小区开放对道路通行的影响
摘要：随着经济的高速发展和城市化进程的加快，城市道路交通拥堵问题成为 困扰世界各大城市的社会问题之一，小区开放对道路通行的影响成为人们关注 的焦点：开放小区能否达到优化路网结构，提高道路通行能力，改善交通状况 的目的，以及改善效果如何.
针对问题一：本文将车流量，平均行程延误，实际平均速度，道路饱和度 和各道路之间的可达路径数作为描述道路通行情况的指标.车流量越大，平均行 程延误越少，实际平均速度越大，道路饱和度低，各道路之间的可达路径越多 ，我们就认为道路通行状况比较好.
hV /C (5)道路之间的可达路径
道路之间的可达路径用来表示小区周围的各道路之间可达的路径，各个道路之 间的可达路径越多，道路的通行越好.
4.2 问题二的求解
4.2.1问题的分析
为了建立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，我 们将车辆通行划分为3种方式，即直行,左转,右转，分别对这3种方式的通行能 力建立模型，然后综合分析交叉路口的通行能力.
2、模型假设
1.假设每辆车车距保持不变； 2.假设小区道路与外部道路都是都是互相垂直的； 3.假设小车的加速过程忽略不计； 4.假设通过某一距离的车辆总数不变； 5.假设小区内部车道都是双车道； 6.假设每个小区均为正方形.
三、符号说明
2
符号 l t T v l安 v0 w v m h n r x
除了开放小区可能引发的安保等问题外，议论的焦点之一是：开放小区能否达 到优化路网结构，提高道路通行能力，改善交通状况的目的，以及改善效果如 何.一种观点认为封闭式小区破坏了城市路网结构，堵塞了城市“毛细血管”， 容易造成交通阻塞.小区开放后，路网密度提高，道路面积增加，通行能力自然 会有提升.也有人认为这与小区面积、位置、外部及内部道路状况等诸多因素有
N左直=N （辆/h）
(2) 一条直左混行专用车道通行能力
N直左 =
N直 2
（辆/h）
4.整个交叉口通行能力
N交叉口直=左N交叉+口N +N右 , N可 pN
5
其中， p 条 人 道宽 ， p 为一个折减系数，人 当双向过街人数达到500
次/h，其折减系数可取人 =0.63.条 ，道宽 的折减系数可查阅相关道路资料，
图5
则各个道路之间的可达路径的可用矩阵表示为
11
0 1 1 0

1
1
0 1
1 0
1 1

,

0
1
1
0

其中，矩阵中行和列实际意义分别表示图5中1,2,3,4节点，节点的意思表示道路
的交叉点.
（2）当小区面积大小为S1时，小区可以建设一条双人道，当开放小区时，可以 在区中建设如图6红色虚线部分的道路:
[x]表示不超过x的最大整数.
通过分析小区周围外部道路的连通情况，建立一个可达矩阵来描述小区外部道 路之间的可达路径的数量，同时可以很好的说明，小区开放的道路数对小区外 部道路之间的连通情况的影响，从而定量的分析了小区开放前后对周边道路通
行的影响.
4.3.4模型的检验 （1）小区不开放时的道路情况，如下图5：
图6
则建设一条双人道后，各个道路之间的可达路径的矩阵为
0 2 2 2

2
2
0 2
2 0
2 2

.

