典型学校周边道路网的单向交通流组织方案设计

朱芸 赵文涛 钱晓杰 宋驰 沈国江，3

(1浙江大学控制科学与工程学系，杭州 310027)(2绍兴市交通警察支队车辆管理所，绍兴 312000)(3上海交通大学系统控制与信息处理教育部重点实验室，上海 200240)

随着人民生活水平的提高，私家车的拥有量逐年递增，交通拥堵问题日益严重.关于如何解决交通拥堵问题的研究也越来越多.目前不能仅通过拓宽道路的方法来解决这个问题，而应该把重点放在智能化的交通控制方式和更有效的交通组织方式上.交通组织方式主要包括行车道交通组织方式(包括禁左、设置单行道等)、行人过街组织方式(包括人行横道等)、公共交通组织方式(包括公交站点设置、公交换乘组织等)［1］.其中设置单行道是比较有效的组织方式［2］.

1 路网服务水平评价指标

交通服务水平及其评价因素服务水平是描述交通流的运行条件及驾驶员与乘客对其感受质量的标准［3］.国内外用来评价交叉口服务水平的指标一般有:行车速度和运行时间、交通受阻或受干扰的程度、行车安全性、行车的舒适性、乘客满意程度等.

延误是衡量驾驶员行车不方便感 、运行受阻、燃料消耗和运行时间损失的综合反映，所以延误是信号交叉口服务水平一个最重要的影响因素［4］.本文选取延误时间和排队长度作为服务水平的评价指标.

1.1 延误时间

每一车道组的延误［5］可表示为

式中，d为车道组中每辆车的平均延误，s/veh；C为周期长，s；g/C为车道组的绿信比，即有效绿灯时间与周期长之比；x为车道组的v/c比，c为车道组的通行能力，v为车道组的修正交通量.

利用延误估算可以得到每个车道组每辆车的平均停车延误，利用这些值可得到交叉口一个引道及整个交叉口的平均延误.通常用车道校正流量加权计算车道组延误.于是，车道组延误的计算为

式中:dA为引道A的延误，s/veh；di为引道A上车道组i的延误，s/veh；vi为车道组 i的校正流量，veh/h.

进一步将各引道延误加以平均，得到交叉口的平均延误为

式中，dl为交叉口每辆的平均延误；vA为引道A的校正流量，veh/h.

交叉口服务水平与平均停车延误有关.得到每一个车道组的延误后，就可得到每一引道及交叉口的平均延误，进而通过查表确定适当的服务水平［5］.

1.2 排队长度

为了更好地体现各交叉口的车辆排队情况，本文中的排队长度是指每个交叉口中每个进口各车道的平均排队长度.

各车道的平均排队长度可按如下方法计算:

式中，Lk为车道k的平均排队长度；Lki为车道k第i个车队的长度；nk为车道k排队数量.

2 单向交通设置条件

1)道路网条件

棋盘式、放射环式、自由式或是混合式道路系统都能实行单向交通流组织，其中棋盘式道路系统是最适合组织单向交通流组织的城市道路网络，且棋盘式道路网适合固定的单行方式［6］.相邻的两条道路可配对组织单向通行，局部道路网可组织成单向通行，甚至整个城市路网都可组织成单向通行，但道路网密度应较大，道路间距应不大于400 m［7］.

2)路段条件

具有相同或相近的起终点，车道宽度相近的两条接近平行的道路，其通行能力大致相等，可组织单向交通；对于通行能力不相等的两条道路，如果通行能力小的道路能满足近期交通量需求，也可组织单向交通［7］.对于不同等级的两条平行道路，如主干路与支路，可以仅把支路改为单向交通.这样既增加支路的通行能力，又对主干路上的车流起到疏散作用.简而言之，路网中存在对偶支路，且对偶支路与其相连的路段形成回路才可组织单行［8］.

3)交通条件

如果单行道交通流量高低变化幅度较大，则应采用动态交通组织［9］，如潮汐交通，可设置为定时单向交通，在早晚高峰期间实行单向通行，平峰时实行双向通行［7］.在特定条件下，存在单向交叉口［10］.

