袁俐雯

摘 要：伴隨著城市化進(jìn)程的不斷加速，城市中日益完善的交通網(wǎng)絡(luò)，既方便了人們的外出之余，也為出行時(shí)的選擇道路提供了更為廣闊的空間。然而，過(guò)度密集的交通網(wǎng)絡(luò)有時(shí)也會(huì)對(duì)車(chē)輛的通行產(chǎn)生干擾，造成道路的擁堵，大大降低了交通網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際使用效率?；谏鲜霰尘埃紤]評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)反映小區(qū)開(kāi)放前后道路結(jié)構(gòu)的變化、路程的變化等，建立有關(guān)小區(qū)道路通行的評(píng)價(jià)指標(biāo)，用于評(píng)價(jià)小區(qū)開(kāi)放對(duì)周邊道路通行的影響。并運(yùn)用道路交通仿真模型sumo平臺(tái)，寫(xiě)入?yún)?shù)構(gòu)建道路交通模擬模型，就是否應(yīng)該開(kāi)放小區(qū)道路為話題，展開(kāi)探討開(kāi)放小區(qū)前后對(duì)于區(qū)域道路通行能力的影響。

關(guān)鍵詞：sumo平臺(tái)；模擬仿真；道路交通規(guī)劃

一、模型假設(shè)與約定

1.不考慮道路故障及車(chē)輛無(wú)法正常行駛等非正常因素對(duì)小區(qū)周邊道路通行的影響。

2.約定模擬車(chē)輛通行的時(shí)間選擇在高峰期。

3.假定小區(qū)內(nèi)部為單行車(chē)道。

二、符號(hào)說(shuō)明及名詞定義

T…………………………………………全部車(chē)輛通過(guò)該區(qū)域的總時(shí)間

………………………………………全部車(chē)輛通過(guò)該區(qū)域的平均時(shí)間

N………………………………………………………………車(chē)輛總數(shù)

……………………………………………第i輛車(chē)通過(guò)該區(qū)域的時(shí)間

…………………………………………第i輛車(chē)通過(guò)該區(qū)域的平均速度

………………………………………………第i輛車(chē)行駛的區(qū)域總路程

………………………………區(qū)域內(nèi)所有車(chē)輛行駛過(guò)程中的最大路程

………………………………區(qū)域內(nèi)所有車(chē)輛行駛過(guò)程中的最小路程

………………………………區(qū)域內(nèi)所有車(chē)輛行駛過(guò)程中的最大速度

………………………………區(qū)域內(nèi)所有車(chē)輛行駛過(guò)程中的最小速度

G…………………………………………小區(qū)道路的復(fù)雜程度

………………………………………………小區(qū)道路的入口數(shù)

………………………………………………小區(qū)道路的出口數(shù)

其中i可以取1、2、3……N（i為大于0的整數(shù)）

三、建立合適的指標(biāo)評(píng)價(jià)體系

指標(biāo)一：時(shí)間成本t

即區(qū)域內(nèi)駛過(guò)車(chē)輛的平均時(shí)間。選擇該變量作為評(píng)判影響程度的指標(biāo)，是考慮到真實(shí)的車(chē)輛行駛過(guò)程中，人們對(duì)于出行效率的追求?？释軌蛲ㄟ^(guò)開(kāi)通小區(qū)，增加道路，以緩解車(chē)輛阻塞過(guò)程所耗用的時(shí)間價(jià)值。

指標(biāo)二：通行能力指標(biāo)

即車(chē)輛總數(shù)與全部車(chē)輛通過(guò)該區(qū)域的總時(shí)間之比。選擇該變量，是能夠從更加直觀的角度判斷道路的真實(shí)運(yùn)載能力。

指標(biāo)三：區(qū)域內(nèi)駛過(guò)車(chē)輛的平均路程S

選擇該變量作為評(píng)判影響程度的指標(biāo)，結(jié)合了小區(qū)開(kāi)通后，對(duì)于車(chē)輛在指定區(qū)域內(nèi)行駛路徑長(zhǎng)度的改變。即人們可以通過(guò)選擇不同的出行路徑，以改變總的行駛車(chē)程。從節(jié)省車(chē)輛出行耗油量的角度看，平均路程有很大的利用價(jià)值。

