城市改造工程對(duì)交通通行能力的影響

劉廣寧+陳俊欽+趙一鳴

[摘 要]本文以民生工程成都“北改”為例，對(duì)重大民生工程中公路建設(shè)對(duì)道路交通通行能力的影響進(jìn)行研究。結(jié)合政治規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)調(diào)研，本文通過建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)單條道路通行能力和整個(gè)路網(wǎng)通行能力進(jìn)行分析，計(jì)算路線規(guī)劃前后道路通行能力的改變量，以得到提高交通能力的結(jié)論。本文的研究思路對(duì)其他改造工程中的道路優(yōu)化問題有一定的借鑒意義。

[關(guān)鍵詞]“北改”工程；路網(wǎng)結(jié)構(gòu)；交通優(yōu)化；道路通行能力模型

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.22.120

[中圖分類號(hào)]U491 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-0194（2017）22-0-02

在道路通行能力問題上，政府以及交通管理部門都高度重視，城市道路的通行能力在一定程度上體現(xiàn)著城市發(fā)展的面貌。很多學(xué)者也提出了多種不同的道路通行能力概念：邵敏華看來，在城市道路通行能力研究中，整條道路通行能力用道路上某一橫截面的通行能力進(jìn)行替代的做法并不合適。周鳳耀 等分析了城市道路通行能力的影響因素，以及提高道路通行能力的方法。宋歌提出了限于單條道路的通行能力的道路通行能力方法計(jì)算。由此可以看出，大多數(shù)學(xué)者在道路通行能力相關(guān)問題研究上，并沒有將單條道路和區(qū)域路網(wǎng)結(jié)合起來研究，且研究局限于理論的推導(dǎo)，缺乏基于實(shí)例的分析。

本文通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)研，結(jié)合數(shù)學(xué)模型從單條道路通行能力和整個(gè)路網(wǎng)通行能力兩個(gè)方面進(jìn)行研究，并計(jì)算路線規(guī)劃前后道路通行能力改變量，對(duì)區(qū)域路網(wǎng)改造前后交通通行能力的改善量進(jìn)行定量分析，并以成都“北改”工程為例，對(duì)其交通建設(shè)進(jìn)行實(shí)證研究。

1 單條道路通行能力

“北改”工程前后的道路條件將會(huì)發(fā)生較大變化，從而導(dǎo)致道路通行能力隨之發(fā)生改變，因此，了解“北改”工程前后單條道路通行能力的變化，對(duì)研究其對(duì)成都市道路交通通行能力的影響是非常有必要的。

1.1 基本通行能力

基本通行能力是指在無復(fù)雜條件狀況下，單一道路在單位時(shí)間內(nèi)能夠承載的最大通行交通量，通過對(duì)基本通行能力進(jìn)行修正，使其與實(shí)際情況相符合。理想通行狀況一般考慮以下條件：車道寬度、道路平緩度、側(cè)向余寬、車輛類型、車輛行駛速度以及最小車頭間距。

在理想狀況下，建立以車流為計(jì)算基礎(chǔ)的最大道理通行交通量計(jì)算公式，即道路基本通行能力：

式中：la為車輛之間的安全距離；lf為平均車輛長度；lf為司機(jī)反應(yīng)時(shí)間內(nèi)車輛繼續(xù)行駛的距離；lz車輛的剎車距離；v為車輛行駛速度；t0為車頭最短時(shí)距。最小車頭間隔為l0，且有：

1.2 可能通行能力

道路可能通行能力的計(jì)算是實(shí)際道路、交通情況和環(huán)境條件下的可能通行能力。從道路條件以及交通條件兩方面，考慮影響道路通行能力不同因素的修正系數(shù)。

（1）道路條件方面影響通行能力的因素較為復(fù)雜，多考慮影響較大的因素，在此考慮以下5種因素以及其修正系數(shù)：側(cè)向凈空寬度α1、車道寬及車道數(shù)α3、道路縱坡度α3、沿途路況條件α4、視野距離α5。

（2）交通條件修正系數(shù)主要指，對(duì)道路車輛組成進(jìn)行修正，引入車輛交通條件修正系數(shù)α6，將路面混合交通情況下多種情況進(jìn)行修正。故道路的可能通行能力Nk可以表示為：

（3）式中：單位為輛/小時(shí)。

1.3 實(shí)際通行能力

在道路的設(shè)計(jì)以及規(guī)劃中，實(shí)際通行能力是重要的判定指標(biāo)。該指標(biāo)由道路可能通行能力、給定服務(wù)水平下的服務(wù)交通量m、通行能力N 3個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行表示，其實(shí)際通行能力Ns：

