本文關(guān)鍵詞：城市道路單向交通方案設(shè)計研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

湖南大學(xué) 碩士學(xué)位論文 城市道路單向交通方案設(shè)計研究 姓名：朱桃麗 申請學(xué)位級別：碩士 專業(yè)：道路與鐵道工程 指導(dǎo)教師：李碩 20070508

碩士學(xué)位論文

摘

要

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市人口不斷增加，機動車 保有量成倍增長，城市道路交通問題正日益成為制約城市進(jìn)一步發(fā)

展的瓶頸。道 路單向交通作為一種簡單有效的交通管理措施，由于其具有提高道路通行能力， 和行車速度，減少交通事故的優(yōu)點，如今正被廣泛應(yīng)用于疏導(dǎo)城市道路交通，解 決城市交通擁擠問題。本文在分析我國城市道路交通問題的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外 道路單向交通研究和實施狀況，對單向交通理論、單向交通影響、單向交通方案 設(shè)計等方面進(jìn)行系統(tǒng)的研究分析，概括起來主要有以下幾點： (1) 根據(jù)交通工程和交通管理規(guī)劃理論，總結(jié)闡述了道路單向交通理論。從道 路交叉口的復(fù)雜性、車道利用效果、信號燈控制實效、干道線控實效、與對偶干 道組成逆時針環(huán)行與順時針環(huán)行單向交通、經(jīng)濟(jì)效益等方面對道路單向交通方案 實施效果進(jìn)行科學(xué)的分析研究，并歸納總結(jié)道路單向交通優(yōu)缺點。 (2) 詳細(xì)地研究了道路單向交通增加繞行的情況， 分析了繞行路線和一些繞行 的細(xì)節(jié)問題，首次提出單向交通繞行距離的計算方法和解決措施；提出將公交優(yōu) 先應(yīng)用于道路單向交通中，以減少單向交通對公交運行的不利影響。對解決急救 消防等特種車輛通行、增加道路交通設(shè)施和保證措施、降低對單行道兩側(cè)商業(yè)活 動的不利影響、以及提高單行道夜間道路資源利用率等等的方法和措施進(jìn)行研究。 (3) 提出道路單向交通方案設(shè)計的方法， 在對道路單向交通優(yōu)缺點和交通特性 有深刻認(rèn)識的基礎(chǔ)上，提出道路單向交通規(guī)劃設(shè)計的原則；將交通分析理論中的 O-D出行矩陣反推技術(shù)、交通分配技術(shù)應(yīng)用到道路單向交通方案設(shè)計中，對實施道 路單向交通之后的道路路段交通量進(jìn)行預(yù)測分配，并分析公交運行對道路單向交 通方案預(yù)測交通量分配的影響；提出交通仿真模型，應(yīng)用交通仿真技術(shù)對實施道 路單向交通方案前后進(jìn)行交通模擬仿真；對道路單向交通方案進(jìn)行技術(shù)評價，提 出道路單向交通方案評價指標(biāo)體系。 最后，本文結(jié)合實例，根據(jù)本文提出的道路單向交通方案設(shè)計方法，進(jìn)行道 路單向交通方案設(shè)計，并給予分析評價。 關(guān)鍵詞：城市道路；單向交通；方案設(shè)計；繞行距離；交通分配；交通仿真； 評價指標(biāo)

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Abstract
With the fast development of the economy of our country, the promotion of the urbanization process, urban population is increasing constantly, and the ownership of motor vehicle is increasing doubly. The urban traffic problems become the bottleneck restraining the city from developing further. One-way roadway system is a kind of simple and effective traffic management means. It has the advantages of increasing road capacity, raising vehicular speed and reducing traffic accident. Therefore, one-way roadway system has been used extensively to solve the problem of urban traffic congestion problems. Based on the analysis of urban traffic problems in China, the adaptation of one-way roadway at home and abroad is combined; some aspects are studied and analyzed, such as one-way roadway theory, one-way roadway impact, one-way design, and they are concluded as follows: (1) According to the traffic engineering and traffic management & planning theory, one-way roadway theory is summarized in this thesis. The one-way roadway lane utilization effect, its weakness and strengths, the traffic characteristics of one-way roadway are analyzed from the aspects such as the complexity of intersections, the traffic signal effects, the arterial-control effects, the clockwise and anticlockwise one-way rings are discussed. The conclusions regarding as advantages and disadvantages of the one-way roadway are also involved. (2) The situation that some of drivers would change their routes on their trips with longer distance is studied in detail. And the problems of the detour routes and some other detailed are analyzed. This thesis initiates the calculation methods and the solution measures of the one-way roadway detour distance, also applies the principle of bus priority in the one-way roadway in order to reduce the adverse effect produced by it. To make sure that the emergency vehicles such as the first aid, fire fighter and so on can go through, developing traffic facilities and guarantee measures, reducing the adverse effect of commercial activity of the one-way street both sides, as well as enhancing the roadsides utilization of the one-way street at night and so on, these aspects are taken into consideration in the thesis. (3) Design method of the one-way roadway project is proposed. Simultaneously, based on the profound understanding of the advantages and disadvantages and the traffic characteristics of it, the principles of one-way roadway system design have been presented. In the design, techniques on O-D trip matrix inversion estimation and traffic distribution in the traffic analysis theory are applied; the traffic volumes on road links
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are assigned in the one-way roadway system. On the process, transit lines have some influence on the assigned volume. Some traffic simulation models are proposed. The road networks are simulated before or after one-way roadway plan is implemented. Then one-way roadway plan is synthetically evaluated and analyzed, and the system of the evaluation index is generalized. Finally, taking Changsha as an example, this thesis has proposed the design method of the one-way roadway project, carried on the design of the road, and evaluated traffic results. Key Words : Urban road; One-way roadway; Schematic design; Detour distance； Traffic assignment; Traffic simulation; Evaluation index

