基于VISSIM仿真的城市更新項(xiàng)目交通咨詢研究

賴 旭，霍建州，李方衛(wèi)

基于VISSIM仿真的城市更新項(xiàng)目交通咨詢研究

賴 旭，霍建州，李方衛(wèi)

（深圳市城市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究中心股份有限公司，深圳 518000）

在土地資源緊約束的大背景下, 土地發(fā)展模式由增量擴(kuò)張向存量優(yōu)化轉(zhuǎn)變, 城市更新成為城市發(fā)展的主要方式。城市更新項(xiàng)目通常只注意提高用地開發(fā)強(qiáng)度, 缺乏對(duì)片區(qū)交通的整體統(tǒng)籌考慮, 當(dāng)片區(qū)存在多個(gè)城市更新項(xiàng)目時(shí), 會(huì)對(duì)交通體系造成強(qiáng)有力的沖擊。論文通過引入VISSIM微觀交通仿真軟件, 直觀展示片區(qū)道路交通運(yùn)行效果, 輸出交叉口評(píng)價(jià)指標(biāo), 評(píng)價(jià)城市更新項(xiàng)目對(duì)于片區(qū)交通的影響, 提出交通改善措施, 實(shí)現(xiàn)城市更新與城市交通的協(xié)調(diào)發(fā)展。最后, 以深圳市南山區(qū)沿山路片區(qū)城市更新項(xiàng)目為例進(jìn)行說明。

城市更新; 交通體系; 交通仿真; 交通改善

0 引 言

城市更新是在當(dāng)前城市土地資源供需矛盾日益凸顯的情況下，建設(shè)宜居現(xiàn)代化城市的必要要求[1]，它與城市交通是城市空間結(jié)構(gòu)形成的兩種主導(dǎo)因素，兩者相輔相成、相互作用。城市更新利用空間結(jié)構(gòu)是城市交通系統(tǒng)空間布局的基礎(chǔ)，決定城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、路網(wǎng)容量等，同時(shí)城市交通系統(tǒng)又引導(dǎo)或制約城市更新土地利用發(fā)展方向、強(qiáng)化城市空間結(jié)構(gòu)[2]。

國內(nèi)已有眾多學(xué)者對(duì)城市更新和城市交通的關(guān)系進(jìn)行了研究，儲(chǔ)薇薇[3]、謝巍等[4]人分別從城市更新與交通微循環(huán)、城市更新規(guī)模與交通系統(tǒng)容量約束的角度闡述了城市更新與城市交通協(xié)調(diào)發(fā)展的重要性，而熊璐[5]、姚早興[6]等人分別以寧波江北核心區(qū)、深圳坪山區(qū)規(guī)劃實(shí)踐為例，提出了城市更新片區(qū)統(tǒng)籌規(guī)劃的新思路和新方法。陶希東[7]、郝玲等[8]人提出社會(huì)性城市更新的轉(zhuǎn)型策略、以能耗為指導(dǎo)的綠色城市更新策略以及結(jié)合TOD理論的城市更新方法。前面的研究主要集中于城市更新理論方面，未曾利用能夠直觀模擬現(xiàn)實(shí)交通運(yùn)行狀況的VISSIM仿真軟件[9-10]。因此，本文通過引入VISSIM微觀交通仿真軟件，在構(gòu)建城市更新項(xiàng)目與城市交通互動(dòng)聯(lián)系的基礎(chǔ)上，通過VISSIM微觀交通仿真軟件評(píng)價(jià)城市更新項(xiàng)目對(duì)城市交通的影響，進(jìn)而提出城市更新地塊及周邊路網(wǎng)的改善措施，實(shí)現(xiàn)城市更新與城市交通的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 基于VISSIM仿真的城市更新項(xiàng)目交通咨詢研究流程

VISSIM作為一種微觀交通仿真軟件，一方面可以直觀展示交通運(yùn)行狀況并提供評(píng)價(jià)指標(biāo)，核查城市更新開發(fā)容量；另一方面可以分析各種渠化設(shè)計(jì)及信號(hào)配時(shí)方案下道路及交叉口交通流運(yùn)行狀況，指導(dǎo)城市更新地塊及周邊道路交通改善工作的開展。

