一类特殊功能型小区的单向交通组织优化设计方法

第四届全国大学生交通科技大赛作品

一类特殊功能型小区的单向交通

组织优化设计方法

一类特殊功能型小区的单向交通组织优化设计方法

作者:郑淑鉴, 崔俊峰, 彭华溢

华南理工大学 广州 510640

摘要:从交通工程学和交通管理规划理论出发,分析现有单向交通组织方式存在的问题,提出新型的单向交通组织

优化设计方法,并与现有单向交通组织方式进行对比,论述其优缺点与适用范围。以广州市一德路片区为例,分析其现状存在的问题,将新型单行交通组织优化设计方法应用于该片区,并用VISSIM 仿真现状与设计后两种情况的交通状况,得到了相应的交通效益评价指标数据和尾气排放数据,对比说明新型单向交通组织优化设计方法能够获得较好的效益。

关键词:交通工程;新型单向交通;交通仿真;特殊功能型小区;交通组织

1问题的提出

目前采用单向交通来解决城市交通拥塞问题,在许多国家均被认为是切实可行的有效措施,受到世界各国的重视和广泛的应用。现有的单向交通往往是在路网中选择两条相邻的道路,组成固定的、方向相反的单行道,整条道路只能按照单一的方向行驶,而不是分路段分方向的行驶,如图1所示,从图中可以看出,在区域路网中实行现有的单向交通后,不可避免的还是存在着冲突点,在冲突点实行信号控制也是必然的管理措施,这大大降低了单向交通的效益;现有单向交通的时效性也将吸引更多过境车辆进入区域,从而使区内道路更加拥挤,不利于改善区内交通状况;区内的可达性也较差。因此,本文提出一种特殊功能型小区的单向交通组织优化设计方法,通过合理的车流流向组织设计,能够有效地解决现有单向交通存在的弊端,更好地发挥单向交通效益。

2特殊功能型单向交通优化设计方法

2.1 新型单向交通方式介绍

现有的单行交通组织方式可以有效地减少交叉口的冲突点,但是需采用时间分离的信号控制方式,车辆要在交叉口频繁地加减速和停车。一方面,增加了出行的时间;另一方面,据有关研究数据表明, 车辆在低速状态下的燃油消耗是正常交通状态下的2~3倍,频繁加减速与怠速行驶状态下机动车燃油消耗将更多,而且加减速与怠速行驶工况下汽车排放的尾气也比正常行驶状况下显著增

图1现有的单向交通组织方式 图2新型的单向交通组织方式 相对而言,本文提出一种新型单向交通组织优化设计方法(如图2 所示),组成交叉口的两条道路遵循一条只有进入交叉口的流向,一条只有驶离交叉口的流向,相邻交叉口按照类推的方式组织交通,即交叉口相对方向的流向相对,车辆进入交叉口只能选择左右转,不能选择直行,避免了直行与左转和直行与直行之间的冲突,在交叉口没有交叉冲突点,也无需信号控制,大大地提高了交通效益。

2.2 新型的单向交通组织方式的优点

新型的单向交通方式不仅在路段上减少了与对向行车的可能冲突,而且在交叉口上也消除了车辆之间的交叉冲突点,其在改善交通方面具有以下较为突出的优点: (1)交叉口复杂度降低

采用交通枢纽复杂性指标A 来评价交叉口的复杂程度。计算公式为:

A = nB +3nM +5nC

式中:n B 、 n M 、n C -分别为交通流在交叉口内的分流点、合流点和交叉点数。当交通枢纽复杂性指标A=10~25时,认为枢纽是简单的;当A=25~55时,认为枢纽属于中等复杂程序;当A>55时,则枢纽为复杂的。

