面向混合交通流的組織優(yōu)化技術(shù)研究

(安徽三聯(lián)學(xué)院 安徽 合肥 230000)

一、緒論

(一)研究背景及意義

我國經(jīng)濟(jì)快速增長和城市化進(jìn)程的不斷加快導(dǎo)致人口和車輛不斷增多，交通擁堵、交通安全問題日益受到人們的重視?；旌辖煌ㄊ侵杠囕v與行人或機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車在同一車行道上通行,其突出表現(xiàn)是為交通秩序亂、車輛速度低、通行能力差，嚴(yán)重影響車輛和道路的功能作用。當(dāng)今社會(huì)機(jī)動(dòng)車數(shù)量的飛速增長將會(huì)進(jìn)一步加重道路負(fù)荷，不配套的道路交通設(shè)施設(shè)計(jì)則會(huì)引起道路交通需求與供給之間不平衡導(dǎo)致的矛盾沖突，使道路交通擁堵情況更加嚴(yán)重，導(dǎo)致居民平均出行時(shí)間增長，造成不必要的時(shí)間與經(jīng)濟(jì)損失，阻礙社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。目前國內(nèi)的城市交通組成較為復(fù)雜，相對國外以機(jī)動(dòng)車交通流為主體的單一交通流，我國交通流主要是機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車和行人所組成的混合交通流，而且非機(jī)動(dòng)車和行人所占比例較大。

(二)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述

在交通環(huán)境中，機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車、行人長期以來無序混行而帶來的交通問題是影響道路交通通行能力的重要原因，發(fā)達(dá)國家由于工業(yè)化進(jìn)程較早而混合交通流所帶來的負(fù)面影響也相對較少，所以針對混合交通流的研究方向與國內(nèi)不同。1955年,英國科學(xué)家萊特希爾和維特曼曾模擬流體力學(xué)理論,將道路中的交通流類比為液體流進(jìn)行研究,針對單車道、單一車流提出流體動(dòng)力學(xué)在交通領(lǐng)域的模擬理論。

由于我國參與道路活動(dòng)中非機(jī)動(dòng)車和行人比重相對較多，國內(nèi)學(xué)者對混合交通流曾進(jìn)行過深入的研究，形成《交通流理論》《城市道路混合交通流分析模型與方法》等有關(guān)著作，對混合交通流的動(dòng)力學(xué)模型及其基本參數(shù)進(jìn)行研究，探討尋找符合我國實(shí)際情況的優(yōu)化控制策略。

二、混合交通流特性分析

(一)混合交通流定義

混合交通可以簡單概述為機(jī)動(dòng)與非機(jī)動(dòng)車與行人在同一道路混合行駛，然而混合交通特性中混合交通流在不同國家與時(shí)代的含義不盡相同。發(fā)達(dá)國家由于現(xiàn)代化發(fā)展起步較早，其混合交通通常指車速較高的小型汽車與車速相對低的大型貨車混行所組成的交通現(xiàn)象，在我國機(jī)動(dòng)車與自行車混行現(xiàn)象較為普遍。

(二)非機(jī)動(dòng)車運(yùn)行特性分析

作為我國交通工具中比重較大的非機(jī)動(dòng)車，由于其占地面積較小且便于控制，運(yùn)行方向和速度常常因駕駛者的意志而突然發(fā)生變化，較容易與其他交通參與者碰撞發(fā)生交通事故。因此只有采取相對應(yīng)的優(yōu)化控制策略，才可以提高道路通行能力，減少交通事故的發(fā)生。在我國自行車與電動(dòng)車數(shù)量所占非機(jī)動(dòng)車種類比重較大，因此本文只考慮此類非機(jī)動(dòng)車交通流的交通特性。

1.靈活方便。非機(jī)動(dòng)車由于只有兩輪與地面接觸，操控相對較為容易，且不需要通過較為嚴(yán)格的系統(tǒng)培訓(xùn)便可以騎行，簡易的構(gòu)造使得無論是啟動(dòng)還是停止都可以由駕駛員及時(shí)控制，反應(yīng)時(shí)間較短，在短途交通活動(dòng)中被居民所青睞。

2.安全和穩(wěn)定性較差。非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車相比，非機(jī)動(dòng)車本身不能提供相關(guān)安全保護(hù)措施，沒有較為堅(jiān)實(shí)的外殼構(gòu)造及相關(guān)安全保護(hù)設(shè)置，在騎行的過程中駕駛員身體暴漏在外界環(huán)境中，帶來安全隱患。由于是兩輪操控，非機(jī)動(dòng)車與地面接觸面積較小使得其有著對應(yīng)的不穩(wěn)定性。

(三)行人運(yùn)行特性分析

1.隨意性和不規(guī)律性。步行的行為軌跡全憑行人的意志所控制，具有運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性，沒有較為固定的規(guī)則約束。部分行人交通意識(shí)較為薄弱，不遵守交通規(guī)則隨意穿行道路的情況時(shí)常出現(xiàn)，侵占機(jī)動(dòng)車道給正常運(yùn)行的機(jī)動(dòng)車輛帶來降低車速甚至逼停車輛的影響，繼而影響了整區(qū)域的正常通行。

2.步行速度不均勻性。步行速度是行人在單位時(shí)間內(nèi)行走的距離。由于年齡、性別、性格、身體素質(zhì)等方面的影響，不同行人的步行速度也各不相同,一般來說青年的平均步行速度要高于老年人的平均步行速度，男性的平均步行速度要高于女性的平均步行速度。

