小區(qū)開放對(duì)道路車流量影響的分析

古結(jié)平 馬國(guó)棟 劉芯宇 秦秀紅

摘 要：針對(duì)封閉式小區(qū)的開放對(duì)周邊道路通行的影響問題，本文研究小區(qū)的開放優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高道路通行能力，旨在改善交通狀況.首先構(gòu)建J=ρu這一評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，再建立一維管流交通流模型，使得計(jì)算耗時(shí)相對(duì)較少且匝道的出入流較優(yōu)?；谝呀⒌哪Ｐ?，考察玉林市教育路一公務(wù)員小區(qū)出口右轉(zhuǎn)車輛對(duì)直行主車道車流的影響，引用差分公式求解，并用MATLAB進(jìn)行數(shù)值模擬繪出曲線圖，使數(shù)據(jù)與變化趨勢(shì)更直觀呈現(xiàn)，比較不同類型的小區(qū)開放前后對(duì)道路的影響。

關(guān)鍵詞：一維管流模型;差分公式;車流量;馳豫項(xiàng);車輛密度

在21世紀(jì)的今天，經(jīng)濟(jì)飛速增長(zhǎng)，人民生活水平不斷提高，私家車在城市中逐漸普及，城市交通擁堵問題成為焦點(diǎn)。近幾年，國(guó)家陸續(xù)頒布了有關(guān)加強(qiáng)城市道路交通管理的文件，其中有提出不再建設(shè)封閉式住宅小區(qū)，已建設(shè)完成的住宅小區(qū)和工作單位樓房要逐步開放的建議。因此，討論封閉式小區(qū)是否開放問題十分必要且重要。

本文基于以上研究背景，分析小區(qū)結(jié)構(gòu)、周邊道路結(jié)構(gòu)以及車流量等因素對(duì)小區(qū)開放產(chǎn)生的影響，建立關(guān)于車輛通行的數(shù)學(xué)模型，用以研究小區(qū)開放對(duì)周邊道路通行的影響。根據(jù)研究結(jié)果，從交通通行的角度，向城市規(guī)劃和交通管理部門提出關(guān)于小區(qū)開放的合理化建議。

1 模型假設(shè)

首先對(duì)住宅小區(qū)周邊路網(wǎng)做出如下假設(shè)：

（1）所有路級(jí)相同，路段長(zhǎng)度相同，通行能力相同且已有交通量相同的理想路網(wǎng);

（2）封閉式住宅小區(qū)生成的交通在路網(wǎng)上的分布不存在方向性差異（即出行不受另一端點(diǎn)分布位置差異的影響）;

（3）除了研究的主要因素外，其他影響因素如：小區(qū)安保，小區(qū)面積等都理想化;

（4）假設(shè)小區(qū)周邊只有一條主干道，研究只有一個(gè)出口的小區(qū)和有三個(gè)出口的小區(qū)，其出口通向的是同一條主干道;

（5）小區(qū)出行者對(duì)所有道路信息充分了解。

2 模型建立

2.1 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

小區(qū)對(duì)周邊道路通行的主要影響是道路密度、周邊道路面積、道路通行能力，針對(duì)以上問題，我們主要采取選用一維管流交通流模型，因此我們建立J=ρu，這一評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，其中：J代表車流量，ρ代表單位長(zhǎng)度的車輛數(shù)，u代表車子的速度，車流量是通過車輛密度與車輛速度來影響的。

在上班高峰期時(shí)，道路上車輛增多，從小區(qū)出來的車輛也同樣會(huì)增多，使得道路上車輛密度增大，車流量也隨之增大，當(dāng)?shù)缆飞系能囕v密度達(dá)到一個(gè)飽和狀態(tài)時(shí)，道路上的車輛還能順暢通行。若進(jìn)一步小區(qū)有車輛出來，將會(huì)導(dǎo)致主干道上交通堵塞，小區(qū)出口處車輛也會(huì)擠壓交叉口，小區(qū)路口后面有大量的車輛堆集，導(dǎo)致主干道上的車流量減少。在非高峰時(shí)間，道路上車輛密度趨于平穩(wěn)，車速穩(wěn)定，從小區(qū)出口轉(zhuǎn)向主干道的車輛也較穩(wěn)定，道路上的車流量達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，道路交通暢通;在深夜至清晨這段時(shí)間，道路上車輛較少，車輛密度小，車速相對(duì)穩(wěn)定，車流量比較小，小區(qū)是否開放對(duì)周邊道路通行影響不大;因此，可以通過車流量（J），密度（ρ）以及車子的速度（u）三者間的關(guān)系，來評(píng)價(jià)小區(qū)開放對(duì)周邊道路通行的影響。

2.2 建立交通流模型

交通流模型在交通系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析中起著關(guān)鍵性的作用，因此，針對(duì)一些具體的交通過程，必須因地制宜地采用合理的數(shù)學(xué)模型來描述和分析，才可獲得滿意的結(jié)果，并建立數(shù)學(xué)模型為：

假定初始速度為平衡速度ux，0=uekx，0。參數(shù)取值Δk0=0.01veh/m，Δx=100m，Δt=1s，uf=50461m/s。根據(jù)所選參數(shù)，將主干道分為322個(gè)單元，小區(qū)出口1、2、3分別設(shè)置在100、180、250單元處，每一時(shí)刻從各個(gè)出口進(jìn)入主干道的車輛數(shù)由系統(tǒng)隨機(jī)確定，小區(qū)出口1、2、3上的車輛進(jìn)入主干道的概率分別為0.15、0.25、0.35。數(shù)值模擬時(shí)間為5分鐘。

由于主干道上車輛的暢行速度較小，小區(qū)出口上的車輛對(duì)主干道車流一起向前運(yùn)動(dòng)，所以可看到密度慢慢增大;隨著初始密度k0的增大，小區(qū)路口道上的車輛對(duì)主干道車流影響增大，并且小區(qū)出口周邊車輛密度都在增大;初始密度k0進(jìn)一步增加，這時(shí)小區(qū)路口后面有大量的車輛堆集，車輛密度曲線走勢(shì)呈波峰形狀。

從評(píng)價(jià)指標(biāo)體系我們可以知道，小區(qū)對(duì)周邊道路的影響可以通過J=ρu這一指標(biāo)來評(píng)價(jià)，車流量是通過車輛密度與車輛速度來影響的，而車流量是反映道路是否暢通的指標(biāo)之一。所以從交通通行的角度出發(fā)，可以在交通高峰時(shí)期，安排交警等人員在小區(qū)主干道附近交叉口進(jìn)行交通協(xié)管，以便于控制小區(qū)出口附近主干道的車輛密度，使車輛密度維持在與車流量成正比的范圍內(nèi)，從而保證主干道車流通暢。

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