基于帕累托最優(yōu)的小區(qū)開放優(yōu)化以及合理性建議

孫鵬程++朱相慧++王天楊

摘 要：2016年國(guó)務(wù)院發(fā)布關(guān)于推廣街區(qū)制的條文，原則上不再建設(shè)封閉住宅小區(qū)，并對(duì)小區(qū)進(jìn)行逐步開放。該文用圖像模擬普通小區(qū)開放后的小區(qū)支路與干路組成的交通網(wǎng)絡(luò)為背景，利用帕累托最優(yōu)條件對(duì)小區(qū)支路的限制車速及設(shè)計(jì)間隔最優(yōu)配比進(jìn)行研究，最終得出了路口設(shè)置間隔與支路限制車速的最佳配比，并根據(jù)國(guó)情對(duì)小區(qū)開放提出了合理性建議。

關(guān)鍵詞：小區(qū)開放 帕累托最優(yōu) 交通網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：F720 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（c）-0244-02

帕累托最優(yōu)，或者帕累托效率，是指資源分配最終達(dá)成的一種理想的狀態(tài)，小區(qū)開放對(duì)于小區(qū)居民來講，可能會(huì)造成時(shí)間和空間上的不便利，但對(duì)于整個(gè)城市的交通改善卻是十分有利的，該文為權(quán)衡雙方之間的利弊，采用帕累托理念，解決該問題。

1 操作步驟

（1）自干路與小區(qū)設(shè)置開始點(diǎn)出發(fā)，在圍繞小區(qū)的干路上以的間隔距離均勻地設(shè)置個(gè)支干交叉口，并對(duì)每個(gè)交叉口進(jìn)行分別編號(hào)，如圖1編號(hào)所示。

（2）將在該地段同向行駛的汽車分為兩類，一類為始終在干路上行駛的汽車，另一類為經(jīng)過小區(qū)最終回到干路并且能夠與干路上的車輛到達(dá)同一目的地的汽車。

（3）測(cè)算一段時(shí)間內(nèi)通過該地段同向行駛的汽車總數(shù)n，則始終在干路上行駛的車輛數(shù)為，經(jīng)過路口并最終到達(dá)路口的車輛數(shù)為，則有。

（4）對(duì)行駛的汽車通過該地段的總時(shí)間進(jìn)行研究，假設(shè)所有車輛逢路口必停車，為保證車輛行駛效率，使得車輛在兩次紅燈間隔內(nèi)必能達(dá)到車輛行駛車道最大速度，設(shè)在干路上行駛的車輛的最大速度為，在小區(qū)內(nèi)支路上行駛的最大速度為，則干路上汽車等待紅燈的時(shí)間為（為汽車的平均啟動(dòng)加速度），支路上汽車等待紅燈的時(shí)間為，汽車在紅燈前停車與加速時(shí)的時(shí)間也應(yīng)考慮在內(nèi)，其中在干路上剎車及啟動(dòng)并達(dá)到最大速度的時(shí)間為（其中為汽車的平均制動(dòng)加速度），由以上關(guān)系能夠得出，始終在干路上行駛所有車輛的時(shí)間為：，干路支路交叉行駛的車輛總時(shí)間為：

根據(jù)上文中車流量與車速的關(guān)系求得干路的車速，其具體實(shí)現(xiàn)公式為：

依據(jù)以上求得數(shù)據(jù)可對(duì)支路車速，及支干交叉路口設(shè)計(jì)間隔進(jìn)行模型優(yōu)化，根據(jù)帕累托最優(yōu)概念，可得當(dāng)支路汽車行駛的時(shí)間和干路上汽車行駛的時(shí)間近似相等時(shí)，達(dá)到一種均衡狀態(tài)，即此時(shí)人們的道路出行效率與公平是均衡的。基于以上調(diào)查數(shù)據(jù)和帕累托最優(yōu)理念，可以得到以下優(yōu)化公式：

由以上公式，可求出在支路與干路效率公平最大化前提下，路口設(shè)置間隔與支路限制車速的最佳配比。

根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，該文提出以下幾點(diǎn)合理性建議。

（1）小區(qū)開放可以依據(jù)其車輛運(yùn)行高峰期或者天氣因素等進(jìn)行分時(shí)段開放。

（2）在小區(qū)繁忙路段可以設(shè)置道路通行等或者設(shè)置交通站臺(tái)來管制小區(qū)內(nèi)交通運(yùn)行。

（3）對(duì)于公交設(shè)施，由于其在道路上行駛對(duì)其他車輛的影響及小區(qū)開放道路寬度與實(shí)際干路的相差較遠(yuǎn)的限制，建議公交設(shè)施暫不引入開放小區(qū)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李向朋.城市交通擁堵對(duì)策——封閉型小區(qū)交通開放研究[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2014.

[2] 商宇航.城市街區(qū)型住區(qū)開放性設(shè)計(jì)研究[D].大連理工大學(xué)，2015.

[3] 彭燕.開放式結(jié)構(gòu)居住小區(qū)的發(fā)展研究[D].重慶大學(xué)，2008.

[4] 高圣平.開放小區(qū)的現(xiàn)行法徑路[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：人文科學(xué)版，2016（3）：19-22.