基于vissim的小区开放对道路通行影响的分析

李昊哲

摘  要：文章主要研究了小区开放对周边道路通行的影响问题。对于道路通行能力建立了相应的评判指标，通过vissim与matlab得出其定量关系。以每条道路的道路总长l、区域总面积S、路宽w、车距车长（d车+l车）、车速、小区内道路长l内定量作为五个评判指标，从而得到车辆通行的数学模型。以重庆回龙小区为例，对该评价模型与车辆通行模型进行验证。依据小区的平面图在vissim中绘制近似交通网络，得到所需数据后代入模型，求得小区开放前后的道路通行能力。通过对所求结果的灵敏性分析得出建议的方向。并根据灵敏性分析的结果和实际情况做出相应的建议。

关键词：小区开放;主成分分析;vissim

中图分类号：U491         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）08-0048-03

Abstract： This paper mainly studies the influence of the opening of the residential area on the surrounding road traffic. The corresponding evaluation index of road capacity is established， and the quantitative relationship between Vissim and Matlab is obtained. Taking the total length l of each road， the total area S of the area， the width w of the road， the length （d车+l车） of the vehicle distance， the speed  of the vehicle and the length l内 of the road in the district as the five evaluation indexes， the mathematical model of vehicle passage is obtained. Taking Huilong District of Chongqing as an example， the evaluation model and vehicle traffic model are verified. According to the plan of the cell， the approximate traffic network is drawn in Vissim， and the required data offspring into the model are obtained， and the road capacity before and after the opening of the cell is obtained. Through the sensitivity analysis of the obtained results， the suggested direction is obtained. According to the results of sensitivity analysis and the actual situation， the corresponding suggestions are made.

Keywords： cell opening; principal component analysis; vissim

1 问题简述

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》，其中第十六条关于推广街区制，原则上不再建设封闭住宅小区，已建成的住宅小区和单位大院要逐步开放等意见，引起了广泛的关注和讨论。

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关，不能一概而论。还有人认为小区开放后，虽然可通行道路增多了，相应地，小区周边主路上进出小区的交叉路口的车辆也会增多，也可能会影响主路的通行速度。建立数学模型，就小区开放对周边道路通行的影响进行研究，为科学决策提供定量依据。

2 模型假设

（1）假设用道路基本通行能力近似表示路口饱和度。（2）假设同一路段的车流密度相等。（3）假设所有道路每条车道宽度相等。

3 符号说明

y-道路通行能力;ρ-路网密度;r-道路面积率;f-车流量;v-行车速度;s-路口饱和度;l-道路的总长度;l内-小区内道路长度;l外-小区外道路长度;S-道路所围区域的面积;d车-车距;l车-车长;w-单车道的宽度。

4 模型的建立与求解

4.1 主成分分析

首先考虑影响道路通行的因素指标是否全面，道路的通行能力[1]与路网密度、道路面积率、车流量、行车速度、路口饱和度具有一定的相关性。

观察上表可知，前3个特征值累计贡献率已达98.5760%，说明前3个主成分基本包含了全部指标具有的信息。我们取前3个特征值，并计算出相应的特征向量。

因而前三个主成分为：

在第一主成分的表达式中第一、二、三、四、五项指标的系数较大，这五个指标起主要作用。故我们可以把第一主成分看成路网密度、道路面积率、车流量、行车速度、路口飽和度所反映的道路通行能力的综合指标。

在第二主成分中，第一、五項指标的影响大，故可将其看作反映路网密度、路口饱和度的综合指标。

在第三主成分中，第三项指标的影响最大，远超其他指标，故可将其看作反映车流量的综合指标。

故评价道路是否通畅的指标道路通行能力为：

4.2 车辆通行模型

拟通过路面的具体信息求得道路通行能力中各项参数的值。

4.2.1 路网密度ρ

路网密度为计算区域中道路的总长度与区域总面积之比[2]，即ρ=，其中区域面积应加上道路所占面积，总长度为道路中线的总长度。这两个量均可通过小区周边道路的数据直接获取。