基于VISSIM仿真的多個(gè)城市更新項(xiàng)目交通咨詢研究流程主要分為以下五個(gè)步驟，具體流程見圖1。

圖1 基于VISSIM仿真的多個(gè)城市更新項(xiàng)目交通咨詢研究流程

step1 開展交通需求預(yù)測。依據(jù)四階段法，以交通生成、交通方式劃分、交通量分配為理論基礎(chǔ)，對(duì)目標(biāo)年統(tǒng)籌多個(gè)城市更新項(xiàng)目建成后交通量進(jìn)行預(yù)測。

step2 建立VISSIM仿真評(píng)價(jià)模型。開展規(guī)劃路網(wǎng)渠化設(shè)計(jì)，導(dǎo)入VISSIM仿真軟件并輸入道路交通量，在流量流向輸入決策路徑，設(shè)置交叉口信號(hào)配時(shí)并對(duì)交叉口沖突點(diǎn)進(jìn)行設(shè)定，運(yùn)行仿真并輸出仿真視頻及指標(biāo)評(píng)價(jià)表。

step3 提出交通改善措施。依據(jù)仿真運(yùn)行情況和仿真評(píng)價(jià)指標(biāo)，提出城市更新項(xiàng)目地塊和周邊路網(wǎng)交通改善措施，主要包括城市更新項(xiàng)目容積率調(diào)整、內(nèi)部交通組織優(yōu)化、出入口交通組織優(yōu)化、周邊道路路段斷面優(yōu)化、車道拓寬渠化設(shè)計(jì)、交叉口渠化設(shè)計(jì)和交叉口信號(hào)配時(shí)等。

step4 改善后評(píng)價(jià)。在提出交通改善措施的前提下，按照完整流程建立VISSIM仿真評(píng)價(jià)模型，再次運(yùn)行仿真并輸出仿真視頻及指標(biāo)評(píng)價(jià)表。

step5 結(jié)果分析。通過對(duì)比前后仿真輸出的評(píng)價(jià)指標(biāo)，驗(yàn)證多個(gè)城市更新項(xiàng)目對(duì)片區(qū)交通影響程度，以及實(shí)施改善方案以后交通承載力是否能夠支撐多個(gè)城市更新項(xiàng)目的開發(fā)，最終得出交通咨詢研究結(jié)論。

2 基于VISSIM仿真的道路交叉口評(píng)價(jià)方法

VISSIM仿真軟件能將道路、交叉口、信號(hào)燈相位配時(shí)、車輛車速等形象直觀地表達(dá)出來，同時(shí)能將研究范圍內(nèi)交通流隨時(shí)間推移的運(yùn)行狀況真實(shí)的重現(xiàn)，二維和三維的動(dòng)態(tài)變化能清晰地發(fā)現(xiàn)方案的缺陷和不足，通過VISSIM仿真對(duì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以了解方案的可行性和有效性，及時(shí)對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。

路網(wǎng)的交通條件主要由路段及交叉口決定，包括路段和交叉口通行能力的全部影響因素。而交叉口是城市道路交通網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸，單個(gè)交叉口的通行能力受到制約后，必然會(huì)對(duì)整個(gè)路網(wǎng)的交通造成影響，可以說交叉口的交通運(yùn)行狀況直接決定了周邊路網(wǎng)的運(yùn)行狀況。因此，本文主要對(duì)道路交叉口進(jìn)行評(píng)價(jià)，路段運(yùn)行狀況可以通過仿真輸出視頻直觀呈現(xiàn)。

2.1 仿真參數(shù)設(shè)定

根據(jù)道路網(wǎng)、交通組織方案、交叉口渠化方案、交通需求預(yù)測等建立交通仿真模型。仿真參數(shù)主要包括交通流量、車輛運(yùn)行速度、交叉口相位配時(shí)、車輛路徑、車型比例等，具體參數(shù)設(shè)置如下：

2.1.1 交通流量

對(duì)研究范圍內(nèi)現(xiàn)狀道路交通流量進(jìn)行全面細(xì)致的調(diào)查，在上層次城市規(guī)劃和交通規(guī)劃的解讀基礎(chǔ)上，結(jié)合市域交通模型和片區(qū)中交通模型合理確定規(guī)劃年片區(qū)道路交通流量。

2.1.2 運(yùn)行速度

在仿真時(shí)考慮各條道路等級(jí)，依次設(shè)置合適車速。依據(jù)《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（2016年版）中規(guī)定各等級(jí)道路的設(shè)計(jì)速度應(yīng)符合表1的內(nèi)容，同時(shí)結(jié)合實(shí)際交通調(diào)查情況對(duì)運(yùn)行車速進(jìn)行校正。

表1 各級(jí)道路設(shè)計(jì)速度

續(xù)表1

道路等級(jí)設(shè)計(jì)速度/（km/h） 支路40 30 20

2.1.3 信號(hào)配時(shí)

