对开放型小区通行能力的探讨
2018-08-22赵润禾
摘要：随着我国经济的飞速发展，我国的城市化水平不断提高，但随着日益提高的城市化水平也带来了各种各样的问题，其中以交通堵塞最为严重，各种封闭性小区严重阻碍了道路的通行能力，所以国家提倡建设开放型小区，所以此文通过建模方法对开放型小区对道路通行能力的提高进行探讨
关键词：开放型小区，交通流模型，道路通行能力
1对道路通行能力各指标研究
1.1车辆流量与车流速度研究
为了使研究问题方便，我们把时间作为衡量道路通行能力的指标。用时越短表示通行能力越强，用时越长表示通行能力越弱。
下面先建立各指标之间的关系，以减少变量的个数。根据交通流模型中的格林希尔治理论所提出的线性模型，可得出车流速度与车流密度的函数关系
（1）
在此式当中v表示车流的速度，vf表示在道路畅通的情况下，自由流车速，ρj表示在道路堵塞不同的情况下，道路车辆的密度。
又根据交通学原理，车流速度v，车辆流密度ρ，以及车流量q的关系为
（2）
将第2式中的中的车流量代入第一式，可得到流量与车流密度的关系如下
（3）
由上式可以看出车流强q是关于车辆流密度ρ的二次函数，在
时车流量取得最大值，此最大值即为Q，可得
（4）
该式当中的Q可以看作为到路段最大通行能力的一个标准，下面将第一式进行变形，得到密度关于车流速的函数如下
（5）
进一步将所得的（5）式带入上面第（3）式，可推得流量与速度之间的关系如下
（6）
1.2车流密度与通行时间研究
车流辆密度的定义为，在某一时刻，公路上单位长度所占车辆数（单位pcu）的多少，设单位路长为l0，一条道路的长度用l0的倍数表示，计公路的路长l为
（7）
车辆从一个路口到某另一个路口所经历的时间，当在道路畅通，即车速为vf时，从一路口到另一路口的所需时间为t0，
（8）
若是按一般速度的情况，可得通行时间为
车辆密度的计算公式
（9）
将速度与时间的函数代回（6）式，可得到车辆流量与在道路路口之间通行的关系，如下
（10）
此流量与时间的函数为一个二次函数，在此函数中仅有车辆流量与时间两个变量，通过解出此二元方程可以获得，时间与流量的直接关系，如下
（11）
在得到各个指标的函数关系之后，下面将从最简单的小区开放情况，即仅开放一条道路的情况开始研究，进而推广到开放 条道路，即多条道路的情况。
2.对小区开放交叉路口探讨
2.1交叉路口的建立与选择
由于小区内道路的情况往往是纵横交错的，比如网格型分布的小区以及道路按树干型分布的小区等等。下面讨论小区内仅开放一个交叉路口的情形对小区外道路通行能力的影响。设在小区外街道与小区的交叉路口处，有占百分比η1的车辆进入小区，在小区内部的交叉路口处又会有η2比例的车沿着道路向南行驶，由于假设车辆都会按照最短路线到达下一个路口，其余的车辆将全部向西行驶，以这条最近的路线到达路口。路段的标号与路线情况见下图，
小区开放交叉型道路
2.2各指标的确立与联系
由于车辆从O点出发到达D点，由于小区的道路开放是十字型的交叉，据对称性先向西走行驶再向南行驶与先向南行驶再向西行驶的效果相同。在小区与道路的路口A处，通过小区行驶车辆百分比为η1，在小区内的交叉路口C处，向南行驶的车辆的百分比为η12，在道路L12上车辆数与进入小区的车辆数分别为
小区内部的车辆经过小区里的交叉路口时，在假设中小区内的汽车会沿最短的路线到达路口D，所以路口C的车辆只会向南或向西行驶。则向南行驶的车辆数，与向西行驶的车辆数分别为
小区内部想西行驶的车辆，会与在L12段路上行驶的车辆汇合，向西行驶百分比λ的车辆汇合，汇合之后在ED段上道路的车辆数目为
根据公式（9）由于车流量密度与车辆数成正相关关系，再结合公式（1）即
段上车流得到在道路L12段上车流的速度为
得到在ED段车辆汇合之后，在此段道路上车辆的车速为
2.3对道路通行能力的研究
下面计算从O点到D点所需的总时间，在还没有分流的时候
在道路L12段上行驶的车辆，经过路段ABE的时间为
在汇合之后，车辆通过最后一段ED所需的时间为
将所得的时间相加，获得总时间
（15）
此时间函数，就用来描述小区开放相交路口的道路，对小区外街道的车辆通行能力。
3结束语
可见开放型小区的建立对缓解交通堵塞，减轻交通压力起到了功不可沒的作用，在我们国家不断提高的城市化水平中，生产化水平不断提高，人民生活水平日渐提升，车辆的使用日益增多，可利用道路面积越来越小的发展过程中，加大对开放型小区的建设显得尤为重要。
参考文献：
[1]吕彬.城市居住区“开放式”模式研究[D].2006，6
[2]杨光杰，赵成泉，张东焕.城市路网结构评价方法探讨[J].淄博学院学报（自然科学与工程版），2002，3，4（1）
作者简介：赵润禾（1996）男（满族）山东省烟台，山东科技大学，学生，本科，机械电子工程专业