4.2.2 道路面积率r

道路面积率提高不但意味着增加道路投资，更意味着使本来就紧张的居住区活动用地进一步受到挤压。因此，对居住区路网形式的选择，一定程度上是在交通安全与土地利用的合理性之间寻找平衡点。定义道路面积率为建成区内道路（不包括人行道）面积与建成区面积之比，即

4.2.3 车流量f

车流量为一定时间内某公路所通过的车辆数，由于各车型大小不一致，故需考虑车辆的车长。定义车流量 ，假设单位时间为10s。车速与车距车长均为该单位时间内通过该路段车辆的平均值。

4.2.4 行车速度v

行车速度将通过VISSIM测量在10s内通过某路段的车辆平均速度表示。

4.2.5 路口饱和度s

这里以基本通行能力近似取代路口饱和度，则路口饱和度

4.3 小区开放效果分析——以重庆回龙小区为例

当小区路段开放后，该区域的交通系统将发生变化，这体现在问题一模型中评价道路通行能力的五个参数的变化，最终导致道路通行能力提高或降低。根据问题二车辆通行模型，五个参数变化的根本原因是道路总长l、区域总面积S、路宽w、车距车长（d车+l车）、车速、小区内道路长l内。

重庆市回龙小区的平面图如图1所示：

考虑到现实生活中不同类型的小区很难进行定量分析，且在分析每个参数的变化对被评价对象的影响时，需固定其他参数不变，这是真实案例几乎不能达到的要求，故我们利用vissim画出与该平面图的近似交通网络图。

道路总长，区域总面积，路宽根据所给信息均可得到，进而利用vissim模拟出小区开放前与小区开放后（d车+l车）与的两组取值，如表2所示。

据此路面基本信息，可求得五个影响因素的两组取值，如表3所示。

将该结果代入主成分分析模型y=0.414ρ+0.404r+0.431f+0.404v-0.298s中，求得：

最终计算结果显示，小区开放后，道路通行能力有显著提高。

4.4 灵敏性分析

4.4.1 ρ对y的灵敏度

当路网密度变为1.1ρ时，由道路通行能力函数y（ρ，r，f，v，s）可知Δy=y（1.1ρ）-y（ρ）=0.732，则ρ对y的灵敏性S（ρ，y）=·=0.732。故若路网密度增加1%，则道路通行能力提高0.732%。

4.4.2 f对y的灵敏度

当车流量变为1.1f时，由道路通行能力函数y（ρ，r，f，v，s）可知Δy=y（1.1f）-y（f）=7.22，则f对v的灵敏性S（f，y）=·=7.22。故若车流量增加1%，则道路通行能力提高7.22%。车流量对开放小区后道路通行能力的影响较大。

上述实验结果表明：（1）小区的路网密度越大即小区内道路结构越复杂越有利于开放后的周边交通。（2）小区周边道路车流量越大，开放小区后所缓解的交通压力越明显。

4.5 小区开放政策的几点建议

对城市规划与交通管理部门的建立：（1）由于小区开放对车流量较大的地方效果明显，且开放小区会带来一定的社会问题，故可选择周边道路车流量较多的小区进行试点开放。（2）对于预备开放的小区，可适当拓宽小区内道路宽度或增加车道数，从而使路网密度增大，有利于增强道路通行能力。

5 优缺点分析

5.1 优点

（1）通过主成分分析模型筛选出对道路通行能力影响较大的关键因素，起到了降维的作用，同时简化了模型。（2）利用vissim软件进行道路仿真，有效地避免了一定的误差。

5.2 缺点

将道路基本通行能力近似表示路口饱和度会对结果准确度产生影响。

参考文献：

[1]李冬梅.道路通行能力的计算方法[J].河南大学学报，2002，32（2）：24-27.

[2]蔡军.路网密度对城市公共汽车交通发展的影响[D].大连理工大学，2015，29（6）：1475-1482.