根據(jù)交通調(diào)查情況，輸入交叉口信號(hào)配時(shí)方案，結(jié)合交通改善措施的實(shí)施，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地調(diào)整交叉口信號(hào)配時(shí)方案。以深圳市某一交叉口為例進(jìn)行說明，依據(jù)交叉口流量預(yù)測、交叉口渠化設(shè)計(jì)等分析結(jié)果，對(duì)信號(hào)配時(shí)方案進(jìn)行優(yōu)化，周期為170s，五相位放行，保證主要道路的通行能力，提高交叉口運(yùn)行效率。信號(hào)配時(shí)方案如表2所示。

表2 交叉口信號(hào)配時(shí)方案

2.1.4 行駛路徑

基于對(duì)片區(qū)路網(wǎng)的理解以及片區(qū)與周邊道路之間的關(guān)系，合理設(shè)定車輛行駛路徑，同時(shí)考慮多個(gè)交叉口路徑有沖突，依次設(shè)置交叉口沖突點(diǎn)。

2.1.5 車型比列

對(duì)研究范圍內(nèi)各條道路開展交通調(diào)查，統(tǒng)計(jì)各條道路的車型組成比例。同時(shí)對(duì)一些規(guī) 劃道路基于道路功能定位，合理預(yù)測車型比例構(gòu)成。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇

依據(jù)全面性、科學(xué)性、可比性以及定量為主定性為輔的原則，結(jié)合項(xiàng)目周邊路網(wǎng)和交通運(yùn)營特點(diǎn)以及VISSIM交通仿真軟件所提供的模型輸出交叉口評(píng)價(jià)指標(biāo)，選取如表3所示評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表3 VISSIM交通仿真評(píng)價(jià)指標(biāo)

3 案例分析

3.1 案例介紹

本次研究案例位于深圳市南山區(qū)沿山路片區(qū)，考慮研究案例與周邊道路的交通聯(lián)系是否緊密，劃定仿真范圍為沿山路、南海大道、工業(yè)五路和大南山圍合區(qū)域。該片區(qū)內(nèi)共包括4處城市更新項(xiàng)目，分別是南水工業(yè)區(qū)城市更新、沿山路寶耀片區(qū)城市更新、沿山路工業(yè)區(qū)一期城市更新、沿山路工業(yè)區(qū)二期城市更新，如圖2所示。

圖2 沿山路片區(qū)城市更新項(xiàng)目分布示意圖

3.2 交通需求預(yù)測

參考《深圳市建設(shè)項(xiàng)目交通影響評(píng)價(jià)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》出行率指標(biāo)，同時(shí)結(jié)合城市更新項(xiàng)目業(yè)態(tài)分布及建筑可預(yù)測得到新增發(fā)生吸引量出行人次。參考深圳市、南山區(qū)及片區(qū)相關(guān)上層次城市規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、交通規(guī)劃，同時(shí)綜合考慮片區(qū)軌道交通、常規(guī)公交、道路交通等重大交通設(shè)施布局規(guī)劃，可合理確定出符合片區(qū)實(shí)際情況的交通出行結(jié)構(gòu)（見表4）。在此基礎(chǔ)上，可預(yù)測得到片區(qū)新增小汽車發(fā)生吸引量，如表5所示。

表4 交通方式劃分表

表5 城市更新地塊小汽車交通量預(yù)測結(jié)果

3.3 沿山路片區(qū)城市更新VISSIM交通仿真

根據(jù)對(duì)各條道路斷面形式、車道寬度和交叉口渠化情況進(jìn)行調(diào)查，合理搭建研究范圍內(nèi)的仿真路網(wǎng)，將仿真路網(wǎng)導(dǎo)入VISSIM仿真軟件。然后在VISSIM仿真軟件平臺(tái)中輸入交通流量，同時(shí)合理設(shè)定運(yùn)行速度、信號(hào)配時(shí)、行駛路徑、車型比例等仿真參數(shù)。最后通過運(yùn)行VISSIM仿真軟件，即可輸出交通仿真視頻及交叉口評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3.3.1 改善前評(píng)價(jià)

以規(guī)劃年交通需求預(yù)測作為前提輸入條件，規(guī)劃路網(wǎng)條件基本與現(xiàn)狀保持一致，南海大道為雙向4車道，沿山路、工業(yè)五路、工業(yè)七路等道路均為雙向2車道，路網(wǎng)條件通過VISSIM建模仿真，對(duì)規(guī)劃年城市更新項(xiàng)目交通影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，為降低VISSIM模型隨機(jī)性對(duì)交通仿真的影響，對(duì)模型進(jìn)行多次仿真。通過VISSIM輸出的交通仿真視頻可知：南海大道、沿山路、工業(yè)五路、工業(yè)七路等道路較為擁堵，這主要是因?yàn)槟虾４蟮朗菍?duì)外銜接的通道，而沿山路片區(qū)主要通過工業(yè)五路、工業(yè)七路與南海大道進(jìn)行轉(zhuǎn)換，沿山路是片區(qū)唯一南北貫通的通道。