比较按双向原则、现有的单向交通组织方式和新型的单向交通组织方式组织路网的一个局部,如图4所示,能够算出这三种情况下4个交叉口的总复杂度。

流点通行方向

图 3 现有单向交通与新型单向交通冲突点比较

表1 三种情况下交叉口的总复杂度分析

杂程度仅为双向交通的7%,为现有单向交通的62%。可见,新型单向交通大大地降低了交叉口的复杂度,便于更好地管理交叉口秩序。 (2)无需信号控制

由于消除了交叉冲突点,新型的单向交通不需要信号控制,在条件需要的情况下,也只需设置让行规则或优先规则就能很好地组织交通。不需要信号控制,利益显而易见:减少设备的购买成本与日常的保养管理成本,提高经济效益;减少出行的时间,提高出行的舒适度;减少了信号控制所造成的信号损失时间,提高道路利用率;车辆不需要频繁地在交叉口加减速和怠速行驶,降低车辆的燃油消耗,也降低车辆的尾气排气,降低交通污染,改善交通环境。 (3)增加区内交通可达性

如图4,在现有单向交通的情况下,若从A 点到E 点,必须经过A →B →C →D →E ,而在新型单向交通情况下,从A 点直接左转就可以到达E 点;再如要从F 点到C 点,必须经过F →G →H →C ,而在新型的单向交通情况下,则只需经过F →D →C 。这表明新型单向交通大大地减少了区内交通的行程距离,减少了运行时间,提高了区域内的可达性,简单地说,就是从区域内一个地方到另一个地方更加容易方便了,较高水平的可达性将直接与高质量的生活和满意度、吸引力以及经济发展相关联。

图4 区内可达性对比

(4)降低了过境交通量

现有单向交通为过境车流提供了便捷的通道,以致内过境交通过多。但是对于新型的单向交通,由于车流的成本增加,对过境交通的吸引性大大降低。过境交通更多的选择附近的快速干线,从而降低区内的过境交通免将过境交通引入区中心,减少过境交通与区组团交通的改善区组团内的环境。这尤其对交通繁忙的商业区发展达到既不影响商业发

展又改善交通环境的优化目标。 (5)获得系统的效益

图5直行车流选择过境的路径

提高路段和交叉口的通行能力,提高车辆运行速度,减少交通阻滞;消除行车冲突点,降低事故隐患;有效挖掘区域潜力,充分利用狭窄的街道,提高道路利用率;节省增建新的道路设施成本;技术难度低、操作简便,给交通规划管理部门节省了大量的人力、物力、财力。

区域过境则会量,避干扰,有利,

2.3 模型的缺点

尽管新型的单向交通方式有很多诱人的优点,但是无可质疑地它也存着一些缺点:对有些车流来说,会增加其行程距离,既给这些车辆带来不便,也增加了整个系统的负荷;公交换乘困难;区域内单行道与周围区域道路衔接处,由于进、出单行道流量大大增加,使得衔接处可能成为交通瓶颈,从而加重了周围区域交通矛盾;不利于特殊车辆及外地车辆运行。

2.4适用范围

如图6所示,新型的单向交通方式特别适用于区域内部可以自由组织单向交通,而与外部路网相衔接的端点有主干道的情况。对于区域内的交通,它们出入区域都特别的方便,内部的可达性也较好;而对于过境的车流,由于经过单行区域的成本增加且有发达的主干道可供其过境,故其会选择主干道行驶通过区域,减少过境时间和成本,对区域内的交通干扰也减少。即新型单向交通特别适用于一些具有特殊性质的功能小区,比如说一些城市旧城区,商业区和居民小区等。 (1) 旧城区

旧城区路网交通不仅担负着承载大量城市生活性交通的重性,同时承担着相当数量的旅游通量,各类交通流的混杂再加上自身道路状况的不足,存在着相对严重的交通拥堵与交通混乱问新型的单向交通组织方式特别适用于旧城区的改善,主要原因有:减少了经过旧城区的过境交量;有效地利用旧城区的狭窄街道;居民或旅客行时间大大缩短,人身安全也得到有效地保障,也大大降低。 (2) 商业区

日常性交先天题。交通通的出费用

商业区集中了大量的人流和车流,外部衔接路网发达,区内要求可达性好,对过境交通有一定的限制。因此,新型的单向交通组织方式特别适用:通行能力大,路网有充足的容量容纳更多的交通量;避免了过境交通对商业区交通的干扰和环境恶化;商业区内可达性更好,便于商家与商家间的货物交流,同时买家购物也更加方便。

