小區(qū)開放對道路通行的影響

袁俐雯

摘 要：伴隨著城市化進(jìn)程的不斷加速，城市中日益完善的交通網(wǎng)絡(luò)，既方便了人們的外出之余，也為出行時的選擇道路提供了更為廣闊的空間。然而，過度密集的交通網(wǎng)絡(luò)有時也會對車輛的通行產(chǎn)生干擾，造成道路的擁堵，大大降低了交通網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際使用效率?；谏鲜霰尘?，考慮評價指標(biāo)應(yīng)反映小區(qū)開放前后道路結(jié)構(gòu)的變化、路程的變化等，建立有關(guān)小區(qū)道路通行的評價指標(biāo)，用于評價小區(qū)開放對周邊道路通行的影響。并運(yùn)用道路交通仿真模型sumo平臺，寫入?yún)?shù)構(gòu)建道路交通模擬模型，就是否應(yīng)該開放小區(qū)道路為話題，展開探討開放小區(qū)前后對于區(qū)域道路通行能力的影響。

關(guān)鍵詞：sumo平臺；模擬仿真；道路交通規(guī)劃

一、模型假設(shè)與約定

1.不考慮道路故障及車輛無法正常行駛等非正常因素對小區(qū)周邊道路通行的影響。

2.約定模擬車輛通行的時間選擇在高峰期。

3.假定小區(qū)內(nèi)部為單行車道。

二、符號說明及名詞定義

T…………………………………………全部車輛通過該區(qū)域的總時間

………………………………………全部車輛通過該區(qū)域的平均時間

N………………………………………………………………車輛總數(shù)

……………………………………………第i輛車通過該區(qū)域的時間

…………………………………………第i輛車通過該區(qū)域的平均速度

………………………………………………第i輛車行駛的區(qū)域總路程

………………………………區(qū)域內(nèi)所有車輛行駛過程中的最大路程

………………………………區(qū)域內(nèi)所有車輛行駛過程中的最小路程

………………………………區(qū)域內(nèi)所有車輛行駛過程中的最大速度

………………………………區(qū)域內(nèi)所有車輛行駛過程中的最小速度

G…………………………………………小區(qū)道路的復(fù)雜程度

………………………………………………小區(qū)道路的入口數(shù)

………………………………………………小區(qū)道路的出口數(shù)

其中i可以取1、2、3……N（i為大于0的整數(shù)）

三、建立合適的指標(biāo)評價體系

指標(biāo)一：時間成本t

即區(qū)域內(nèi)駛過車輛的平均時間。選擇該變量作為評判影響程度的指標(biāo)，是考慮到真實(shí)的車輛行駛過程中，人們對于出行效率的追求?？释軌蛲ㄟ^開通小區(qū)，增加道路，以緩解車輛阻塞過程所耗用的時間價值。

指標(biāo)二：通行能力指標(biāo)

即車輛總數(shù)與全部車輛通過該區(qū)域的總時間之比。選擇該變量，是能夠從更加直觀的角度判斷道路的真實(shí)運(yùn)載能力。

指標(biāo)三：區(qū)域內(nèi)駛過車輛的平均路程S

選擇該變量作為評判影響程度的指標(biāo)，結(jié)合了小區(qū)開通后，對于車輛在指定區(qū)域內(nèi)行駛路徑長度的改變。即人們可以通過選擇不同的出行路徑，以改變總的行駛車程。從節(jié)省車輛出行耗油量的角度看，平均路程有很大的利用價值。

指標(biāo)四：區(qū)域內(nèi)駛過車輛的平均速度V

車輛的通行速度，一直以來都是評判行駛路況擁堵狀況的傳統(tǒng)參照指標(biāo)。通過區(qū)域內(nèi)駛過車輛的平均速度，人們可以從宏觀的視角比較小區(qū)開通前后，對道路通行的實(shí)際影響。

指標(biāo)五：區(qū)域內(nèi)駛過車輛的最大/小通行速度比Dv

區(qū)域內(nèi)駛過車輛的最大/最小通行速度比，即為該區(qū)域內(nèi)所有車輛行駛過程中的最大速度與最小速度之比。通過研究速度差異，比較不同比值下，相應(yīng)的道路情況。

