城市新區(qū)節(jié)點(diǎn)交通需求預(yù)測(cè)與改造方案研究

劉麗萍，陳 新，趙劉會(huì)

(1.西安工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，陜西 西安 710021；2.西北有色勘測(cè)工程公司，陜西 西安 710038)

近年來(lái)，城市新區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為迅猛，建設(shè)速度較快，是地區(qū)最具經(jīng)濟(jì)活力的開(kāi)放窗口，并逐步成為成熟的綜合片區(qū)，新區(qū)建成的賓館、商場(chǎng)、文化中心附近成為新的交通吸引點(diǎn)，進(jìn)而成為交通需求新的增長(zhǎng)點(diǎn)及擁堵常發(fā)點(diǎn)。研究表明[1-2]，交通擁堵常常由節(jié)點(diǎn)誘發(fā)，并迅速擴(kuò)大影響區(qū)域，最終發(fā)展成區(qū)域性擁堵。為保證新區(qū)交通暢通，本文以某城市面積約38km2的新區(qū)為研究對(duì)象，調(diào)查了重要交通節(jié)點(diǎn)的流量及組織方式，結(jié)合國(guó)際通用的交通需求預(yù)測(cè)分析方法，對(duì)新區(qū)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了交通需求預(yù)測(cè)并根據(jù)研究分析結(jié)果提出節(jié)點(diǎn)交通改造方案，以期為類似問(wèn)題提供參考。

1 預(yù)測(cè)方法與出行量

規(guī)劃期從2019年至2025年，以2019年為基年，近期為2022年，遠(yuǎn)期為2025年。交通預(yù)測(cè)采用國(guó)際通用的四階段預(yù)測(cè)法。利用交通規(guī)劃專業(yè)分析工具TRANSCAD，通過(guò)對(duì)研究區(qū)域內(nèi)的城市規(guī)劃資料、人口、道路交通系統(tǒng)的調(diào)查研究[3-6]，進(jìn)行交通分區(qū)的劃分，并據(jù)此建立數(shù)字路網(wǎng)模型和數(shù)學(xué)分析模型。在城市土地利用規(guī)劃的基礎(chǔ)上，估算交通出行生成量；采用美國(guó)聯(lián)邦公路局開(kāi)發(fā)的雙約束重力模型計(jì)算，獲得交通分區(qū)間的交通分布量；通過(guò)交通方式選擇Logit模型，得到機(jī)動(dòng)車的出行量；最后采用容量限制-多路徑概率分配法進(jìn)行均衡分配計(jì)算，得到研究區(qū)域內(nèi)的細(xì)部交通流分布狀況，對(duì)研究區(qū)域內(nèi)規(guī)劃路網(wǎng)進(jìn)行測(cè)試與評(píng)估。

2017年某市綜合交通調(diào)查的主城區(qū)人口日平均出行次數(shù)為2.19次。平均增長(zhǎng)率約為1.013，據(jù)此推算2022年，平均每人日出行次數(shù)約為2.21，至2025年為2.58。考慮新區(qū)為城市成熟開(kāi)發(fā)區(qū)，且具有較強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)、商貿(mào)交流等功能特征，因此在實(shí)際取值時(shí)稍作調(diào)整。對(duì)于流動(dòng)人口，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般取3，考慮到新區(qū)在未來(lái)年發(fā)展過(guò)程中，土地開(kāi)發(fā)過(guò)程變化比較顯著，可稍作提高取值。據(jù)此推算新區(qū)特征年出行總量為146876。

根據(jù)該市交通體系規(guī)劃的現(xiàn)狀居民出行調(diào)查結(jié)果，各出行方式比例如表1所示。由表1可以看出，該市新區(qū)現(xiàn)狀出行方式中，小汽車比例明顯高于主城區(qū)平均值，這是城市新區(qū)的普遍特征。

根據(jù)軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃預(yù)測(cè)，2025年，公交和軌道交通分別承擔(dān)42.3%和25%的居民出行量。結(jié)合該市居民出行方式構(gòu)成比例、城市總體規(guī)劃以及新區(qū)的功能特性和經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)測(cè)未來(lái)特征年合適的出行方式結(jié)構(gòu)，結(jié)果如表2所示。

表1 2017年新區(qū)與老城區(qū)居民出行方式及比例(%)

表2 新區(qū)特征年居民出行方式及比例(%)

2 交通發(fā)生、吸引及分布預(yù)測(cè)

隨著新區(qū)逐步建設(shè)，將帶動(dòng)周邊交通客運(yùn)量的增大。依據(jù)新區(qū)土地利用規(guī)劃和人口發(fā)展預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，并考慮新區(qū)用地布局，將各交通分區(qū)內(nèi)的居住人口乘以規(guī)劃年人均出行次數(shù)得到規(guī)劃年各交通分區(qū)內(nèi)出行發(fā)生量，而出行吸引總量與出行發(fā)生總量是平衡的，由此得到不同分區(qū)預(yù)測(cè)年交通出行總量見(jiàn)圖1。在圖1中選取從出行總量最高的79619到較高的22318共計(jì)六個(gè)主要的交通分區(qū)及節(jié)點(diǎn)，作為主要分析對(duì)象。

圖1 2025年交通發(fā)生吸引預(yù)測(cè)