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插圖索引
圖 2.1 圖 2.2 圖 2.3 圖 2.4 圖 2.5 圖 2.6 圖 2.7 圖 2.8 圖 3.1 圖 3.2 圖 3.3 圖 3.4 圖 3.5 圖 4.1 圖 4.2 圖 4.3 圖 4.4 圖 4.5 圖 5.1 圖 5.2 圖 5.3 圖 5.4 道路交叉口交錯點形式 .............................................................................. 10 雙向交通與單向交通交叉口的復(fù)雜程度比較 ........................................... 10 單向交通與雙向交通交叉口沖突點比較 ................................................... 11 沒有沖突車流的交叉口 .............................................................................. 12 信號控制交叉口單向交通與雙向交通運行比較........................................ 13 單向與雙向交通車輛間距示意圖 .............................................................. 13 有效綠燈時間和損失時間 .......................................................................... 16 順時針方向環(huán)行與逆時針方向環(huán)行單向交通比較 .................................... 17 道路單向交通系統(tǒng)中繞行示意 .................................................................. 22 一條道路單向交通繞行示意 ...................................................................... 22 考慮路側(cè)出入口右進(jìn)右出繞行示意 ........................................................... 23 道路單向交通減小繞行距離示意 .............................................................. 24 道路單向交通系統(tǒng)中公交繞行示意 ........................................................... 29 城市道路單向交通方案設(shè)計所需資料調(diào)查總體框架 ................................ 32 道路交通預(yù)測分配流程 .............................................................................. 35 跟車時空分析圖 ......................................................................................... 41 道路單向交通方案效果評價因素 .............................................................. 47 道路單向交通方案評價指標(biāo) ...................................................................... 48 實例道路單向交通方案設(shè)計影響范圍 ....................................................... 57 道路單向交通設(shè)計方案示意圖 .................................................................. 60 道路單向交通設(shè)計方案解放路和人民路平面布置圖 ................................ 60 影響范圍內(nèi)各道路交叉口對應(yīng)的交通小區(qū)編號........................................ 61

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附表索引
表 2.1 表 2.2 表 2.3 表 4.1 表 4.2 表 4.3 表 4.4 表 4.5 表 4.6 表 5.1 表 5.2 表 5.3 表 5.4 表 5.5 表 5.6 表 5.7 表 5.8 表 5.9 表 5.10 表 5.11 表 5.12 表 5.13 按雙向和單向組織交通 4 個交叉口的總復(fù)雜程度 .................................... 11 雙向行駛和單向行駛車道安全間隔與車道寬 ........................................... 14 按不同的速度和從停車線到?jīng)_突點的距離 s 計算綠燈間隔時間 ..............15 《城市道路設(shè)計規(guī)范》建議的一條車道理論通行能力 ............................ 48 車道寬度影響系數(shù) η 與車道寬度 W0 關(guān)系表 ............................................... 49 車道數(shù)修正系數(shù) n′ 采用值 .......................................................................... 49 城市道路路段服務(wù)水平評價技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) ....................................................... 50 建議的 e 值 .................................................................................................. 51 道路交叉口平均每車信控延誤－信號控制道路交叉口服務(wù)水平關(guān)系 ..... 52 影響范圍內(nèi)現(xiàn)狀道路一覽表 ...................................................................... 57 影響范圍內(nèi)現(xiàn)狀道路網(wǎng)調(diào)查交通量 ........................................................... 58 現(xiàn)狀道路網(wǎng)路段飽和度和服務(wù)水平 ........................................................... 59 影響范圍內(nèi)各道路交叉口對應(yīng)的交通小區(qū)編號 ........................................ 61 先驗 O-D 矩陣 ............................................................................................. 62 高峰小時車輛出行 O-D 矩陣 ...................................................................... 62 方案交通分配道路路段交通流量............................................................... 63 單向交通方案道路網(wǎng)路段飽和度和服務(wù)水平 ........................................... 64 單向交通方案與現(xiàn)狀道路路段交通量和服務(wù)水平對比 ............................ 67 單向交通方案與現(xiàn)狀道路路段行程車速對比表 ...................................... 68 單向交通方案與現(xiàn)狀道路交叉口信控延誤和服務(wù)水平對比表 ............... 69 單向交通方案與現(xiàn)狀車輛燃油消耗量對比表.......................................... 70 單向交通方案與現(xiàn)狀廢氣排放量對比表 ................................................. 71

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湖 南 大 學(xué) 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明
本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取 得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其 他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個 人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果 由本人承擔(dān)。

