基于VISSIM仿真設(shè)置路內(nèi)停車位的交通量條件

李 婭，龔 翔，王運霞，祖永昶

(1.公安部交通管理科學(xué)研究所，江蘇無錫214151；2.無錫市規(guī)劃設(shè)計研究院，江蘇無錫214031)

基于VISSIM仿真設(shè)置路內(nèi)停車位的交通量條件

李 婭1，龔 翔2，王運霞1，祖永昶1

(1.公安部交通管理科學(xué)研究所，江蘇無錫214151；2.無錫市規(guī)劃設(shè)計研究院，江蘇無錫214031)

路內(nèi)停車位擠占道路空間資源，導(dǎo)致道路通行能力降低、交通安全存在隱患。有必要探究設(shè)置路內(nèi)停車位的交通量條件，使整體停車效率最大化。以機非混行條件下的單幅路為研究對象，結(jié)合常州市路內(nèi)停車調(diào)查數(shù)據(jù)，通過VISSIM仿真的方法研究設(shè)置路內(nèi)停車位對路段交通流造成的影響。利用VISSIM建立路內(nèi)停車模型，設(shè)定機動車飽和度為0.1至1.0(步長為0.05)、非機動車飽和度為0.1至1.0(步長為0.1)，共模擬190個機非混行場景，分析不同飽和度條件下的機動車和非機動車車均延誤。參考交通影響評價中的長路段評價方法，選取其中的延誤率作為設(shè)置路內(nèi)停車位后路段服務(wù)水平的評價指標，提出機非混行路段設(shè)置路內(nèi)停車位的機動車和非機動車交通量條件。

城市交通；路內(nèi)停車；設(shè)置條件；VISSIM仿真；交通量

0 引言

中國正處于機動化快速發(fā)展時期，機動車保有量年均增長速度在10%以上，但靜態(tài)交通設(shè)施的建設(shè)卻相對滯后，停車難問題在大中城市普遍存在。路內(nèi)停車在整個停車體系中主要起補充作用，同時也是緩解近期停車難問題的重要手段。但是，路內(nèi)停車位擠占道路空間資源，其導(dǎo)致的道路通行能力降低、交通安全隱患等問題也不可忽視。因此，在道路寬度條件一定的情況下，有必要探究設(shè)置路內(nèi)停車位的交通量條件，使整體停車效益最大化。

國外對路內(nèi)停車的仿真研究較為豐富，但是國內(nèi)外交通流差異較大，中國不能直接照搬國外經(jīng)驗。中國對路內(nèi)停車的仿真研究較少：文獻[1]通過推導(dǎo)車均延誤—停車距離模型，提出路內(nèi)停車路段與交叉口最佳距離的設(shè)置方法，并用VISSIM仿真對模型理論結(jié)果進行驗證；文獻[2]利用VISSIM仿真分析4種機—非干擾模式對路內(nèi)停車設(shè)置的影響；文獻[3]針對設(shè)置路內(nèi)停車位后對非機動交通行為的影響進行研究。

中國尚無專門針對路內(nèi)停車的仿真軟件，本文結(jié)合中國大中城市交通流特點，綜合考慮幾款主流的交通仿真軟件，采用VISSIM仿真軟件對路內(nèi)停車設(shè)置的有效性與適用性進行仿真驗證。

1 路內(nèi)停車VISSIM建模

1.1 仿真對象和目的

路內(nèi)停車對交通流的影響主要有兩個方面[4]：1)路內(nèi)停車占用非機動車道，迫使非機動車向機動車道偏移或直接在機動車道上通行，形成機非混行狀態(tài)，增加路段沖突，使機動車流速度降低，這一過程被稱為摩擦效應(yīng)；2)路內(nèi)停車的駛?cè)牒婉偝隹赡茏钄嗦范诬嚵?，尤其是?dāng)路段交通量較大時，駛?cè)牒婉偝龅能囕v不會完全等待可穿越的機動車間隙，而是強行穿越，給路段上車輛造成很大干擾，嚴重時可能形成交通擁堵，這一過程被稱為阻滯效應(yīng)。

