小區開放對道路交通的影響

馮時

摘 要：本文主要研究小區開放對周邊道路通行的影響，并相應地建立了小區車輛通行模型。

關鍵詞：可變元胞傳輸模型；VISSIM仿真；復雜網絡模型；路網結構；交通流

模型的建立與求解：本次建模首先將不同類型小區的路網結構抽象化，利用MATLAB構建5種復雜網絡模型，再將不同網絡結構的描述參數數據代入VCTM模型，并利用VISSIM軟件進行道路通行的交通流仿真，最后比較小區開放前后的交通流狀態定性比較小區開放對周邊道路通行狀況的影響。

1 模型介紹

1.1 可變元胞傳輸模型（VCTM模型）

可變元胞傳輸模型（VCTM模型）是在傳統元胞傳輸模型（CTM模型）的基礎上加以改進而建立的改進型元胞傳輸模型。由于CTM模型能清楚地描述排隊的物理效應以及一些交通流動力學特性，對交通流有良好的描述效果，并且足以滿足本次建模所需的精度要求，所以具有很大的利用價值，但是在實際為小區周邊道路建立元胞時，由于路網中道路長度不一，且包含了普通路段、引道段、交不同性質的叉口等不同性質路段，因此建立相同長度元胞困難，故提出可變元胞傳輸模型（VCTM模型）。

1.2 復雜網絡模型

1）建立背景——布雷斯悖論。由于在實際的的城市交通管理和道路網絡上的旅行時間增加了，而且是所有出行者的行時間都增加了，這一附加路段不但沒有減少交通延滯，反而降低了整個交通網絡的服務水準，這種“出力不討好”且與人們直觀感受相背的交通網絡現象即為人們所說的“布雷斯悖論”現象。在本次要解決有關小區開放后對周邊道路通行的問題中，依然涉及布雷斯悖論的相關內容，即小區開放相當于對周邊道路增加支路（寬度為12-25米，用于小區路的連接線，區別于快速路、主干路和次干路），改變了周邊道路的路網結構，但對周邊道路通行能力的影響究竟是好是壞無法準確判斷，因此，定量討論并評價小區開放對周邊道路通行的影響正是此次建模的目的所在。

2）交通流及其評價指標。交通流是指在單位時間內，通過道路上某一地點或者某一斷面的實際參與交通的參與者數量，又稱作交通流量或者流量，它可以作為道路截面實際通行能力的測算標準。在這里我們選取以下三個指標用于小區開放后周邊道路狀況的評價：平均行駛速度v、交通阻抗t、擁堵延遲？子。為了更真實的反映道路網絡中車流的雙向流動，利用VISSIM交通仿真軟件，對基于VCTM可變元胞傳輸模型的小區開放前后的周邊道路的路網結構進行仿真。并可根據VISSIM交通仿真軟件的預測結果，對小區開放前后的周邊路網結構的優劣及道路通行能力進行評價。

2 模型的求解與應用

將構建的不同類型的小區及其周邊路網結構抽象成模擬網絡結構，較為全面地覆蓋所有小區路網結構，包括未開放的封閉小區在內共5種。

3 基于交通流評價參數的4種復雜網絡小區開放前后交通流狀況對比

3.1平均行駛速度v的比較

由下圖可知，隨著交通需求系數的增加，小區開放后整體路網結構為規則模型的小區的平均行駛水平反而低于開放前平均行駛水平，故可初步判斷此類小區開放后周邊道路通行能力最差，不宜對外開放。而在其他三類速度水平高于開放前的模擬模型中，無標度網絡的平均行駛速度提高最大，故可初步判斷小區開放后整體路網結構為無標度模型的小區周邊道路通行能力最好，最適宜開放。

3.2 交通阻抗R的比較

作為驗證，可以從交通阻抗在小區開放前后的變化情況中看出，依然是小區開放后整體路網結構為規則模型的小區交通阻抗最大，而無標度模型的交通阻抗最小。

3.3 擁堵延遲？子的比較

為進一步驗證小區開放后4種路網結構的道路通行能力，通過對擁堵延遲的比較，可以看到小區開放后整體路網結構為規則模型的小區擁堵延遲最大，而無標度模型的擁堵延遲最小，印證前面的結論。

4 基于復雜網絡模型提出的合理化建議

綜合分析后可知，可采取以下措施來提升道路交通狀況：1）若為規則網絡，在需求系數較小時，道路整體的平均行駛速度有不明顯的提高，在大多數的交通狀況下，整體的平均行駛速度下降。這種類型的小區并不適合完全開放，否則將影響整體的交通性能，首先，可以采取不開放小區的政策；其次，還可以考慮開放部分小區道路，使得整體的拓撲結構趨向于無標度網絡以提升網絡的各項指標。2）對于隨機網絡和小世界網絡，車流量直接影響需求系數，在調查該區域車流量后，根據其值的大小分別采取不同的措施：若小區周邊道路需求系數小于0.12時，道路整體平均行駛速度的提升較為明顯，可以采取開放小區的政策；而在需求系數大于0.12時，整體的平均速度值與開放前基本重合，小區開放與否影響不大，可不開放小區。3）在需求系數值域的大部分范圍中，無標度網絡的平均行駛速度有較為明顯的提升，若該路段交通擁堵等較為嚴重，則開放此類小區對改善交通狀況將起到至關重要的作用。

參考文獻：

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