面向非對(duì)稱交通流的組織優(yōu)化技術(shù)研究

(安徽三聯(lián)學(xué)院 安徽 合肥 230000)

一、緒論

(一)研究背景及意義。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)和城市化進(jìn)程的不斷加快，人口和車輛不斷增多考驗(yàn)著我國(guó)的道路通行能力，現(xiàn)有的道路網(wǎng)絡(luò)容量已經(jīng)不能滿足日益增長(zhǎng)的交通需求，交通擁堵、交通安全問(wèn)題日益受到人們的重視。隨著城市的發(fā)展，人們?cè)谑兄行墓ぷ鳌⑹薪忌畹哪Ｊ綄?dǎo)致很多城市出現(xiàn)早晚高峰“潮汐式”交通，形成道路的一個(gè)通行方向擁堵而相反方向非常通暢的非對(duì)稱擁堵現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了交通資源的合理配置。道路交通組織優(yōu)化，是在有限的道路空間上，科學(xué)合理地分時(shí)、分地、分流向、分車種使用道路資源，使交通始終處于高效有序的運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)對(duì)我國(guó)非對(duì)稱交通流特性的研究，建立一套符合國(guó)內(nèi)實(shí)際交通特性的交通組織優(yōu)化體系能夠有效緩解城市交通擁堵問(wèn)題，有利于合理配置道路交通資源，緩解路網(wǎng)交通壓力。

(二)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述。隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，城市居民工作和生活區(qū)域逐漸分離導(dǎo)致朝夕交通流常呈現(xiàn)出非對(duì)稱不均衡現(xiàn)象。為了解決因?yàn)榉菍?duì)稱交通現(xiàn)象帶來(lái)的交通資源浪費(fèi)和交通擁堵情況，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了深入的研究。國(guó)外學(xué)者對(duì)于信號(hào)控制方法和交叉口車道劃分方面的研究較為先進(jìn)，美國(guó)金門大橋?qū)儆谑澜绶秶鷥?nèi)應(yīng)用較早且較為成功的針對(duì)非對(duì)稱交通所設(shè)計(jì)的案例，大橋之間原本由塑料隔離樁將雙向車流分隔成左右各三車道，為了解決當(dāng)?shù)剡M(jìn)出城車流不均勻問(wèn)題，金門大橋管理方選擇采用設(shè)置潮汐車道的方法：當(dāng)早高峰時(shí)大橋移動(dòng)隔離樁把六個(gè)車道調(diào)整為出城方向雙車道而進(jìn)城方向四車道，高峰期過(guò)后再移回原位，到了晚高峰時(shí)則相反操作，充分利用車道資源配置。

我國(guó)學(xué)者在汲取外國(guó)先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上針對(duì)我國(guó)實(shí)際國(guó)情進(jìn)行了更為深入的探討，如張國(guó)華的《關(guān)于城市道路潮汐車道的設(shè)置研究》中分析了潮汐可變車道的利弊與其設(shè)置的所必需條件，通過(guò)實(shí)際論證探討該方法在我國(guó)的實(shí)際運(yùn)行情況，提出相關(guān)優(yōu)化方案建議。

二、非對(duì)稱混合交通流交通特性

(一)非對(duì)稱交通流特性分析

1.非對(duì)稱交通流的定義。非對(duì)稱交通流是指在同一道路內(nèi)相對(duì)流向交通流量差值明顯,并符合相應(yīng)條件的交通流。非對(duì)稱交通流在交通活動(dòng)中集中表現(xiàn)為交叉口非平衡車流轉(zhuǎn)向，隨著社會(huì)的發(fā)展與城市規(guī)模擴(kuò)大，在城市道路交叉口往往會(huì)出非對(duì)稱轉(zhuǎn)向交通，即在道路交叉口入口道車流呈現(xiàn)不同時(shí)段與方向的不均衡轉(zhuǎn)向狀態(tài)。

