蘇文華

(濱州學(xué)院 數(shù)學(xué)系，山東 濱州 256600)

0 引言

要評價小區(qū)開放對周邊道路通行的影響，首先將影響道路通行能力的指標(biāo)分為交叉路和路段兩大指標(biāo)，即一級指標(biāo)，其次是在一級指標(biāo)下根據(jù)科學(xué)性原則、可操作性原則以及整體完備性原則進(jìn)行分析來建立二級指標(biāo)，包括路網(wǎng)密度、出行到達(dá)時間、平均停車次數(shù)、交通量、交叉口延誤、排隊長度、道路結(jié)構(gòu)以及道路服務(wù)水平.通過這兩級指標(biāo)來構(gòu)建較高敏感性的評價體系，實現(xiàn)指標(biāo)體系的最優(yōu)化.

1 指標(biāo)體系

1.1 交叉口的延誤時間與排隊長度對周邊道路通行能力的影響

延誤時間反映交通流在交叉口受阻狀況與排隊狀況，排隊長度指交叉口排隊車輛占有的路段長度，能直觀的反映出道路的交通狀況，是城市道路交通運行評估的基本核心問題.

小區(qū)開放后其周圍的十字路口數(shù)將增多，交通信號燈也將相應(yīng)增多.在十字交叉路口的地方，一般采用相等的時間間隔來控制那里的交叉路口的信號燈.也就是說，通過這種方法來調(diào)控交通信號燈將會使交叉路口處的東西方向和南北方向的紅燈延時時間相等.然而，當(dāng)兩個方向的車流量有較大差異時，會造成車流量大的那一通道發(fā)生嚴(yán)重的堵車，這將會加大十字交叉路口處的總體延誤時間.所以本文可選取用延誤時間和排隊長度作為衡量小區(qū)開放前后對周邊道路通行影響的評價指標(biāo).

1.2 開放小區(qū)周圍道路的通行交通量

交通量可以分為行人交通量、非機動車交通量和機動車交通量，本文中的交通量是指機動車交通量.是指在單位時間內(nèi)通過某一斷面往返兩個方向上的車輛總數(shù).因而它被作為一個重要的參數(shù)來表征交通流特性.通過調(diào)查道路的交通量可以方便的得出交通運行狀況的趨勢，以便得到小區(qū)周圍道路的運行情況.可推斷出主干道之間、次干道之間以及主次干道之間的關(guān)聯(lián)，分析交通流量的分配并且可以預(yù)測未來的交通流量，從而觀察小區(qū)在開放前后周邊道路通行的變化，可作為開放型小區(qū)對周邊道路通行影響的評價依據(jù).通過查閱文獻(xiàn)資料《道路工程設(shè)計規(guī)范》整理得到如下表所示：

圖1 初始排隊長度，最大排隊長度，排隊最遠(yuǎn)點長度示意圖

設(shè)計速度(km/h)6050403020基本通行能力(pcu/(km．ln))18001700165016001400設(shè)計通行能力(pcu/(km．ln)14001350130013001100

小區(qū)開放前后，小區(qū)周圍交叉口的交通流變化如圖2所示：

圖2 小區(qū)開放前后交通流的變化

1.3 路段綜合運輸效能

路段綜合運輸效能是單位時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)交通流或長路短中所有車輛行駛的總里程，用來衡量單位時間內(nèi)路段能夠?qū)崿F(xiàn)輸送的能力.本文研究的是在小區(qū)開放后，對周邊道路通行效率的影響，通行效率表征的是單位時間內(nèi)交通網(wǎng)絡(luò)傳送了多少車輛以及每輛車所走的距離.小區(qū)開放后，交叉口數(shù)量增多，車輛分散到各個路段，使得路段內(nèi)部車輛密度降低，單位時間內(nèi)交通網(wǎng)傳送的車輛增多，而且效率不僅僅是快速度，還需要將路網(wǎng)的運輸能力表現(xiàn)出來，所以本文選取路段綜合運輸效能作為評價指標(biāo).

1.4 平均停車次數(shù)

停車次數(shù)表征了交通運行的一個狀態(tài)，在交通系統(tǒng)的眾多控制系統(tǒng)和控制方法中是一個極重要的優(yōu)化指標(biāo)[11].車輛的停車次數(shù)取決于交叉口的供需結(jié)構(gòu).而小區(qū)開放后，不可避免的會增加一定數(shù)量的交叉口數(shù)量，即車輛的運動軌跡(時空圖)也相應(yīng)發(fā)生變化，所以交叉口的平均停車次數(shù)與周邊道路通行有著密切關(guān)系，本文以車輛在交叉口的停車次數(shù)為評價指標(biāo)，明確小區(qū)開放前后對周邊道路通行的影響.