指標(biāo)四：區(qū)域內(nèi)駛過(guò)車(chē)輛的平均速度V

車(chē)輛的通行速度，一直以來(lái)都是評(píng)判行駛路況擁堵?tīng)顩r的傳統(tǒng)參照指標(biāo)。通過(guò)區(qū)域內(nèi)駛過(guò)車(chē)輛的平均速度，人們可以從宏觀的視角比較小區(qū)開(kāi)通前后，對(duì)道路通行的實(shí)際影響。

指標(biāo)五：區(qū)域內(nèi)駛過(guò)車(chē)輛的最大/小通行速度比Dv

區(qū)域內(nèi)駛過(guò)車(chē)輛的最大/最小通行速度比，即為該區(qū)域內(nèi)所有車(chē)輛行駛過(guò)程中的最大速度與最小速度之比。通過(guò)研究速度差異，比較不同比值下，相應(yīng)的道路情況。

指標(biāo)六：區(qū)域內(nèi)駛過(guò)車(chē)輛的小區(qū)對(duì)主要道路的分流能力Ds

區(qū)域內(nèi)駛過(guò)車(chē)輛的小區(qū)對(duì)主要道路的分流能力，即為該區(qū)域內(nèi)所有車(chē)輛行駛過(guò)程中的最長(zhǎng)路程與最短路程之比。

指標(biāo)七：小區(qū)道路的復(fù)雜程度G

小區(qū)道路的復(fù)雜程度G，即為道路入口數(shù)與道路出口數(shù)比值。

四、建立小區(qū)的開(kāi)放對(duì)周邊道路通行影響的模型

4.1時(shí)間成本的模型建立

在模型建立的過(guò)程中，定義時(shí)間成本的概念，等于區(qū)域內(nèi)駛過(guò)車(chē)輛的平均時(shí)間。利用每輛車(chē)通過(guò)該區(qū)域的時(shí)間之和加總，除以車(chē)輛總額N，得到區(qū)域內(nèi)駛過(guò)車(chē)輛的平均時(shí)間：

運(yùn)用得到的數(shù)據(jù)結(jié)果，分析小區(qū)開(kāi)放前后通行車(chē)輛平均時(shí)間的變化。當(dāng)小區(qū)開(kāi)放后，如果平均時(shí)間減少，則說(shuō)明小區(qū)的開(kāi)放對(duì)周邊道路的通行起到了幫助的作用；如果平均時(shí)間增加，則說(shuō)明小區(qū)的開(kāi)放反而加重了通行的壓力，使得車(chē)輛通行的平均時(shí)間反增不減。

4.2單位道路通行量指標(biāo)的模型建立

定義區(qū)域道路的單位通行量 ，即單位時(shí)間內(nèi)該區(qū)域通過(guò)的車(chē)輛數(shù)目，將該指標(biāo)作為評(píng)判區(qū)域道路疏通交通流能力的標(biāo)準(zhǔn)。體現(xiàn)了道路的最大承載車(chē)流限度。該值越大，則說(shuō)明其疏通交通流的能力越強(qiáng)。

4.3平均路程指標(biāo)的模型建立

首先，計(jì)算出在區(qū)域內(nèi)行駛車(chē)輛的總路程—— ，然后除以車(chē)輛的總數(shù)額N，得到關(guān)于平均路程的函數(shù)模型：

該指標(biāo)用以描述車(chē)輛在該區(qū)域路段的路程成本。

4.4平均速度指標(biāo)的模型建立

首先，計(jì)算出在區(qū)域內(nèi)行駛車(chē)輛的總平均速度—— ，然后除以車(chē)輛的總數(shù)額N，得到關(guān)于平均速度的函數(shù)模型：

該指標(biāo)可以近似的表示車(chē)輛在該區(qū)域道路的行駛速度，其值越大，則表示車(chē)輛在該區(qū)域能夠達(dá)到更高的行駛速度，即該區(qū)域的道路越通暢。

