浅析城市更新背景下的道路交通量预测及设计通行能力的确定

杨石山

苏交科集团股份有限公司 江苏 南京 210000

1 交通量分析及预测

1.1 预测内容及方法

交通量预测是可行性研究工作中最重要的环节之一，也是确定道路项目建设计划、建设规模、建设标准的主要依据之一。需要结合研究改造方案及项目所在区域城市发展规划和土地利用规划，基于“四阶段预测法”，采用定性和定量相结合的分析方法对提升改造道路及周边路段未来交通需求进行预测。根据交通调查所获取的项目所在区域的经济社会、交通运输资料和交通分布情况，在分析研究范围经济社会、交通运输现状的基础上，预测其趋势型经济社会发展，采用弹性系数法预测未来各小区的趋势型交通出行产生、吸引量；利用Frator法预测交通出行分布，综合趋势型、诱增型交通量分析得到未来特征年总交通出行分布；分析和预测可能的客、货交通出行方式；考虑交通出行方式选择，将预测得到的交通出行量及其分布在未来特征年道路网上分配，采用综合指标分析各平行道路的功能和作用，最终得到拟建项目预测交通量[1]。

1.2 交通小区的划分

为满足交通量预测的要求以及准确性，需要根据评价范围内及周边路网情况，结合城市规划确定地块性质、将来的发展方向、及在城市发展下的新的经济增长点分布情况，以此来划分交通小区，内部交通小区的划分主要以主、次干路为界限，外部虚拟小区则依据评价范围外各个方向连接评价范围的主要道路来划分。

1.3 交通生成预测

1)现状交通预测

路段交通量反推是将交通量分配道路路段上的逆过程，是根据现有路网的路段流量去反算可能的交通量。通过现状及周边路上的监控设施，确定现有路段交通流量，通过设计人员均衡分配法反算现状交通量。并进行重分配，与现有路段及周边路网流量进行对比、核查，根据核查结果，反复修正交通量，直到与现状情况基本吻合。

2)未来交通量生产预测

未来交通量预测需要根据城市规划，结合项目周边土地利用性质未来的变化情况，以此来确定未来交通量增长的可能性及增长率，在此特别注意的未来商业用地及新的经济增长点带来的变化，这些变化在具体实施投入使用后，所生成（包括发生和吸引）的新增交通需求，会导致项目区域的交通流量的改变。

1.4 交通分布预测

将项目区域划分的各区域或各地块出行流量、流入量变化为预测的年各地块的交通量的过程即交通量分布预测，增长率法、重力模型法和概率模型法是该预测的方法主要方法。其中，重力模型法是当前交通需求预测中使用最多的一种模型，这种预测发比较全面的考虑了影响出行分布的项目地增长因素和出行时空等因素。根据项目影响区域经济、交通结构、道路建设情况等综合因素，比较切合实际。在城市道路改扩建项目交通量预测时建议采用。

重力模型的计算公式：

常见的阻抗函数有以下几种：

采用佛尼斯法对重力模型同时进行行列约束，可得到双约束重力模型：

该模型中的Ai与Bj实际计算过程中产生的，他们是可以有变化的参数，对此双约束重力模型只当约束函数中的参数需要而确定。

通过各出行地块预测年出行量以及吸引量作为预测结果的基础，借助软件利用该模型进行预测，最后进一步分析评价出行区域的预测交通量。

1.5 路段交通量预测

1)路段交通量预测方法

通过借助软件的方法利用模型进行均衡分配，将预测交通量合理分配到各路段上，即能得到路段预测交通量。调整经济模型参数：使用者完全掌握路网运行情况，设定所有使用者均能够按照他们熟悉路段情况选择自己最经济的出行路线，而使用者的综合费用则通过路网交通量的变化随之发生变化。

2)路段交通量预测结果

通过预测的交通量以及需要进行分配的路网，用经济模型调整分配目标路段交通量，即可计算出预测年交通量。

2 设计通行能力分析

设计通行能力是道指的是道路交通的运行状态保持在某一设计的服务水平时，道路上某一路段的通行能力，按照相关规范及标准规定，设计通行能力则是路段上最大的可能通行能力，但在实际运用过程中，由于路段上各种因素的影响，通行能力受到很大影响，需要通过道路的实际情况进行修订得到较为准确的路段通行能力。

2.1 可能通行能力

可能通行能力系指通常情况下，单位时间通过道路某一断面的最大可能车辆数，根据《城市道路工程设计规范》有关规定，在城市一般道路与一般交通交建下，不受平面交叉口、以及其他干扰的影响时，一条机动车道的可能通行能力，可按下式计算：