2.非對(duì)稱交通流的交通特性。針對(duì)城市道路交叉口交通流非對(duì)稱轉(zhuǎn)向的影響因素來(lái)進(jìn)行分析，可以得出非對(duì)稱交通流具有以下交通特性：(1)就業(yè)和居住的空間分離導(dǎo)致的轉(zhuǎn)向不對(duì)稱交通現(xiàn)象具有周期性和規(guī)律性。(2)節(jié)假日、大型活動(dòng)等導(dǎo)致的車流非對(duì)稱具有突發(fā)性和強(qiáng)烈性。(3)道路交叉口進(jìn)口道各轉(zhuǎn)向交通流的比例在不同時(shí)段有顯著差異。

(二)非對(duì)稱交通流的影響。非對(duì)稱交通流往往表現(xiàn)為路段某方向車流量較多而相對(duì)方向的車流則較為稀少，車流量較多方向往往會(huì)形成擁堵繼而引起交通矛盾，車流量較小一側(cè)則會(huì)空閑部分車道，浪費(fèi)道路交通資源。由于非對(duì)稱交通產(chǎn)生的問(wèn)題嚴(yán)重影響了道路的通行質(zhì)量以及通行能力，因此分析道路交叉口交通流的時(shí)空特性，針對(duì)不同的時(shí)段采用不同的交叉口控制策略，對(duì)交叉口進(jìn)出口車道數(shù)量及類型進(jìn)行科學(xué)分配可以保證不同時(shí)段下的道路通行能力實(shí)現(xiàn)最大效益。

三、非對(duì)稱交通流條件下組織優(yōu)化技術(shù)

(一)潮汐車道

1.潮汐車道轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)的確定

(1)飽和度指標(biāo)。道路飽和度不僅是反映道路服務(wù)水平的重要指標(biāo)，同樣可以作為潮汐車道運(yùn)行時(shí)機(jī)的參考指標(biāo)。道路飽和度計(jì)算公式為表達(dá)為V/C，其中V代表該路段此時(shí)的最大交通量，C為該道路最大通行能力，飽和度數(shù)值越低代表該道路的服務(wù)水平越高。根據(jù)飽和度數(shù)值可將道路服務(wù)水平分為四級(jí):①一級(jí):飽和度數(shù)值在0到0.6之間，此時(shí)道路順暢、服務(wù)水平最好；②二級(jí):飽和度數(shù)值在0.6到0.8之間，此時(shí)道路稍微擁堵，服務(wù)水平較高；③三級(jí):飽和度數(shù)值在0.8到1.0之間，此時(shí)道路較為擁堵，服務(wù)水平較差；④四級(jí):飽和度數(shù)值大于1.0,此時(shí)道路處于嚴(yán)重?fù)矶聽(tīng)顟B(tài)，服務(wù)水平極差。

當(dāng)?shù)缆凤柡投戎笖?shù)呈現(xiàn)出三級(jí)服務(wù)水平及以上時(shí)，便應(yīng)考慮設(shè)置潮汐緩解道路交通壓力。

(2)主要方向不均勻系數(shù)。主方向車流量與總體交通流量之比稱為主要方向不均勻系數(shù)，主要方向不均勻系數(shù)越大代表車流主方向的交通量越大，對(duì)向交通流向相對(duì)較少。當(dāng)某路段出現(xiàn)主要方向不均勻系數(shù)較大時(shí)，可采用潮汐車道來(lái)疏導(dǎo)交通，緩解車流主方向的壓力。

(3)上下班早晚高峰時(shí)段。上下班早晚高峰是潮汐車流出現(xiàn)的密集時(shí)期，城市早高峰一般出現(xiàn)在早上七點(diǎn)到早上九點(diǎn)的上班時(shí)間段，晚高峰出現(xiàn)在下午五點(diǎn)到下午七點(diǎn)的下班時(shí)段內(nèi)，以上下班為主的路段可將此時(shí)間段作為潮汐車道轉(zhuǎn)換的參考時(shí)段。

