小区开放对道路车流量影响的分析

古结平 马国栋 刘芯宇 秦秀红

摘 要：针对封闭式小区的开放对周边道路通行的影响问题，本文研究小区的开放优化路网结构，提高道路通行能力，旨在改善交通状况.首先构建J=ρu这一评价指标体系，再建立一维管流交通流模型，使得计算耗时相对较少且匝道的出入流较优。基于已建立的模型，考察玉林市教育路一公务员小区出口右转车辆对直行主车道车流的影响，引用差分公式求解，并用MATLAB进行数值模拟绘出曲线图，使数据与变化趋势更直观呈现，比较不同类型的小区开放前后对道路的影响。

关键词：一维管流模型;差分公式;车流量;驰豫项;车辆密度

在21世纪的今天，经济飞速增长，人民生活水平不断提高，私家车在城市中逐渐普及，城市交通拥堵问题成为焦点。近几年，国家陆续颁布了有关加强城市道路交通管理的文件，其中有提出不再建设封闭式住宅小区，已建设完成的住宅小区和工作单位楼房要逐步开放的建议。因此，讨论封闭式小区是否开放问题十分必要且重要。

本文基于以上研究背景，分析小区结构、周边道路结构以及车流量等因素对小区开放产生的影响，建立关于车辆通行的数学模型，用以研究小区开放对周边道路通行的影响。根据研究结果，从交通通行的角度，向城市规划和交通管理部门提出关于小区开放的合理化建议。

1 模型假设

首先对住宅小区周边路网做出如下假设：

（1）所有路级相同，路段长度相同，通行能力相同且已有交通量相同的理想路网;

（2）封闭式住宅小区生成的交通在路网上的分布不存在方向性差异（即出行不受另一端点分布位置差异的影响）;

（3）除了研究的主要因素外，其他影响因素如：小区安保，小区面积等都理想化;

（4）假设小区周边只有一条主干道，研究只有一个出口的小区和有三个出口的小区，其出口通向的是同一条主干道;

（5）小区出行者对所有道路信息充分了解。

2 模型建立

2.1 建立评价指标体系

小区对周边道路通行的主要影响是道路密度、周边道路面积、道路通行能力，针对以上问题，我们主要采取选用一维管流交通流模型，因此我们建立J=ρu，这一评价指标体系，其中：J代表车流量，ρ代表单位长度的车辆数，u代表车子的速度，车流量是通过车辆密度与车辆速度来影响的。

在上班高峰期时，道路上车辆增多，从小区出来的车辆也同样会增多，使得道路上车辆密度增大，车流量也随之增大，当道路上的车辆密度达到一个饱和状态时，道路上的车辆还能顺畅通行。若进一步小区有车辆出来，将会导致主干道上交通堵塞，小区出口处车辆也会挤压交叉口，小区路口后面有大量的车辆堆集，导致主干道上的车流量减少。在非高峰时间，道路上车辆密度趋于平稳，车速稳定，从小区出口转向主干道的车辆也较稳定，道路上的车流量达到一个稳定的状态，道路交通畅通;在深夜至清晨这段时间，道路上车辆较少，车辆密度小，车速相对稳定，车流量比较小，小区是否开放对周边道路通行影响不大;因此，可以通过车流量（J），密度（ρ）以及车子的速度（u）三者间的关系，来评价小区开放对周边道路通行的影响。

2.2 建立交通流模型

交通流模型在交通系统的数据分析中起着关键性的作用，因此，针对一些具体的交通过程，必须因地制宜地采用合理的数学模型来描述和分析，才可获得满意的结果，并建立数学模型为：

假定初始速度为平衡速度ux，0=uekx，0。参数取值Δk0=0.01veh/m，Δx=100m，Δt=1s，uf=50461m/s。根据所选参数，将主干道分为322个单元，小区出口1、2、3分别设置在100、180、250单元处，每一时刻从各个出口进入主干道的车辆数由系统随机确定，小區出口1、2、3上的车辆进入主干道的概率分别为0.15、0.25、0.35。数值模拟时间为5分钟。

由于主干道上车辆的畅行速度较小，小区出口上的车辆对主干道车流一起向前运动，所以可看到密度慢慢增大;随着初始密度k0的增大，小区路口道上的车辆对主干道车流影响增大，并且小区出口周边车辆密度都在增大;初始密度k0进一步增加，这时小区路口后面有大量的车辆堆集，车辆密度曲线走势呈波峰形状。

从评价指标体系我们可以知道，小区对周边道路的影响可以通过J=ρu这一指标来评价，车流量是通过车辆密度与车辆速度来影响的，而车流量是反映道路是否畅通的指标之一。所以从交通通行的角度出发，可以在交通高峰时期，安排交警等人员在小区主干道附近交叉口进行交通协管，以便于控制小区出口附近主干道的车辆密度，使车辆密度维持在与车流量成正比的范围内，从而保证主干道车流通畅。

参考文献：

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