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作者簽名： 導(dǎo)師簽名：

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第1章 緒
1.1 研究背景及意義

論

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，特別是城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市人口不斷增加， 城市的機動車保有率也不斷增加。但由于各種原因，城市道路的發(fā)展速度嚴(yán)重滯 后于機動車的發(fā)展，導(dǎo)致道路資源緊張，交通擁擠問題日益突出，針對此種情況， 許多大中城市采取相應(yīng)的一些交通管理措施，期望能緩解交通擁擠的問題。 具體措施主要體現(xiàn)在以下幾個方面： (1) 拓寬舊路，新建新路，改造交叉口，建設(shè)立交和快速干道等，積極地改善 城市道路交通現(xiàn)狀； (2) 大力發(fā)展公共交通，修建地鐵、輕軌，推行“公交優(yōu)先”，增加市民公交 出行的比例，減少私家車的出行，有效地降低城市道路上汽車的數(shù)量； (3) 將現(xiàn)代電子技術(shù)、通訊技術(shù)用于城市交通，對交通流進(jìn)行合理的誘導(dǎo)，如 ITS、GIS、GPS的研究應(yīng)用，對緩解城市交通擁擠起到了積極的作用； (4) 通過合理地組織交通，加強交通管理和控制，使交通得到改善。 然而舊路拓寬、建路建橋、修建地鐵輕軌，需要投入大量的資金以及占用大 量的城市用地，造價高、拆遷大，會受到土地和財力的限制，在目前的經(jīng)濟(jì)狀態(tài) 下不符合我國國情。而先進(jìn)的電子信息技術(shù)和通訊技術(shù)用于城市交通，目前在我 國只有深圳等幾個特大城市稍有涉足，還沒有普及應(yīng)用。 因此，充分利用現(xiàn)有道路的道路條件，采用比較科學(xué)的交通管理手段來合理 疏導(dǎo)交通流，挖掘潛在的通行能力，提高道路利用率，是目前實現(xiàn)城市交通暢通、 舒適、安全和環(huán)保比較現(xiàn)實的方法。根據(jù)國內(nèi)外多年的實踐經(jīng)驗，認(rèn)為最有效的、 而可行的措施之一就是在城市中心區(qū)內(nèi)變部分雙向通行道路為單向通行 [1] ，或?qū)?一些因?qū)挾炔蛔愣鵁o法雙向通行的道路開辟為單向交通道路，即實施單向交通管 理措施。道路單向交通在交通擁堵區(qū)域的實踐已經(jīng)證明：實行單向交通，小范圍 小緩解，大范圍大緩解。實行單向交通對于改變城市道路擁擠，對緩解乘車難， 交通流量不均（集中在少數(shù)幾條主干道上）和道路通行能力低下能起到較好的作 用 [2] 。對減少拆遷、節(jié)約投資、提高經(jīng)濟(jì)效益的意義也是巨大的。 道路單向交通是在城市道路交通系統(tǒng)中，緩解城市交通擁擠，充分利用現(xiàn)有 城市道路網(wǎng)容量的一種經(jīng)濟(jì)、有效的交通管制措施 [3] 。目前，許多城市認(rèn)識到單 向交通對組織城市交通、改善城市交通狀況的有效性，開始嘗試對城市一部分道 路實行單向交通，來解決交通擁擠問題。但是，都還處于試驗階段，沒有完善的 理論進(jìn)行指導(dǎo)。現(xiàn)行我國很多城市的單向交通都是當(dāng)?shù)亟痪陂L期觀察的基礎(chǔ)上，

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根據(jù)當(dāng)?shù)氐缆方煌ǖ膶嶋H情況，憑借經(jīng)驗來挑選道路路段設(shè)置單向交通，進(jìn)而根 據(jù)觀察設(shè)置后的交通狀況和市民反映情況來判斷設(shè)置的合理性。經(jīng)過一段時間的 檢驗，如果不能明顯緩解交通壓力，就重新改變路段的交通管制方式，單行線更 換頻率太快，必然給機動車駕駛員和市民出行帶來諸多不適應(yīng)。一些城市對其一 部分道路路段實行單向交通，并沒有完全解決整個道路網(wǎng)的交通擁擠問題，反而 加劇了交通的混亂。這樣的實例說明，需要對城市道路實施單向交通的方案設(shè)計 過程進(jìn)行研究，通過深入分析和總結(jié)城市道路單向交通的交通特性，對單向交通 實施后的影響進(jìn)行深入的分析，以期能幫助城市道路交通管理決策部門科學(xué)有效 地實施單向交通。

1.2 國內(nèi)外研究和實施概況
1.2.1 國外研究和實施概況
1.2.1.1 國外研究現(xiàn)狀 早在上個世紀(jì)初，美國就開始研究單向交通，隨著城市交通的迅猛發(fā)展，從 20世紀(jì)70年代至今，道路單向交通在世界各國得到了廣泛的重視和應(yīng)用，其理論 研究也迅速發(fā)展起來。道路單向交通作為一種投資少、見效快、操作簡單的交通 管理措施，相關(guān)理論研究正在向縱橫兩個方向延伸，并普遍地應(yīng)用于大多數(shù)的城 市之中。下面是國外道路單向交通在近期內(nèi)較為有代表意義的幾方面研究內(nèi)容。 在國外，尤其是美國，對道路單向交通的優(yōu)、缺點分析及其設(shè)置條件等方面 的分析已經(jīng)有較為深入的研究。現(xiàn)已將計算機知識應(yīng)用到單向交通領(lǐng)域中，例如 Porsche. H，運用計算機知識分析了與單向交通道路相交的交叉口處信號燈的設(shè)置 情況 [4] 。此外，Vasquez，Gabriel M.和Taylor，Maureen提出傳統(tǒng)的單向交通實施 方法已經(jīng)不再適應(yīng)現(xiàn)代化城市的發(fā)展，只有在科學(xué)地分析與規(guī)劃的基礎(chǔ)上，才能 更好地發(fā)揮單向交通的作用 [5] 。否則，即使將某些道路實施了單向交通，也不能 解決日趨嚴(yán)重的交通擁擠狀況。因此，他們提出：科學(xué)的單向交通方案規(guī)劃方法 才是解決這一問題根本所在。 Davies和Martin詳細(xì)分析了單向交通實施后可能帶來的各種有利和不利的影 響
[6]

，并且用美國各城市的具體數(shù)據(jù)說明了各種影響形成的原因，這對分析單向

交通經(jīng)濟(jì)效益的各種影響因素提供了可靠數(shù)據(jù)。但是，文中沒有對各種利弊影響 進(jìn)行量化分析和建立經(jīng)濟(jì)效益模型，并進(jìn)行相應(yīng)的評價。 Jain等人提出運用非線性動力學(xué)技術(shù)解決道路單向交通對周圍環(huán)境的影響問 題，特別是噪聲對環(huán)境的影響 [7] 。這一研究結(jié)果對環(huán)境影響因素的效益分析和建 模都具有參考價值，但是非線性動力學(xué)在計算噪聲影響值時誤差過大。

