基于支路路段流量相互影响的交通网络平衡分析

(重庆交通大学交通运输学院 重庆 400074)

一、引言

城市交通系统作为城市发展的重要基础支撑体系，运行效率高低对城市发展、运作和扩展等方面起着重要的作用。近年来，城市的交通需求远远超过了道路的交通供给，即交通供需不平衡。一般情况下，主干道的通行能力大于支路的通行能力，车辆从主干道驶入支路时或从支路驶入主干道时，通常会因为波的反方向传播，形成分流点的拥堵。由于支路的道路等级较低，两方向的道路之间不会修建隔离带，因此造成的双向流量的相互影响也会阻碍交通流的传播速度，产生拥堵。

二、支路在城市路网中的作用

支路上为地方服务的车辆通行，禁止过境车辆出入。在一定程度上，支路也可分担干道的交通压力，这就使得支路在路网中起着不可或缺的作用[1]。

(一)分离区域不同职能用地

由于其性质所定，支路连接干道与街坊路，划分了交通区域与居住经济等用地。不仅实现了两者交通可达性，解决了人们进出居住小区的交通问题，同时，因支路提供了有效的“沿街面”，避免了人们对干道的活动干扰，从另一方面来说，也减少了交通事故的发生率。

(二)分离不同距离出行者的需求

出行者选择出行线路主要是依据出行距离的远近来决定。居民出行的距离较近，支路就成了他们的首要选择；而远距离出行者则会考虑时间因素，但同时远距离出行往往又会经过支路，这就造成了支路交通“近多远少”的情况，增加了其交通压力。

三、基于支路双车道的交通流特性

(一)通行能力较低

相比干道，虽然支路在道路网中所占比例较大且路长较长，但路面狭窄的特点直接降低其通行能力。1968年，Harders等人给出了支路的通行能力[2]为：Cn=vpe-vptj/(1-e-vptj)

其中，tj为车辆的车头时距，vp为交通流流率。

亓会杰等人综合已有的研究结论，通过推导含大中小三种车型的混合交通流的支路通行能力，提出了一个改进的计算模型。该模型得出，决定支路通行能力的因素较多，但主要取决于主路的交通流状态[3]。

(二)双向流量相互影响

双向道路上车流流向相反且无较宽的隔离带，两股车流必然存在一定的影响，如路段中间段存在左转掉头，车辆在路段两端通过信号灯等情况，一侧车流流量发生变化，对向车流的阻抗会随之发生相应的增减。

四、支路路段相互影响的用户平衡配流

一般的配流问题都假设各路段阻抗相互独立，即a路段的阻抗与其他路段的流量无关，只由该路段的流量xa决定[4]。本文只介绍路段对称影响下的用户平衡配流建模原理及方法。

在对称问题中，需要提出两个假设：(1)路段正向流量与反向流量的相互影响的。记正向路段为a，则反向路段则为a’。即路段a的流量对路段a’的阻抗边际影响等于路段a’的流量对路段a的阻抗边际影响。

构建满足用户平衡条件的路段流量计算模型如下：

其中，f为路径流量，x为路段流量，δ为路径与路段之间的相关系数。

第四步：计算迭代步长αn(α的范围为0～1)

第六步：若满足收敛准则xn≈xn+1，则停止迭代；否则，令n=n+1，返回第二步,重复以上步骤。

五、算例分析

图为一个起点一个讫点的简单网络，两个端点分别为点1和点2,a和a’是两条相互影响的路段。

设路段a及a’的阻抗函数分别为t1=4+6x1+4x2；t2=5+4x1+6x2，且x1+x2=10

迭代次数及计算结果如下：

表1 均衡配流计算结果

由表可知，路段a和a’可分得流量为x1=5,x2=5

六、总结

支路路段流量的平衡配流在治理交通拥堵、减少交通压力方面起着至关重要的作用。本文只以一个简单的OD对网络作了路段相互影响的配流模型分析，然而在实际交通环境下路网更为复杂，需要考虑的因素也较多，如路段内部的交通影响，路段交叉口较多的冲突现象，甚至考虑行人的过街现象。在未来的交通发展中，这些问题都会得到解决，交通组织也会更加优化。