任荔娜

（西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710014）

隨著西安城市人口的逐漸增加和人們生活水平的不斷提高，私家車保有量也在急速上升[1]。但隨之而來的交通擁堵問題也日益顯著。交通擁堵使交通延誤增大，行車效率降低，排污量增大城市環(huán)境惡化，并誘發(fā)交通事故，直接影響人們的正常生活，是制約城市形象建設(shè)的重要因素[2]。文章通過對太白南路部分擁堵路段實際調(diào)查分析，提出了解決方案，為緩解這一路段和城市其他擁堵路段提供了有益參考。

1 交通現(xiàn)狀

隨著西安市人口的急劇增加，城市的規(guī)模也在快速擴(kuò)大，高新區(qū)，太白南路附近這種以前人煙稀少的區(qū)域如今也成了住宅區(qū)、高新技術(shù)企業(yè)、商業(yè)中心等聚集地。與此同時機(jī)動車的保有量驟增，道路建設(shè)不及時，公共交通發(fā)展不充分等一系列問題導(dǎo)致了這一路段的擁堵問題日益突出。選取2014年3月上、中、下旬在晴朗的工作日對此路段的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行了3次采集，具體采集地點設(shè)定了3個，分別是始端S、中端M和末端L，如圖1中圓圈所示，得到的采集結(jié)果如表1所示。

通過對表1的分析可以得出：由于丈八東路的交通流量迅速增長，使得太白南路與丈八東路的交通較為擁擠，西萬路口至太白南路與電子二路十字也較為擁擠，尤其在上下班高峰時期間即7點到9點之間、16點到19點之間已經(jīng)處于嚴(yán)重?fù)矶聽顟B(tài)。

圖1 西安市太白南路監(jiān)測位置圖Fig.1 Position monitoring Taibai South Road in XI'AN

2 解決方案

要解決交通擁堵這項頑疾，可以從發(fā)展公共交通，加快城市道路交通建設(shè)，減少機(jī)動車占道停放，提高交通相關(guān)收費標(biāo)準(zhǔn)等不同層面來考慮。近幾年來雖然我市不斷加大公共交通的發(fā)展，但公交車擁擠、發(fā)車頻率緩慢等問題始終不能解決；若從提高相關(guān)收費標(biāo)準(zhǔn)，那勢必會降低部分人群的生活質(zhì)量；因此重點從加快城市道路交通建設(shè)方面來考慮。首先可以考慮拓寬道路，此法簡單易行，但對于此區(qū)域來說，附近幾乎全為新建小區(qū)，鏟除房屋，拆遷戶安置等一系列問題會接踵而至，并且這樣會造成嚴(yán)重的資源浪費，因此這種方式應(yīng)慎重考慮。

表1 西安市西萬路口至太白南路與電子二路十字車流量統(tǒng)計表Tab.1 Traffic stats from Xiwan crossroads to Taibai South crossroads

考慮另一種方式—發(fā)展立體式交通。這樣不僅避免了資源的浪費而且節(jié)省了寶貴的土地資源。架設(shè)立交最理想的方案就是對于擁堵路段全程高架，但這樣會大大增加修建立交的成本和時間。因此從成本、時間、效果幾方面綜合考慮，此路段最適宜的是匝道型交織區(qū)。

以從南向北為例來對交織區(qū)假設(shè)方案進(jìn)行闡述，反方向同理。具體如圖2所示，其中粗線及虛線部分為高架路段，完全架空部分長度為500m，建成后單向?qū)挾葹殡p車道，整個高架部分正好跨越電子二路和丈八東路。那么交織區(qū)建成后此路段就會成為地面加高架雙向8車道。屆時在電子二路和丈八東路不需要轉(zhuǎn)向的車輛可以直接從高架橋上通過此路段，這樣會大大提高此路段的通行效率。