1.5 道路服務(wù)水平等級

主要是指道路上的車輛運行速度和交通總量與可允許的通行能力之比來綜合的反映道路的服務(wù)質(zhì)量.可從道路的實際路況、道路的周圍環(huán)境以及道路的安全因素等來評價道路服務(wù)水平.例如，允許的最大行駛速度、道路行駛舒適性、以及安全性等.道路的服務(wù)水平一般可以劃分為四個等級.如下表所示：

表2 我國大中小城市道路服務(wù)水平的劃分標(biāo)準(zhǔn)

表3 信號交叉口服務(wù)水平

道路的服務(wù)水平通常用飽和度(V/C)來表征. 飽和度是指服務(wù)交通量和實際車輛通行能力之間的比值，它能表征實際的道路負(fù)載狀況.因為行車速度、延誤時間和飽和度相關(guān)，所以當(dāng)飽和度變大時，車速將會相應(yīng)降低，而延誤時間將會增長；如果飽和度減小，將會出現(xiàn)相反的狀況；因此飽和度可以獨立的成為一個分級指標(biāo).當(dāng)交通路況以干路、次干路以及支路的通行能力為主時，飽和度將會接近于1，并且會出現(xiàn)大于1的情況，會造成行車速度變慢，但是卻能獲得較大的道路通行能力，對交通行車安全也是有利的.道路交通服務(wù)水平降會降低至E級水平，從而出現(xiàn)通而不暢的交通狀態(tài)，這和道路的功能是一致的[3].

綜上所述，道路服務(wù)水平的各項指標(biāo)，例如車速，車流密度等，都與道路通行能力有著密切的關(guān)系；嚴(yán)格的說，沒有無服務(wù)質(zhì)量的通行能力.小區(qū)開放后與服務(wù)水平相關(guān)的個別指標(biāo)都會發(fā)生相應(yīng)的變化，所以本文根據(jù)科學(xué)性、可操作性、客觀性、整體完備性等原則選取道路服務(wù)水平作為判斷小區(qū)開放后對周邊道路影響的評價指標(biāo)，如下表所示：

表4 小區(qū)開放前后衡量周圍道路通行能力的指標(biāo)體系

2 模型的構(gòu)造

選取影響小區(qū)開放前后變化較大的幾個指標(biāo)(路網(wǎng)密度、周邊道路結(jié)構(gòu)、交通量)并分別獲得控制這些變量的因素，建立關(guān)于實際道路通行能力的數(shù)學(xué)模型，依據(jù)此數(shù)學(xué)模型研究小區(qū)開放對周邊道路通行的影響.基本通行能力作為理想的道路條件,主要是車道寬度應(yīng)不小于3.75 m ，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)型的汽車在某一交通車道上用相等的速度連續(xù)行駛時,各個行駛的汽車之間保持與它們行車速度相適應(yīng)的最小間隔, 并且沒有其他方向的干擾.則可以構(gòu)造出速度-密度性模型公式如下：

(1)

基本通行能力：CB=2870pcw/h，v=30km/h

其中:pi代表第i型車的比例系統(tǒng)，Ei代表第i型車的換算系數(shù).

實際通行能力：

CP=CB*fHV*fw*fp*fsw

(2)

得到折算系數(shù)如下所示：

表5 《城市道路交通規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》[2]

表6 停車場設(shè)計車型外廓尺寸

在城市道路設(shè)計中，標(biāo)準(zhǔn)車道寬度為3.75m，當(dāng)行車車道的寬度比該值大時，不會影響道路的通行能力；如果行車車道的寬度比該值小時，車道的通行能力將會降低.車道寬度對道路通行能力的修正系數(shù)可按下式確定：

(3)

式中：W—條機動車道的寬度(m).

將機動車道的寬度代入上式得車道寬度對通行能力的修正系數(shù)為1；駕駛員反映時間一般都是5-7秒，對道路通行能力的影響一般，所以我們在此取其系數(shù)為0.75；三車道折線對道路通行能力前后幾乎沒有影響，所以我們?nèi)〗煌ńM成修成系數(shù)為1.根據(jù)道路經(jīng)過的各種車輛的數(shù)據(jù)(見附錄1、2、3、4)，分別求出的它們的交通組成修成系數(shù)，進(jìn)而求出它們的道路通行能力，結(jié)合SPSS軟件，求出它們的方差分析表，進(jìn)而求出P值，結(jié)合給定的顯著水平，判斷前后是否存在顯著差異.

3 實證分析

由題意知小區(qū)開放產(chǎn)生的影響可能與周邊道路的結(jié)構(gòu)以及車流量有關(guān)，先從各個時段通過該小區(qū)的車輛數(shù)及路網(wǎng)密度來確定小區(qū)的類型，利用vissim仿真軟件獲取各個類型小區(qū)的車流量數(shù)據(jù)，運用修正系數(shù)把影響道路通行的各個指標(biāo)聯(lián)系起來，得到不同類型的小區(qū)開放前后的實際通行能力的變化，運用配對樣本t檢驗，得到P值，判斷其顯著性差異，來評價各類型小區(qū)開放對道路通行的影響，再依據(jù)基本通行能力與實際通行能力的比值，得到飽和度等級.

