王朝阳，朱晓叶

（山东科技大学，山东 青岛 266590）

1 评价体系的建立

1.1 评价指标的选取

通过查阅相关文献，选取了具有代表性的四个指标来评价小区开放对周边道路的影响，分别是道路通行能力、车辆平均速度、车流密度和交叉口平均延误和。

车辆平均速度是指在交通流内部，车辆行驶速度的算术平均值，一般可以分为时间平均车速和区间平均车速，本文使用的是时间平均车速。计算公式为：

式中：n为交通流中车辆的数目；vi为第i辆车的瞬时速度。

车流密度是指在单位长度车道上，某一时刻分布的车辆数。计算公式为：

式中：N为长为L的道路在某一时刻存在的车辆数；L表示该路段的长度。

交叉口平均延误时间是指车辆在交叉口处由于等待绿灯、堵车等原因而消耗的时间。计算公式为：

式中：T为信号灯的周期；tg为一周期内车辆能以饱和流率通行的时间；x为饱和度。

道路通行能力是指道路的某一断面在单位时间内所能通过的最大车量数。计算公式为：

式中：N为基本通行能力；L为车头间距；v为车速；Np为可行通过能力；γ、c、η、n分别为自行车影响修正系数、交叉口影响修正系数、车道宽度修正系数、车道数修正系数；N′为实际通行能力，α表示道路分类修正系数。

1.2 评价指标的权重分配——基于熵权法

考虑到指标权重的合理性，本文采用熵权法来确定权重。熵权法是一种客观的赋权方法，它是利用各指标熵值所提供的信息量大小来决定指标权重的方法。计算步骤如下：通过调查某小区不同时间段四个指标的具体数值，得到原始数据矩阵X；对原始数据进行无量纲化处理；计算第i个对象在第j个指标下的特征比重和第j个指标的熵值；计算差异系数，确定各指标的熵权值。用MATLAB编程实现上述过程，得到这4个指标的权重系数如下：车辆平均速度系数W1=0.168；车流密度系数W2=0.213；交叉口平均延误时间系数W3=0.220；道路通行能力系数W4=0.398。

2 小区道路通行能力模型的构建

2.1 路段通行能力计算模型

如果采用交通流中的跟车理论来建立车头间距与车辆行驶速度之间的数学关系模型，要比直接用宏观的车流模型更切合实际，因此本文用跟车理论分析道路路段的通行能力。结合跟车理论，在保证较高精度的前提下，得出小型车车头间距与车速的关系为：

式中：v为车辆行驶速度；hs为车头间距。由于hs=vht（ht为车头时距），于是可以得出城市道路路段车辆的理论通行能力为：

对于普通的道路，可以认为，车辆受到路旁的干扰逐渐增大时，车速下降的速度会随之加快，从而导致通行能力的下降，因此路旁干扰系数可以通过计算车速下降得到。也就是说干扰系数ε=va/vb，其中va为受到干扰后的车速，vb为没有受干扰的车速。本文研究不受机动车和行人干扰的车道，这种情况下路旁干扰系数ε=1。

在设计道路时，有必要运用服务水平的概念来设计通行能力，即设计通行能力应该使道路达到某种服务水平，则设计通行能力为：

式中：Cap为相应于设计车速下的理论通行能力；v/c为相应于某一服务水平下的道路饱和度；ε为路旁干扰系数；ω为路宽修正系数；γ为侧向净宽修正系数。

2.2 信号交叉口通行能力计算模型

由文献［3］可知，在已经配定定时式红绿灯灯色的前提下，车辆通过交叉口一个冲突点的通行能力为：

式中：αm为由于穿越空档导致的损失时间；β为有、无专用左转车道时的得失时间；m为进口道中直行车道的条数。

3 小区开放对道路通行影响的实例计算

3.1 研究方法

本文选取小区内部的结构作为主要因素，应用第2部分建立的路段与交叉口通行能力的模型，定量比较内部结构存在差异的小区开放前后对道路通行的影响。针对不同道路结构的小区，共列出3类模型进行定量计算与对比分析，各类小区的结构如图1所示。

图1 三种小区结构简图

基于实际情况，采用将路段通行能力和交叉口通行能力线性加权的方法来计算小区的通行能力，即y=λ1Cd+λ2n。

其中，λ1为路段通行能力的权重系数；λ2为交叉口通行能力的权重系数。

3.2 仿真分析

基于上述思路，利用MATLAB软件分别编写路段通行能力和交叉口通行能力的函数，将车辆行驶速度、小区车道数目、道路修正系数以及道路饱和度作为输入参数，并取不同的权重，对选取3个小区分别进行仿真分析，得到的结果如下。小区1：开放前通行能力为240.55，开放后为480.87；小区2：开放前通行能力为360.59，开放后为841.39；小区3：开放前通行能力为600.97，开放后为480.79。

由此可知，尽管小区1和小区2的内部结构不同，但是开放后产生了较好的结果，因此适合开放。分析二者的道路结构可知：小区1内部道路是树状的，开放后出入口数量明显增多，可以显著提高路网的密度，由此产生积极的影响；小区2内部道路比较宽，并且经过一些道路可以直接到达外界，道路结构简单，开放后可以有效缓解交通压力。而对于小区3，开放后通行能力明显下降，观察小区结构可知：其内部道路很窄，且道路多为环状，有些道路在小区内直接中断，无法与外界道路连通，即使开放也不会产生很好的效果，因此不适合开放。