基于交通仿真的单向平面分流路网研究

基于交通仿真的单向平面分流路网研究(上) 交通混合是导致中国城市交通运输效率偏低的原因之一[1]。一般意义上的交通混合指机动车、非机动车、行人二者或三者间的混合。相对于交通混合，路网分流是指将不同交通方式布置在不同的道路上，其优点包括：1)减少不同交通方式间的干扰；2)公共汽车与社会车辆的分流运行有利于改善公交运行环境，保障公交优先发展，减少交通事故与汽车尾气排放；3)有助于完善、理清路网功能，健全支路体系。合理组织城市交通，建设合理分流的平面路网体系，是促进城市交通健康有序发展的有效措施之一。 1 横断面分流模式反思 当前，城市道路主要通过横断面设置实现分流。道路横断面的差别在于车行道、隔离带的宽度、数量及配置方式不同。三幅路与四幅路是中国常见的横断面分流模式。如果在三幅路的双向机动车道之间增设隔离带，则演变为四幅路。由此，路段上的分流不难实现，路段交通运行效率也不难保障。 横断面分流模式注重路段交通运行效率的提高，却难以有效保障交叉口的交通运行效率。对于两相位交叉口，纯机动车只有2个冲突点，而加入自行车后冲突点增至18个，其中10个由自行车左转引起。对于多相位交叉口，机动车与自行车在流量、流向上难以匹配，往往难以同时达到最佳运行状态，导致交叉口整体交通运行效率降低。此外，干路进口、用地进出口、支路进口均存在机动车右转车流与自行车直行车流的冲突，易引发交通事故并造成交通效率下降。因此，由于在交叉口不能实现混行干扰的排除或弱化，横断面分流模式路网实际是一种交通混合路网。 2 路网分流的相关研究 鉴于混合路网的现存问题，中国学者对路网分流展开研究。文献[2]对上海市中心机非分流网络进行研究，构建了多层次的机非分流路网体系。文献[3]以北京市东黄城根为例，对利用街巷开辟自行车专用车道进行研究。文献[4]分析了计划经济和市场经济下的两种道路一土地利用模式的差异，提出了井字形内部路网和包括“核”、“边”、“角”完整结构的微观道路一土地利用结构，这种改进将道路系统进一步分为交通性、生活性、休闲性三个相对独立的层次。文献[5]剖析了中国城市机动车与非机动车交通混行的形成原因及其带来的交通问题，通过对道路交叉口和路网交通组织规律的分析，提出了构建机非分流路网体系的基本思路。文献[6]基于机非分流对大城市自行车路网规划进行了研究。 3 单向平面分流路网构思 3.1 单向平面分流路网的初步设想 如果将传统混合路网(干路网间距按500 m考虑，见图1a)机动车干路车道数量减少，断面缩窄，形成机动车支路格网体系；同时，将传统混合路网中的干路自行车道进行偏移处理，形成自行车专用路格网体系；然后，在此基础上叠加500 m间距的单向机动车道，即形成以机动车干路单向交通组织，机动车支路、自行车专用路双向交通组织为特征的分流路网，称为单向平面分流路网，见图1b。在单向平面分流路网自行车专用路的中间布置公交专用车道即可形成包含公交专用车道的单向平面分流路网，见图1c。 3.2 对单向平面分流路网的质疑 干路网间距为500 m的传统混合路网尽管存在许多问题，但依然在中国城市广泛采用。单向平面分流路网是在167 m间距方格路网的基础上，通过路网偏置、分工而形成的路网模式。对于该路网模式存在以下7点质疑： 1)167 m间距的路网能否保障干路车辆的运行速度以及公共汽车、自行车的运行速度？ 2)500 m间距的单向干路网是否会带来机动车的绕行？如果存在，是否影响单向平面分流路网的运行效率，并使之低于传统混合路网？ 3)单向平面分流路网的各级、各类道路交叉口设计，能否保障其通行能力高于传统混合路网？ 4)单向平面分流路网是否会带来转向比例的增加？ 5)单向平面分流路网是否造成道路用地比例偏大？ 6)居住区的开发需要具备一定用地规模，且居住区内部要求具有足够的静谧性。单向平面分流路网是否能够保障居住区的用地需求以及居住区内部的安静与安全？ 7)单向平面分流路网能否保障用地与空间布局的灵活性？ 3.3 对质疑的初步分析 单向平面分流路网借助机动车支路、自行车专用路的方式，提供与传统混合路网密度相同的机动车、自行车双向通行路径，因此二者在机动车、非机动车可达性和绕行率方面应基本一致。