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1.2.1.2 國外實施概況 采用單向交通來解決城市道路交通擁擠問題，在許多國家均被認(rèn)為是切實可 行的有效措施，很早便受到世界各國的重視，得到廣泛的應(yīng)用。 1617年8月，倫敦市議會通過立法程序，在報紙上宣布“臺姆茲、染織小巷等 17條狹窄街道上實施單向交通規(guī)則”，這就是世界上最初單向交通的萌芽。 進(jìn)入汽車時代以后，歐美各國大街小巷也先后重蹈交通堵塞覆轍，于是，紛 紛效仿英國倫敦在狹窄街道上實施單向交通。美國在1906年開始采用單向交通的 辦法解決城市中心區(qū)道路交通問題，并推行到各州和城市，人口在5萬以上的城市 有半數(shù)以上的道路已采用單向交通，100萬人口以上的城市有80％左右的道路實行 了單向交通。一些城市（費城、紐約、波士頓等）先在兩條毗鄰的街道上實行單 向交通，到20世紀(jì)20年代就出現(xiàn)了整個城市中心區(qū)域內(nèi)的道路單向交通系統(tǒng) [8] 。 目前美國一半以上的城市道路被定為單行線。同期，歐洲各國（如英國、法國、 意大利、瑞典、瑞士、希臘）以及其他國家城市也開始推廣了道路單向交通，法 國巴黎已有1400多條道路實行單向交通，有的單行道甚至寬達(dá)6車道，其單行道路 總長超過400km，巴黎和倫敦的中心區(qū)幾乎全部是單向交通道路 [9] 。 原蘇聯(lián)在20世紀(jì)50年代開始推廣組織道路單向交通，已在莫斯科、圣彼得堡、 巴庫、圖拉、里加、考納斯等許多城市大量采用單向交通，并規(guī)定凡寬度不足18m 的道路原則上均應(yīng)采取單向交通。歸納謝爾巴科夫?qū)μK聯(lián)20個城市的調(diào)查資料， 說明道路單向交通從根本上改善了道路交通：車速提高10～20％，減少了在道路 交叉口的延誤時間，交通事故平均減少20～30％，有的減少二分之一以上。 日本于1956年開始在一些城市中采用道路單向交通方式，東京有30％的道路、 大阪有38％的道路采用了單向交通。在發(fā)展中國家如泰國的首都曼谷，其舊城區(qū) 的中心地帶已有50％以上的道路采用單向交通。菲律賓等國的許多城市也廣泛地 采用道路單向交通 [9] 。 世界上公認(rèn)的單向行駛（向左或向右）的標(biāo)志直到1949年才在日內(nèi)瓦召開的 聯(lián)合國道路交通世界大會上誕生，并被各國和地區(qū)在單行道上采用，成為指導(dǎo)駕 駛員單向行駛的指南。

1.2.2 國內(nèi)研究和實施概況
1.2.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 國內(nèi)，吳元祥運用系統(tǒng)學(xué)理論，采用整體和局部、定性與定量相結(jié)合的方法， 系統(tǒng)研究了道路單向交通方案設(shè)計的基本框架，分析了不同的自行車交通組織方 式對單向交通網(wǎng)絡(luò)實施效果的影響，以及理想單向交通網(wǎng)絡(luò)形成后，公交乘客步 行距離增加的定量計算模型 [10] �？墒�，文中提出的單向交通網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計框架過于 籠統(tǒng)，不能詳細(xì)給出制定單向交通規(guī)劃方案的具體步驟和過程，以及規(guī)劃方案的
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評價方法。另外，定量給出的計算模型，只能從某些特定角度反映系統(tǒng)的特征， 與單向交通理論的復(fù)雜性相比過于片面。 李榮波以雙向雙車道為例，分析并討論了單向交通道路交叉口及道路路段的 通行能力，其結(jié)論是：單向交通具有提高道路交叉口、道路路段通行能力以及減 少交通事故、提高行車速度等優(yōu)點，同時也存在不容忽視的缺點，如增加繞行距 離、給乘客出行帶來不便等 [2] 。文中以雙向雙車道道路實施單向交通前后通行能 力計算模型為依據(jù)，說明局部區(qū)域?qū)崿F(xiàn)單向交通投資少、見效快，是解決道路交 通擁擠的較為有效的方法之一。但是，雙向雙車道的道路不具有普遍性，其通行 能力的降低或提高只能用于分析和討論某一條道路或道路交叉口的交通組織狀 況。就單向交通道路網(wǎng)而言，有失代表性。 此外，馬俊來對單向交通條件下信號交叉口通行能力的計算進(jìn)行了探討 [11] 。 在進(jìn)行單向交通對道路交叉口交通影響分析的基礎(chǔ)上，對不同信號相位、不同單 向交通設(shè)置形式進(jìn)行分類討論并給出計算公式。 裴玉龍對城市單向交通組織方案設(shè)計及其評價進(jìn)行了研究，在總結(jié)了設(shè)計城 市單向交通方案一般性方法與步驟的基礎(chǔ)上，重點介紹了模糊綜合評價法的評價 體系和評價方法 [12] 。 賴比爾對城市道路單向交通規(guī)劃設(shè)計進(jìn)行了研究，重點用層次分析法進(jìn)行城 市道路交通質(zhì)量各類指標(biāo)單向評價及綜合評價，確定實行單向通行前后的交通質(zhì) 量和經(jīng)濟(jì)效益 [13] 。 李嵐在道路單向交通設(shè)置方法上，借鑒公交線路規(guī)劃的基本思想，在網(wǎng)絡(luò)中 形象的引進(jìn)“飽和路段截面”來代替最大流最小割定理中的“最小割”概念 [14] 。 然后通過交通分配在路網(wǎng)中尋找“飽和路段截面”，對路網(wǎng)中的“飽和路段截面” 所在路段，在遵循單向交通引入的基本原則的基礎(chǔ)上，分析路段設(shè)置單行線的不 同組合。對每種組合形式的路網(wǎng)，通過交通分配來尋找該特定路網(wǎng)的“飽和路段 截面”，估算該路網(wǎng)容量。如果所得路網(wǎng)容量大于原路網(wǎng)容量，則說明設(shè)置合理。 繼續(xù)對“飽和路段截面”所在路段設(shè)置單行線，對新路網(wǎng)進(jìn)行交通分配，尋找“飽 和路段截面”，估算路網(wǎng)容量。如此反復(fù)，“逐步布設(shè)，優(yōu)化成網(wǎng)”。 伊新苗對單向交通方案實施后的效益進(jìn)行了研究分析，分別從社會、個體、 商業(yè)三個方面建立相應(yīng)的效益分析模型，將指數(shù)函數(shù)和生長曲線函數(shù)應(yīng)用到商業(yè) 經(jīng)濟(jì)效益的建模中，通過綜合分析，建立了一條單向交通道路的效益分析模型 [15] 。 通過單向交通網(wǎng)絡(luò)效益分析方法同傳統(tǒng)的供給方法進(jìn)行比較分析，綜合考慮城市 實施單向交通后各種潛在的影響，建立了單向交通網(wǎng)絡(luò)效益分析模型。此外，他 還通過比較分析三種評價方法：價值分析法、單純矩陣法、層次分析法，選擇單 純矩陣法對單向交通各方案進(jìn)行了綜合評價。