出行分布預(yù)測(cè)是為了建立出行端點(diǎn)集散量和區(qū)間出行分布量之間的關(guān)系。分布預(yù)測(cè)的模型主要有增長(zhǎng)率模型、重力模型、機(jī)會(huì)分析模型、熵模型等及其衍生模型。其中，重力模型能反映土地利用對(duì)交通出行的影響，對(duì)區(qū)間交通阻抗的變化反應(yīng)敏感，適用于各種城市形態(tài)，考慮預(yù)測(cè)精度，采用雙約束重力模型進(jìn)行分布計(jì)算，如公式(1)所示。

(1)

式中：Tij—i區(qū)到j(luò)區(qū)的日出行總量(次/日)；

Pi—i區(qū)日交通發(fā)生總量；

Aj—j區(qū)日交通吸引總量；

tij—i區(qū)到j(luò)區(qū)的出行時(shí)間；

f(tij)—i區(qū)到j(luò)區(qū)的阻抗函數(shù)。

基年和預(yù)測(cè)年的出行分布如圖2、圖3所示。由圖2、圖3可以看出，出行需求表現(xiàn)為南北向過(guò)境和北向?qū)ν獬鲂行枨筝^大，交通出行的增長(zhǎng)趨勢(shì)為區(qū)域內(nèi)與各方向出行需求逐步增加，對(duì)外向東方向和向北方向交通需求較大。

圖2 2019年交通出行分布

圖3 2025年交通出行分布預(yù)測(cè)

3 交通分配與影響程度評(píng)價(jià)

根據(jù)多方式平衡分配法，道路使用者不會(huì)因改變行駛路徑而縮短出行時(shí)間。因此，平衡分配的結(jié)果將使任意一對(duì)起終點(diǎn)間在其選擇的可能路徑上得到相同的出行時(shí)間。這樣，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)車流達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，每組起終點(diǎn)在各條被利用的路徑具有相等且最小的出行時(shí)間；沒(méi)有被利用的路徑的出行時(shí)間應(yīng)大于等于最小出行時(shí)間。

4 節(jié)點(diǎn)交通改造方案

根據(jù)預(yù)測(cè)分析結(jié)果，結(jié)合出行特征，提出以下幾個(gè)節(jié)點(diǎn)改造方案。

(1)主干路3與主干路2交叉口改造方案如圖4所示。東進(jìn)口改變標(biāo)線，拓寬東進(jìn)口，同時(shí)禁止東進(jìn)口輔道車輛左轉(zhuǎn)，左轉(zhuǎn)車輛進(jìn)入主干路5右轉(zhuǎn)繞行。西進(jìn)口改變標(biāo)線，設(shè)置專用左轉(zhuǎn)車道。南進(jìn)口和北進(jìn)口增加左轉(zhuǎn)車道，設(shè)置左轉(zhuǎn)待行區(qū)，并在其立交北進(jìn)口道、東進(jìn)口道設(shè)置輔道禁止左轉(zhuǎn)標(biāo)志，并引導(dǎo)繞行。

圖4 主干路3與主干路2交叉口改造示意圖

(2)主干路3和主干路4的交叉口改造如圖5所示。取消東出口側(cè)分帶，增加?xùn)|進(jìn)口調(diào)頭車道，增加1個(gè)東出口車道，調(diào)整信號(hào)燈周期及配時(shí)，設(shè)置行人立體過(guò)街。從而減少交叉口交織和擁堵，保證主干路2的立交主線和輔道通暢，并減少行人和機(jī)動(dòng)車沖突。

圖5 主干路3和主干路4的交叉口改造

(3)主干路5路緣石處設(shè)置分隔欄，僅留一個(gè)開(kāi)口作為建材市場(chǎng)入口。

(4)快速路1跨線橋分流點(diǎn)處設(shè)置分隔欄，杜絕從建材市場(chǎng)出來(lái)的車輛逆行上橋。

(5)主干路與繞城高速入口處改造方案如圖6所示。取消易引起判斷失誤的原入口標(biāo)志，將其前移至路燈桿位置進(jìn)行合桿設(shè)計(jì)；拓寬轉(zhuǎn)彎車道并設(shè)置提示減速標(biāo)志，以減輕節(jié)點(diǎn)交通擁堵壓力。

新區(qū)主要節(jié)點(diǎn)交通預(yù)測(cè)分析結(jié)果及具體建議如表3所示。

表3 主要節(jié)點(diǎn)交通預(yù)測(cè)分析結(jié)果及建議(交通量/服務(wù)水平)

5 結(jié)論

(1)結(jié)合新區(qū)地鐵、公交及道路規(guī)劃方案，提出了特征年新區(qū)居民出行方式的預(yù)測(cè)建議比例。

(2)城市新區(qū)交通是區(qū)域交通，但節(jié)點(diǎn)改造不是孤立的，需要考慮與主城區(qū)的聯(lián)系，同上考慮改造方案的長(zhǎng)效機(jī)制，以確保方案的科學(xué)和合理性。

(3)提出了新區(qū)六個(gè)主要交通節(jié)點(diǎn)的未來(lái)年交通預(yù)測(cè)結(jié)果及改造建議，根據(jù)一年來(lái)的觀測(cè)，改造方案可行。

(4)根據(jù)新區(qū)交通吸引點(diǎn)及節(jié)點(diǎn)交通的占比情況分析，建議未來(lái)規(guī)劃設(shè)計(jì)道路時(shí)注意新舊結(jié)合，考慮出入口、交叉口、交織區(qū)設(shè)置間距，避免誘發(fā)新的交通擁堵點(diǎn)。

(5)慎重選擇標(biāo)志牌擺放位置，清理多余的標(biāo)志牌，優(yōu)化指路系統(tǒng)，避免因視覺(jué)過(guò)載現(xiàn)象，引發(fā)交通擁堵。