2.潮汐車道的設(shè)置。潮汐車道的組織使用主要包括三個(gè)部分即清場(chǎng)、入場(chǎng)和退場(chǎng)。

(1)清場(chǎng)。“清場(chǎng)”是潮汐車道運(yùn)行的第一步，即清空即將變化車道上的車流以便于順利供對(duì)向車流使用，在“清場(chǎng)”開(kāi)始時(shí)為了保證交通安全應(yīng)提前閃爍雙面交通信號(hào)燈的黃燈，并在電子倒計(jì)時(shí)牌開(kāi)始變換倒計(jì)時(shí)，提醒之前正在潮汐車道上行駛的車輛及時(shí)并入右側(cè)車道以保障可變車道的運(yùn)營(yíng)。為了使駕駛員提前獲知即將進(jìn)入可變車道，可在進(jìn)入可變車道的區(qū)域樹(shù)立告知牌前提前標(biāo)注“即將進(jìn)入潮汐車道，請(qǐng)按信號(hào)指示方向行駛”。

(2)入場(chǎng)。“入場(chǎng)”指的是潮汐車道正式啟用的階段，清場(chǎng)結(jié)束后車流主方向的車輛可以進(jìn)入轉(zhuǎn)換后的車道行駛，減輕道路壓力。在這個(gè)階段中主方向車流借用交通壓力較小對(duì)向的車道，因此被借用的車道上方信號(hào)燈應(yīng)該保持紅燈狀態(tài)，警示該向車流禁止駛?cè)氪塑嚨馈Ｔ诔毕嚨兰磳⒔Y(jié)束的車流主方向路段應(yīng)提前樹(shù)立告知牌，提醒駕駛員提前駛?cè)胗覀?cè)常規(guī)行駛車道。

(3)退場(chǎng)。“退場(chǎng)”是指在車流非對(duì)稱高峰即將結(jié)束時(shí)，車道恢復(fù)正常規(guī)劃的時(shí)期。在退場(chǎng)即將到來(lái)時(shí)候，雙面交通信號(hào)燈應(yīng)提前閃爍黃燈，提醒在可變車道內(nèi)行駛的車輛及時(shí)并入非潮汐車道中，啟用電子倒計(jì)時(shí)牌來(lái)告知駕駛員潮汐車道剩余時(shí)間，在倒計(jì)時(shí)歸零結(jié)束后可變車道變?yōu)檎＼嚨拦?duì)向車流使用，等待下一次非對(duì)稱高峰交通流出現(xiàn)再進(jìn)行變化。

四、總結(jié)

非對(duì)稱交通是我國(guó)交通的一大特色，通過(guò)對(duì)非對(duì)稱交通流特性的探討并結(jié)合國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究，分析非對(duì)稱交通流的內(nèi)在規(guī)律，包括非對(duì)稱交通中交通流量大小與時(shí)間、空間的關(guān)系，針對(duì)一系列可能影響道路正常通行的因素提出應(yīng)對(duì)優(yōu)化控制策略。交通流非平衡轉(zhuǎn)向的組織優(yōu)化技術(shù)其重點(diǎn)難點(diǎn)是如何根據(jù)分析所得的交通流特性，正確的選擇組織優(yōu)化方法，使優(yōu)化后的路口通行改善效果達(dá)到最大。為充分發(fā)揮已取得成果的拓展應(yīng)用，促進(jìn)面向非對(duì)稱交通流組織優(yōu)化技術(shù)完善及應(yīng)用推廣，推動(dòng)交通組織優(yōu)化技術(shù)在交通管理實(shí)戰(zhàn)中的管理和應(yīng)用，在后續(xù)工作應(yīng)提高交通組織優(yōu)化方案的可實(shí)施性和應(yīng)用水平，形成滿足具有針對(duì)性和適用性交通管理需求的組織優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)。