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1.2.2.2 國內(nèi)實施概況 1900年初春，中國清政府巡警部總司許世英下令在北京大柵欄實行車輛只許 東進(jìn)西出的單向交通，這可能是我國最早的單行線。 我國從20世紀(jì)50年代開始使用單向通行來管理城市道路交通，近年來，隨著 城市社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市道路基礎(chǔ)建設(shè)的步法不斷加快和城市道路交通量的快 速增長，我國北京、上海、廣州、天津、重慶、南京等許多大中型城市積極推廣 應(yīng)用單向交通組織 [16] 。到1980年為止，北京有24條，上海有20條單向通行線路。 1982年 香 港 島 擁 擠 的 北 角 地 區(qū) 成 功 地 實 施 了 單 行 循 環(huán) 線 計 劃 (One-way gyratory scheme) [17,18] 。據(jù)1991年資料，國內(nèi)城市實行單向交通的道路數(shù)為：廣州84條、北 京156條、上海76條、哈爾濱12條、天津77條、南京33條、濟(jì)南10條、貴陽5條， 還有沈陽、蘭州等城市也都大量采用了單向交通。 1997年青島市結(jié)合本市道路特點大膽改革，采用整體規(guī)劃，分布實施的方法， 自4月1日至9月6日先后8次對106條道路實施了單向交通，次年又配合市政工程建 設(shè)成功地對29條道路實施了單向交通，使青島市區(qū)單行線道路達(dá)到135條，基本形 成了縱穿南北、橫貫東西新的單向環(huán)繞交通格局，成功實施了單向交通，使交通 狀況得到了明顯改善，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益 [19] 。至2006年3月，青島 市共有單行線141條。 到2003年6月止，上海中心城區(qū)實施的單行道共388條，總長度約為204公里， 約占全市城市道路的12%。這些單行道主要集中在浦西內(nèi)環(huán)線內(nèi)，共有312條，長 度約為171公里，占單行道總長的84%；浦東有9條，總長不到4公里。根據(jù)2006年 11月“上海市中心城單向交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究”課題報告，在綜合參考和分析上海 市中心城區(qū)現(xiàn)狀和規(guī)劃的道路和交通條件下，對上海中心城進(jìn)行近、中、遠(yuǎn)期單 向交通規(guī)劃。其中，近期(2007年前)規(guī)劃單行道92條，中期(2007-2009年)45條， 遠(yuǎn)期(2010年后)69條，屆時上海中心城單行道總條數(shù)將達(dá)614條，總里程將達(dá)505.8 公里。 此外，南京市至2006年8月8日，總共有149條單行線，長沙市于2007年3月9日 單行線增至37條。 城市發(fā)展，規(guī)劃先行。要發(fā)展城市道路單向交通，必須有縝密的規(guī)劃與分析 作為實施依據(jù)。各國城市情況不盡相同，僅僅效仿不是可行途徑。因此，針對各 個城市的不同特點，制定詳細(xì)的道路單向交通規(guī)劃方案分析方法，是實現(xiàn)單向交 通發(fā)揮其最大效能的最佳途徑。

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1.3 研究內(nèi)容
本論文研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面： (1) 探討城市道路單向交通研究的意義，對單向交通實施效果進(jìn)行深入分析， 并概況總結(jié)道路單向交通的優(yōu)缺點。 (2) 詳細(xì)地研究道路單向交通增加繞行的情況， 分析繞行路線和一些繞行的細(xì) 節(jié)問題，首次提出單向交通繞行距離的計算方法和解決措施；將公交優(yōu)先應(yīng)用于 道路單向交通中，以減輕單向交通對公交運行的不利影響；對解決道路單向交通 不利影響的方法和措施進(jìn)行研究。 (3) 將交通規(guī)劃、 交通仿真、 方案評價等方法應(yīng)用到道路單向交通方案設(shè)計中， 提出單向交通方案設(shè)計行之有效的方法。

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第 2 章 道路單向交通基本理論
2.1 道路單向交通的定義和分類
2.1.1 單向交通的定義
道路單向交通（One-Way Roadway），或稱單向通行、單行線、單行道、單 向路（街），是指只允許車輛按某一方向行駛的道路交通 [20] 。在城市道路系統(tǒng)中， 如果組織多條道路實施單向交通，形成互相銜接的系統(tǒng)，則稱為道路單向交通系 統(tǒng)。