式中：Np——一条机动车道的路段可能通行能力（pcu/h）；

Ti——连续车流平均车头间隔时间，即车头时距（s/pcu）；

参照国内其他城市的设计经验和《城市道路工程设计规范》的有关规定，确定一条车道的可能通行能力Np为：2100pcu/h（V=80km/h）。

2.2 路段设计通行能力

1）不受平面交叉口影响的路段单向设计通行能力按下式计算：

式中：Nm——机动车道单向设计通行能力（pcu/h）；

αc——按照道路等级的修正系数；支路取0.75；次干路取0.8；主干路取0.85；快速路取0.9。

2）受平面交叉口影响的路段设计通行能力

目前相关规范、标准等只对不同影响情况下进行了修正，通过现场对路段情况、行车速度、交叉口设置距离、信号的配时等影响因素，对设计通行能力进行相应的折减，得到路段设计通行能力[2]。

城市道路路段通行能力计算可根据一个车道的理论通行能力进行修正得到，影响因子包括道路车道数量、车道宽度、行车速度、交叉口红绿灯配时比、非机动车和行人的干扰程度等。即受影响的路段设计通行能力可以通过修正进行计算得到：

式中：Nm——路段单向设计通行能力（pcu/h）；

αa——平交口修正系数；

γ——非机动车即行人影响修正系数；

C——车道宽度影响修正系数；

Km——单向n条车道数量修正系数（一车道为1，2车道为1.87，3车道为2.60，4车道为3.20）；

式中：SC——交叉口间距（m）；

Va——计算行车速度（km/h）；

am——启动时平均加速度，一般采用0.8/s2；

dm——制动时平均减速度，一般采用1.7/s2；

ts——车辆在交叉口停侯时间（s）；

ts=tc－tg，式中：tc——交通信号周期（s）；tg——绿灯时间（s）；

3）车道宽度折减系数

车道的宽度达不到要求，必将影响车速，车速的降低则意味着通行能力的减小。

表1 机动车道宽度对通行能力影响折减系数C

2.3 交叉口设计通行能力

1)直行车设计通行能力

①直行车道设计通行能力可按下式计算：

tc——信号灯周期时间。根据交通信号灯配时方案取值，一般可取60～90（s）；

tg——信号灯一个周期内路灯的时间（s）；

tz——驾驶员反应时间，即车辆启动并通过停止线所需要的时间，一般可取2.3s；

tj——即车辆连续通过停止线时车头之间的距离（s）；

a——综合修正系数，可取0.9；

②直右行车道设计通行能力等于上式中直行车道通行能力。

③直左行车道设计通行能力可按下式计算：

④三方向均可通行的车道设计通行能力等于直行加左转的通行能力。

2)设置专用左转车道与专用右转车道的路段设计通行能力

①进口道设计通行能力可按下式计算：

式中：Nm——设置专用左转车道与专用右转车道，本方位进口道的设计通行能力（pcu/h）；

∑Nm——本方位直行车道的设计通行能力（pcu/h）；

P左——左转车辆占本方位进口道车辆的比例；

P右——右转车辆占本方位进口道车辆的比例。

②直左行车道设计通行能力、直右行车道设计通行能力可按下式计算：

3)进口道设有专用左转而未设置专用右转车道时，专用左转车道设计通行能力

式中：Nm——设有专用左转车道时，本方位进口道的设计通行能力（pcu/h）；

4)进口道设有专用右转而未设置专用左转车道时，专用右转车道设计通行能力

式中：Nm——设有专用左转车道时，本方位进口道的设计通行能力（辆/h）；

城市道路的设计通行能力计算比较繁琐，并且在规范中没有直接给定具体的计算公式或数值，主要问题就是在于城市道路交通量是非连续性交通量（快速路除外），受到的干扰因素较多，且路段交通量受交叉口控制，交叉口的释放量决定路段的交通量大小，这也是目前城市道路拥堵的主要原因，在设计过程中尤其要注意交叉口设计、红绿灯配时、非机动车及行人的过街方式。

3 结语

目前在城市更新、智慧城市、智慧交通等新形式、新的发展趋势下以及城市本身存在的交通拥堵等问题，城市道路将多以改扩建为主，更新迭代。在此过程中需要重新梳理城市脉络，发展方向，重新定义道路性质及等级。在具体设计过程中需要注意结合实际情况灵活应用相关公式计算交通量，确定设计通行能力。