圖1 輸入速度參數(shù)Fig.1 Inputspeed parameters

圖2 路內(nèi)停車參數(shù)錄入Fig.2 Inputon-streetparking parameters

在一定時段內(nèi)，若路內(nèi)停車位無車輛駛?cè)腭偝?，則需考慮對機動車車流的摩擦效應(yīng)，否則，除摩擦效應(yīng)以外，還應(yīng)考慮路內(nèi)停車對機動車車流的阻滯效應(yīng)。為了更好地分析停車位對交通流的影響，本文采用VISSIM仿真的方式，主要針對路內(nèi)停車位設(shè)置于無機非分隔帶的單幅路情況進行仿真驗證，目的是分析和比較在不同的機動車和非機動車飽和度情況下的機動車和非機動車的車均延誤，得出設(shè)置路內(nèi)停車位的交通量條件。這種設(shè)置形式路內(nèi)停車對行駛中的非機動車、機動車都會造成一定的影響。

1.2 VISSIM建模過程

以常州市藥皇廟弄為原型進行VISSIM建模研究。藥皇廟弄為城市支路，道路橫斷面形式為單幅路，雙向機動車道寬7m，路內(nèi)停車位設(shè)置于道路南側(cè)，共15個，停車位寬2m。根據(jù)實際調(diào)查，1 h共有28次車輛駛?cè)耄?3次車輛駛出。

本文結(jié)合實地調(diào)查數(shù)據(jù)和仿真實驗的需要，輸入模型所需要的相關(guān)參數(shù)值。由于路內(nèi)停車以小型車為主，VISSIM仿真中車輛類別主要為小型車和非機動車，調(diào)整每一類別所包含的車輛類型，并定義各種車輛對應(yīng)的外廓尺寸、最大加減速度等。根據(jù)實測數(shù)據(jù)，機動車期望速度為25～45 km·h-1，非機動車期望速度為10～28 km·h-1(見圖1)。

機動車駕駛行為選取W iedemann74跟車模型，平均停車間隔模型根據(jù)中國城市道路的仿真經(jīng)驗取值為1.2m。非機動車駕駛行為選擇Wiedemann99模型，設(shè)置非機動車停車間距為0.5m，最小橫向間距為0.2m，并依次設(shè)置車道變換、橫向行為、超車行為等相關(guān)參數(shù)。

路內(nèi)停車時間分布根據(jù)實測數(shù)據(jù)按照經(jīng)驗分布定義。在停車場創(chuàng)建窗口設(shè)定停車類型、尺寸等屬性，參數(shù)輸入界面如圖2所示。

完成數(shù)據(jù)輸入后，還需要使用優(yōu)先規(guī)則、路徑選擇等建模手段使模型更符合實際，仿真界面如圖3所示。

經(jīng)驗證，模擬輸出的機動車行程時間與藥皇廟弄實測數(shù)據(jù)誤差在8%以內(nèi)，滿足精度要求，因此仿真模型可以用于研究設(shè)置停車位的交通量條件。模擬輸出的數(shù)據(jù)主要為車均延誤、行程時間等。

2 仿真數(shù)據(jù)分析

本次仿真機動車飽和度(V/C)按照0.1～1.0(步長均為0.05)設(shè)定、非機動車飽和度按照0.1～1.0(步長均為0.1)設(shè)定，共模擬了190個機非混行場景。由于停車位占用原非機動車道設(shè)置，因此，計算非機動車道的通行能力時，應(yīng)在原非機動車道寬度的基礎(chǔ)上，扣除路內(nèi)停車位占用的道路寬度。

仿真主要輸出了2種延誤值，即機動車車均延誤和非機動車車均延誤(見圖4)。

1)機動車、非機動車的車均延誤值隨著機動車飽和度的增加而不斷增大。當(dāng)機動車與非機動車飽和度均為0.1時，機動車和非機動車延誤均較低，分別為5.3 s和0.4 s，可忽略。但當(dāng)機動車與非機動車飽和度均為1.0時，機動車和非機動車延誤顯著增至42.2 s和34.9 s。

2)當(dāng)機動車飽和度小于0.4、非機動車飽和度小于0.5時，機動車和非機動車的車均延誤增長平緩，路內(nèi)停車對機動車和非機動車影響不大，機非干擾程度較輕。說明在路段交通流不大的情況下設(shè)置路內(nèi)停車位，對交通流的摩擦和阻滯效應(yīng)較小。