新型的单向交通组织方式可有效地解决交通堵塞问题,但它并不是在所有情况下都行之有效,它需要一定的适用范围,即路网密度比较大的城市交通以及科学地规划设计和管理。只有当条件被满足时,它才能发挥它应有的作用。

3仿真验证

3.1 一德路片区概况

一德路片区地处广州市的老城区,人口密集,经济繁荣,商业、饮食业、物流业、旅游业等行业欣欣向荣,车流人流络绎不绝,交通极度繁忙。一德路片区目前存在问题有:交通量分配不均,交通流向设置不合理,过境车流较多,区内交通拥堵问题严重。

3.2 对一德路片区的交通设计

将新型的单向交通组织方式应用于一德路片区的路网交通,设计后的交通流向如图8所示。与现状的组织方式相比,设计后的组织方式能够提高区域的通行能力,提高车辆的行驶速度,减少车辆在路网中的停车次数,降低车辆的延误时间,降低车辆的燃油使用量,降低车辆的尾气排放量,有效地改善区域的交通环境。

图 7 一德路片区现状图 图8运用新型的单向交通组织设计图

3.3交通仿真

如图9所示为该区域采用VISSIM 标定后的路网,以它作为评价区域,每一次仿真试验周期均为4500秒,由于VISSIM 中仿真初始阶段的模拟交通流尚未达到稳定状态,因此,为了获得稳定的交通流、稳定的数据,故将仿真数据的收集时段设置在第900秒到第4500秒之间,时长一个小时,统计间隔为3600s ,对两种情况下得到的评价数据分析对比如下: 3.3.1 路网性能对比

利用VISSIM 软件的“路网性能评价”功能,能够获得仿真路网的各种参数,

两种情况

的数据对比如下:

由于在设计后的路网中,取消了一些交叉口的信号控制,避免了车辆在交叉口的频繁减速和停车等待,从而大大提高了路网中的平均车速,减少了停车次数,降低了停车延误,也降低了车均延误,改善范围在33%~42%之间,改善效果显著。 3.3.2行程时间对比

在仿真路网中,假设有5个点是居民的居住区,模拟交通的OD 点,如图9所示,在各个居住区的起点设置检测起点,在路网中的各个出口设置检测终点,仿真居民的出行状况,检测起始点能在仿真时间里自动记录车辆的出发与到达时间,得到车辆的行程时间。两种情况的数据对比如下(编号11表示从居民区1到出口1,其它编号意义类推):

表3 行程时间对比

从表3所增加,现状比设计的出行时间节省23.66%,居民区3改善24.69%,居民区4改善23.3%,居民区5改善-0.16%,总体效果改善了21.88%,这充分说明,新型的单向交通组织方式能够有效地改善居民的出行时间,节省出行的行程时间。 3.3.3燃油消耗量与尾气排放量对比

将整个路网区域作为一个节点,利用VISSIM 的“节点评价”功能对定义的区域自动采集数据,可以得到整个区域的评价数据。数据如表4所示:

表4 燃油消耗量与尾气排放量对比

从表左右,降低了出行的费用,节省能源的消耗;由于目前绝大部分的机动车都是内燃机型的车型,油料燃烧后排放出的挥发性有机化合物(VOC )、一氧化碳(CO )和氮氧化合物是改变大气成分的组成结构,造成严重的空气污染,由上可以看出,改善后的单向交通组织方式尾气排放量都有所改善,VOC 、一氧化碳和氮氧化合物排放都减少了3.36%,结果充分说明实施改善后的单向交通有利于能源消耗的减少,有利于区域内的道路网废气排放量的减少。

4结语

新型的单向交通组织优化设计方式适用于一类特殊功能型的小区(旧城区、商业区和居民区),它能够有效提高小区的通行能力,提高交通安全,提高区内可达性,降低行车延误,降低停车次数,降低区内的过境交通量,改善区内交通环境,是解决城市特殊功能型小区交通问题最有效、直接、经济的方法,是现代化城市交通管理中有效的技术手段。

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