小區(qū)開放對道路通行能力影響的分析

馬意彭，李樂吟，林勇康，肖 建

（南京郵電大學(xué)a.電子與光學(xué)工程學(xué)院、微電子學(xué)院；b.通信與信息工程學(xué)院，南京210003）

國務(wù)院在針對優(yōu)化街區(qū)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作若干意見》中指出，已建成的住宅小區(qū)和單位大院要逐步打開，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部道路公共化[1]。為探索小區(qū)開發(fā)會周圍道路通行能力的影響，本文建立了評價指標(biāo)體系并建立了用于評價道路通行能力的綜合評價模型，選取三類不同結(jié)構(gòu)的典型小區(qū)案例進(jìn)行分析，并給出相應(yīng)結(jié)論。

一、小區(qū)開放對周邊道路通行的影響評價指標(biāo)體系的建立

（一）評價模型的選取

因?yàn)樾^(qū)開放對周邊道路的通行的影響具有多樣性，所以將所求的復(fù)雜問題進(jìn)行條理化和層次化，利用層次分析法構(gòu)造遞進(jìn)層次結(jié)構(gòu)模型。

（二）評價指標(biāo)體系的建立

將小區(qū)開放對周邊道路通行的影響作為總目標(biāo)，分別將小區(qū)規(guī)模、周邊路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、周邊路網(wǎng)交通功能作為準(zhǔn)則層，并將影響準(zhǔn)則層的因素作為指標(biāo)層，建立評價小區(qū)開放影響系統(tǒng)的遞階層次結(jié)構(gòu)（如圖1所示）。

圖1 評價小區(qū)開放影響系統(tǒng)的遞階層次結(jié)構(gòu)

設(shè)小區(qū)開放對周邊道路通行的影響為總目標(biāo)A，準(zhǔn)則層的因素小區(qū)規(guī)模、周邊路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、周邊路網(wǎng)交通功能分別為B1，B2，B3，其層次總排序權(quán)重分別為 b1，b2，b3；指標(biāo)層的各個因素分別為Ci1，Ci2，…，Cin（i=1，2，3）其關(guān)于Bj的層次單排序權(quán)重分別為 c1j，c2j，…，cnj每次取兩個因子 xi，xj相比較，用 aij表示xi和xj對某因素的影響大小之比，全部比較結(jié)果用矩陣A=（aij）n×n表示，稱A為判斷矩陣。若xi與xj對某因素的影響之比為aij，則xj與xi對某因素的影響之比為，我們利用Saaty標(biāo)度來確定aij的值。

為了判斷該矩陣是否能用，需要對該判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，求出該判斷矩陣的最大特征根λmax，W為特征向量，最后計(jì)算結(jié)果W′便為層次單排序中各元素的權(quán)重，此步驟是非常重要的[2]。

最后，求C層中各因素關(guān)于總目標(biāo)的權(quán)重，即求C層各因素的層次總排序權(quán)重 c1，c2，…，cn，計(jì)算公式為：ci=cijbj，i=1，2，…，n；j=1，2，3。

二、小區(qū)開放對周邊道路通行的影響的綜合評價模型的建立

（一）指標(biāo)層的量綱模型的建立

1.道路通行能力的量綱模型

（1）基本通行能力?；就ㄐ心芰κ侵傅缆放c交通處于理想情況下，即在車道寬度應(yīng)不小于3.65m，路旁的側(cè)向余寬不小于1.75m，縱坡平緩并有開闊的視野、良好的平面線形和路面狀況[3]，每一條道路在單位時間內(nèi)能夠通過的最大交通量。在這樣的情況下的基本通行能力公式為：其中，v為行車速度，a為車輛的制動距離，為制動加速度為司機(jī)在反應(yīng)時間內(nèi)車輛行駛的距離。

（2）實(shí)際通行能力。實(shí)際通行能力Ns通?？勺鳛榈缆芬?guī)劃和設(shè)計(jì)的依據(jù)。只要確定道路的基本通行能力Nk，再乘以給定服務(wù)水平的服務(wù)交通量?與通行能力之比c，就得到實(shí)際通行能力，公式如下

2.交叉口平均延誤的量綱模型

小區(qū)開放后，由于在小區(qū)出口方向駛出的車輛需要匯入主路，所以存在主次干路相交的情況，因此應(yīng)考慮小區(qū)出口與周邊車道形成的交叉口的平均延誤。交叉口的平均延誤反映了路網(wǎng)上交叉口的總體交通流狀況，其值越大，交叉口的平均服務(wù)水平狀況越低，交通流在交叉口的運(yùn)行狀況越不良。其計(jì)算公式：式中，a為路口總平均延誤，Di為路口i平均每車延誤，Qi為路口i的總流量。

3.道路寬度的模型

由于小區(qū)開放后可能存在安全問題，在小區(qū)內(nèi)車輛過快、道路過窄的情況下，小區(qū)內(nèi)行人（尤其是行動遲緩的老人和小孩）的安全性可能存在隱患。故設(shè)道路寬度為d，d越大，則認(rèn)為道路越寬闊，行人的安全性越高。