沿山路片區(qū)已分布有一些居住區(qū)和工業(yè)區(qū)，加上四個(gè)城市更新項(xiàng)目同步推動(dòng)，建筑開發(fā)總量激增，片區(qū)路網(wǎng)承載力有限。建議將南海大道拓寬為雙向6車道，沿山路、工業(yè)五路、工業(yè)七路拓寬為雙向4車道。在此基礎(chǔ)上，考慮規(guī)劃新增大南山隧道銜接南海大道的方案重新建模仿真，輸出的交通仿真評(píng)價(jià)指標(biāo)如表6所示。

表6 改善前交通仿真評(píng)價(jià)指標(biāo)匯總表

由交通仿真評(píng)價(jià)指標(biāo)表可知：興工路—工業(yè)七路、南海大道—工業(yè)五路等交叉口服務(wù)水平較差，為E級(jí)；南海大道工業(yè)七路、沿山路—工業(yè)六路、南海大道—大南山隧道、沿山路—工業(yè)五路服務(wù)水平一般，為D級(jí)。建議對(duì)以上交叉口進(jìn)行渠化拓寬改造以及信號(hào)配時(shí)優(yōu)化。

3.3.2 改善后評(píng)價(jià)

在對(duì)重要道路及交叉口進(jìn)行渠化拓寬以及信號(hào)配時(shí)優(yōu)化之后，采用VISSIM仿真再次對(duì)規(guī)劃年城市更新項(xiàng)目交通影響進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過VISSIM輸出的交通仿真視頻可知：經(jīng)過交通改善措施之后，片區(qū)路網(wǎng)承載力得到提升，交通運(yùn)行狀況良好?？紤]大南山隧道將南海大道與沿山路片區(qū)的工業(yè)六路隔斷，只能通過南海大道—工業(yè)五路和南海大道—工業(yè)七路進(jìn)出，存在發(fā)生交通擁堵的風(fēng)險(xiǎn)，建議大南山隧道新增輔道銜接沿山路片區(qū)，增加南海大道進(jìn)出沿山路片區(qū)的可選擇通道。在此基礎(chǔ)上重新建模仿真，輸出的交通仿真評(píng)價(jià)指標(biāo)如表7所示。

由表7可知，在實(shí)施相關(guān)交通改善措施后，除南海大道—大南山隧道因西側(cè)增設(shè)輔道流量增加導(dǎo)致服務(wù)水平略有下降之外（但仍處于可接受的范圍），沿山路片區(qū)其余道路交叉口服務(wù)水平均得到明顯改善。

表7 改善后交通仿真評(píng)價(jià)指標(biāo)匯總

3.3.3 交通仿真結(jié)果分析

通過VISSIM交通仿真可知：沿山路片區(qū)在實(shí)施城市更新后，對(duì)南海大道及沿山路沿線交叉口影響較大，南海大道及沿山路沿線交叉口整體服務(wù)水平為E級(jí)或D級(jí)，由于沿山路沿線交叉口均為無信控交叉口，且為雙向2車道，路段整體可控性較差，一旦擁堵很難疏散。在道路拓寬，大南山隧道新增輔道，交叉口渠化設(shè)計(jì)和信號(hào)配時(shí)優(yōu)化之后，南海大道沿線交叉口整體服務(wù)水平降為C級(jí)或D級(jí)，沿山路沿線交叉口整體服務(wù)水平降為B級(jí)或C級(jí)，平均延誤和平均排隊(duì)長度較之前明顯降低，沿山路片區(qū)交通整體運(yùn)行情況良好。說明在交通改善措施實(shí)施之后，改善了道路交通條件，增加了片區(qū)的路網(wǎng)容量，有效地降低了城市更新對(duì)沿山路片區(qū)道路交通的影響。