4)环境条件

若需通过拓宽道路来增大通行能力，而路侧又是古迹、重要建筑物、绿化，或者拓宽为双车道后无法解决停车问题时，可采用单向交通流组织以增加道路通行能力和车道利用率［7］，同时又能保留重要建筑物、绿化或者必要的停车道.

3 应用实例

3.1 绍兴市区北海小学-绍兴一中周边道路网现状

绍兴的北海小学和绍兴一中这两所学校很近，且周边的解放路与胜利路又是绍兴市区车流比较集中的地方，所以本文以北海小学-绍兴一中周边道路为例.北海小学-绍兴一中周边主要道路有解放路、胜利路、小校场路、试弄、铁甲营路、新河弄等；周边主要单位有北海小学、绍兴一中、市人大政协办公楼、市常委楼、社保中心、城市广场等.

除了试弄由北向南单向通行外，其他路段均为双向通行.解放路由南向西24 h禁止左转.胜利路由西向北高峰时段禁止左转.除解放路-胜利路路口为灯控外，其他各路口均为非灯控.新河弄和铁甲营路局部路段单侧设置24 h停车位(白色).北海小学门口两侧各有50 m左右硬隔离措施.

北海小学-绍兴一中周边道路拥堵的主要原因是胜利路、解放路流量较大(尤其是早晚高峰时段)，新河弄上机动车停放无序.北海小学-绍兴一中周边的解放路-胜利路路口流量统计结果如表1所示.

表1 解放路胜利路流量统计表 辆/h

3.2 单行可行性分析

北海小学-绍兴一中周边道路属于棋盘式道路系统，且新河弄和胜利路属于不同等级的道路，铁甲营和解放路、试弄和解放路也属于不同等级的两条平行的道路，且试弄、新河弄以及铁甲营都较窄，可把支路改为单向交通，主干路仍保留双向交通，支路与主干路的一个方向组成一对单向交通.该区域各路口距离均小于400 m，且新河弄沿线需要留一部分空间作停车之用.根据前面的单行设置条件可知，为提高道路的通行能力和通行速度，该区域可以设置单行.

3.3 方案设计

1)方案1

对交通流组织、路口灯控、停车措施和隔离措施作如下改进(如图1所示):

①交通流组织.新河弄由东向西实行单向通行；铁甲营路由北向南实行单向通行；试弄由南向北实行单向通行；小校场路-胜利路路口禁止由北往东左转.其他某些路口视单行措施作相应的禁止左/右转.

②路口灯控.如图1所示，除保持解放路-胜利路路口为灯控外，新河弄-解放路路口、胜利路-仓桥直街路口和胜利路-铁甲营路路口改为灯控路口，其他各路口保持非灯控.

③停车措施.如图1所示，新河弄局部路段设置停车位:路南侧设置24 h停车位(白色)；路北侧设置临时停车位(黄色)，允许在上下学高峰时段(早上6:30—8:00；晚上15:30—17:30)临时停车接送学生.铁甲营路局部路段西侧设置24 h停车位(白色).胜利路(胜利路铁甲营路口-胜利路解放路路口路段)南侧非机动车道设置临时停车位(黄色)，允许在上下学高峰时段临时停车接送学生.

④隔离措施.如图1所示，新河弄两侧北海小学门口两侧各有50 m左右的硬隔离措施.胜利路北侧绍兴一中门口两侧设置50 m左右的硬隔离措施.

2)方案2

对交通流组织做如下改进(见图2):新河弄由西向东单向通行；铁甲营路由南向北单向通行；试弄由南向北单向通行；小校场路胜利路路口禁止由北往东左转.其他某些路口视单行措施作相应的禁止左/右转.

路口灯控、停车措施和隔离措施的改进和方案1相同.

4 仿真分析

4.1 仿真结果分析

对北海小学-绍兴一中附近道路的现状以及在方案1、方案2的路网状况进行仿真.选取第2节中排队长度以及平均延误时间作为评价指标，对道路通行现状以及在方案1、方案2的通行情况进行分析比较.

胜利路-解放路路口现状与方案1、方案2的平均延误时间和平均排队长度比较如图3和4所示.

由图3和图4可见，在方案1中，胜利路-解放路路口的平均延误时间减小，早晚高峰时期的平均排队长度也略有减小；在方案2中，胜利路-解放路路口的平均延误时间明显减小，早晚高峰时期的平均排队长度略有减小.