3)當(dāng)機動車飽和度大于0.4、非機動車飽和度大于0.7時，機動車和非機動車的車均延誤變化劇烈，路內(nèi)停車對機動車和非機動車影響較大，機非干擾程度較重。說明隨著路段機動車交通量的增加，路內(nèi)停車對交通流的摩擦和阻滯效應(yīng)愈加明顯，嚴重時會阻塞交通。

4)保持機動車飽和度不變時，機動車的車均延誤較非機動車大，并且機動車與非機動車的車均延誤均隨著非機動車交通量的不斷增長顯著提高，尤其是當(dāng)飽和度大于0.6以上時增長尤其顯著(見圖5)。由于無機非分隔帶的路內(nèi)停車位設(shè)置對機動車和非機動車均有影響，因此需要綜合考慮路段機動車和非機動車的交通量條件。

3 路內(nèi)停車位設(shè)置的交通量條件

在道路條件滿足設(shè)置路內(nèi)停車位的前提下，路段機動車交通量、非機動車交通量是判斷道路能否設(shè)置路內(nèi)停車的主要依據(jù)。本文根據(jù)VISSIM仿真得到設(shè)置路內(nèi)停車位后的機動車車均延誤值，可以評價路內(nèi)停車位對路段的影響，從而得出路內(nèi)停車位設(shè)置的交通量條件。

圖3 路內(nèi)停車仿真界面Fig.3 On-streetparking simulation interface

圖4 不同飽和度下的車均延誤Fig.4 Average vehicle delay under different levelsof saturation

圖5 機動車飽和度為0.5時，機動車和非機動車車均延誤Fig.5 Average delay ofmotorized and non-motorized traffic in case ofa0.5 saturation rate

3.1 路內(nèi)停車服務(wù)水平評價原理

路內(nèi)停車服務(wù)水平評價主要參考《建設(shè)項目交通影響評價技術(shù)手冊》(以下簡稱《手冊》)[5]關(guān)于長路段服務(wù)水平的評價指標。

3.1.1 長路段交通影響評價方法

《手冊》規(guī)定，進行交通影響評價的長路段定義為路段交通幾乎不受交叉口影響的路段區(qū)域。長路段根據(jù)所屬道路等級不同，可分為高速公路長路段、快速路長路段、一級公路長路段等6類。不同等級路段對應(yīng)的評價指標也有所區(qū)別，對于高速公路、快速路、一級公路長路段，其評價指標為交通流密度，對于二級、三級、四級公路長路段，其評價指標為延誤率。本文設(shè)置路內(nèi)停車的單幅路可參照二、三、四級公路長路段的指標。

延誤率是指延誤時間占標準運行時間的百分率，路段停車交通流延誤率指通過該路段長度的車輛實際運行延誤時間與標準運行時間的比值百分數(shù)值。在已知該路段交通量和路段物理條件的基礎(chǔ)上，可以預(yù)測路段交通量的通行時間，或通過仿真軟件得到車輛區(qū)間運行時間和規(guī)劃道路等級下設(shè)計車速或運行車速，以此求得

式中：tr為車輛通過單位長度路段實際平均運行時間/s；ts為車輛在理想條件下通過該路段所需平均行程時間/s；ty為車輛實際通過單位長度路段的車均延誤/s。

3.1.2 路內(nèi)停車服務(wù)水平評價

由于本次VISSIM仿真只建立了路段的停車模型，模擬得到的延誤數(shù)據(jù)不受交叉口影響，因此可以采用交通影響評價中的長路段評價方法，同時，參考《公路工程技術(shù)標準》(JTB B01—2014)中二、三、四級公路的服務(wù)水平分級，選取其中的延誤率作為設(shè)置路內(nèi)停車位后路段服務(wù)水平的評價指標(見表1)。

表1 設(shè)置路內(nèi)停車位后路段服務(wù)水平評價標準Tab.1 Evaluation standard of roadway segment levelof serviceafter setting on-streetparking

