基于土地利用的城市道路均衡控制研究

黄 丹

（重庆交通大学交通运输学院 中国 重庆 400074）

0 序言

道路均衡畅通是现代城市交通管理控制的目标。以均衡的全局观点来调控交通可从系统整体的角度解决交通问题，避免道路资源的浪费。在城市道路均衡控制中，城市土地利用引起的空间交通需求是城市交通流量的主要来源，在该地块土地上产生和吸引的交通流共同构成了该片区的交通运动，成为城市空间需求的主体。而城市空间需求对应的交通流动则必须以城市路网作为承担者。因此如何协调两者的关系，使得基于土地利用产生的空间需求能够及时的实现空间位移，且满足道路畅通的要求是本文研究的重点。论文拟从土地利用与交通生成的相互关系出发，以城市土地利用作为交通出行需求的来源，并构建基于土地利用模型的城市道路畅通均衡控制模型，以协调城市交通，保障道路畅通。

1 均衡控制研究

本文以土地利用产生的城市空间交通需求作为城市交通出行的主要导向，以城市空间交通需求与城市道路之间的供需平衡关系作为城市交通问题产生的根源，并以此对用户即出行者对自身出行进行思考。因此本文中所提的基于土地利用的城市道路畅通均衡有两层意义：

一是指宏观上基于土地利用产生的交通需求与城市道路之间的供需均衡；二是指微观上交通网络自身的用户均衡，即是指道路保持畅通，被使用道路通行能力大于该道路上的交通流量，且路网上所有被使用的路径具有最小且相等的阻抗[6]。

1.1 基于土地利用的空间需求模型

城市土地利用是城市交通需求的根源。一般来说，不同的土地利用布局、不同的土地利用性质和不同的土地利用强度，对应着不同的交通需求[7]。因此.建立基于土地利用的交通需求模型，可直接对空间交通需求进行预测，实现土地利用与交通需求的相关性研究，简化传统的交通规划、管理的方面的需求预测步骤。

式中，Q为空间交通需求；Qij为 i小区j类土地交通需求；Aij为i小区第j类土地性质吸引的交通流量；pij为i小区第j类土地性质产生的交通流量；aij为i小区第j类土地性质单位面积交通出生率；sij为i小区第j类土地性质面积；kij为i小区第j类土地性质单位面积交通吸引率；n为土地类型。

注：参数aij、kij的选取可参考规范或根据历史数据采用回归分析等方法得到。

1.2 城市道路畅通均衡模型

根据Wordrop均衡原理，本文以均衡的思想提出基于土地利用的双层城市道路畅通均衡控制模型：

图1 网络图Fig.1 Network diagram

r、s作为城市交通小区中的代表小区，两者之间的交通流量或交通需求计算可根据前面模型进行计算。在计算两者及整个城市交通小区的交通需求后，可根据O-D反推得到r、s 之间的交通需求 Qrs。

定义符号：

Z（x）为阻抗；

Z（y）为总的交通流量；

Qrs为r-s间的交通需求；

xa为路段a上的交通流量，它们组成的向量为x=（…，xa， …）；

Ta为路段 a的交通阻抗；Ta（xa）为路段a的以流量为自变量的阻抗函数；

上层模型：上层模型以道路交通条件为约束，要求道路通行能力能够满足城市交通需求：

下层模型：下层模型以出行者出行选择为约束，要求出行者的出行阻抗满足均衡条件：

1.3 模型算法

步3、寻找下一步迭代方向：按照｛Tna：∀a｝，实行一次全有全无分配，得到一组辅助流量

步4、确定迭代步长 λ：用二分法求解 minZ（λn），得 λ。

上层模型算法结束；

步7、整理求解结果 xa及确定

注：上层算法参考参考文献[6]。

2 均衡配置及运用

基于以上模型，本文设计了一套交通需求与交通网络一体化均衡的配置方法。其总体思路是从交通需求与路网角度入手，将整个城市划分为多个小区，利用基于土地利用的交通需求模型及OD反推确定各小区交通需求以及小区间流量，并抽象原复杂路网为通道性骨架路网和一般性道路网。在此基础上通过城市道路畅通均衡控制模型对通道性骨架路网均衡配流。在各城市组团间、城市分区间交通均衡的指导下，再对一般性道路网均衡配流，由此得到整个路网均衡状态下的路网流量分布情况及交通空间需求分布情况，实现基于土地利用的交通空间需求与交通网络的双均衡，保障城市道路畅通。

2.1 抽象原复杂路网为通道性骨架路网和一般性道路网,建立通道性路网数据库。数据库主要包括：路网节点目录及路网几何特征数据、路网交通阻抗分布数据等；

2.2 运用双层模型对骨架性路网进行配流，得到主通道间均衡OD分布；

2.3 在主通道交通均衡的基础上，再次运用模型对一般道路网进行流量分配，得到一般道路网的均衡OD分布，进而得到整个网络的均衡配流；

2.4 进行网络协调性判断即判断网络的拥挤度及敏感性，根据判断结果制定系统改造、管理、控制及优化等方案和措施，从而实现城市交通需求与交通均衡控制的一体化研究，缓解城市的交通拥堵。

3 结束语

城市土地利用与交通的协调发展是实现城市畅通发展、解决城市交通问题的关键。本文强调了土地利用在城市交通空间需求与交通系统中的重要意义，并在此基础上建立交通空间需求与交通网络的双均衡模型，可对城市土地利用与交通的协调发展以及城市道路管理控制起到一定的借鉴帮助作用。

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