“禁摩限電”效果綜合分析問題

陶予祺+張皓+李一雪

【摘要】本文以深圳為例，從城市交通資源總量、交通需求結(jié)構(gòu)、交通工具安全性及其對(duì)環(huán)境影響等因素出發(fā)，結(jié)合深圳居民的出行特征，依據(jù)深圳交通調(diào)查數(shù)據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了定量分析，找出“禁摩限電”對(duì)居民的影響，并提出了改進(jìn)策略。

【關(guān)鍵詞】禁摩限電 最優(yōu)化模型 汽車排污量

一、對(duì)深圳交通資源總量的分析

至2010年，深圳全市各等級(jí)道路網(wǎng)總長(zhǎng)約6041公里，其中次干道以上等級(jí)道路通車?yán)锍桃堰_(dá)到約2154公里，次干道以上等級(jí)路網(wǎng)密度約為2.39公里/平方公里，僅達(dá)到深標(biāo)要求的約50%（按深標(biāo)中值計(jì)算），其中，除主干道路網(wǎng)密度接近深標(biāo)要求外，其它各等級(jí)道路與深標(biāo)要求尚存在較大差距。

隨著城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)及機(jī)動(dòng)化水平的迅速提高，城市道路系統(tǒng)面臨巨大壓力。“十一五”期間，深圳市機(jī)動(dòng)車保有量持續(xù)增長(zhǎng)，至2010年底，機(jī)動(dòng)車保有量已達(dá)約170萬輛，其中小汽車保有量約133萬輛。交通需求不斷增長(zhǎng)，擁堵區(qū)域已逐步由中心城區(qū)向原特區(qū)外擴(kuò)展，交通系統(tǒng)壓力持續(xù)增大。

不同階層的人群，對(duì)出行交通工具的選擇也是不同的，針對(duì)深圳所有人群對(duì)出行工具的需求，利用數(shù)據(jù)，將我們討論的問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，最終得到深圳市人民對(duì)車的需求結(jié)構(gòu)。

交通工具的效率與道路通行能力有關(guān)，影響道路通行能力的主要因素有道路狀況、車輛性能、交通條件、交通管理、環(huán)境、駕駛技術(shù)和氣候等條件。

二、模型的建立

以深圳市某區(qū)主要干道為例；研究時(shí)間為交通高峰期。

三、符號(hào)定義

P：交通量；V：車速；R：密度；C：道路通行能力；L：道路長(zhǎng)度；t：時(shí)間。

四、模型的建立與求解

（一）數(shù)據(jù)的預(yù)處理

對(duì)于交通量問題的研究，不但要考慮道路資源最佳利用率，也必須考慮交通量問題，在使道路暢通的前提下使交通量達(dá)到最大。

根據(jù)交通流量論確定交通量（P）、車速（V）、密度（R）三個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系為：

P=RV （1）

某段公路交通流量逐漸增加達(dá)到P/C=1時(shí)，道路會(huì)產(chǎn)生擁堵現(xiàn)象，此時(shí)計(jì)算出的交通密度也就使該路段的通行能力C，用Rj表示。若此時(shí)該路段車輛繼續(xù)增加，最終會(huì)導(dǎo)致道路堵塞，使車速變?yōu)榱悖麄€(gè)該路段車道被車輛全部占據(jù)，此時(shí)該道路的交通密度便是交通阻塞密度（又稱為最大密度Rmax），此時(shí)所對(duì)應(yīng)的交通量則為零。

（二）模型的建立與求解

由速度與密度的線性關(guān)系表達(dá)式得：

V（k）=V（v）-[V（v）/Rmax]*R （2）

聯(lián)立公式（1）和公式（2）式得出路段流量和路段車流，V（v）為自由流行駛時(shí)的行車速度，Rmax為路段擁堵到交通流量為0時(shí)的車流密度。

密度關(guān)系為：P（R）=V（v）R-■R2 （3）

將搜集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為交通指數(shù)進(jìn)行計(jì)算。首先處理車輛位置數(shù)據(jù)信息，得到不同等級(jí)的道路功能運(yùn)行速度，然后根據(jù)不同的道路功能與流量數(shù)據(jù)計(jì)算該道路在全網(wǎng)中所占權(quán)重，最后通過人對(duì)擁堵的感知判斷，換算0-10指數(shù)指標(biāo)值。交通指數(shù)值對(duì)全路網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)地反映，通過定義早通勤、晚高峰或節(jié)假日高峰等不同的統(tǒng)計(jì)周期，可以得到工作日高峰平均交通指數(shù)、日交通指數(shù)最大值等反映一天典型交通指數(shù)。

交通指數(shù)分五個(gè)層次：擁堵：8-10、較擁堵：6-8、緩行：4-6、基本暢通。

最佳方案的討論條件為，交通指數(shù)處于緩行情況下且道路利用率最大。

以下為汽車與電瓶車的長(zhǎng)/寬數(shù)據(jù)：如表1所示：

設(shè)汽車數(shù)量為X，電瓶車數(shù)量為Y，而深圳市主干道的道路寬度平均為80米。總長(zhǎng)度為6100千米，在達(dá)到最佳的道路使用率62.8%（即交通指數(shù)為4-6）與道路資源一定的情況下，將道路總資源按照比例折，算得到最佳道路使用率，在以上條件下能完全使用的道路總資源如下表所示：

得出方程式如下：

1.8x+0.98y=50.24

4.3x+1.5y=3830800

五、結(jié)論

兩種車型的污染物不同，對(duì)環(huán)境污染的衡量度也不相同，但是我們可以在一定的假設(shè)情況下討論這個(gè)論題。當(dāng)我們能夠?qū)⒒鹆Πl(fā)電污染降到最小時(shí)，可以盡量選用電瓶車出行。反之，則選擇汽車出行，但是生活中往往不能做到完全靠一種車出行，所以可以按照相應(yīng)的比例對(duì)車型、車的數(shù)量進(jìn)行監(jiān)管。

（1）設(shè)置專用車道。

（2）對(duì)公共汽車進(jìn)行改進(jìn)。加強(qiáng)公共汽車的動(dòng)力性能，從技術(shù)上改進(jìn)可以在一定程度上減少延誤。

（3）推進(jìn)城市公交車低地板化。降低公交車第一踏板高度，便于乘客上下，同時(shí)，車架低，車輛穩(wěn)定性好。據(jù)前蘇聯(lián)汽車科學(xué)研究部門得出的結(jié)論：對(duì)公交車運(yùn)營(yíng)指標(biāo)影響最大的是地板高度，地板高度降低57%，可使乘客上下車的時(shí)間節(jié)省50%，從而可提高定線平均運(yùn)輸速度7.5%。