4.5速度差異的模型建立

利用區(qū)域內(nèi)所有車(chē)輛行駛過(guò)程中的最大速度與最小速度之比。得到的比值即為速度差異。

該指標(biāo)是一個(gè)恒大于1的數(shù)，當(dāng)其數(shù)值越接近于1時(shí)，表示該區(qū)域道路的路況復(fù)雜程度越低，反之即證明路況越為復(fù)雜。

4.6小區(qū)對(duì)主要道路的分流能力的模型建立

利用區(qū)域內(nèi)所有車(chē)輛行駛過(guò)程中的最長(zhǎng)路程與最短路程之比。得到的比值即為小區(qū)對(duì)主要道路的分流能力。

4.7小區(qū)道路復(fù)雜程度的模型建立

利用小區(qū)道路入口數(shù)，與小區(qū)道路的出口數(shù)的比值，構(gòu)造小區(qū)道路復(fù)雜程度如下：

當(dāng)G的值越大，說(shuō)明小區(qū)道路復(fù)雜程度越高。

五、研究不同類(lèi)型小區(qū)開(kāi)放前后對(duì)道路通行的影響

首先需要明確，對(duì)不同類(lèi)型小區(qū)的分辨標(biāo)準(zhǔn)。也就是可以從小區(qū)內(nèi)部道路的數(shù)量情況、繁簡(jiǎn)程度，或者是否允許雙向通行等多種角度去分析，得到劃分小區(qū)類(lèi)型的方式。然后，將按照分辨標(biāo)準(zhǔn)劃分出的每一種小區(qū)類(lèi)型，視為可能影響最終通行結(jié)果的因素，逐一進(jìn)行考慮、比較。本文選取了其中的三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行道路通行模擬測(cè)試。

為更好地模擬車(chē)輛行駛過(guò)程中的真實(shí)道路情況，借助sumo交通仿真軟件，生成場(chǎng)景設(shè)計(jì)出的小區(qū)周?chē)煌ňW(wǎng)絡(luò)模型圖如圖1所示：

圖1中，O點(diǎn)處為小區(qū)所處位置，D處設(shè)置了交通安全信號(hào)燈。

結(jié)合交通網(wǎng)絡(luò)模型圖，本文一共設(shè)定了八種不同的道路開(kāi)放場(chǎng)景。

場(chǎng)景1：OA、OC、OE路段不允許通車(chē)，其余道路正常通行。且通行方向?yàn)橛蒔端口指向Q端口。

場(chǎng)景2：OA、OC、OE路段不允許通車(chē)，其余道路正常通行。且通行方向?yàn)橛蒕端口指向P端口。

場(chǎng)景3：OC路段不允許通車(chē)，其余道路正常通行。且通行方向?yàn)橛蒔端口指向Q端口。

場(chǎng)景4：OC路段不允許通車(chē)，其余道路正常通行。且通行方向?yàn)橛蒕端口指向P端口。

場(chǎng)景5：每個(gè)路段的道路均正常通行。且橫向道路上的通行方向?yàn)橛蒔端口指向Q端口，縱向道路OC上，通行方向?yàn)橛蒀端口指向O端口。

場(chǎng)景6：每個(gè)路段的道路均正常通行。且橫向道路上的通行方向?yàn)橛蒕端口指向P端口，縱向道路OC上，通行方向?yàn)橛蒀端口指向O端口。

場(chǎng)景7：每個(gè)路段的道路均正常通行。且橫向道路上的通行方向?yàn)橛蒔端口指向Q端口，縱向道路OC上，通行方向?yàn)橛蒓端口指向C端口。

場(chǎng)景8：每個(gè)路段的道路均正常通行。且橫向道路上的通行方向?yàn)橛蒕端口指向P端口，縱向道路OC上，通行方向?yàn)橛蒓端口指向C端口。