(四)非機(jī)動(dòng)車和行人對機(jī)動(dòng)車運(yùn)行影響

1.隨機(jī)性。由于非機(jī)動(dòng)車和行人具有運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性，機(jī)動(dòng)車駕駛員不能較好的提前預(yù)知其運(yùn)動(dòng)軌跡，需要時(shí)刻根據(jù)其隨機(jī)改變運(yùn)動(dòng)行為而做出應(yīng)對，這給混合交通中的機(jī)動(dòng)車駕駛員帶來心理上的壓力和駕駛操作的考驗(yàn)。

2.制約性和傳遞性。非機(jī)動(dòng)車和行人由于運(yùn)行的靈活，加上部分交通參與者交通意識(shí)淡薄，隨意的變道、闖紅燈等違規(guī)行為會(huì)侵占正常行駛的機(jī)動(dòng)車空間，制約其駕駛行為，導(dǎo)致機(jī)動(dòng)車被迫變道或放慢速度，由于傳遞性繼而影響臨近車道和后續(xù)的機(jī)動(dòng)車輛行駛狀態(tài)。

三、混合交通流條件下組織優(yōu)化技術(shù)

(一)交叉口渠化設(shè)計(jì)

1.交叉口渠化的定義。交叉口渠化設(shè)計(jì)的概念是通過標(biāo)線、標(biāo)志和實(shí)體交通島等設(shè)施來引導(dǎo)或分隔混合的交通流,使不同性質(zhì)的單位進(jìn)入合理的區(qū)域路線，解決因各方向交通流而引起的相互干擾和沖突,從而使機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車、行人安全有序地運(yùn)行。交叉口渠化通過對道路交叉口渠化設(shè)計(jì)優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車、行人分道行駛的目標(biāo)，從而提高道路交叉口的通行能力，緩和混合交通流帶來的路網(wǎng)壓力。

2.交叉口渠化的方法。交叉口渠化設(shè)計(jì)通過減少交叉口沖突點(diǎn)的方法，選擇性增加進(jìn)出口車道數(shù)，在空間上采用渠化設(shè)計(jì)將機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人分離開來。

(1)交叉口機(jī)動(dòng)車道渠化設(shè)計(jì)。針對機(jī)動(dòng)車來說，在資源有限的條件下為了使左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車輛“各行其道”，車道功能的劃分應(yīng)根據(jù)不同道路實(shí)際情況確定，本文重點(diǎn)討論路口寬度可劃分為三條機(jī)動(dòng)車道時(shí)的車道組合情況。①若左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)方向車輛構(gòu)成較均勻時(shí)，為各方向各專設(shè)1條車道；②若直行方向車輛較多，左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)方向車輛均較少，設(shè)1條左轉(zhuǎn)直行共用車道、1條直行專用車道、1條右轉(zhuǎn)直行共用車道；③若直行方向車輛較多，左轉(zhuǎn)方向車輛也較多，右轉(zhuǎn)方向車輛較少，設(shè)1條左轉(zhuǎn)專用車道、1條直行專用車道、1條直行右轉(zhuǎn)共用車道；④若直行方向車輛較多，右轉(zhuǎn)方向車輛也較多，左轉(zhuǎn)方向車輛較少，設(shè)1條直行左轉(zhuǎn)共用車道、1條直行專用車道、1條右轉(zhuǎn)專用車道。

(2)交叉口非機(jī)動(dòng)車渠化設(shè)計(jì)。非機(jī)動(dòng)車有著本身靈活而易于控制的特殊性，無論是大小、速度、安全保護(hù)措施都與機(jī)動(dòng)車有明顯差異，對交通尤其是道路交叉口交通的影響十分巨大，非機(jī)動(dòng)車在交叉口處可采用左轉(zhuǎn)彎等候區(qū)和左轉(zhuǎn)彎待轉(zhuǎn)區(qū)。

(3)交叉口行人渠化設(shè)計(jì)。針對目標(biāo)群體龐大的行人來說，由于參與交通活動(dòng)中無任何外物保護(hù)作用下直接暴露在外界中，因此需要將其與危險(xiǎn)系數(shù)較高的機(jī)動(dòng)車隔離開來。①在道路交叉口應(yīng)設(shè)有專用人行橫道，以便路上行人安全通過交叉口。設(shè)計(jì)人行橫道主要考慮的因素包括交叉口位置、人行橫道寬度和停車線的關(guān)系等，原則上人行橫道在確保安全的前提下要使行人以最短的時(shí)間通過交叉口，減少對其他交通參與者的影響。②對于條件較好地區(qū)可設(shè)置交通島，如導(dǎo)流島、分隔島和安全島來保障行人安全。

四、總結(jié)

混合交通是我國交通的一大特色，通過對混合交通流特性的探討并結(jié)合國內(nèi)外學(xué)者的研究，分析混合交通流中機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車、行人在參與交通活動(dòng)時(shí)的特定運(yùn)動(dòng)規(guī)律。針對一系列可能影響道路正常通行的因素提出應(yīng)對優(yōu)化控制策略，充分發(fā)揮已取得成果的拓展應(yīng)用，促進(jìn)面向非對稱混和交通流組織優(yōu)化技術(shù)完善及應(yīng)用推廣，推動(dòng)交通組織優(yōu)化技術(shù)在交通管理實(shí)戰(zhàn)中的管理和應(yīng)用。希望可以通過此系列的優(yōu)化控制措施改善因混合交通情況所帶來的交通不便，使道路路網(wǎng)更為通暢，增強(qiáng)我國道路通行能力。