年出行量以及吸引量作為預(yù)測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)，借助軟件利用該模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，最后進(jìn)一步分析評(píng)價(jià)出行區(qū)域的預(yù)測(cè)交通量。

1.5 路段交通量預(yù)測(cè)

1)路段交通量預(yù)測(cè)方法

通過借助軟件的方法利用模型進(jìn)行均衡分配，將預(yù)測(cè)交通量合理分配到各路段上，即能得到路段預(yù)測(cè)交通量。調(diào)整經(jīng)濟(jì)模型參數(shù)：使用者完全掌握路網(wǎng)運(yùn)行情況，設(shè)定所有使用者均能夠按照他們熟悉路段情況選擇自己最經(jīng)濟(jì)的出行路線，而使用者的綜合費(fèi)用則通過路網(wǎng)交通量的變化隨之發(fā)生變化。

2)路段交通量預(yù)測(cè)結(jié)果

通過預(yù)測(cè)的交通量以及需要進(jìn)行分配的路網(wǎng)，用經(jīng)濟(jì)模型調(diào)整分配目標(biāo)路段交通量，即可計(jì)算出預(yù)測(cè)年交通量。

2 設(shè)計(jì)通行能力分析

設(shè)計(jì)通行能力是道指的是道路交通的運(yùn)行狀態(tài)保持在某一設(shè)計(jì)的服務(wù)水平時(shí)，道路上某一路段的通行能力，按照相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，設(shè)計(jì)通行能力則是路段上最大的可能通行能力，但在實(shí)際運(yùn)用過程中，由于路段上各種因素的影響，通行能力受到很大影響，需要通過道路的實(shí)際情況進(jìn)行修訂得到較為準(zhǔn)確的路段通行能力。

2.1 可能通行能力

可能通行能力系指通常情況下，單位時(shí)間通過道路某一斷面的最大可能車輛數(shù)，根據(jù)《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，在城市一般道路與一般交通交建下，不受平面交叉口、以及其他干擾的影響時(shí)，一條機(jī)動(dòng)車道的可能通行能力，可按下式計(jì)算：

式中：Np——一條機(jī)動(dòng)車道的路段可能通行能力（pcu/h）；

Ti——連續(xù)車流平均車頭間隔時(shí)間，即車頭時(shí)距（s/pcu）；

參照國(guó)內(nèi)其他城市的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，確定一條車道的可能通行能力Np為：2100pcu/h（V=80km/h）。

2.2 路段設(shè)計(jì)通行能力

1）不受平面交叉口影響的路段單向設(shè)計(jì)通行能力按下式計(jì)算：

式中：Nm——機(jī)動(dòng)車道單向設(shè)計(jì)通行能力（pcu/h）；

αc——按照道路等級(jí)的修正系數(shù)；支路取0.75；次干路取0.8；主干路取0.85；快速路取0.9。

2）受平面交叉口影響的路段設(shè)計(jì)通行能力

目前相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等只對(duì)不同影響情況下進(jìn)行了修正，通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)路段情況、行車速度、交叉口設(shè)置距離、信號(hào)的配時(shí)等影響因素，對(duì)設(shè)計(jì)通行能力進(jìn)行相應(yīng)的折減，得到路段設(shè)計(jì)通行能力[2]。

城市道路路段通行能力計(jì)算可根據(jù)一個(gè)車道的理論通行能力進(jìn)行修正得到，影響因子包括道路車道數(shù)量、車道寬度、行車速度、交叉口紅綠燈配時(shí)比、非機(jī)動(dòng)車和行人的干擾程度等。即受影響的路段設(shè)計(jì)通行能力可以通過修正進(jìn)行計(jì)算得到：

式中：Nm——路段單向設(shè)計(jì)通行能力（pcu/h）；

αa——平交口修正系數(shù)；

γ——非機(jī)動(dòng)車即行人影響修正系數(shù)；

C——車道寬度影響修正系數(shù)；

Km——單向n條車道數(shù)量修正系數(shù)（一車道為1，2車道為1.87，3車道為2.60，4車道為3.20）；

式中：SC——交叉口間距（m）；

Va——計(jì)算行車速度（km/h）；

am——啟動(dòng)時(shí)平均加速度，一般采用0.8/s2；

dm——制動(dòng)時(shí)平均減速度，一般采用1.7/s2；

ts——車輛在交叉口停侯時(shí)間（s）；

ts=tc－tg，式中：tc——交通信號(hào)周期（s）；tg——綠燈時(shí)間（s）；

3）車道寬度折減系數(shù)