根據(jù)《公路工程技術(shù)標準》(JTB B01—2014)，當(dāng)路段服務(wù)水平達到四級時，交通流處于穩(wěn)定流范圍下限，但是車輛運行明顯受到交通流內(nèi)其他車輛影響，速度和駕駛的自由度受到明顯限制。交通量稍有增加就會導(dǎo)致服務(wù)水平顯著降低，駕駛?cè)松硇氖孢m水平隨之降低，即使較小的交通事故也難以消除影響，會形成很長的排隊車流。

因此，將路段四級服務(wù)水平的上限作為設(shè)置路內(nèi)停車位的臨界值，即路段延誤率小于等于80%時，可設(shè)置停車位；路段延誤率大于80%時，不可設(shè)置路內(nèi)停車位。

3.2 交通量條件

VISSIM仿真得到未設(shè)置路內(nèi)停車位時車輛通過路段的平均行程時間為19.3 s，由公式(1)計算得出當(dāng)路段機動車車均延誤小于等于15.4 s時即可設(shè)置停車位。

路內(nèi)停車模型模擬得到不同機動車和非機動車飽和度情況下機動車車均延誤值(見表2)，其中表格的灰色部分為滿足路內(nèi)停車位設(shè)置要求的延誤指標。由此得到機非混行路段上設(shè)置路內(nèi)停車位的機動車和非機動車交通量條件(見表3)。

4 結(jié)語

單幅路設(shè)置路內(nèi)停車位，動靜態(tài)交通影響關(guān)系復(fù)雜，利用VISSIM仿真技術(shù)可以有效模擬各種交通情境，并輸出大量實驗數(shù)據(jù)，提高分析精度。本研究提出設(shè)置路內(nèi)停車位的交通量條件，提供了量化標準的研究思路，可以為完善路內(nèi)停車的規(guī)劃設(shè)計提供參考。本文研究的交通量設(shè)置條件結(jié)論主要適用于不受交叉口影響的長路段情況，下一階段可深化受信號控制交叉口影響的路段的路內(nèi)停車位研究，補充完善設(shè)置路內(nèi)停車位的交通量條件。

表2 不同飽和度情況下機動車車均延誤值Tab.2 Average vehicle delay under different levelsof saturation s

表3 機非混行路段設(shè)置路內(nèi)停車位的交通量條件Tab.3 Traffic flow conditions forsetting on-street parkingw ithmixed traffic

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A Simulation-Based Approach to Determ ine the Relationship Between Traffic Flow Conditions and On-Street Parking

LiYa1,Gong Xiang2,Wang Yunxia1,Zu Yongchang1
(1.Traffic Management Research Institute of Public Security M inistry,Wuxi Jiangsu 214151,China;2.Wuxi Instituteof Urban Planning and Design,Wuxi Jiangsu 214031,China)

∶Road space generally occupied by on-street parking resulted low roadway capacity and traffic dangers.To achieve a high parking efficiency,it is necessary to discuss the traffic flow conditions for setting on-streetparking.Focusing on divided road w ithm ix traffic,this paper investigates the impacts of onstreet parking on traffic flow using Changzhou on-street parking investigation data and VISSIM simulation.About190 scenarios are simulated using on-streetparkingmodel,w ith a saturation ofmotorized traffic from 0.1 to 1.0(stepw ise 0.05)and a saturation of non-motorized traffic from 0.1 to 1.0(stepw ise 0.10),to analyze the average delay ofmotorized and non-motorized traffic by different saturation.Taking traffic delay rate asan indicator evaluating roadway levelof service based on traffic impactassessment,the paper proposes the traffic volume ofmotorized and non-motorized traffic for the setting of on-street parking on the roadway w ithm ix traffic.

∶urban transportation;on-streetparking;setting conditions;VISSIM simulation;traffic flow

∶

1672-5328（2016）06-0055-05

U491

A DOI∶10.13813/j.cn11-5141/u.2016.0609

2014-12-01

國家科技支撐計劃課題“動靜態(tài)一體化城市交通智能聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控技術(shù)集成及示范”(2014BAG03B01)

李婭(1983—)，女，四川綿陽人，碩士，工程師，主要研究方向：交通工程、交通管理。E-mail∶liya821@126.com