2.1.2 分類
1．固定式單向交通 某條道路的所有車道上，在全部時間內(nèi)，各種車輛只允許沿著規(guī)定的一個方 向行駛，稱為固定式單向交通。常用于一般輔助性的道路上，如立體交叉中的匝 道交通多是固定式單向交通。 2．定時式單向交通 規(guī)定在某一時間段內(nèi)只允許車輛單一方向行駛、其余時間為雙向行駛， 稱為 定時式單向交通。如城市道路交通在高峰時間段內(nèi)，規(guī)定道路上的車輛只能按重 交通流方向單向行駛，而在非高峰時間內(nèi)，則恢復(fù)雙向通行。所謂重交通流方向 是指道路交通流方向分布系數(shù) K D > 2 / 3 的車流方向。其中 K D 用如下公式來表示： KD = 3．定車種式單向交通 規(guī)定某種車輛(如公交車輛)可以雙向行駛，其他車輛只允許單方向行駛，或者 規(guī)定只允許某種車輛單方向行駛，稱為定車種式單向交通。這種單向交通常應(yīng)用 于具有明顯的方向性及對社會秩序、居民生活影響不大的車種，如貨車。實行這 類單向交通的同時，對公共汽車和自行車仍可維持雙向通行，目的是利用現(xiàn)有道 路的通行能力。 4．可逆性單向交通 可逆性單向交通是指道路上的車輛在一部分時間段內(nèi)按一個方向行駛，而在 另一部分時間段內(nèi)則按相反方向行駛的交通。這種可逆性單向交通常用于車流流 向具有明顯時段不均勻性的道路上。其實施時間應(yīng)依據(jù)全天的車流量及方向分布 系數(shù)確定，一般當(dāng) K D > 3 / 4 時，即可實行可逆性道路單向交通。 主要行車方向交通量 × 100％ 雙向交通量 (2.1)

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2.1.3 分級
1．專用道路 專用道路指行駛的車輛全部為機動車，路旁不允許設(shè)置停車位的道路。 2．準(zhǔn)專用道路 準(zhǔn)專用道路指行駛的車輛全部為機動車，路旁一側(cè)可設(shè)置單向停車泊位的道 路。 3．混行道路 混行道路指機動車輛與非機動車輛混合行駛，路旁一側(cè)可設(shè)置單向停車泊位 的道路；或機動車與非機動車分離行駛的道路；或采用可逆行車道，機動車與非 機動車分離行駛的道路。

2.2 道路單向交通的設(shè)置條件
2.2.1 道路路網(wǎng)條件
1．棋盤形道路 棋盤形道路系統(tǒng)是最適合組織單向交通的城市道路網(wǎng)絡(luò)，可以由相鄰兩條道 路配對組織單向交通，也可將部分道路系統(tǒng)組織成單向交通，但道路網(wǎng)密度應(yīng)較 大，道路間距應(yīng)不大于300m。 2．帶狀形道路 帶狀城市道路系統(tǒng)是較容易組織單向交通的道路網(wǎng)，可選擇局部區(qū)域有可能 配對的道路組織單向交通，條件是有相鄰或相距不遠(yuǎn)的道路可以配對，道路之間 呈對偶關(guān)系。 3．其它形狀道路網(wǎng) 當(dāng)?shù)缆肪W(wǎng)中有兩條相鄰環(huán)路且長度較短（1km～2km），可考慮組織單向交通。 兩條相鄰的放射性道路也可組織單向交通。

2.2.2 道路路段條件
在特殊情況下，當(dāng)兩條平行道路不是同一等級時，可考慮將低等級的道路設(shè) 為單向交通，另一道路仍為雙向交通。 道路網(wǎng)密度很大而道路寬度不足的舊城區(qū)道路，滿足以下條件時可考慮設(shè)為 單向交通： (1) 道路寬度小于10m而流向比大于1.2時； (流向比， 道路上某一行車方向大的交通量與另一行車方向小的交通量之比。 ） (2) 道路寬度小于12m而流向比大于2，且有平行道路可以配對時； (3) 道路寬度不足以同時設(shè)置人行道、車行道時；

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(4) 對于只能布置奇數(shù)車道的道路，在采用雙向通行不利于發(fā)揮其道路資源 作用時； (5) 平行于大流量主干道的一組支路、次干道； (6) 寬度狹窄不適合固定交通工具如有軌道車雙向通行的道路，可布置為單 向通行的行車路線。

2.2.3 道路交叉口條件
5條或5條以上的道路相交時，交叉口難于處理，宜將部分或全部相交道路設(shè) 置為單向交通。

2.2.4 交通流條件
1．潮汐交通 潮汐交通的道路，可設(shè)置為定時式單向交通。 2．交通組成 交通組成非常復(fù)雜時，可設(shè)置為定車種式單向交通。 3．交通流向 根據(jù)O-D調(diào)查數(shù)據(jù)，可對某些方向的大流量道路配合設(shè)置單向交通。 4．環(huán)境條件 城市某一區(qū)域無法解決車輛停放時，可將一些次干道、支路設(shè)置為單向交通， 道路一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置為臨時停車場。

2.3 道路單向交通實施效果分析
2.3.1 道路交叉口的復(fù)雜性
在城市中，由于城市道路網(wǎng)的縱橫交錯而形成許多交叉口，交叉口是道路交 通的咽喉，相交道路的各種車和行人都要在交叉口處匯集、通過，形成沖突點、 合流點、分流點 [21] ，如圖2.1。 道路交叉口中不同的車流交錯點形式對交通的影響不同，為了對其進(jìn)行統(tǒng)一 分析，可以把分流點的數(shù)量作為一個標(biāo)準(zhǔn)，用換算系數(shù)把其他兩種情況換算成分 流點數(shù)，從而來評價交叉口的復(fù)雜性。根據(jù)前蘇聯(lián)的研究，對于分流點換算系數(shù) K B = 1 ，對于合流點換算系數(shù) K M = 3 ，對于沖突點換算系數(shù) K C = 5 。這樣，可以用 交通樞紐復(fù)雜性指標(biāo) A 來評價道路交叉口的復(fù)雜程度 [22] ，計算詳見式(2.2)。 A = nB + 3nM + 5nC (2.2)

