“小区开放”政策对道路通行能力影响的研究

□祝英杰 刘诚程 刘婉婷 许文涛 伍泰霖

《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》指出“原则上不再建设封闭住宅小区，已建成的住宅小区和单位大院要逐步打开”[1]，小区开放产生的效果与小区地理位置及四周道路结构和车流量有关。本文假设路段的可靠度已知；路段车流量在一天的特定时段内总是在一个相对较小的范围波动；不考虑除交通信号灯外其他交通设施的影响；小区内无交通事故的发生。

二、开放性小区及周边道路结构数学模型的建立及求解

本文以长沙三重星都心小区为例，利用道路阻抗分析模型和Braess悖论[2]研究小区开放的道路条数分别为一条、两条和三条时小区开放前后路网情况。

选取交叉口平均延误计算方法[3]，平均延误计算表达式为：

(1)

由于BPR函数[4]没有考虑非机动车和行人因素，仅仅考虑车流量对行驶时间的影响，因此BPR阻抗函数为：

tAB=bAB+kABxAB，

(2)

(3)

小区开放新增的道路属于城市支路，一般为一块板的双向两车道，当超过通行能力时，干扰系数为

(4)

从而改进后的BPR综合阻抗函数模型为

(5)

情形1 开放三条道路小区类型

开放小区中的三条道路和其周边路网总共有七条有效路径。

图1(a)小区开放前平面示意图；(b)开放后平面示意图；(c)小区开放后道路网络示意图。

如图1(c)所示分别为：

0→1,0→3,1→2,2→3,5→8→10,7→8→9,4→5→6。

根据该小区道路、交通、分配交通量，得小区道路、交通、分配交通量参数表，见表1。

表1 小区道路、交通、分配交通量参数表

把表1中的数据带入到BPR模型中，求出Ψ和Ф两个系数，并把系数带入到Braess模型中，以此判断周围道路是否会产生Braess现象。通过计算得到增加的三条路径的BPR综合模型：

V4-5-6=72.04+0.03100f1，

(6)

V7-8-9=46.62+0.08400f2，

(7)

V5-8-10=72.29+0.6900f3。

(8)

Braess悖论不发生的两种情况：一种是交通需求要求低，即

(9)

另一种则是交通需求过高，即

(10)

当Q位于两者之间，不会出现Braess悖论现象[3]，即

(11)

把表1中相关参数带入到上式，出发点“1”处总交通量为2,320辆，带入参数值求得新增加的三条路段的Braess现象如下：

R4-5-6:2,543>Q>342，R7-8-9:3,186>Q>638，R5-8-10:8,028>Q>649

因此该小区开放后新增加的三条道路均不会产生Braess现象，从而道路开放后小区不仅不会产生交通拥堵，而且车流量增加，加快运行速度，提高路网的效率。

情形2 开放一条道路小区类型

图2(a)开放式小区开通两条道路示意图;(b)开放两条道路后网络示意图

由图2所示为第二种类型开放式小区平面图，其小区中有两条通往城市交通道路的路段，由开放后的网络示意图，其中有6条有效道路，其中4→5→6，7→8→9为小区中的开放道路，通过计算整理该小区的六个路径的BPR综合模型：

V4-5-6=80.36+0.0720f7，

(12)

V7-8-9=92.72+0.0760f6，

(13)

将参数带到上式，此时，出发点“1”处总交通量为1879辆，如果满足式中的关系则不会出现Braess现象，当不能满足时小区道路开放就会对周边道路产生影响，

R4-5-6:2,989>Q>1,256，R7-8-9:3,472>Q>969，

因此该小区开放后新增加的两条道路均不会产生Braess现象，并能够加快车流量运行速度。

情形3 开放一条道路小区类型

图3(a)小区开放一条道路示意图；(b)开放一条道路后网络示意图

选取开放一条道路的小区，其有效线路为5条，其中道路7-8-9为开放道路，

v1-0=45.23+0.013f1，

(14)

v0-3=121.89+0.102f2，

(15)

v1-2=92+0.0011f3，

(16)

v2-3=81.31+0.0033f4，

(17)

v7-8-9=51.51+0.900f6，

(18)

Q为以1为出发点总的交通量3,545辆车，带入下式计算得：

(19)

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二、结语

综上三种小区开放类型的路网BPR均不会产生Braess现象，并且小区开放对道路通行有一定的促进作用：情形1中有三条开放道路的小区，其车辆通行能力最强；情形2有两条开放车道，其车辆通行能力比类型一较为减弱；情形3为开放一条道路，其道路通行能力对周边道路影响较不明显。本文只研究了其规划系统，没有考虑小区支路路口交通信号灯的周期等因素。在设计小区出入口时，应将出入口设立在道路支路上，有利于分散交通量，减少主路通行的负担。为了更好地营造出一个绿色健康的出行，应在小区周边设铺设多条公交线路，宣传以绿色环保为主题的出行模式，创建TOD模式居住小区。