西安市太白南路交通擁堵解決方案

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(lái)的交通擁堵問(wèn)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(guò)對(duì)太白南路部分擁堵路段實(shí)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(shí)機(jī)動(dòng)車的保有量驟增，道路建設(shè)不及時(shí)，公共交通發(fā)展不充分等一系列問(wèn)題導(dǎo)致了這一路段的擁堵問(wèn)題日益突出。選取2014年3月上、中、下旬在晴朗的工作日對(duì)此路段的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行了3次采集，具體采集地點(diǎn)設(shè)定了3個(gè)，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(guò)對(duì)表1的分析可以得出：由于丈八東路的交通流量迅速增長(zhǎng)，使得太白南路與丈八東路的交通較為擁擠，西萬(wàn)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(shí)期間即7點(diǎn)到9點(diǎn)之間、16點(diǎn)到19點(diǎn)之間已經(jīng)處于嚴(yán)重?fù)矶聽(tīng)顟B(tài)。

圖1 西安市太白南路監(jiān)測(cè)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(xiàng)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(dòng)車占道停放，提高交通相關(guān)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等不同層面來(lái)考慮。近幾年來(lái)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(wèn)題始終不能解決；若從提高相關(guān)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，那勢(shì)必會(huì)降低部分人群的生活質(zhì)量；因此重點(diǎn)從加快城市道路交通建設(shè)方面來(lái)考慮。首先可以考慮拓寬道路，此法簡(jiǎn)單易行，但對(duì)于此區(qū)域來(lái)說(shuō)，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(wèn)題會(huì)接踵而至，并且這樣會(huì)造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，因此這種方式應(yīng)慎重考慮。

表1 西安市西萬(wàn)路口至太白南路與電子二路十字車流量統(tǒng)計(jì)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(fèi)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(duì)于擁堵路段全程高架，但這樣會(huì)大大增加修建立交的成本和時(shí)間。因此從成本、時(shí)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(lái)對(duì)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(zhǎng)度為500m，建成后單向?qū)挾葹殡p車道，整個(gè)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(huì)成為地面加高架雙向8車道。屆時(shí)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(guò)此路段，這樣會(huì)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(yàn)證

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

通過(guò)在德國(guó)和美國(guó)高速公路和城市路網(wǎng)上的試驗(yàn)反映，元胞自動(dòng)機(jī)模型在宏觀范圍內(nèi)得到的結(jié)論符合實(shí)際情況。元胞自動(dòng)機(jī)（Cell Automation，CA）[3]不同于一般的動(dòng)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(dòng)機(jī)模型。因此，元胞自動(dòng)機(jī)是一類模型的總稱，或者說(shuō)是一個(gè)方法框架，其特點(diǎn)是時(shí)間、空間、狀態(tài)都離散，每個(gè)變量只取有限多個(gè)狀態(tài)，且其狀態(tài)改變的規(guī)則在時(shí)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(gè)元胞的長(zhǎng)度為5米，模擬計(jì)算時(shí)路段A，B，C，D的長(zhǎng)度均取為50m，等分為10個(gè)元胞，500米的交織區(qū)長(zhǎng)度標(biāo)記為L(zhǎng)w，我們把它平均分成100個(gè)元胞。我們?cè)O(shè)定車輛通過(guò)這段城市道路時(shí)的最大速度為90千米/小時(shí)，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(píng)估結(jié)果得出，實(shí)際模擬中，每一次運(yùn)行取25 000個(gè)時(shí)間步進(jìn)行數(shù)值模擬。以早上8:00-9:00時(shí)獲得的數(shù)據(jù)為例來(lái)進(jìn)行建模仿真[6-7]，表2所示為8:00-9:00時(shí)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(cè)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(duì)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(shí)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(guò)此路段時(shí)速度大約在18 km/h左右，所用的時(shí)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(shí)間段通行時(shí)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(shí)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(dòng)，從駛?cè)氪寺范蔚诫x開(kāi)此路段所用的時(shí)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(wèn)題時(shí)，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(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了解決。減少了司機(jī)通過(guò)這部分路段時(shí)所用的時(shí)間，使人們的出行效率得到了提高了。最后通過(guò)仿真模擬說(shuō)明和驗(yàn)證了此方案對(duì)于緩解交通壓力帶來(lái)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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