关于开放小区对道路通行影响的研究

刘瑞+孙芳缤+陈家琦

摘 要：封闭式住宅小区的开放已成潮流，在这样的背景下，有必要分析开放后的小区能否实现优化路网结构，提高道路通行能力的目标。该文主要研究了开放小区对道路通行的影响的定量分析方法，研究了小区的开放视为交通均衡模型类的新建道路问题，并且增加对道路结构和小区结构的考虑，以针对开放小区对道路通行影响进行研究。

关键词：交通流均衡模型 差方和公式 优化模型

中图分类号：F540 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（a）-0255-02

1 模型的假设

（1）假设每一个源点的发车数量都是最大值。（2）假设驾驶员驾驶的车辆满足跟驰模型，即速度u与车辆密度k成线性关系。（3）假设在一个车道内无其他车辆超车或并排行驶。（4）假设每个车道只有一辆车行驶，不存在车辆并道，而且不允许超车。

2 名词解释及符号说明

Tij表示车辆从第i段路行驶到第j段路所用的时间；Sij表示车辆从第i点行驶到第j点的距离；L表示服务水平标准；A表示优性服务指数；T1表示正常行車时间；T2表示交叉路口延误时间；fij表示每条道路上的汽车流量；Zij表示修正数据时道路上汽车“自由流”时间。

3 模型的建立与求解

3.1 问题一

（1）模型分析。该问题构建了一个道路图系统，通过构建交通流均衡模型和时间优化模型对此问题进行求解。该文以最短时间作为目标函数，并且采用BPR路阻函数来表示总时间参数。

BPR时间路阻函数为：

其中，η表示人干扰的修正系数，η1表示自行车干扰的修正系数，δ，r 表示常量一般取δ=0.15，r =4，ηi 表示第η条通行道路的车流量，ci 表示第i条通行道路的设计车流量。可以得到以下表达式：

根据设置路网的参数可以将上述表达式化简为：

其中，，S 表示道路长度，v 表示道路限速。同时，在该文所构建的道路网系统中，每一个节点处的汽车流入流量都等于流出流量，所以可以得到如下约束条件：

（2）模型的建立。根据以上分析，为了使得汽车行驶的总时间最短，得到其优化模型如下：

（3）模型的求解。根据所设置的路网系统，以下指标为系统有关的已知参数值（包括：时段、道路等级、限制车速、路程、基本通行能力） 使用软件求解优化模型，当道路系统中所有车辆所花时间最少时，各条道路的流量见表1。

当小区在区域1时，开放小区道路后，最优路径的车流量见表2。

3.2 问题二

在问题一的基础上，该部分增加了对小区类型和周边道路结构的考虑，以汽车出行时间以及交叉路口延误时间为评价指标，定量比较各类型小区开放前后对道路的通行影响。

3.2.1 模型的建立

（1）交叉路口延误时间。计算交叉口平均延误时间时，该文采用Webster公式进行计算，其中t 表示信号灯时间周期长度，λ表示绿灯时间长度占总时间长度的比例，q表示进口道实际到达的交通流量，表示饱和度即，延误的时间计算方法为：

最后可以得到，其交叉路口的平均延误时间是一个关于车流量的函数。

（2）出行时间。在计算正常行车时间时，根据BPR路阻函数进行求解。在不考虑行人和非机动车影响的情况下利用未改进的BPR路阻函数[1]：

其中，表示从i 地到j 地自由流时的行走时间，表示从i 地到j 地的流量，表示从地到地的延误参数[2]：

一般情况下将δ，r 取经验值δ=0.15，r =4。

在小区内新建道路时，都会同时受非机动车和人员活动的干扰。考虑到非机动车和人员活动的影响，取人员干扰素为，非机动车干扰素为，当非机动车交通流量没有超过通行能力的时候取。改进之后的BPR路阻函数为：

3.2.2 模型结论

根据以上模型的公式，利用程序和SPSS的处理求解可以得出：当远离主干道住宅小区交通开放时，各路段所消费的时间与之前交通未开放时相比有明显减少，道路上行车时间、延误时间有一定程度缓解。当靠近主干道住宅小区交通开放时，各路段所消费的时间与之前交通未开放时相比有明显减少，道路上行车时间、延误时间有一定程度缓解。当远离主干道商业小区交通开放时，各路段所消费的时间与之前交通未开放时相比有明显减少，道路上行车时间、延误时间有一定缓解。当靠近主干道商业小区交通开放时，各路段所消费的时间与之前交通未开放时相比有明显减少，道路上行车时间、延误时间有一定缓解。

从以上结论可以看出，不论是在哪的什么类型小区，只要进行小区开放，就会缓解路网的交通压力，使道路上的行车时间、延误时间有一定程度的降低。所以大部分指标在未开放和开放的差距不大，也就是说小区开放对缓解交通压力的作用还是有一定限度的，而少部分路段的指标增减幅度是显而易见的。

参考文献

[1] 丁金学，郑长江.路阻函数理论及其在路径选择中的应用[EB/OL].南京：中国科技论文在线，2007-11-26.

[2] 李向鹏.城市交通拥堵对策——封闭型小区交通开放研究[D].长沙：长沙理工大学，2015：1-5.