朱蕓 趙文濤 錢曉杰 宋馳 沈國江，3

(1浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)系，杭州 310027)(2紹興市交通警察支隊(duì)車輛管理所，紹興 312000)(3上海交通大學(xué)系統(tǒng)控制與信息處理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240)

隨著人民生活水平的提高，私家車的擁有量逐年遞增，交通擁堵問題日益嚴(yán)重.關(guān)于如何解決交通擁堵問題的研究也越來越多.目前不能僅通過拓寬道路的方法來解決這個(gè)問題，而應(yīng)該把重點(diǎn)放在智能化的交通控制方式和更有效的交通組織方式上.交通組織方式主要包括行車道交通組織方式(包括禁左、設(shè)置單行道等)、行人過街組織方式(包括人行橫道等)、公共交通組織方式(包括公交站點(diǎn)設(shè)置、公交換乘組織等)［1］.其中設(shè)置單行道是比較有效的組織方式［2］.

1 路網(wǎng)服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)

交通服務(wù)水平及其評(píng)價(jià)因素服務(wù)水平是描述交通流的運(yùn)行條件及駕駛員與乘客對(duì)其感受質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)［3］.國內(nèi)外用來評(píng)價(jià)交叉口服務(wù)水平的指標(biāo)一般有:行車速度和運(yùn)行時(shí)間、交通受阻或受干擾的程度、行車安全性、行車的舒適性、乘客滿意程度等.

延誤是衡量駕駛員行車不方便感 、運(yùn)行受阻、燃料消耗和運(yùn)行時(shí)間損失的綜合反映，所以延誤是信號(hào)交叉口服務(wù)水平一個(gè)最重要的影響因素［4］.本文選取延誤時(shí)間和排隊(duì)長度作為服務(wù)水平的評(píng)價(jià)指標(biāo).

1.1 延誤時(shí)間

每一車道組的延誤［5］可表示為

式中，d為車道組中每輛車的平均延誤，s/veh；C為周期長，s；g/C為車道組的綠信比，即有效綠燈時(shí)間與周期長之比；x為車道組的v/c比，c為車道組的通行能力，v為車道組的修正交通量.

利用延誤估算可以得到每個(gè)車道組每輛車的平均停車延誤，利用這些值可得到交叉口一個(gè)引道及整個(gè)交叉口的平均延誤.通常用車道校正流量加權(quán)計(jì)算車道組延誤.于是，車道組延誤的計(jì)算為

式中:dA為引道A的延誤，s/veh；di為引道A上車道組i的延誤，s/veh；vi為車道組 i的校正流量，veh/h.

進(jìn)一步將各引道延誤加以平均，得到交叉口的平均延誤為

式中，dl為交叉口每輛的平均延誤；vA為引道A的校正流量，veh/h.

交叉口服務(wù)水平與平均停車延誤有關(guān).得到每一個(gè)車道組的延誤后，就可得到每一引道及交叉口的平均延誤，進(jìn)而通過查表確定適當(dāng)?shù)姆?wù)水平［5］.

1.2 排隊(duì)長度

為了更好地體現(xiàn)各交叉口的車輛排隊(duì)情況，本文中的排隊(duì)長度是指每個(gè)交叉口中每個(gè)進(jìn)口各車道的平均排隊(duì)長度.

各車道的平均排隊(duì)長度可按如下方法計(jì)算:

式中，Lk為車道k的平均排隊(duì)長度；Lki為車道k第i個(gè)車隊(duì)的長度；nk為車道k排隊(duì)數(shù)量.

2 單向交通設(shè)置條件

1)道路網(wǎng)條件

棋盤式、放射環(huán)式、自由式或是混合式道路系統(tǒng)都能實(shí)行單向交通流組織，其中棋盤式道路系統(tǒng)是最適合組織單向交通流組織的城市道路網(wǎng)絡(luò)，且棋盤式道路網(wǎng)適合固定的單行方式［6］.相鄰的兩條道路可配對(duì)組織單向通行，局部道路網(wǎng)可組織成單向通行，甚至整個(gè)城市路網(wǎng)都可組織成單向通行，但道路網(wǎng)密度應(yīng)較大，道路間距應(yīng)不大于400 m［7］.