5.1時(shí)間成本評(píng)價(jià)指標(biāo)分析

如表1所示，車(chē)輛間隔時(shí)間會(huì)影響車(chē)輛通過(guò)該路程的時(shí)間成本，車(chē)輛時(shí)間間隔越小，時(shí)間成本越大。再由sumo交通軟件模擬得到的數(shù)據(jù)做定量分析，車(chē)輛時(shí)間間隔越小，造成道路擁堵的情況越嚴(yán)重。此外，場(chǎng)景5時(shí)間成本比場(chǎng)景6大，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)在左轉(zhuǎn)彎處開(kāi)放出口多入口即復(fù)雜度小的小區(qū)，與理想狀態(tài)下通過(guò)該區(qū)域車(chē)輛的時(shí)間成本比較，不僅不能減緩主干道的交通擁堵情況，還加劇了主干道的擁擠。再將場(chǎng)景7與場(chǎng)景8的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，在右轉(zhuǎn)彎處開(kāi)放單入口多出口即復(fù)雜度大的小區(qū)，可以增大主干道的車(chē)輛通行能力以及減少該路段的時(shí)間成本。

5.2單位道路通行量評(píng)價(jià)指標(biāo)分析

如表2所示，當(dāng)車(chē)輛發(fā)車(chē)間隔為5s和7s時(shí)，各種場(chǎng)景的通行能力相同，表明在該車(chē)輛發(fā)車(chē)間隔下，各種場(chǎng)景都未發(fā)生擁堵情況，即單位道路通行量?jī)H與車(chē)輛發(fā)車(chē)間隔有關(guān)。

當(dāng)車(chē)輛發(fā)車(chē)間隔為1s和3s時(shí)，各種場(chǎng)景相對(duì)于車(chē)輛發(fā)車(chē)間隔為5s和7s時(shí)有明顯的變化趨勢(shì)，觀察發(fā)現(xiàn)，場(chǎng)景5和場(chǎng)景6的單位道路通行量顯著低于其他場(chǎng)景下的道路通行能力。觀察這兩種場(chǎng)景圖可以發(fā)現(xiàn)，其開(kāi)放小區(qū)的入口數(shù)均大于出口數(shù)，開(kāi)放此類(lèi)小區(qū)會(huì)造成道路的擁堵。同時(shí)可觀察到場(chǎng)景8的道路通行能力均處于較大值，分析其場(chǎng)景圖可知其開(kāi)放小區(qū)的出口數(shù)大于入口數(shù)，若開(kāi)放此類(lèi)小區(qū)可以提高區(qū)域道路通行能力。

5.3小區(qū)對(duì)主要道路的分流能力評(píng)價(jià)指標(biāo)分析

如表3表4所示，當(dāng)不同場(chǎng)景下的小區(qū)對(duì)主要道路的分流能力相等時(shí)，不能簡(jiǎn)單的判斷該不同場(chǎng)景對(duì)道路通行能力的影響相同，所以綜合小區(qū)對(duì)主要道路的分流能力與復(fù)雜度可以得知場(chǎng)景7和場(chǎng)景8兩種小區(qū)類(lèi)型開(kāi)放對(duì)緩解道路擁堵有促進(jìn)作用。

六、關(guān)于小區(qū)開(kāi)放的合理化建議

其一，根據(jù)定義的道路復(fù)雜度G，進(jìn)行的探討分析。當(dāng)其取值越大時(shí)，即小區(qū)對(duì)主要道路的復(fù)雜度越高。在這種情況下，開(kāi)放小區(qū)反而會(huì)造成擁堵。所以，建議只有當(dāng)路況復(fù)雜系數(shù)較小時(shí)，即入口數(shù)小于出口數(shù)的小區(qū)，提倡開(kāi)放。

其二，運(yùn)用sumo軟件，從數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)在小區(qū)對(duì)主要道路的分流能力較大時(shí)的場(chǎng)景，建議城市規(guī)劃和交通管理部門(mén)應(yīng)該開(kāi)放小區(qū)對(duì)主要道路的分流能力大的小區(qū)。小區(qū)對(duì)主要道路的分流能力大的小區(qū)雖然復(fù)雜度不大，但能疏通主干道的車(chē)輛。開(kāi)通后提高了車(chē)輛的平均速度，減少了平均路程和時(shí)間成本，為出行帶來(lái)了便利。倘如小區(qū)離信號(hào)燈很近（小區(qū)對(duì)主要道路的分流能力?。?，不應(yīng)該開(kāi)放該小區(qū)，若開(kāi)放此類(lèi)小區(qū)，必定加大主干道的擁擠，降低了主干道的車(chē)輛通行能力。

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