指標(biāo)六：區(qū)域內(nèi)駛過車輛的小區(qū)對主要道路的分流能力Ds

區(qū)域內(nèi)駛過車輛的小區(qū)對主要道路的分流能力，即為該區(qū)域內(nèi)所有車輛行駛過程中的最長路程與最短路程之比。

指標(biāo)七：小區(qū)道路的復(fù)雜程度G

小區(qū)道路的復(fù)雜程度G，即為道路入口數(shù)與道路出口數(shù)比值。

四、建立小區(qū)的開放對周邊道路通行影響的模型

4.1時間成本的模型建立

在模型建立的過程中，定義時間成本的概念，等于區(qū)域內(nèi)駛過車輛的平均時間。利用每輛車通過該區(qū)域的時間之和加總，除以車輛總額N，得到區(qū)域內(nèi)駛過車輛的平均時間：

運(yùn)用得到的數(shù)據(jù)結(jié)果，分析小區(qū)開放前后通行車輛平均時間的變化。當(dāng)小區(qū)開放后，如果平均時間減少，則說明小區(qū)的開放對周邊道路的通行起到了幫助的作用；如果平均時間增加，則說明小區(qū)的開放反而加重了通行的壓力，使得車輛通行的平均時間反增不減。

4.2單位道路通行量指標(biāo)的模型建立

定義區(qū)域道路的單位通行量 ，即單位時間內(nèi)該區(qū)域通過的車輛數(shù)目，將該指標(biāo)作為評判區(qū)域道路疏通交通流能力的標(biāo)準(zhǔn)。體現(xiàn)了道路的最大承載車流限度。該值越大，則說明其疏通交通流的能力越強(qiáng)。

4.3平均路程指標(biāo)的模型建立

首先，計(jì)算出在區(qū)域內(nèi)行駛車輛的總路程—— ，然后除以車輛的總數(shù)額N，得到關(guān)于平均路程的函數(shù)模型：

該指標(biāo)用以描述車輛在該區(qū)域路段的路程成本。

4.4平均速度指標(biāo)的模型建立

首先，計(jì)算出在區(qū)域內(nèi)行駛車輛的總平均速度—— ，然后除以車輛的總數(shù)額N，得到關(guān)于平均速度的函數(shù)模型：

該指標(biāo)可以近似的表示車輛在該區(qū)域道路的行駛速度，其值越大，則表示車輛在該區(qū)域能夠達(dá)到更高的行駛速度，即該區(qū)域的道路越通暢。

4.5速度差異的模型建立

利用區(qū)域內(nèi)所有車輛行駛過程中的最大速度與最小速度之比。得到的比值即為速度差異。

該指標(biāo)是一個恒大于1的數(shù)，當(dāng)其數(shù)值越接近于1時，表示該區(qū)域道路的路況復(fù)雜程度越低，反之即證明路況越為復(fù)雜。

4.6小區(qū)對主要道路的分流能力的模型建立

利用區(qū)域內(nèi)所有車輛行駛過程中的最長路程與最短路程之比。得到的比值即為小區(qū)對主要道路的分流能力。

4.7小區(qū)道路復(fù)雜程度的模型建立

利用小區(qū)道路入口數(shù)，與小區(qū)道路的出口數(shù)的比值，構(gòu)造小區(qū)道路復(fù)雜程度如下：

當(dāng)G的值越大，說明小區(qū)道路復(fù)雜程度越高。

五、研究不同類型小區(qū)開放前后對道路通行的影響

首先需要明確，對不同類型小區(qū)的分辨標(biāo)準(zhǔn)。也就是可以從小區(qū)內(nèi)部道路的數(shù)量情況、繁簡程度，或者是否允許雙向通行等多種角度去分析，得到劃分小區(qū)類型的方式。然后，將按照分辨標(biāo)準(zhǔn)劃分出的每一種小區(qū)類型，視為可能影響最終通行結(jié)果的因素，逐一進(jìn)行考慮、比較。本文選取了其中的三個評價指標(biāo)，進(jìn)行道路通行模擬測試。

為更好地模擬車輛行駛過程中的真實(shí)道路情況，借助sumo交通仿真軟件，生成場景設(shè)計(jì)出的小區(qū)周圍交通網(wǎng)絡(luò)模型圖如圖1所示：