4.路口擁塞密度的量綱模型

路口擁塞密度是指在某一瞬間，單位長度道路上存在的車輛數(shù)。其計(jì)算公式：式中，K為車流密度，N為觀測路段內(nèi)某瞬時車輛數(shù)，L為觀測路段長度。

5.道路網(wǎng)面積密度的量綱模型

道路網(wǎng)面積密度，能綜合反映一個城市對道路的重視程度及道路交通設(shè)施的發(fā)達(dá)程度，但不能體現(xiàn)道路分布狀況和布局質(zhì)量。計(jì)算如下式中，Li和Bi分別為道路長度和寬度，S為城市建成區(qū)用地面積。

（二）綜合評價指標(biāo)模型的建立

對上述建立的量綱模型進(jìn)行分析，實(shí)際道路通行能力的計(jì)算中已經(jīng)包含了道路負(fù)荷度，故將這兩項(xiàng)指標(biāo)合成一項(xiàng)，構(gòu)成綜合評價模型。

設(shè)道路通行能力為x1，交叉口平均延誤為x2，路口擁塞密度為x3，道路網(wǎng)面積密度為x4，道路寬度為x5并構(gòu)造綜合評價函數(shù)：

y=a1x1i-a2x2i-a3x3i+a4x4i+a5x5i，i=1，2，3

其中，a1，a2，a3，a4，a5為問題一中對于 x1，x2，x3，x4，x5所求得的權(quán)重，y為綜合評價指標(biāo)。

小區(qū)開放對周邊道路通行的影響可用綜合評價指標(biāo)變化的百分比表示。其中，yt為小區(qū)開放前周邊道路綜合評價指標(biāo)，yt+1為小區(qū)開放后周邊道路綜合評價指標(biāo)。d＞0說明小區(qū)開放對周邊道路通行的影響是有利的，d＜0對周邊道路通行的影響是不利的。

三、小區(qū)開放后小區(qū)的道路通行能力緩解情況的分析

（一）典型小區(qū)類型分析

從我國居住小區(qū)道路交通規(guī)劃的實(shí)例來看，小區(qū)主路路網(wǎng)主要有直線型路網(wǎng)，內(nèi)環(huán)路網(wǎng)和外環(huán)路網(wǎng)幾種形式[4]。參考圖2列舉的簡化路網(wǎng)模式進(jìn)行計(jì)算，即可得到路網(wǎng)密度。

（二）小區(qū)周邊道路結(jié)構(gòu)分析

小區(qū)周邊道路結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在小區(qū)的出入口與外界道路連接的路口類型，現(xiàn)在對三種常見的周邊道路結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

圖2 三種常見路網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

圖3 三種常見的周邊道路結(jié)構(gòu)圖

1.針對于環(huán)形交叉口的通行能力

對于環(huán)形小區(qū)道路如圖3，這里采用在環(huán)形交叉口中應(yīng)用較為廣泛的沃爾卓普

其中，Qm是該環(huán)形路口的最大道路通行能力，Y是交織段寬度，E是環(huán)交入口引道平均寬度，J是交織段內(nèi)進(jìn)行交織的車輛與全部車輛之比，g是交織道長度。

2.針對于T形、十字形交叉路口的通行能力

T形、十字形的交叉口的車道有直行車道、左轉(zhuǎn)車道、右轉(zhuǎn)車道、直行左轉(zhuǎn)混雜車道、直行右轉(zhuǎn)混雜車道如圖3。我們分別對于每個車道的通行能力進(jìn)行研究。

（4）直行左轉(zhuǎn)混雜車道：因?yàn)閱我卉嚨烙袃蓚€方向，所以兩者往往會相互干擾造成擁堵。因此，必須對單車道直行左行混雜車道設(shè)定干擾系數(shù)KL，一般取1.75，單車道直行左行混雜車道實(shí)際通行能力是左行車在該車道所占比例。

（5）直行右轉(zhuǎn)混雜車道：原理與單車道直行左行混雜車道相似，但是其參數(shù)干擾系數(shù)KR一般取值為1.5，單車道直行右行混雜車道實(shí)際通行能力是右行車在該車道所占比例[6]。

對于多車道交叉口，其實(shí)際通行能力是左轉(zhuǎn)車流、右轉(zhuǎn)車流與直流車流三者的總和。

（三）結(jié)果分析

三種類型的小區(qū)開放前后的綜合評價指標(biāo)及綜合評價指標(biāo)的百分比，見表1。

由表1可以看出，對于直線型路網(wǎng)小區(qū)和環(huán)形路網(wǎng)小區(qū)而言，d＞0，說明小區(qū)開放對周邊道路通行的影響是有利的。而對于方網(wǎng)狀小區(qū)而言，d＜0，說明方網(wǎng)狀小區(qū)開放對周邊道路通行的影響是不利的。

表1 小區(qū)開放前后綜合評價指標(biāo)