4 結(jié) 論

城市更新對(duì)于促進(jìn)城市發(fā)展、提升居民生活品質(zhì)有重要的推動(dòng)作用，但需要城市交通作為城市更新的支撐，只有城市更新與城市交通協(xié)調(diào)發(fā)展，才能實(shí)現(xiàn)城市建設(shè)中復(fù)雜系統(tǒng)的和諧發(fā)展。因此，一方面需要在既定的交通規(guī)劃條件框架下通過VISSIM仿真軟件開展城市更新項(xiàng)目交通咨詢工作，依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果提出合理的交通改善措施來避免城市更新對(duì)周邊交通系統(tǒng)產(chǎn)生顯著影響。另一方面站在片區(qū)整體統(tǒng)籌規(guī)劃角度合理地確定城市更新項(xiàng)目數(shù)量和規(guī)模也是城市更新的關(guān)鍵，無限制的城市更新將給片區(qū)帶來難以解決的交通壓力。在應(yīng)用VISSIM仿真軟件開展城市更新交通咨詢研究工作過程中，應(yīng)合理地設(shè)定交通流量、運(yùn)行速度、信號(hào)配時(shí)、行駛路徑、車型比例等參數(shù)，真實(shí)還原實(shí)際運(yùn)行狀況，確保評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性。

[1] 鄧堪強(qiáng). 城市更新不同模式的可持續(xù)評(píng)價(jià)—— 以廣州為例[D]. 武漢: 華中科技大學(xué), 2011.

[2] 吳志強(qiáng), 李德華等. 城市規(guī)劃原理[M]北京: 中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[3] 儲(chǔ)薇薇. 深圳市城市更新單元規(guī)劃中引入交通微循環(huán)的影響要素分析及策略初探[D]. 深圳: 深圳大學(xué), 2017.

[4] 謝巍, 黃偉. 交通系統(tǒng)容量約束下的城市更新地區(qū)用地開發(fā)強(qiáng)度研究[J]. 交通與運(yùn)輸: 學(xué)術(shù)版, 2017(1): 55-58.

[5] 熊璐, 王雨松. 舊城更新區(qū)的控規(guī)編制—— 以寧波江北核心區(qū)控規(guī)為例[J]. 城市規(guī)劃, 2010, 34(06): 89-92.

[6] 姚早興. 城市更新片區(qū)統(tǒng)籌規(guī)劃實(shí)踐—— 以深圳坪山為例[C]// 中國城市科學(xué)研究會(huì)、海南省規(guī)劃委員會(huì)、?？谑腥嗣裾?017城市發(fā)展與規(guī)劃論文集. 中國城市科學(xué)研究會(huì)、海南省規(guī)劃委員會(huì)、?？谑腥嗣裾? 北京邦蒂會(huì)務(wù)有限公司, 2017.

[7] 陶希東. 中國城市舊區(qū)改造模式轉(zhuǎn)型策略研究—— 從“經(jīng)濟(jì)型舊區(qū)改造”走向“社會(huì)型城市更新”[J]. 城市發(fā)展研究, 2015, 22(4): 111-116, 124.

[8] 郝玲, 楊豪中, 何杰. TOD模式在城市舊區(qū)更新改造規(guī)劃中的探索[J]. 西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2012, 44(2): 277-282.

[9] 尹俊淞. 基于道路速度-排隊(duì)長度的VISSIM參數(shù)標(biāo)定建模與算法[J]. 交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào), 2019, 17(3): 144-151.

[10] 陳武興, 葉文亞, 王建邦, 等. VISSIM在城市道路交叉口拓寬改建設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 公路交通科技：應(yīng)用技術(shù)版, 2018, 14(2): 65-67.

Traffic Research of Urban Renewal Projects Based on VISSIM Simulation

LAI Xu，HUO Jian-zhou，LI Fang-wei

(Shenzhen Urban Transport Planning Center CO., LTd, Shenzhen 518000, China)

Land development models changes from incremental expansion toward stock optimization when land resource constraints are tight. Urban renewal has become the primary method of urban development. Urban renewal projects can increase the intensity of land use crudely when the overall planning for district traffic is lacking. In cases where multiple urban renewal projects occur in the same area, there is a substantial impact on the transportation system. VISSIM, a microscopic, behavior-based, traffic flow simulation software, was used to evaluate the impact of urban renewal projects on road traffic in the district and the evaluation indicators of the intersections. From this analysis, traffic improvement measures are proposed to realize the coordinated development of urban renewal and urban traffic. An urban renewal project along the Yanshan Road in Nanshan, Shenzhen is used as an example.

urban renewal; transportation system; traffic simulation; traffic improvement

1672-4747（2020）02-0125-07

U491.1+23

A

10.3969/j.issn.1672-4747.2020.02.015

2019-07-04

賴旭（1989—），男，漢族，湖南長沙人，碩士，工程師，主要研究方向：城市交通規(guī)劃，E-mail：568225417@qq.com

賴旭，霍建州，李方衛(wèi). 基于VISSIM仿真的城市更新項(xiàng)目交通咨詢研究[J]. 交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào), 2020, 18（2）：125-131.

（責(zé)任編輯：劉娉婷）