圖1中，O點(diǎn)處為小區(qū)所處位置，D處設(shè)置了交通安全信號燈。

結(jié)合交通網(wǎng)絡(luò)模型圖，本文一共設(shè)定了八種不同的道路開放場景。

場景1：OA、OC、OE路段不允許通車，其余道路正常通行。且通行方向?yàn)橛蒔端口指向Q端口。

場景2：OA、OC、OE路段不允許通車，其余道路正常通行。且通行方向?yàn)橛蒕端口指向P端口。

場景3：OC路段不允許通車，其余道路正常通行。且通行方向?yàn)橛蒔端口指向Q端口。

場景4：OC路段不允許通車，其余道路正常通行。且通行方向?yàn)橛蒕端口指向P端口。

場景5：每個路段的道路均正常通行。且橫向道路上的通行方向?yàn)橛蒔端口指向Q端口，縱向道路OC上，通行方向?yàn)橛蒀端口指向O端口。

場景6：每個路段的道路均正常通行。且橫向道路上的通行方向?yàn)橛蒕端口指向P端口，縱向道路OC上，通行方向?yàn)橛蒀端口指向O端口。

場景7：每個路段的道路均正常通行。且橫向道路上的通行方向?yàn)橛蒔端口指向Q端口，縱向道路OC上，通行方向?yàn)橛蒓端口指向C端口。

場景8：每個路段的道路均正常通行。且橫向道路上的通行方向?yàn)橛蒕端口指向P端口，縱向道路OC上，通行方向?yàn)橛蒓端口指向C端口。

5.1時間成本評價指標(biāo)分析

如表1所示，車輛間隔時間會影響車輛通過該路程的時間成本，車輛時間間隔越小，時間成本越大。再由sumo交通軟件模擬得到的數(shù)據(jù)做定量分析，車輛時間間隔越小，造成道路擁堵的情況越嚴(yán)重。此外，場景5時間成本比場景6大，通過對數(shù)據(jù)的對比分析，發(fā)現(xiàn)在左轉(zhuǎn)彎處開放出口多入口即復(fù)雜度小的小區(qū)，與理想狀態(tài)下通過該區(qū)域車輛的時間成本比較，不僅不能減緩主干道的交通擁堵情況，還加劇了主干道的擁擠。再將場景7與場景8的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，在右轉(zhuǎn)彎處開放單入口多出口即復(fù)雜度大的小區(qū)，可以增大主干道的車輛通行能力以及減少該路段的時間成本。

5.2單位道路通行量評價指標(biāo)分析

如表2所示，當(dāng)車輛發(fā)車間隔為5s和7s時，各種場景的通行能力相同，表明在該車輛發(fā)車間隔下，各種場景都未發(fā)生擁堵情況，即單位道路通行量僅與車輛發(fā)車間隔有關(guān)。

當(dāng)車輛發(fā)車間隔為1s和3s時，各種場景相對于車輛發(fā)車間隔為5s和7s時有明顯的變化趨勢，觀察發(fā)現(xiàn)，場景5和場景6的單位道路通行量顯著低于其他場景下的道路通行能力。觀察這兩種場景圖可以發(fā)現(xiàn)，其開放小區(qū)的入口數(shù)均大于出口數(shù)，開放此類小區(qū)會造成道路的擁堵。同時可觀察到場景8的道路通行能力均處于較大值，分析其場景圖可知其開放小區(qū)的出口數(shù)大于入口數(shù)，若開放此類小區(qū)可以提高區(qū)域道路通行能力。

5.3小區(qū)對主要道路的分流能力評價指標(biāo)分析

如表3表4所示，當(dāng)不同場景下的小區(qū)對主要道路的分流能力相等時，不能簡單的判斷該不同場景對道路通行能力的影響相同，所以綜合小區(qū)對主要道路的分流能力與復(fù)雜度可以得知場景7和場景8兩種小區(qū)類型開放對緩解道路擁堵有促進(jìn)作用。

六、關(guān)于小區(qū)開放的合理化建議

其一，根據(jù)定義的道路復(fù)雜度G，進(jìn)行的探討分析。當(dāng)其取值越大時，即小區(qū)對主要道路的復(fù)雜度越高。在這種情況下，開放小區(qū)反而會造成擁堵。所以，建議只有當(dāng)路況復(fù)雜系數(shù)較小時，即入口數(shù)小于出口數(shù)的小區(qū)，提倡開放。

其二，運(yùn)用sumo軟件，從數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)在小區(qū)對主要道路的分流能力較大時的場景，建議城市規(guī)劃和交通管理部門應(yīng)該開放小區(qū)對主要道路的分流能力大的小區(qū)。小區(qū)對主要道路的分流能力大的小區(qū)雖然復(fù)雜度不大，但能疏通主干道的車輛。開通后提高了車輛的平均速度，減少了平均路程和時間成本，為出行帶來了便利。倘如小區(qū)離信號燈很近（小區(qū)對主要道路的分流能力?。?，不應(yīng)該開放該小區(qū)，若開放此類小區(qū)，必定加大主干道的擁擠，降低了主干道的車輛通行能力。

參考文獻(xiàn)

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