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    面向精细化交通设计的中观交通模型研究与实践
    2013-10-14 14:25:06   来源:Tranbbs.com       评论:0 点击:

      【摘 要】:交通规划设计日趋精细化。精细化设计须从量化角度评估方案优劣,包括多种宏观微观指标,目前常用的交通模型方法不足以全面地评估精细化交通设计各种指标。本文以面向精细化交通设计和交通影响评价及改善为出发点,研究应用一套全新模型系统,实现“静态动态分配相结合、整体中观局部微观”的一种灵活中观交通模型技术方法,以效率与精度相平衡的方式,实现精细化交通设计各种指标的量化评估。研究成果在深圳后海、北站两个片区得到较好应用。实践表明灵活中观交通模型技术方法,避免了宏观与微观模型单独重复建设,简化了模型整体研发过程,有力支持精细化交通设计多方案决策。

      0 引言

      片区、社区规划及交通详细设计日趋精细化,要求定量化分析,以评估动态交通在静态设施上的运行,择优遴选最佳方案。交通模型是精细化设计定量评估的最佳工具。目前,在片区层面上,传统宏观模型精细不足,如作为城市交通延误影响最大的交叉口,难以分析其饱和度、延误、排队长度等指标,无量化指标支持,交叉口优化设计无从谈起;而传统微观模型建模范围较小,往往仅是一个或多个节点的规模,分析较为孤立,难以把握整体交通影响,而且微观模型校核工作过于复杂,建模效率低,难以在片区范围内实施。

      因此,在进行片区一级的交通分析时,中观交通模型被认为是最适合方法[1][2]。中观模型与宏观模型相比,分析精度大大提高,可以得到车速、交叉口延误、饱和度等详细指标,作为精细化设计依据;而与微观模型相比,具有建模工作量小,运行速度快,路径分析功能强的优点,在成熟发展城市日益倍受关注。

      目前中观模型理论框架,与宏观模型基于交通分配的理论和微观模型基于车流仿真的理论有何异同,在业内尚未统一明确[3][4]。从模型软件上来看[5],基于静态分配的SATURN、CUBE AVENUE、TRANSCAD、VISUM等和基于交通仿真的INTEGRATION、TRANSMODELER、DYNAMIT、DYNASMART均在中观交通模型领域得到不同程度的应用。从应用案例来看,系统建立中观交通模型典范城市为香港[6],于2002年建立覆盖全市范围的基本地区模型(基于SATURN),重点考虑了交叉口转向,信号配时等。上海、广州、深圳等国内城市在宏观交通模型的基础上,依托TransCAD、Cube、VISUM等软件,对若干片区进行小区细分、路网加密的方法,建立较为细致的模型。美国波士顿市中央干道工程(INTEGRATION)、凤凰城城市交通仿真系统(TRANSMODELER)[7],相继建立起了精细交通模型。

      从国内外经验来看,目前常用的所谓中观交通模型,一是对宏观模型进行了局部细化,本质仍是宏观模型;二是较大范围的微观交通模型或准微观交通模型,两者均不是真正意义上的中观交通模型。而常用的模型软件亦无法全面地支持精细化交通设计的评估。因此重构一种灵活的中观交通模型技术方法,同时基于TRANSMODELER平台,对模型软件进行二次开发,以适应精细化交通设计各种指标评估分析的要求。

      1 精细化交通设计交通评估需求

      1.1 精细化交通设计深度要求

      精细化交通设计内容主要包括片区对外交通连接设计、片区内单行线交通组织、道路交织区渐变段设计、内部交叉口渠化、灯控交叉口相位与配时、非灯控交叉口优先设定、公交车站位置、停车场出入口位置、路边停车、人行过街、标志标线设计等,如图1所示;以上精细化设计深度除遵循标准规范之外,均需要多方案的评估对比,从投入成本与道路公交运行效率之间进行评估,而量化指标是多方案评估的准则。

      图1 面向精细化交通设计的深度要求

      1.2 精细化交通设计分析要求

      与传统的交通规划设计不同,精细化交通设计有以下分析要求:

      (1) 交叉口设计要求,既有宏观角度的饱和度分析,也有微观角度的车流交织分析;

      (2) 交通设施设计,需要详细分析其最大负荷情况以及上下游的交通时变扩散关系;

      (3) 精细化交通设计是多方案比选的过程,重复仿真是常态,需要高效易用的模型;

      (4) 精度是精细化设计的灵魂,模型指标评估应有较高的精度。

      1.3 精细化评估指标实现手段

      交通模型获得精细化交通设计各类指标,主要通过两种手段:交通分配与交通仿真。而交通分配可分为静态交通分配和动态交通分配,交通仿真可分为中观和微观仿真。表1列出精细化交通设计所涉及的评估指标及所需的交通模型实现手段。

      表1 精细化交通设计涉及指标和评估手段

    指标层次

    指标名称

    定量分析评估内容

    实现手段

    宏观指标

    (交通分配)

    对外交通联系

    对外连接规模

    静态分配

    单行线交通组织

    通道选择与效率评估

    静态分配

    公交分担率

    公交服务规模,保障道路运行效率

    静态分配

    路段负荷度

    车道数选择

    动态分配

    交叉口服务水平

    转向车道及转向车道组设定

    动态分配

    中微观指标

    (交通仿真)

    路段渐变段设计

    渐变段长度,线形,坡度

    微观仿真

    交叉口布局设计

    转变半径、间距;渠化是否显著提升效率

    微观仿真

    灯控交叉口

    相位、配时;感应协调控制选择

    微观仿真

    公交车站

    不同位置的影响、港湾式车站是否显著提升效率

    微观仿真

    公交专用道

    公交专用道是否显著提升效率,总体影响评估

    微观仿真

    地块出入口

    右进右出、开放左转等对临近路段交通组织影响

    中观仿真

    车流密度

    决定是否增加交织性交通组织

    中观仿真

    交通管理

    包括全天、分时段限行等措施、交叉口转向限制

    中观仿真

      从上表可看到,精细化交通设计必须依托交通分配和交通仿真,方能评估其所有的指标,目前常用单纯以宏观的交通分配或微观的交通仿真为理论基础的中观交通模型,是无法满足精细化评估指标要求。

    责任编辑:吕圣霞

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    [专栏文章:9 篇]人物简介
      丘建栋,男,广东揭西人,研究生,就职于深圳市城市交通规划设计研究中心,交通模型组负责人,曾在沙特、迪拜、澳大利亚等地从事交通模型、智能交通技术及GIS开发,主持多项省部级智能交通相关科技项目,获得多项软件著作权和发明专利。