平面分流路网采用单向干路交通组织，简化了交叉口的冲突点和交通复杂程度，更有利于信号协调控制，车速应有所提高。 单向平面分流路网在道路交叉口的展宽与传统混合路网基本一致，不存在道路用地比例偏大的问题。对于用地开发的适应性、灵活性需要通过实际案例进行解析。单向平面分流路网未提高城市的干路与支路机动车道密度，干路为主要噪声源，其所围合的区间与传统混合路网一致，因此居住区的静谧性应有所保障。 4 基于VISUM宏观模型的路网特性分析 4.1 分析模型构建 本文采用PTV公司VISUM软件构建宏观模型。在500 m间距的干路网围合区间内布置9个交通小区，这9个交通小区隶属1个交通大区，见图2a。城市干路网一般呈方格网形，分析模型构建了由30个500 m间距格网构成的L形路网，共包括19个交通大区，171个交通小区。交通大区自东北向西南依次排列，见图2b和图3。1交通大区至2交通大区的形心距离为0.5 km，1交通大区至3交通大区的形心距离为1.0 km，以此类推，可模拟出行距离为0.5～9.0 km的机动车、自行车出行。宏观模型在模拟理想方格路网的出行时，考虑每次出行均在干路交叉口转向一次。单向平面分流路网宏观模型(见图4)在混合路网宏观模型的基础上通过设置单向交通与路段通行车辆类别实现，见图5。除交通组织外，二者具有一致的模型参数。 4.2 路网特性比较 经模拟比较，单向平面分流路网的绕行率(绕行超出距离与最短距离比)略大于传统混合路网。通常情况下，机动车与非机动车的出行距离分布具有类似图6所示的分布规律，图中机动车与非机动车的平均出行距离分别为5.7 km与4.3 km。根据该出行距离分布，经加权计算，机动车与非机动车的平均绕行率分别为2.80%与0.35%。机动车的平均出行距离通常大于图6假定数值，因此可将机动车的平均绕行率界定为3%以下。对于非机动车，两种路网模式的绕行率基本一致。总体来看，宏观模型验证了前文对单向平面分流路网的定性判断。 混合路网、单向平面分流路网，对于3.5km，5.5 km，7.0 km的出行距离，按式(1)计算所得的转向比例与模型模拟的转向比例基本一致，见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1。鉴于两种路网在不同距离下的转向比例非常接近，不再考虑转向比例加权计算。 5 基于VISSIM微观仿真模型的交通特性分析 通过宏观模型分析可知，混合路网与单向平面分流路网在转向、绕行方面基本一致。随后，应通过VISSIM微观仿真模型对两种路网的通行能力、速度等交通特性进行分析。 5.1 假定条件 对于转向、车辆类型、流量不同的路网，很难检验其运行效率。因此，研究给出相关条件假设：1)所模拟路网的车辆类型全部为小汽车。2)干路交叉口车辆左转、直行、右转比例均为0.15：0.70：0.15。3)社会车辆期望车速为48～58 km·h-1。4)干路公交线路发车间隔为2 min，车站停靠时间为20 s；公交专用车道公交线路发车间隔为1min，车站停靠时间为20 s。5)各道路交叉口均做进口展宽和有效渠化。6)两类路网均按绿波协调考虑，相位差为半个信号周期。7)单向平面分流路网干路间距为500 m，单向5车道；混合路网干路间距为600 m，双向6车道；两种路网的干路车道网密度均为20 km·km-2。 表1 不同出行距离的转向比例比较 Tab. 1 Turning ratio of different travel distance 出行距离/km 计算转向比例/% 模拟转向比例/% 混合路网 单向平面分流路网 3.5 12.50 13.03 13.03 5.5 8.33 8.41 8.24 7.0 6.67 6.90 5.68 注：混合路网通过500m间距的双向干路实现转向；单向平面分流路网在500m间距单向干路的基础上同时提供了500m间距的双向支路。 本文参考资料：通达货运信息网：http://www.tongda56.cn/ap/news_read.asp?iid=1751