郑州市北三环东延道路交通量分析

江 丽,刘康康,汪 欢

(1.重庆交通大学 交通运输学院，重庆 400074； 2．合肥工业大学 土木工程学院，安徽 合肥 230601；3．合肥师范学院 电子信息工程学院，安徽 合肥 230601)

随着我国经济快速发展，居民出行比例不断提升。郑州市区居民人均日出行次数为2.86次/人·日，其中有出行的居民占被调查居民的91%，有出行者的人均出行次数为3.12次/人·日[1-2]。郑州市的轨道交通仍然在建设之中，机动化出行以公交车和小汽车为主，与过去相比，慢行方式的出行比例有所降低，主要是自行车出行减少造成的，机动化出行程度提高，公交车以及小汽车的出行比例正在稳步上升[3-4]。

为了更好地验证郑州市北三环道路的状况是否满足未来交通运量要求，需要对未来道路的交通量进行预测，在此基础上对道路进行评价。传统预测道路交通量的方法，如时间序列法，B-P神经网络存在很大的局限性，通常需要大量的数据[5]，指数平滑法在对实测数据进行拟合时,预测精度不高[6]，而GM(1，1)是最常用的一种灰色预测的模型[7]，优势在于对单一数据都能预测出比较精确的结果[8]，可以用来预测未来年份的年交通量。

1 基于道路流量的需求预测模型

GM(1，1)建模过程：设原始的数据序列为:x(0)={x0(1),x0(2),…,x0(t)}，t为调查得到数据个数，此时将北三环东延线历年年交通量作为原始数据指标列，基本过程如下：

1)为弱化随机的序列的随机性和波动性，可将原始数据进行累加 得到公式：

(1)

2) 构造矩阵B与向量Yn具体如下：

(2)

Yn=(x0(2),x0(3),…,x0(t))T.

(3)

3)用最小二乘法求解参数a和u

(4)

4)最终建立模型如下：

(5)

经过变换即可得到

(6)

2 交通量预测及分析

北三环东延线快速通道工程涉及到的主要相交道路有博学路、姚夏路、明理路、四港联动大道和京港澳高速辅道。因而需重点对其进行交通量的预测分析,通过GM(1，1)模型得到最终得交通量预测，在对预测结果进行检验满足条件下，得到具体预测结果如下：

2.1 高架道路交通量预测

根据各主要道路的道路等级及规划设计方案，高架道路基于立交口各方向进出口的流量进行考虑[9]，得到2027年及2037年如表1所示.高架高峰小时路段流量，如图1、图2所示。

图1 2027年高架道路高峰小时路段交通量图

图2 2037年高架道路高峰小时路段交通量图

2.2 地面道路交通量预测

2.2.1 路段交通量预测

根据各主要道路的道路等级及规划设计方案，地面道路则考虑相交道路远期的渠化设计及进出口流量，得到2027年及2037年地面高峰小时路段流量，如表1所示。

2.2.2 平面交叉口交通量预测

从交通角度来讲，交叉口的渠化设计合理与否直接关系到相邻路段的车流能否无拥堵、无延误的行驶[10]。交叉口服务水平的评估是对交叉口设计及信号配时的综合评估。

交叉口设计方案评价采用两个评价指标：通行能力、延误。根据《城市道路工程设计规范CJJ37-2012》，对交叉口通行能力、车均延误及服务水平进行计算。该交叉口主要特征年交通量条件下的评价结果如下，其中通行能力为以远期(2037年)交通量作为基准进行优化推得。

本项目涉及到的主要交叉口有五个：北三环东延(姚桥路)～博学路交叉口、北三环东延(姚桥路)～姚夏路交叉口、北三环东延(姚桥路)～明理路交叉口、北三环东延(姚桥路)～四港联动大道交叉口和北三环东延(姚桥路)～京港澳高速辅道交叉口。在现状交叉口调查的基础上，考虑到郑州市近中远期社会经济水平的发展及城市机动化步伐的速度[11]，结合路段交通量对各交叉口流量进行预测， 以东延(姚桥路)～博学路为例，2027年和2037年北三环交叉口交通流量如表2所示。

表1 地面道路高峰小时路段交通量预测 pcu/h

表2 北三环东延(姚桥路)～博学路交叉口交通流量表 pcu/h

3 交通分析

考虑到延误能够综合反映交叉口的几何设计与信号配时优劣[12]，所以选用延误作为交叉口服务水平的评价指标。信号交叉口延误是反映车辆在信号交叉口上受阻、行驶时间损失的评价指标，用作交叉口服务水平评价的延误是分析期间的平均

每车单位时间信号控制延误(简称信控延误)[13]。

北三环东延为城市快速路，高架、地面道路设计速度分别为80 km/h、40 km/h，考虑到远期需建设快速公交网络，北三环东延也是重要的组成部分，因此，下文讨论的道路通行能力仅仅是针对服务社会车辆的车道。项目建成通车后，根据交通量预测，高架道路最大车流量为3 560 pcu/h，地面层路段社会车辆最大流量为1 488 pcu/h。因此可以根据对道路通行能力、等级和相关的道路通行能力，对主要道路进行饱和度及服务水平的评价。

3.1 高架层路段服务水平评价

高架道路高峰小时路段饱和度表如表3所示。

通过分析，各条高架道路均能满足远景年间交通需求。

3.2 地面层路段服务水平评价

考虑到BRT专用车道，当前分析道路通行能力时仅仅考虑服务于社会车辆车道。

对地面道路路段服务水平进行评价，由于是城市道路，交叉口距离较近，因此要考虑交叉口折减系数；地面道路机动车与非机动车设置有侧分带隔离，因此不用考虑非机动车干扰系数。根据预测交通量与规划方案与改善方案设计通行能力对比，考量其建造规模的最优方案,地面道路路段建设规模论证如表4所示。

表3 高架道路高峰小时路段饱和度表

由表4可以看出，不考虑BRT专用车道的情况下，双向6车道比较符合远期交通量需求，既不会有4车道设计通行能力满足不了远期交通量的情况发生也不会有双向8车道造成的道路资源的浪费。因此建议在考虑实施BRT专用车道的情况下，地面道路设置双向8车道的建设规模。综上可以得知，道路设施的建设不仅能够为本区域正在开发用地提供完善的市政基础设施，为该区域的民居生活及出行提供便利。对于完善郑州市经开区周边的交通条件、促进郑州经济的发展有着积极的作用。

4 结 论

根据以上分析，可以得出以下结论：

1)高架道路：近期(项目建成至2027年)项目主要道路交通量不大、饱和度较低，高架道路大部分路段服务水平为一级，交通流为稳定流上段，车辆行驶感较舒适，交通流稳定性好。远期(2027—2037年)随着城市的发展、机动化进程的加快、快速路网络的建成，路段交通量不断增加，到2037年高架大部分路段服务水平均在三级，与不稳定流(V/C>0.83)之间还有一定距离，未来交通量还有增大的空间。北三环东延高架道路近期服务水平为一级，中远期为二、三级，交通状况良好，符合设计要求，建设规划所采用的双向6车道能够满足远期交通需求。

2)地面道路：不考虑BRT专用车道情况下，双向6车道能满足社会车辆的交通需求，加上远期BRT专用车道，建议地面采用双向8车道的建设规模。

综上可以得知，该项目的建设不仅能够为本区域正在开发用地提供完善的市政基础设施，为该区域的民居生活及出行提供便利，对于完善郑州市经开区周边的交通条件、促进郑州经济的发展有着积极的作用。

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