式中： nB 、 nM 、 nC ——分別為交通流在交叉口內(nèi)的分流點、合流點和沖 突點數(shù)。 當(dāng)交通樞紐復(fù)雜性指標(biāo) A 取值10～20之間時，認(rèn)為樞紐是簡單的；當(dāng) A 取值 25～55時，認(rèn)為樞紐屬于中等復(fù)雜程度；當(dāng) A 取值大于55時，則樞紐為復(fù)雜的。
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a)

b) 圖2.1 道路交叉口交錯點形式 a)分流；b)合流；c)沖突 △－分流點；□－合流點；●－沖突點

c)

對于不同的道路交叉口，可以根據(jù)實際車流在道路交叉口的運行情況按照上 述方法分析其復(fù)雜程度，同時對該交叉口實行單向交通后，再計算其道路交叉口 的交通復(fù)雜程度，從而分析在單向交通與雙向交通組織下，道路交叉口的復(fù)雜程 度的變化。比較按雙向和單向原則組織交通的道路網(wǎng)的一個局部，如圖2.2，就能 算出這兩種情況下4個交叉口的總復(fù)雜程度。

a)

b) 圖2.2 雙向交通與單向交通交叉口的復(fù)雜程度比較 a)雙向交通；b)單向交通 △－分流點；□－合流點；●－沖突點

通過計算，可以發(fā)現(xiàn)在道路上實行單向交通和雙向交通兩種情況下，交叉口 的復(fù)雜程度有明顯不同，單向交通所有4個交叉口的復(fù)雜程度僅為雙向交通4個交 叉口的12％，見表2.1。

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表2.1 按雙向和單向組織交通4個交叉口的總復(fù)雜程度 交錯點數(shù) 名稱 雙向交通 單向交通 沖突點 合流點 分流點 沖突點 合流點 分流點 合計 合計 ( nC ) ( nM ) ( nB ) ( nC ) ( nM ) ( nB ) 16 80 64 320 8 24 32 96 8 8 32 32 32 112 128 448 1 5 4 20 2 6 8 24 2 2 8 8 5 13 20 52

一個樞紐點 四個樞紐點

實際數(shù)值 考慮換算系數(shù)時 實際數(shù)值 考慮換算系數(shù)時

將道路雙向交通改為單向交通，可大大減少道路交叉口各交通流向的沖突點。 以最簡單的十字交叉口為例，2條2車道相交道路雙向交通時，交叉口的沖突點有 16個；如其中1條改為單向交通，則沖突點可減少至7個；如2條道路均改為單向交 通，那么沖突點可減少到4個，如圖2.3所示。

a)

b)

c)

圖2.3 單向交通與雙向交通交叉口沖突點比較 a)兩條雙向道路交叉( nC =16)；b)單向與雙向道路交叉( nC =7)； c)兩條單向道路交叉( nC =4) △－分流點；□－合流點；●－沖突點

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在某些情況下，利用道路單向交通可完全排除交叉口上的車流沖突點，如圖 2.4所示。

圖2.4 沒有沖突車流的交叉口

城市道路，特別是道路網(wǎng)密度較高的市中心，各道路交叉口車流量大，為了 安全起見，在交叉口往往采用信號控制，將各個方向的交通流在時間上和空間上 隔離開，以避免車流行駛中的沖突。圖2.5是典型十字交叉口在兩相位信號控制下 主要道路(雙向4車道)與次要道路(共2個車道)交叉口交通沖突情況比較。 圖a)為雙向行駛情況，東西向綠燈放行時，還存在4個沖突點、4個合流點和4 個分流點，它的復(fù)雜性指標(biāo)為36。 圖b)為單向交通情況，沖突點一個也沒有，只剩下1個合流點和1個分流點， 它的復(fù)雜性指標(biāo)為4。 圖c)為次要道路單向交通與主要道路雙向交通交叉情況， 主要道路東西方向綠 燈放行時，有2個沖突點、1個合流點和2個分流點，復(fù)雜性指標(biāo)為15；次要道路南 北方向綠燈放行時，沒有沖突點，有1個合流點和2個分流點，復(fù)雜性指標(biāo)為5。

2.3.2 車道利用效果研究
在道路網(wǎng)路段上實行單向交通，由于避免了雙向行駛車輛在中心線迎頭相撞， 可以減少因?qū)ο蛐旭偙韧蛐旭傂枰３值能嚨篱g間隔距離，使得單向交通可以 有效利用道路寬度，提高路段通行能力。由于沒有對向車流的干擾，靠近道路中 心線的車道上的路段通行能力明顯提高。特別是在允許路邊停車的情況下，單向 交通通行能力提高更為明顯。

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北

北

南
a)

南
b)

北

北

南
c)

南

圖2.5 信號控制交叉口單向交通與雙向交通運行比較 a)雙向道路交叉；b)單向道路交叉；c)單向與雙向道路交叉 △－分流點；□－合流點；●－沖突點

如圖2.6是同一道路橫斷面上布置的雙向和單向行駛的車道間距(4車道布置)， 靠中間車道寬b 1 、b 2 ，靠邊車道寬b 0 ,車身邊緣橫向安全間距在雙向(對向)行駛下的 x比單向行駛(同向)情況下的d要大。道路設(shè)計車速愈大，橫向安全間距的差異也愈 大。根據(jù)我國編制城市道路設(shè)計規(guī)范進(jìn)行的調(diào)研分析數(shù)據(jù)如表2.2(指標(biāo)準(zhǔn)中型車， 其車身寬a=2.46m)。

x

d

d

d

b2

b2
a)雙向行駛

b0

b1

b1
b)單向行駛

b0

圖2.6 單向和雙向交通車輛間距示意圖

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表2.2 雙向(對向)行駛和單向(同向)行駛車道安全間隔與車道寬 V(km/h) 40 50 60 70 80 橫向安全間距(m) x(雙向行駛) 1.23 1.33 1.43 1.51 1.6 d(單向行駛) 1.02 1.08 1.13 1.18 1.24 中間車道寬度值 b(m) 雙向行駛b 2 3.59 3.67 3.74 3.81 3.88 單向行駛b 1 3.48 3.54 3.59 3.64 3.7