2)路段條件

具有相同或相近的起終點(diǎn)，車道寬度相近的兩條接近平行的道路，其通行能力大致相等，可組織單向交通；對(duì)于通行能力不相等的兩條道路，如果通行能力小的道路能滿足近期交通量需求，也可組織單向交通［7］.對(duì)于不同等級(jí)的兩條平行道路，如主干路與支路，可以僅把支路改為單向交通.這樣既增加支路的通行能力，又對(duì)主干路上的車流起到疏散作用.簡而言之，路網(wǎng)中存在對(duì)偶支路，且對(duì)偶支路與其相連的路段形成回路才可組織單行［8］.

3)交通條件

如果單行道交通流量高低變化幅度較大，則應(yīng)采用動(dòng)態(tài)交通組織［9］，如潮汐交通，可設(shè)置為定時(shí)單向交通，在早晚高峰期間實(shí)行單向通行，平峰時(shí)實(shí)行雙向通行［7］.在特定條件下，存在單向交叉口［10］.

4)環(huán)境條件

若需通過拓寬道路來增大通行能力，而路側(cè)又是古跡、重要建筑物、綠化，或者拓寬為雙車道后無法解決停車問題時(shí)，可采用單向交通流組織以增加道路通行能力和車道利用率［7］，同時(shí)又能保留重要建筑物、綠化或者必要的停車道.

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 紹興市區(qū)北海小學(xué)-紹興一中周邊道路網(wǎng)現(xiàn)狀

紹興的北海小學(xué)和紹興一中這兩所學(xué)校很近，且周邊的解放路與勝利路又是紹興市區(qū)車流比較集中的地方，所以本文以北海小學(xué)-紹興一中周邊道路為例.北海小學(xué)-紹興一中周邊主要道路有解放路、勝利路、小校場路、試弄、鐵甲營路、新河弄等；周邊主要單位有北海小學(xué)、紹興一中、市人大政協(xié)辦公樓、市常委樓、社保中心、城市廣場等.

除了試弄由北向南單向通行外，其他路段均為雙向通行.解放路由南向西24 h禁止左轉(zhuǎn).勝利路由西向北高峰時(shí)段禁止左轉(zhuǎn).除解放路-勝利路路口為燈控外，其他各路口均為非燈控.新河弄和鐵甲營路局部路段單側(cè)設(shè)置24 h停車位(白色).北海小學(xué)門口兩側(cè)各有50 m左右硬隔離措施.

北海小學(xué)-紹興一中周邊道路擁堵的主要原因是勝利路、解放路流量較大(尤其是早晚高峰時(shí)段)，新河弄上機(jī)動(dòng)車停放無序.北海小學(xué)-紹興一中周邊的解放路-勝利路路口流量統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示.

表1 解放路勝利路流量統(tǒng)計(jì)表 輛/h

3.2 單行可行性分析

北海小學(xué)-紹興一中周邊道路屬于棋盤式道路系統(tǒng)，且新河弄和勝利路屬于不同等級(jí)的道路，鐵甲營和解放路、試弄和解放路也屬于不同等級(jí)的兩條平行的道路，且試弄、新河弄以及鐵甲營都較窄，可把支路改為單向交通，主干路仍保留雙向交通，支路與主干路的一個(gè)方向組成一對(duì)單向交通.該區(qū)域各路口距離均小于400 m，且新河弄沿線需要留一部分空間作停車之用.根據(jù)前面的單行設(shè)置條件可知，為提高道路的通行能力和通行速度，該區(qū)域可以設(shè)置單行.

3.3 方案設(shè)計(jì)

1)方案1

對(duì)交通流組織、路口燈控、停車措施和隔離措施作如下改進(jìn)(如圖1所示):

①交通流組織.新河弄由東向西實(shí)行單向通行；鐵甲營路由北向南實(shí)行單向通行；試弄由南向北實(shí)行單向通行；小校場路-勝利路路口禁止由北往東左轉(zhuǎn).其他某些路口視單行措施作相應(yīng)的禁止左/右轉(zhuǎn).