車道的寬度達(dá)不到要求，必將影響車速，車速的降低則意味著通行能力的減小。

表1 機(jī)動(dòng)車道寬度對(duì)通行能力影響折減系數(shù)C

2.3 交叉口設(shè)計(jì)通行能力

1)直行車設(shè)計(jì)通行能力

①直行車道設(shè)計(jì)通行能力可按下式計(jì)算：

tc——信號(hào)燈周期時(shí)間。根據(jù)交通信號(hào)燈配時(shí)方案取值，一般可取60～90（s）；

tg——信號(hào)燈一個(gè)周期內(nèi)路燈的時(shí)間（s）；

tz——駕駛員反應(yīng)時(shí)間，即車輛啟動(dòng)并通過停止線所需要的時(shí)間，一般可取2.3s；

tj——即車輛連續(xù)通過停止線時(shí)車頭之間的距離（s）；

a——綜合修正系數(shù)，可取0.9；

②直右行車道設(shè)計(jì)通行能力等于上式中直行車道通行能力。

③直左行車道設(shè)計(jì)通行能力可按下式計(jì)算：

④三方向均可通行的車道設(shè)計(jì)通行能力等于直行加左轉(zhuǎn)的通行能力。

2)設(shè)置專用左轉(zhuǎn)車道與專用右轉(zhuǎn)車道的路段設(shè)計(jì)通行能力

①進(jìn)口道設(shè)計(jì)通行能力可按下式計(jì)算：

式中：Nm——設(shè)置專用左轉(zhuǎn)車道與專用右轉(zhuǎn)車道，本方位進(jìn)口道的設(shè)計(jì)通行能力（pcu/h）；

∑Nm——本方位直行車道的設(shè)計(jì)通行能力（pcu/h）；

P左——左轉(zhuǎn)車輛占本方位進(jìn)口道車輛的比例；

P右——右轉(zhuǎn)車輛占本方位進(jìn)口道車輛的比例。

②直左行車道設(shè)計(jì)通行能力、直右行車道設(shè)計(jì)通行能力可按下式計(jì)算：

3)進(jìn)口道設(shè)有專用左轉(zhuǎn)而未設(shè)置專用右轉(zhuǎn)車道時(shí)，專用左轉(zhuǎn)車道設(shè)計(jì)通行能力

式中：Nm——設(shè)有專用左轉(zhuǎn)車道時(shí)，本方位進(jìn)口道的設(shè)計(jì)通行能力（pcu/h）；

4)進(jìn)口道設(shè)有專用右轉(zhuǎn)而未設(shè)置專用左轉(zhuǎn)車道時(shí)，專用右轉(zhuǎn)車道設(shè)計(jì)通行能力

式中：Nm——設(shè)有專用左轉(zhuǎn)車道時(shí)，本方位進(jìn)口道的設(shè)計(jì)通行能力（輛/h）；

城市道路的設(shè)計(jì)通行能力計(jì)算比較繁瑣，并且在規(guī)范中沒有直接給定具體的計(jì)算公式或數(shù)值，主要問題就是在于城市道路交通量是非連續(xù)性交通量（快速路除外），受到的干擾因素較多，且路段交通量受交叉口控制，交叉口的釋放量決定路段的交通量大小，這也是目前城市道路擁堵的主要原因，在設(shè)計(jì)過程中尤其要注意交叉口設(shè)計(jì)、紅綠燈配時(shí)、非機(jī)動(dòng)車及行人的過街方式。

3 結(jié)語(yǔ)

目前在城市更新、智慧城市、智慧交通等新形式、新的發(fā)展趨勢(shì)下以及城市本身存在的交通擁堵等問題，城市道路將多以改擴(kuò)建為主，更新迭代。在此過程中需要重新梳理城市脈絡(luò)，發(fā)展方向，重新定義道路性質(zhì)及等級(jí)。在具體設(shè)計(jì)過程中需要注意結(jié)合實(shí)際情況靈活應(yīng)用相關(guān)公式計(jì)算交通量，確定設(shè)計(jì)通行能力。