1.4 道路實(shí)際通行能力變化率

定義單條道路通行能力變化率μ為“北改”前后單條道路實(shí)際通行能力變化量|NS1-NS2|與“北改”前單條道路實(shí)際通行能力NS1之比，即：

（5）式中，NS1和NS2分別為“北改”前后所有道路的實(shí)際通行能力。

2 區(qū)域路網(wǎng)通行能力

2.1 研究對(duì)象

本文以站點(diǎn)間的最短道路距離為研究對(duì)象，對(duì)“北改”前后該區(qū)域道路形態(tài)的變化對(duì)交通通行能力的影響進(jìn)行定量計(jì)算。

2.2 道路通過能力的模型建立

對(duì)“北改”區(qū)域道路長度的計(jì)算，本文采用比例尺法測量道路網(wǎng)中路線，研究“北改”片區(qū)道路的長度，研究方法及步驟如下。

步驟1：采集詳細(xì)的道路交通路線圖。

步驟2：在交通網(wǎng)絡(luò)中均勻的選取站點(diǎn)。

步驟3：設(shè)計(jì)比例尺對(duì)路網(wǎng)進(jìn)行測量，計(jì)算兩兩站點(diǎn)間的最短道路距離。

步驟4：建立站點(diǎn)間最短道路距離的數(shù)學(xué)模型。

步驟5：采用Floyd算法計(jì)算車輛在交通網(wǎng)絡(luò)中行駛的最短距離。

2.2.1 相鄰站點(diǎn)間的最短道路距離測量

本文采用兩站點(diǎn)的最短道路距離作為評(píng)價(jià)單條道路通行能力的指標(biāo)，定量表示每條道路上一輛車的通行能力。用Si表示第i個(gè)道路站點(diǎn)，Lij表示第i個(gè)站點(diǎn)到第j個(gè)站點(diǎn)最近道路距離。本文采用比例尺測量法，對(duì)“北改”區(qū)域道路規(guī)劃提供的路線圖進(jìn)行長度測量，即一個(gè)像素點(diǎn)代表一個(gè)長度單位。

2.2.2 各站點(diǎn)間的最短道路距離計(jì)算

本文通過計(jì)算整個(gè)道路網(wǎng)絡(luò)中兩兩站點(diǎn)間的最短道路距離之和ZL，定量刻畫道路的通行能力，則有：

（6）式中：n為道路網(wǎng)絡(luò)圖中總站點(diǎn)數(shù)，Lij為從站點(diǎn)Sj行駛到達(dá)站點(diǎn)Sj的最短道路距離。

在站點(diǎn)的選取上遵循“前后一致”的原則，定義道路通行能力變化率η為“北改”后站點(diǎn)間最短距離變化|ZL1-ZL2|與“北改”前最短距離ZL1之比，即：

（7）式中，ZL1和ZL2分別為“北改”前后所有站點(diǎn)間的最短距離。

2.3 “北改”前后道路通行能力比較

通過最短道路距離模型計(jì)算可得兩兩站點(diǎn)間的最短道路距離變化，部分結(jié)果見表1。

因此，可求得“北改”前后路網(wǎng)中所有站點(diǎn)間的最短道路距離分別為ZL1=595 367，ZL2=563 906。雖然這里的距離并非真實(shí)的距離而是像素距離，但仍然可得“北改”規(guī)劃實(shí)施后道路通行改善量為：

可見，對(duì)于整個(gè)“北改”區(qū)域的道路網(wǎng)絡(luò)而言，隨著北改工程的實(shí)施，路網(wǎng)密度不斷提高，各個(gè)站點(diǎn)之間的最短道路距離減小，一定程度上提高了該區(qū)域路網(wǎng)的整體通行能力。

3 結(jié) 語

本文根據(jù)成都市“北改”區(qū)域的實(shí)際道路交通狀況，通過對(duì)現(xiàn)有公路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行評(píng)估分析可知，“北改”工程可提高交通通行能力，“北改”道路的規(guī)劃和交通的優(yōu)化所帶來的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益是相當(dāng)大的。本文研究思路可為其他舊城改造、民生工程中的道路優(yōu)化問題提供借鑒。

主要參考文獻(xiàn)

[1]邵敏華，孫立軍.城市道路等效通行能力概念的提出及理論解釋[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008（3）.

[2]周鳳耀，卜伶俐，曾菲圓，等.城市道路通行能力的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].公路與汽運(yùn)，2013（1）.

[3]宋歌.道路通行能力的計(jì)算[J].中國儲(chǔ)運(yùn)，2010（9）.

[4]李冬梅，李文權(quán).道路通行能力的計(jì)算方法[J].河南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2002（2）.

[5]李云禎，周平，王濤，等.城市改造中的公路交通優(yōu)化對(duì)能源的影響研究——以成都北改為例[J].工程管理學(xué)報(bào)，2016（4）.endprint