圖3 VISSIM仿真的路況片段 圖4 大型小區(qū)開放前后流通能力

3.1 開放前后基本通行能力的分析

3.1.1 大型小區(qū)開放前后的基本通行能力：

將以上數(shù)據(jù)帶入(2)式中可得大型小區(qū)開放前時的實際通行能力為：

CP=2870*0.7818*1*0.75*1=1682.8245

大型小區(qū)開放后的實際通行能力為：

CP=2870*0.8252*1*0.75*1=1776.243

大型小區(qū)開放后道路的實際交通通行能力：1776.243及每條道路所需要承擔(dān)的平均交通通行能力為592.081；開放大型小區(qū)前道路的全天實際交通通行能力：1682.8245及每條道路所需要承擔(dān)的平均交通通行能力為560.9415.利用配對樣本t檢驗，在顯著性水平的條件下，得到p值大于α，在統(tǒng)計學(xué)的意義下，認(rèn)為大型小區(qū)開放前后無顯著性差異.

得到大型小區(qū)開放前后的關(guān)系圖4所示：

3.1.2 小型小區(qū)開放前后基本通行能力

將數(shù)據(jù)帶入(1)式中可得到小型開放前的實際通行能力為：

CP=2870*0.855369*1*0.75*1=1841.1624

小型開放后的實際通行能力為：

CP=2870*0.81463*1*0.75*=1753.491075

開放小型小區(qū)后道路的實際交通通行能力：1753.491075，及每條道路所需要承擔(dān)的平均交通通行能力為584.4972 ；開放小型小區(qū)前道路的實際交通通行能力：1841.1624，及每條道路所需要承擔(dān)的平均交通通行能力為613.7208，開放后的道路通行能力低于了該類小區(qū)所開放前的道路通行能力.得出小型小區(qū)開放前后的關(guān)系如圖5所示：

圖5 小型小區(qū)開放前后流通能力 圖6 中型小區(qū)開放前后流通能力

3.1.3 中型小區(qū)開放前后基本通行能力

將數(shù)據(jù)帶入(1)式中可得到中型開放前的基本通行能力為：

CP=2870*0.786470197*1*0.75*1=1692.8771

得到中型開放后的基本通行能力為：

CP=2870*0.8603283*1*0.75*1=1851.85667

開放中型小區(qū)后道路的實際交通通行能力：1851.85667，及每條道路所需要承擔(dān)的平均交通通行能力為617.286；開放小型小區(qū)后道路的全天實際交通通行能力：1692.8771，及每條道路所需要承擔(dān)的平均交通通行能力為564.2924，這個值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了該類小區(qū)所開放前的道路通行能力.利用配對樣本t檢驗，得到p小于α，認(rèn)為小區(qū)開放前后有顯著性差異.

得到中型小區(qū)開放前后的關(guān)系如圖6所示：

3.2 飽和度分析

利用3.1中的各個類型小區(qū)的實際道路通行能力和基本通行能力得到飽和度:

當(dāng)在路段上交流量等于無平交路段、十字形交叉和環(huán)形交叉口總的基本通行能力，得到各種類型小區(qū)開放前后的等級如下表7所示:

表7 三種類型小區(qū)開放前后飽和度等級

4 對策建議

從交通通行角度獲得影響周邊道路通行的評價指標(biāo)，對城市規(guī)劃和交通管理兩個部門提出合理化建議.得出開放小區(qū)主要針對中型小區(qū)實施，因為在中型小區(qū)實施開放可以使道路的公共化程度提高，通過合理的道路布局提高土地的利用率.合理化建議的總體目標(biāo)和重點任務(wù)是中國城市實現(xiàn)未來發(fā)展藍(lán)圖的具體“路線圖”，但開放不能過于開放，封閉不能過于封閉，所以對城市城市規(guī)劃和交通管理部門提出了更高的要求.

結(jié)合道路交通能力和飽和度等級，我們得出以下結(jié)論：小型小區(qū)開放后交通能力小于開放前的交通能力，會形成新的道路壓力，造成交通堵塞，所以建議城市規(guī)劃和交通管理部門不對小型小區(qū)實施開放政策；中型小區(qū)開放后交通能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開放前的交通能力，開放后會縮短行程延誤時間和排隊長度，避免了交通堵塞情況的發(fā)生，因此建議城市規(guī)劃和交通管理部門對中型小區(qū)實施開放政策；不建議對小型小區(qū)實施開放政策；大型小區(qū)開放后交通能力稍微大于開放前的交通能力，影響不顯著，所以對于大型小區(qū)是否開放不做具體要求.

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