城市道路單向交通組織優(yōu)化問題研究

朱奕文

摘 要：本文主要從我國城市道路交通現(xiàn)存的問題出發(fā)，詳細分析了其優(yōu)化思路，并以我國某市政道路路段為例展開優(yōu)化設計，以期能夠為我國市政道路規(guī)劃提供技術借鑒。

關鍵詞：城市道路;交通組織;單向;優(yōu)化

1 單向交通組織優(yōu)化分析

對于市政道路的單向交通組織優(yōu)化而言，其基本目的就是基于道路的支路部分進行適當?shù)膯蜗蚪煌ㄒ?guī)劃，從而在一定程度上舒緩交通，使得道路在具有足夠安全性的基礎上改善其通行能力，提升路網整體的運輸效率，有效解決城市交通擁堵的問題。支路路段大多寬度較小且配套設施不完善，這就決定了支路一般只有兩個方向相反的車道，對于中間分隔設置不嚴格的情況下，車輛可短暫借反向車道進行超車。在支路運行的絕大部分情況下，由于其運輸壓力相對較為平緩且兩個方向上車流量較為均勻，因此可以很好地滿足基本的交通需求。

但是城市交通流量自身分布具有一定的不均勻性，在一天的不同時段交通壓力有著顯著的差異，譬如隨著城市化進程的加深越來越顯著的潮汐交通，這將會對不同方向的車道產生流量的不協(xié)調。此時若采用雙向通行的方式則很容易導致交通的擁堵，甚至引發(fā)交通事故，同時也會大大降低道路的運輸效率，浪費城市交通資源。對于中間分隔嚴格的路段，其在一定程度上可以有效避免因借反向車道超車的風險，但同時也會大大限制道路的使用效率，使得兩個方向車道流量的嚴重失衡，加重擁堵問題的發(fā)生。針對于這一問題，交通管理部門就可以在特定時間段內將某些路段臨時改為單向通行，以此來提升道路的運輸效率，盡可能地降低不必要的交通資源浪費，緩解車輛擁堵問題的發(fā)生，并實現(xiàn)支路對干路運輸壓力的分流與疏導。

除此之外，支路環(huán)境大多較為復雜，常常受到多種因素的作用，且其自身調控能力較弱，這就會導致支路很容易受客觀環(huán)境影響而出現(xiàn)擁堵問題。實踐表明，支路出現(xiàn)擁堵的影響較干路往往更加深遠且不易調節(jié)，嚴重者甚至會對自然生態(tài)、居住環(huán)境產生一定的破壞。因此，優(yōu)化單向交通組織就具有重大意義，其通過從整體上調控道路的通行情況，以此來降低道路癱瘓風險，提升其運載能力。

2 案例計算

本文以我國某城市路網為例展開分析，其基本分布如圖1所示，其中（1，2）（2，4）（4，3）（3，1）分別為該路網的四條干路，各干路車道中央設立有嚴格的分隔，干路所圍范圍內的其他道路為支路，路網各節(jié)點編號如圖中所示。受到干路中央分隔的作用，因此支路對干路的分流作用僅考慮干路中順時針運行的車輛。其中，干路的最大期望飽和度S0（a）=0.85;支路最大期望飽和度S0（a）=0.75。支路的雙向行車能力C2（a）=300 pcu/h;單向行車能力C3（a）=800 pcu/h。

在不考慮支路對干路的分流作用的情況下，僅依賴于干路自身運載能力進行交通運輸，通過計算，在該種情況下，除（3，1）干路飽和度增幅較小，其余干路飽和度數(shù)值大于1，處于超負荷狀態(tài)。

若采取支路單向分流系統(tǒng)，充分發(fā)揮支路的分流作用，其各道路的實際運營狀態(tài)，相較于不分流的情況，其各道路的負荷強度都有所下降，且飽和度數(shù)值均小于1。

計算分析支路分流作用的加入能夠有效緩解干路運輸壓力，流量、飽和度兩個指標都有十分顯著的下降，所有干路飽和度的平均值從0.98下降至0.88，且在支路分流之前，飽和度超過1的有9條，而在支路分流后該數(shù)量降為3。由于在支路分流的過程中未采取有效措施對其進行調節(jié)，因此仍有許多條支路在分流后的飽和度高于0.8，考慮到支路自身調節(jié)能力較弱，在此負荷下很容易出現(xiàn)擁堵甚至安全問題。因此，還應當針對于支路展開單向交通組織優(yōu)化，以保證其具備足夠的穩(wěn)定性保障來抵抗外部因素的干擾。

限量 路網飽和度總平均超限量 每車平均繞行系數(shù) 每車平均繞行距離/m

1 [0，2.5） 0.052 7 0.006 9 0.059 6 0.003 9 8.730 0

2 [2.5，14.5） 0.055 6 0.007 3 0.063 9 0.001 8 3.945 5

3 [14.5，56） 0.078 7 0.009 4 0.088 1 0.000 1 0.287 1

4 [56，+∞） 0.081 6 0.013 5 0.095 1 0.000 0 0.000 0

根據上述模型，在優(yōu)化作業(yè)中，為了盡可能地簡化過程且提升其可靠性，則將δ1、δ2的大小取作1，僅對δ3的大小進行調節(jié)，以此比對不同δ3值下的運行效果。分析結果表明，在δ3取在不同范圍的情況下，其優(yōu)化效果有著十分顯著的區(qū)別;但對于同一范圍內的取值，其結果相對較為穩(wěn)定，可近似看做相同。δ3在不同取值范圍內的計算結果如表1所示。

在對上表方案1，2，3，4進行整理分析后可以看出，在δ3取值范圍不斷增大的過程中，干道飽和度平均超限量這一指標呈現(xiàn)出較強的正相關;但平均繞行系數(shù)、平均繞行距離這兩個指標則呈現(xiàn)出較為明顯的負相關。如方案4的計算結果所示，當δ3的取值趨向于無窮大后，則干、支路的飽和度平均超限量指標也將增加至其最大值，但繞行系數(shù)指標卻降低至0，此時的優(yōu)化方案即等同于未經優(yōu)化處理的初始方案。在對四個方案進行計算后即可得出，前三個方案相較于方案4，其干、支路的飽和度平均超限量指標的降低比例分別為35.4%，48.9%;30.6%，45.9%;3.6%，30.4%，其中支路要遠高于干路，其數(shù)值相差近10倍。

在方案1基礎進行飽和度計算，各路段飽和度超限量指標上的降低程度是相較其它方案計算最大的，雖然在該方案中對于單車的繞行距離指標增加了8.73 m，但車輛在40 km/h的時速下，僅多耗費1 s，相較于可能出現(xiàn)的擁堵問題，從整體來看還是具備十分顯著的優(yōu)勢。

3 結語

目前，我國城市化進程的發(fā)展已然對社會生活、生產帶來了極為深刻的影響，但同時也對交通運輸提出了更高的要求。這樣的背景下，?城市道路單向交通組織優(yōu)化的意義就顯得越來越重要，需要技術人員充分結合實際情況，積極采用高新技術進行規(guī)劃，以此實現(xiàn)城市交通的高效、安全。

參考文獻：

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