基于道路通行效率模型与计算机仿真模拟的小区开放问题研究.docx

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基于道路通行效率模型与计算机仿真模拟的小区开放问题研究

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费熹

摘要2016年发布的《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中提到了未来几年要推广街区制的想法，这一想法引起了全国人民的广泛关注和热烈讨论。本文运用道路通行能力和通行效率等概念，建立了道路通行效率的量化模型，然后对通行效率模型进行模型建立的方法分析、前提条件设定、效率模型分析和量化分析，得到开放小区道路的最大通行效率，以此来研究小区开放对周边道路通行的影响。接着，对小区结构进行定义和分类，然后通过Pathfinder和MATLAB进行仿真模拟和数据分析，设定4种路网结构，通过对路网结构、车流量、总通过时间之间的关系进行分析，得出开放小区可以增加道路流量、减少车辆总通过时间的结论，并且通过对比研究得到的图像与数据，发现了车辆总通过时间不会一直随着小区开放程度的增大而不断增大的规律。

关键词道路通行效率；小区开放化；Pathfinder仿真模拟

中图分类号TP3文献标识码A文章编号1674-6708（2018）202-0078-02

1问题研究背景

所谓开放式小区，就是拆掉重重叠叠的高墙，将居民楼从“笼子”中解放出来，与之前封闭式小区相比，它的本质没有改变，只是管理服务的方式有所变化。如果把国家形容成一个完整的人，那么每一个城市便都是构成人类的一部分，这样城市的主干道便成了有重大意义的主血管，城市中的小通路就成了毛细血管。众所周知，毛细血管虽小而多，但却不可缺少，所以有的人认为，将路堵起来的封闭式小区破坏了城市的路网结构，堵塞了城市“毛细血管”，很容易就会造成交通阻塞，如果将小区开放，那么城市的路网密度就会提高，这样就可以使城市交通更畅通。然而另一种观点认为，小区开放后虽然增多了可通行道，但是小区周边主路上进出小区的交叉路口的车辆也会增多，这种现象也可能会影响主路的通行速度。

为了帮助城市规划和交通管理部门更好的建设城市，本文将建立数学模型，用科学的方法研究小区开放对周边道路通行的影响，为基层建设贡献力量。

2道路通行效率的量化模型

鉴于小区的开放化城市交通的影响不能由某个单项评价来反映，所以本文在此引用《居住小区开发交通影响分析研究》中提出的“交通影响度”的概念来衡量小区开放化对其周围道路交通设施可能产生的影响的程度，进而运用由其生成的“居住小区交通影响度评价指标体系”来全面反映小区开放后对局部路网运行状况的影响。

为了研究小区开放对周边路段通行的影响，本文在道路通行能力和通行效率的概念的基础之上运用了道路通行效率的量化模型来研究小区开放对周边道路通行的影响。在对开放小区路段通行效率进行分析时，建立车头间距与车速之间的模型，用以反映车流量，通过测算车头间距来推算出汽车车辆在单车道的通行能力，接着，分析对通行能力产生影响的各种因素，从而得出机动车道路的实际通行能力。最后，通过对结果的分析来说明小区开放对周边道路通行的影响。

2.1模型建立的前提条件

近年来，随着我国经济的快速增长和城市化进程的加快，城市人口和车辆不断增加，我国城市交通面临着越来越严峻的考验。城市交通系统是现代国民经济中的一个重要组成部分，在这个形势下，“小区开放化”成为了城市发展的必然选择。

本文对通行效率理论模型的建立基于以下假设条件：

1）假设机动车是处于一辆紧接一辆的连续跟车行驶状态中；

2）假设行车速度不受天气因素干扰；

3）假设需要被开放的小区都可以被顺利开放；

4）假设车辆均为匀速行驶；

5）假设道路为单向车道；

6）假設道路有良好的平面线形以及路面状况。

为方便得到路段的可能最大通行效率，假设该道路行驶车流均由小型汽车构成，此时用小客车的最大载客量来表示nP，这样，开放小区道路路段每米宽度上的车辆通行效率maxpN可以通过以下公式求得：

3小区开放问题研究

为了研究小区开放产生的效果，本文首先研究小区结构的定义和分类，然后通过Pathfinder和MATLAB进行仿真模拟和数据分析，设定4种路网结构，其中封闭小区结构1种，开放式小区结构3种，通过对路网结构、车流量、总通过时间之间的关系进行分析，最终得到结论。

3.1小区结构

通过查阅大量文献，发现对于小区结构尚未有明确的定义和分类，对此，本文借鉴百度百科相关词条，将小区结构分为3类：

封闭式小区：有明确的边界，即围墙和大门的小区，小区内主路和辅路均不对外开放，车辆只能从周边道路通过；

半封闭式小区：有部分边界的小区，小区内主路对外开放，但辅路不对外开放，车辆可以从周边道路和小区内主路通过；

开放式小区没有边界或边界不清晰的小区，小区内主路和辅路均对外开放，车辆可以从周边道路和小区内道路通过。

3.2Pathfin