②路口燈控.如圖1所示，除保持解放路-勝利路路口為燈控外，新河弄-解放路路口、勝利路-倉橋直街路口和勝利路-鐵甲營路路口改為燈控路口，其他各路口保持非燈控.

③停車措施.如圖1所示，新河弄局部路段設(shè)置停車位:路南側(cè)設(shè)置24 h停車位(白色)；路北側(cè)設(shè)置臨時(shí)停車位(黃色)，允許在上下學(xué)高峰時(shí)段(早上6:30—8:00；晚上15:30—17:30)臨時(shí)停車接送學(xué)生.鐵甲營路局部路段西側(cè)設(shè)置24 h停車位(白色).勝利路(勝利路鐵甲營路口-勝利路解放路路口路段)南側(cè)非機(jī)動(dòng)車道設(shè)置臨時(shí)停車位(黃色)，允許在上下學(xué)高峰時(shí)段臨時(shí)停車接送學(xué)生.

④隔離措施.如圖1所示，新河弄兩側(cè)北海小學(xué)門口兩側(cè)各有50 m左右的硬隔離措施.勝利路北側(cè)紹興一中門口兩側(cè)設(shè)置50 m左右的硬隔離措施.

2)方案2

對(duì)交通流組織做如下改進(jìn)(見圖2):新河弄由西向東單向通行；鐵甲營路由南向北單向通行；試弄由南向北單向通行；小校場路勝利路路口禁止由北往東左轉(zhuǎn).其他某些路口視單行措施作相應(yīng)的禁止左/右轉(zhuǎn).

路口燈控、停車措施和隔離措施的改進(jìn)和方案1相同.

4 仿真分析

4.1 仿真結(jié)果分析

對(duì)北海小學(xué)-紹興一中附近道路的現(xiàn)狀以及在方案1、方案2的路網(wǎng)狀況進(jìn)行仿真.選取第2節(jié)中排隊(duì)長度以及平均延誤時(shí)間作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)道路通行現(xiàn)狀以及在方案1、方案2的通行情況進(jìn)行分析比較.

勝利路-解放路路口現(xiàn)狀與方案1、方案2的平均延誤時(shí)間和平均排隊(duì)長度比較如圖3和4所示.

由圖3和圖4可見，在方案1中，勝利路-解放路路口的平均延誤時(shí)間減小，早晚高峰時(shí)期的平均排隊(duì)長度也略有減小；在方案2中，勝利路-解放路路口的平均延誤時(shí)間明顯減小，早晚高峰時(shí)期的平均排隊(duì)長度略有減小.

同理，對(duì)北海小學(xué)-紹興一中周邊其他主要路口進(jìn)行分析如下:

圖1 方案1示意圖(單位:m)

圖2 方案2示意圖(單位:m)

圖3 勝利路-解放路路口平均延誤時(shí)間比較

1)早高峰時(shí)期.在方案1中，解放路-新河弄路口的平均延誤時(shí)間略減小，排隊(duì)長度明顯減??；勝利路-小校場路口的平均延誤時(shí)間減小了20%左右，排隊(duì)長度基本不變；勝利路-鐵甲營路口的平均延誤時(shí)間和平均排隊(duì)長度都略有增大；新河弄沿線路口的平均延誤時(shí)間和平均排隊(duì)長度明顯減小.而在方案2中，解放路-新河弄路口的平均延誤時(shí)間基本不變，排隊(duì)長度略減?。粍倮?小校場路口的平均延誤時(shí)間減小了70%左右，排隊(duì)長度明顯減?。粍倮?鐵甲營路口的平均延誤時(shí)間與平均排隊(duì)長度均增大；新河弄沿線平均延誤時(shí)間和平均排隊(duì)長度減小.

