小區(qū)開放對道路交通的影響

馮時(shí)

摘 要：本文主要研究小區(qū)開放對周邊道路通行的影響，并相應(yīng)地建立了小區(qū)車輛通行模型。

關(guān)鍵詞：可變元胞傳輸模型；VISSIM仿真；復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型；路網(wǎng)結(jié)構(gòu)；交通流

模型的建立與求解：本次建模首先將不同類型小區(qū)的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)抽象化，利用MATLAB構(gòu)建5種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，再將不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的描述參數(shù)數(shù)據(jù)代入VCTM模型，并利用VISSIM軟件進(jìn)行道路通行的交通流仿真，最后比較小區(qū)開放前后的交通流狀態(tài)定性比較小區(qū)開放對周邊道路通行狀況的影響。

1 模型介紹

1.1 可變元胞傳輸模型（VCTM模型）

可變元胞傳輸模型（VCTM模型）是在傳統(tǒng)元胞傳輸模型（CTM模型）的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)而建立的改進(jìn)型元胞傳輸模型。由于CTM模型能清楚地描述排隊(duì)的物理效應(yīng)以及一些交通流動(dòng)力學(xué)特性，對交通流有良好的描述效果，并且足以滿足本次建模所需的精度要求，所以具有很大的利用價(jià)值，但是在實(shí)際為小區(qū)周邊道路建立元胞時(shí)，由于路網(wǎng)中道路長度不一，且包含了普通路段、引道段、交不同性質(zhì)的叉口等不同性質(zhì)路段，因此建立相同長度元胞困難，故提出可變元胞傳輸模型（VCTM模型）。

1.2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型

1）建立背景——布雷斯悖論。由于在實(shí)際的的城市交通管理和道路網(wǎng)絡(luò)上的旅行時(shí)間增加了，而且是所有出行者的行時(shí)間都增加了，這一附加路段不但沒有減少交通延滯，反而降低了整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水準(zhǔn)，這種“出力不討好”且與人們直觀感受相背的交通網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象即為人們所說的“布雷斯悖論”現(xiàn)象。在本次要解決有關(guān)小區(qū)開放后對周邊道路通行的問題中，依然涉及布雷斯悖論的相關(guān)內(nèi)容，即小區(qū)開放相當(dāng)于對周邊道路增加支路（寬度為12-25米，用于小區(qū)路的連接線，區(qū)別于快速路、主干路和次干路），改變了周邊道路的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，但對周邊道路通行能力的影響究竟是好是壞無法準(zhǔn)確判斷，因此，定量討論并評價(jià)小區(qū)開放對周邊道路通行的影響正是此次建模的目的所在。

2）交通流及其評價(jià)指標(biāo)。交通流是指在單位時(shí)間內(nèi)，通過道路上某一地點(diǎn)或者某一斷面的實(shí)際參與交通的參與者數(shù)量，又稱作交通流量或者流量，它可以作為道路截面實(shí)際通行能力的測算標(biāo)準(zhǔn)。在這里我們選取以下三個(gè)指標(biāo)用于小區(qū)開放后周邊道路狀況的評價(jià)：平均行駛速度v、交通阻抗t、擁堵延遲？子。為了更真實(shí)的反映道路網(wǎng)絡(luò)中車流的雙向流動(dòng)，利用VISSIM交通仿真軟件，對基于VCTM可變元胞傳輸模型的小區(qū)開放前后的周邊道路的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真。并可根據(jù)VISSIM交通仿真軟件的預(yù)測結(jié)果，對小區(qū)開放前后的周邊路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣及道路通行能力進(jìn)行評價(jià)。

2 模型的求解與應(yīng)用

將構(gòu)建的不同類型的小區(qū)及其周邊路網(wǎng)結(jié)構(gòu)抽象成模擬網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，較為全面地覆蓋所有小區(qū)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，包括未開放的封閉小區(qū)在內(nèi)共5種。

3 基于交通流評價(jià)參數(shù)的4種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)小區(qū)開放前后交通流狀況對比

3.1平均行駛速度v的比較

由下圖可知，隨著交通需求系數(shù)的增加，小區(qū)開放后整體路網(wǎng)結(jié)構(gòu)為規(guī)則模型的小區(qū)的平均行駛水平反而低于開放前平均行駛水平，故可初步判斷此類小區(qū)開放后周邊道路通行能力最差，不宜對外開放。而在其他三類速度水平高于開放前的模擬模型中，無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的平均行駛速度提高最大，故可初步判斷小區(qū)開放后整體路網(wǎng)結(jié)構(gòu)為無標(biāo)度模型的小區(qū)周邊道路通行能力最好，最適宜開放。

3.2 交通阻抗R的比較

作為驗(yàn)證，可以從交通阻抗在小區(qū)開放前后的變化情況中看出，依然是小區(qū)開放后整體路網(wǎng)結(jié)構(gòu)為規(guī)則模型的小區(qū)交通阻抗最大，而無標(biāo)度模型的交通阻抗最小。

3.3 擁堵延遲？子的比較

為進(jìn)一步驗(yàn)證小區(qū)開放后4種路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的道路通行能力，通過對擁堵延遲的比較，可以看到小區(qū)開放后整體路網(wǎng)結(jié)構(gòu)為規(guī)則模型的小區(qū)擁堵延遲最大，而無標(biāo)度模型的擁堵延遲最小，印證前面的結(jié)論。

4 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型提出的合理化建議

綜合分析后可知，可采取以下措施來提升道路交通狀況：1）若為規(guī)則網(wǎng)絡(luò)，在需求系數(shù)較小時(shí)，道路整體的平均行駛速度有不明顯的提高，在大多數(shù)的交通狀況下，整體的平均行駛速度下降。這種類型的小區(qū)并不適合完全開放，否則將影響整體的交通性能，首先，可以采取不開放小區(qū)的政策；其次，還可以考慮開放部分小區(qū)道路，使得整體的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)趨向于無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)以提升網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)指標(biāo)。2）對于隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)和小世界網(wǎng)絡(luò)，車流量直接影響需求系數(shù)，在調(diào)查該區(qū)域車流量后，根據(jù)其值的大小分別采取不同的措施：若小區(qū)周邊道路需求系數(shù)小于0.12時(shí)，道路整體平均行駛速度的提升較為明顯，可以采取開放小區(qū)的政策；而在需求系數(shù)大于0.12時(shí)，整體的平均速度值與開放前基本重合，小區(qū)開放與否影響不大，可不開放小區(qū)。3）在需求系數(shù)值域的大部分范圍中，無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的平均行駛速度有較為明顯的提升，若該路段交通擁堵等較為嚴(yán)重，則開放此類小區(qū)對改善交通狀況將起到至關(guān)重要的作用。

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