城市混合交通條件下機動車道路行程時間研究

向怡帆

摘 要：目前我國城市機動化進程剛進入起步階段，絕大多數(shù)城市的非機動車出行量占到出行總量的25%—40%，機非混行現(xiàn)象嚴重，直接影響到機動車平均出行時耗;因此，考慮到我國大多數(shù)城市混合交通的特性，對傳統(tǒng)HCM交叉口延誤函數(shù)進行改進，為混合交通下的交叉口延誤時間計算提供思路。

關鍵詞：混合交通;最小二乘法;HCM2010交叉口延誤函數(shù)

0 引言

“混合交通”是我國大多數(shù)城市所具備的交通特征，現(xiàn)如今，各大城市的道路仍然以平面交通為主，而這種交通組織方式特別容易受到混合交通的影響，而使道路出現(xiàn)擁堵、通行效率下降等現(xiàn)象的發(fā)生，機動車平均出行時耗明顯增加[1]。對于混合交通嚴重的城市，尤其是城市中心區(qū)，由于強大的交通輻射和吸引能力，各類車型都會經(jīng)過市中心區(qū)，混合交通的特征十分明顯。然有些道路設置了自行車道、人行道，使人們交通出行更加安全和便捷，但非機動車和行人亂行的現(xiàn)象依然普遍，配置設施依然不完善，這些制約讓混合交通流廣泛存在于日常交通中。

1 交叉口延誤模型改進

HCM2010交叉口延誤模型是由美國交通研究委員會提出的，美國城市大部分交叉口組成是機動化的，非機動車所占全車型的比例小，但在我國，以德陽為例的大部分城市中心區(qū)，非機動車達到了交叉口流量總數(shù)的40%以上，所以混合交通對機動車通過交叉口時所造成的干擾必須要考慮。然而目前在研究交叉口延誤時沒有考慮非機動車干擾這一影響因素，若使用傳統(tǒng)的HCM2010模型計算交叉口延誤不能滿足我國絕大多數(shù)機非混合嚴重的城市[2]，因此本文在傳統(tǒng)的HCM2010模型的基礎之上，引入非機動車干擾系數(shù)，該值可反映交叉口機非干擾嚴重程度，改進后的HCM2010模型用以下公式來表示[3]：

公式中，的分別代表干擾系數(shù)的影響因素，例如：機非機動車動車占比，交叉口飽和度，限速等等。本文利用實際調查數(shù)據(jù)，通過回歸分析的手段，各影響因素與干擾系數(shù)之間的關系，建立經(jīng)驗模型。

2 數(shù)據(jù)調查與分析

本文對德陽市5個典型交叉口交通情況進行了調查，并對5組數(shù)據(jù)的交叉口飽和度、非機動車占比進行整理匯總。發(fā)現(xiàn)HCM延誤計算模型計算的結果具有較大的誤差，誤差值范圍為：17.31—25.98，10個交叉口平均誤差為19.43%，且HCM2010模型計算值均比實測值要小。其主要原因是，HCM2010交叉口延誤計算模型是由美國交通研究委員會提出的，主要用于美國的城市信號控制交叉口，由于中國城市交通與美國城市交通流特征有所區(qū)別，我國城市道路交通組成結構復雜，混合交通現(xiàn)象較多，據(jù)統(tǒng)計，2017年年底，德陽市中心城區(qū)居民現(xiàn)狀的主要交通方式是慢行交通占全方式出行的64.1%，其中以自行車，電動自行車方式出行比例占22.95%。可見混合交通是德陽市道路交通的特點之一。將非機動車干擾系數(shù)與交叉口飽和度和交叉口非機動車占比例分別進行相關性分析，發(fā)現(xiàn)非機動車占比與非機動車干擾系數(shù)相關系數(shù)為0.946。分析表明非機動車占比為非機動車干擾系數(shù)的主要影響因素。

利用SPSS軟件對進行回歸分析，得到非機動車干擾系數(shù)與非機動車占比、交叉口飽和度之間的函數(shù)關系，公式如下：

3 TransCAD路阻函數(shù)模型擬合

在交通規(guī)劃軟件TransCAD中，路阻函數(shù)采用美國聯(lián)邦公路局BPR函數(shù)，其形式為：

該軟件為了能夠讓模型反映城市實際交通量特征，允許用戶通過Optional Input方式，對模型阻滯系數(shù)進行修改，使得機動車運行時耗與實際相接近，本文采用最小二乘法對傳統(tǒng)路阻函數(shù)進行擬合求得阻滯系數(shù)，改進后的BPR路阻函數(shù)計算出來的混合交通環(huán)境下機動車運行時耗更加精確。步驟如下：

①寫出表達式：

②求分別對的偏導數(shù)：

③利用迭代法根據(jù)公式上述求出改進后的阻滯系數(shù)，以長江西路—華山南路為例，根據(jù)該路段情況，參數(shù)取值分別為，L=400m，=60km/h，=1600pcu/h，=90s，=1.06，=0.42，=0.68，=0.37，借助Matlab軟件運用最小二乘法對BPR路阻模型進行擬合，求得阻滯系數(shù)分別為3.92與1.93。其擬合曲線如圖1所示：

4 結論

本文結合城市中心區(qū)混合交通的特點，考慮非機動車在路段與路網(wǎng)節(jié)點處對機動車行駛過程產生的影響，對傳統(tǒng)HCM2010交叉口延誤函數(shù)進行了修正再將該模型與傳統(tǒng)路阻函數(shù)模型進行擬合，運用最小二乘法求出阻滯系數(shù)，為研究混合交通嚴重的城市機動車道路行程時間計算提供了科學的依據(jù)，使交通預測的結果更加精確。

參考文獻：

[1]王建軍.嚴至杰交通調查與分析[S].北京：人民交通出版杜，1994：1-2，71-72.

[2]馬文勝.趙國鋒大中城市中心區(qū)停車現(xiàn)狀分析及對策研究[J].遼寧交通科技，2001，25（05）：34-36.

[3]鄭遠，杜豫川，孫立軍.美國聯(lián)邦公路局路阻函數(shù)探討[J].交通與運輸（學術版），2007（01）：24-26.