圖4 勝利路-解放路路口平均排隊(duì)長度比較

2)晚高峰時(shí)期.在方案1中，解放路-新河弄路口的平均延誤時(shí)間略減小，排隊(duì)長度明顯減??；勝利路-小校場路口的平均延誤時(shí)間減小了14%左右，排隊(duì)長度略有減??；勝利路-鐵甲營路口的平均延誤時(shí)間和排隊(duì)長度略有增大；新河弄沿線路口的平均延誤時(shí)間和排隊(duì)長度均減小.而在方案2中，解放路-新河弄路口的平均延誤時(shí)間基本不變，排隊(duì)長度略減??；勝利路-小校場路口的平均延誤時(shí)間減小了89%左右，排隊(duì)長隊(duì)也減小了很多；勝利路-鐵甲營路口的平均延誤時(shí)間和排隊(duì)長度都略有增大；新河弄沿線路口的平均延誤時(shí)間和排隊(duì)長度均減小.

總體來看，方案2略優(yōu)于方案1:在方案1中，鑒于北海小學(xué)的地理位置，上下學(xué)高峰期家長接送小孩只能從試弄或者小校場繞行(勝利路-解放路路口西進(jìn)口禁左)，而這2條路都只有一車道，所以通行壓力相對(duì)較大，相對(duì)而言，方案2的單行繞行方式比較有利.單行造成勝利路-鐵甲營路口、勝利路-試弄路口的延時(shí)和排隊(duì)長度略有增加，但單行方向沿線路口排隊(duì)長度均減小，比較通暢.

4.2 方案1的評(píng)價(jià)

通過上述仿真分析可見

1)方案1的優(yōu)點(diǎn)為:①在加強(qiáng)停車管理的前提下，可以明顯改善新河弄、鐵甲營路路段的交通狀況，提高該路段的通行能力.② 可以改善紹興一中前面的交通秩序.③可以適當(dāng)減少勝利路由東往西的通行壓力.④實(shí)現(xiàn)在解放路-勝利路路口北進(jìn)口禁止車輛由北往西右轉(zhuǎn)，提高解放路的通行效率.

2)不足之處在于:①在一定程度上會(huì)增加勝利路由西往東的通行壓力.② 如果解放路-勝利路路口的西進(jìn)口高峰時(shí)段禁止車輛從西往北左轉(zhuǎn)的措施不廢除，將導(dǎo)致從解放北路過來的接送車輛無法以較近的路程返回.③ 高峰時(shí)段可能會(huì)在勝利路-鐵甲營路口引起擁堵，并造成該路口的西進(jìn)口較長排隊(duì).

4.3 方案2的評(píng)價(jià)

1)方案2的優(yōu)點(diǎn)為:①在加強(qiáng)停車管理的前提下，可以明顯改善新河弄、鐵甲營路段的交通狀況，提高該路段的通行能力.② 可以改善紹興一中前面的交通秩序.③ 可以適當(dāng)減少勝利路由西往東的通行壓力.④ 可以方便市人大政協(xié)機(jī)關(guān)的出入.⑤可以實(shí)現(xiàn)在解放路-勝利路路口西進(jìn)口24 h禁止車輛從西往北左轉(zhuǎn)，從而提高勝利路由西往東的通行效率.

2)不足之處在于:①增加了勝利路由東往西的通行壓力.② 如果解放路-勝利路路口南口禁左的措施不廢除，將導(dǎo)致從解放南路過來的接送車輛無法以較近的路程到達(dá)北海小學(xué).③ 高峰時(shí)段可能會(huì)引起新河弄-解放路擁堵.

5 結(jié)語

紹興市北海小學(xué)-紹興一中周邊道路網(wǎng)是比較典型的學(xué)校周邊道路網(wǎng).針對(duì)該區(qū)域的交通擁堵情況，本文設(shè)計(jì)了2個(gè)單行方案，分別就交通流組織(單行和信號(hào)控制)、路口燈控、停車措施和隔離措施做了一些改善.并用TransModeler交通仿真軟件進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明，方案2略優(yōu)于方案1，并且方案2已應(yīng)用于北海小學(xué)-紹興一中周邊道路網(wǎng).

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