圖2 交織區(qū)架設(shè)方案Fig.2 The solution of theweaving area

3 方案驗證

下面可以對于此種方案的合理性進(jìn)行驗證，首先將元胞自動機(jī)理論和所建立的交織區(qū)聯(lián)系起來，然后通過基于元胞自動機(jī)的道路仿真研究來進(jìn)行驗證。

通過在德國和美國高速公路和城市路網(wǎng)上的試驗反映，元胞自動機(jī)模型在宏觀范圍內(nèi)得到的結(jié)論符合實際情況。元胞自動機(jī)（Cell Automation，CA）[3]不同于一般的動力學(xué)模型，不是由嚴(yán)格定義的物理方程或函數(shù)確定，而是由一系列模型構(gòu)造的規(guī)則構(gòu)成，凡是滿足這些規(guī)則的模型都可以算作是元胞自動機(jī)模型。因此，元胞自動機(jī)是一類模型的總稱，或者說是一個方法框架，其特點是時間、空間、狀態(tài)都離散，每個變量只取有限多個狀態(tài)，且其狀態(tài)改變的規(guī)則在時間和空間上都是局部的[4-5]。

為了描述方便，把太白南路由南至北方向交織區(qū)的入口和出口分別記為A路段和B路段，C路段為匝道入口和D路段為匝道出口。每個元胞的長度為5米，模擬計算時路段A，B，C，D的長度均取為50m，等分為10個元胞，500米的交織區(qū)長度標(biāo)記為Lw，我們把它平均分成100個元胞。我們設(shè)定車輛通過這段城市道路時的最大速度為90千米/小時，即vmax=5*5米/秒，NS模型的隨機(jī)慢化概率為p=0.5，主線車道車輛的換車道概率為Pex根據(jù)評估結(jié)果得出，實際模擬中，每一次運行取25 000個時間步進(jìn)行數(shù)值模擬。以早上8:00-9:00時獲得的數(shù)據(jù)為例來進(jìn)行建模仿真[6-7]，表2所示為8:00-9:00時交通特性參數(shù)的設(shè)置。表2中交通量選自調(diào)查結(jié)果，根據(jù)影響交通流特性的因估測出素隨機(jī)慢化率，主線車道的換道概率是根據(jù)調(diào)查結(jié)果中換道車輛的數(shù)量與交通總流量的比值得出的。

表2 交通特性參數(shù)的設(shè)置Tab.2 Settings of traffic characteristic parameters

先對修建交織區(qū)之前的參數(shù)進(jìn)行建模仿真，得到的結(jié)果如圖3和圖4所示。

圖3 交織區(qū)建立前此時間段速度圖Fig.3 The passing speed before establishing the Interchange

可以得出，交織區(qū)修建之前通過此路段時速度大約在18 km/h左右，所用的時間基本在180 s左右。

而建立交織區(qū)后的交通狀態(tài)如圖5、圖6所示。

圖4 交織區(qū)建立前此時間段通行時間圖Fig.4 The passing time before establishing the Interchange

圖5 交織區(qū)建立后通行速度Fig.5 The passing speed after establishing the Interchange

圖6 交織區(qū)建立后通行時間圖Fig.6 The passing time after establishing the interchange

明顯看出，在太白南路由南至北方向交織區(qū)建立紡織區(qū)后，車輛的行車速度有大幅的提升，基本在40 km/h的范圍內(nèi)以一種很微小的幅度在波動，從駛?cè)氪寺范蔚诫x開此路段所用的時間基本在85 s，交織區(qū)設(shè)置較為合理。

4 結(jié) 論

綜上所述，本文在解決太白南路部分路段的擁堵問題時，從不同層面進(jìn)行了分析比較，選擇空間分隔方式—匝道型交織區(qū)對此問題進(jìn)行了解決。減少了司機(jī)通過這部分路段時所用的時間，使人們的出行效率得到了提高了。最后通過仿真模擬說明和驗證了此方案對于緩解交通壓力帶來的積極客觀的作用，為以后的城市規(guī)劃提供了理論依據(jù)，以便更有效地緩解城市交通擁堵、增加交通安全、方便出行者出行[8]。

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