2
2
2
0

（3）当小区面积大小为S2时，小区可以建设两条道路，当开放小区时，可以在
小区中建设如图7红色虚线部分的道路:
图7
则建设二条双人道后，各个道路之间的可达路径的矩阵为
12
针对问题四：通过引入道路饱和度来衡量道路通行能力.利用问题二建立的
等概率模型和非等概率模型计算了可能通行能力与基本通行能力的比值.
关键词：车流量；通行能力；连通性；可达矩阵；饱和度
1、问题重述
2016年2月21日，国务院发布《关于进一步加强城市规划建设管理工作的 若干意见》提出，新建住宅要推广街区制，原则上不再建设封闭住宅小区.
由于小区内部建设道路与小区的面积有紧密的关系.本文先按小区的地理位 置将小区分为了四种类型，然后根据小区面积的大小确定小区内建设的车道数.
下面给出几个定义： 连通性【5】：从一个结点u出发，到达与之相邻接的结点，在从该邻接结点出发 到达其邻接的结点，依次类推，最后可以到达图中的某结点v,从而就得到一条 从u到v的通路.
含义 小区开放的门口到交叉路口的距离长度
通过 l 距离所花时间 直行车流量(h/辆) 汽车实际车速（km/h） 两车之间的安全距离(m) 这段距离的限制速度(km/h)
平均行程延误 实际的平均速度 可达路径的数目 道路通行的饱和度 一个周期内允许左转的车辆数 主干道的个数 每个主干道的车道数
4.1 问题一的求解
通过查询小区规模，我们将小区面积S分为S1=90000，S2=250000，S3=49000
10
0，S4=1000000（单位：平方米）四种类型 ，查阅资料可知，小区的道路面积占小区面积的20%，本文研究将其中15%的
面积用于建设车辆通道.根据表1，我们将每个车道宽道宽度设为3.5米，其折减
系数为1.0，现分别计算上述四种面积在规定下得出的可以建设的最大道路数，
如下表3.
类型 S1 S2 S3 S4
表3 可见最大道路数
面积（平方米） 90000 250000 490000 1000000
边长（米） 300 500 700 1000
道路长度（米） 9 15 21 30
可建道路数 1 2 3 4
经过上面的分析我们可以定量的得出小区面积S和建设道路条数m的关系: m [(S 20% 15%) / 7] ,
4.1.1问题的分析
四、模型的建立与求解
选择合适的评价指标体系,用来研究小区开放对周边道路通行的影响.我们根据 实际情况可以用车流量、平均行程延误、道路饱和度、道路之间的可达路径、 实际平均速度来评价开放小区后这些指标是否发生变化，从而可以看出是否产 生影响.
4.1.2评价指标
(1)车流量
T 1000v / (l安 l车 )
4.2.2基本通行能力【1】
基本通行能力是指道路与交通处于理想情况下，每一条车道（或每一条道路） 在单位时间内能够通过的最大交通量.作为理想的道路条件，主要是车道宽度应
不小于3.65m（我国公路规定为3.75m）路旁的侧向余宽不小于1.75m，纵坡平缓
，并有开阔的视野，良好的平面线形和路面状况.作为交通的理想条件，主要是 车辆组成单一的标准型汽车，在一条车道上以相同的速度，连续不断的行驶， 各车辆之间保持相适应的最小车头间隔，且无任何方向的干扰.在这样的理想道 路及交通条件下，建立的车流计算模式，所得出的最大交通通过量，即基本通 行能力.
查阅标准参见《城市道路设计规范》【2】等相关规范，其中分别见表1，表2.
表1 车道宽度的通行能力折减系数 道宽
车道宽度（m）
3.50
3.25
3.00
2.75
折减系数
1.00
0.94
0.85
0.77
车道数 折减系数
表2 车道数的通行能力的折减系数 条
第一条 1.00
第二条
第三条
第四条
第五条
0.80 : 0.89 0.65 : 0.78 0.50 : 0.65 0.40 : 0.52
0 4 3 4
力分为直行,右转,左转三种情况.
1.直行车道通行能力 其中，T表示车流量
N直 =T = c基 （辆/h）
2.右转车道通行能力
(1) 一条专用右转车道通行能力 N右 = N直 （辆/h）
(2) 一条直右混行专用车道通行能力
N直右 =
N直 2
（辆/h）
3.左转车道通行能力
(1) 一条专用左转车道通行能力
3.左转车道通行能力
一条专用左转车道通行能力：
N左
=n

3600 T周
（辆/h）（设左转信号灯）
4.整个交叉口通行能力：
N交叉口直=左N +N +N右
5.城市道路的可能通行能力：
N可 p C基
4.3 问题三的求解
4.3.1问题的分析
8
为了分析小区开放对道路通行的影响，我们可以考虑小区开放后是否可以 为道路分流，即是否可以使某一道路的车辆数变少.通过道路分流，可以提升道 路的流通度.开放小区道路，可以使一个道路到另一条道路的可达路径变多，同 样可使原来两个不相通的道路变的相通，本文引入了可达矩阵，用来描述各道 路之间有路径数。
3
(2)平均行程延误
w

(t

l v0
)

l
(3)实际平均速度
v

l t
(4)道路饱和度
道路饱和度是反映道路服务水平的重要指标之一，
其计算公式即为人们常说的V / C ，其中V 为最大交通量， C 为最大通行能力.饱
和度越低，则道路的通行能力越高，可以通过比较小区开放前后饱和度的变化 ，判断开放小区后，对周边道路通行的影响
城市道路的可能通行能力：
N可 p c基
其中，p为一个折减系数.
模型二 非等概率模型
模型基于非等概率模型，如车辆在十字路口等处转弯的概率不相等，且要考虑 交叉路口等其他因素对通行能力的影响.
7
符号
T周 t绿 t损
t间
n
t右
含义 信号灯周期时间，一般取60~90s 每个信号周期内的绿灯时间
表示一个周期内绿灯损失时间，一般只计车辆加速损失
5.本文主要针对车辆通行的3种情况来建立模型，分别为直行车道，丁字形车道 ，以及十字形车道.