同理，对北海小学-绍兴一中周边其他主要路口进行分析如下:

图1 方案1示意图(单位:m)

图2 方案2示意图(单位:m)

图3 胜利路-解放路路口平均延误时间比较

1)早高峰时期.在方案1中，解放路-新河弄路口的平均延误时间略减小，排队长度明显减小；胜利路-小校场路口的平均延误时间减小了20%左右，排队长度基本不变；胜利路-铁甲营路口的平均延误时间和平均排队长度都略有增大；新河弄沿线路口的平均延误时间和平均排队长度明显减小.而在方案2中，解放路-新河弄路口的平均延误时间基本不变，排队长度略减小；胜利路-小校场路口的平均延误时间减小了70%左右，排队长度明显减小；胜利路-铁甲营路口的平均延误时间与平均排队长度均增大；新河弄沿线平均延误时间和平均排队长度减小.

图4 胜利路-解放路路口平均排队长度比较

2)晚高峰时期.在方案1中，解放路-新河弄路口的平均延误时间略减小，排队长度明显减小；胜利路-小校场路口的平均延误时间减小了14%左右，排队长度略有减小；胜利路-铁甲营路口的平均延误时间和排队长度略有增大；新河弄沿线路口的平均延误时间和排队长度均减小.而在方案2中，解放路-新河弄路口的平均延误时间基本不变，排队长度略减小；胜利路-小校场路口的平均延误时间减小了89%左右，排队长队也减小了很多；胜利路-铁甲营路口的平均延误时间和排队长度都略有增大；新河弄沿线路口的平均延误时间和排队长度均减小.

总体来看，方案2略优于方案1:在方案1中，鉴于北海小学的地理位置，上下学高峰期家长接送小孩只能从试弄或者小校场绕行(胜利路-解放路路口西进口禁左)，而这2条路都只有一车道，所以通行压力相对较大，相对而言，方案2的单行绕行方式比较有利.单行造成胜利路-铁甲营路口、胜利路-试弄路口的延时和排队长度略有增加，但单行方向沿线路口排队长度均减小，比较通畅.

4.2 方案1的评价

通过上述仿真分析可见

1)方案1的优点为:①在加强停车管理的前提下，可以明显改善新河弄、铁甲营路路段的交通状况，提高该路段的通行能力.② 可以改善绍兴一中前面的交通秩序.③可以适当减少胜利路由东往西的通行压力.④实现在解放路-胜利路路口北进口禁止车辆由北往西右转，提高解放路的通行效率.

2)不足之处在于:①在一定程度上会增加胜利路由西往东的通行压力.② 如果解放路-胜利路路口的西进口高峰时段禁止车辆从西往北左转的措施不废除，将导致从解放北路过来的接送车辆无法以较近的路程返回.③ 高峰时段可能会在胜利路-铁甲营路口引起拥堵，并造成该路口的西进口较长排队.

4.3 方案2的评价

1)方案2的优点为:①在加强停车管理的前提下，可以明显改善新河弄、铁甲营路段的交通状况，提高该路段的通行能力.② 可以改善绍兴一中前面的交通秩序.③ 可以适当减少胜利路由西往东的通行压力.④ 可以方便市人大政协机关的出入.⑤可以实现在解放路-胜利路路口西进口24 h禁止车辆从西往北左转，从而提高胜利路由西往东的通行效率.

2)不足之处在于:①增加了胜利路由东往西的通行压力.② 如果解放路-胜利路路口南口禁左的措施不废除，将导致从解放南路过来的接送车辆无法以较近的路程到达北海小学.③ 高峰时段可能会引起新河弄-解放路拥堵.

5 结语

绍兴市北海小学-绍兴一中周边道路网是比较典型的学校周边道路网.针对该区域的交通拥堵情况，本文设计了2个单行方案，分别就交通流组织(单行和信号控制)、路口灯控、停车措施和隔离措施做了一些改善.并用TransModeler交通仿真软件进行了仿真，仿真结果表明，方案2略优于方案1，并且方案2已应用于北海小学-绍兴一中周边道路网.

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