從表2.2中可以看出， 在現(xiàn)行城市道路設(shè)計速度范圍， 單向行駛要比雙向(對向) 行駛的安全間距減少0.2～0.3m。單向交通道路上車流行駛的安全性比雙向交通要 好得多，而在道路使用面積上也會帶來巨大的投資節(jié)省。而且如果在道路寬度適 當(dāng)?shù)臈l件下，設(shè)置單向交通后，由于所需單向通行道路寬度減少，就可以開辟一 條專用自行車道或公交專用道。 另一方面，在單向交通路段上行駛的車輛，由于行駛方向一致，車流的波動 小，行車速度較為穩(wěn)定和均勻，行車時間變動系數(shù)小，假設(shè)時間變動系數(shù)為 K ， 則 K 可用如下公式來度量：
K= tl ? ts tm

(2.3)

式中： tl ——車輛在路線上行駛所花最長時間(min)； ts ——車輛在路線上行駛所花最短時間(min)； tm ——車輛在路線上平均行駛時間(min)。 據(jù)有關(guān)資料記載，在倫敦市觀測統(tǒng)計，公共汽車在雙向交通的街道上行駛， 時間變動系數(shù) K = 0.37 ，而在單向交通的街道上，時間變動系數(shù)下降到 K = 0.17 ， 即下降54％，路段通暢性大大提高。

2.3.3 信號(燈)控制實效
對于城市復(fù)雜的道路交叉口，一般都采用信號燈來對通過的車流進(jìn)行時間上 的管理，通過不同的相位使得不同方向的車流順利通過。當(dāng)交叉口的車行道較多， 又實行雙向交通時，在交叉口必須采用多信號相位來管理，此時車流在交叉口的 延誤將隨之增加，車輛在交叉口的排隊等待延誤時間也會延長，必將影響到交叉 口的通行能力。如果交叉口的各條道路采用單向交通，在交叉口的車流將變得簡 單很多，則信號燈控制將得到簡化，信號控制的相位數(shù)減少，就可以非常明顯地 減少交叉口的延誤和提高其通行能力 [23] 。 下面分析每個周期總的時間損失( L )與有效綠燈時間。 1．信號損失時間 在一次信號周期內(nèi)，任何方向車輛都不能通行的時間，屬于信號損失時間， 包括綠燈間隔時間和起動損失時間 [24] 。
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(1) 綠燈間隔時間：是指上一相位結(jié)束到下一相位綠燈啟亮之間的間隔時間。 綠燈間隔時間為：
s I = +t v

(2.4)

式中： I ——綠燈間隔時間(s)；

s ——從停車線到?jīng)_突點的距離(m)； v ——車輛在進(jìn)口道上的行駛車速(m/s)；
t ——車輛制動時間(s)；

t=
g ——重力加速度(9.8m/s 2 )；

v2 v = 2 g? v 2 g?

(2.5)

? ——汽車輪胎和路面的縱向摩阻系數(shù)。
按不同的車速和s計算綠燈間隔時間如表2.3所示。
表2.3 按不同的速度和 s 計算綠燈間隔時間(s) 從停車線到?jīng)_突點的距離 s (m) 車速(km/h) 15 17 20 25 30 35 40 45 20 5.30 4.80 4.31 3.77 3.46 3.30 3.22 1.61 25 6.50 5.90 5.21 4.49 4.06 3.81 3.67 3.59 30 7.70 6.96 6.10 5.21 4.66 4.33 4.12 3.99 35 8.90 8.02 7.00 5.93 5.26 4.84 4.57 4.39 40 10.10 9.08 7.80 6.65 5.86 5.35 5.02 4.79

單向交通能提高車輛運行速度，所以能減少綠燈間隔時間和損失時間。在信 號配時上，一般當(dāng)計算綠燈間隔時間 I < 3s時，取黃燈時間為3s； I > 3s時，則3s黃 燈時間外，其余時間一般配以紅燈。 (2) 啟動損失時間：每個相位綠燈初期，車輛因啟動而實際并未用于通車的一 段綠燈時間，為相位綠初損失時間。據(jù)英國實測此時間為1.35s。黃燈末尾的一段 時間，屬于相位黃燈末期損失時間，據(jù)實測為0.13s。把綠初損失時間同黃末損失 時間合在一起，統(tǒng)稱為啟動損失時間。 2．有效綠燈時間 有效綠燈時間按式(2.6)計算： ge = g + A ? I 式中: g e ——有效綠燈時間(s)；
g ——實際顯示綠燈時間(s)；

(2.6)

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A ——黃燈時間(s)；

l ——啟動損失時間(s)。
圖2.7所示為模擬綠燈與黃燈期間的通車實際情況，從圖中可以看出信號各段 時間之間的關(guān)系。
損失時間 飽和流量 損失時間

紅

有效綠燈時間 綠 實際綠燈時間

黃

紅 黃燈時間

圖2.7 有效綠燈時間和損失時間

每個周期總的時間損失 L 可用式(2.7)表示：
L = ∑ (l + I ? A) = nl1 + ∑ l2
i=1 i=1 n n

(2.7)

式中: L ——每個周期的總損失時間(s)；

l ——綠燈間隔時間(s)；
A ——黃燈時間(s)；

n ——信號相位數(shù)；
l1 ——綠燈初顯時，啟動延誤的損失時間(s)； l2 ——綠燈間隔時間內(nèi)的損失時間(s)。 實施單向交通簡化了信號機的信號程序，減少了控制的相位數(shù)，非常明顯地 減少了每周期總的時間損失( L )。 分析證明，組織單向交通便于信號燈控制配時。表現(xiàn)在以下幾點： (1) 在保證主流方向綠燈信號時間不變的情況下，縮短紅燈和黃燈時間，從而 縮短信號周期； (2) 由于減少黃燈信號的損失時間而提高交叉口的有效通車時間； (3) 因與交通主流方向同時解決左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)交通而提高綠燈信號的利用率。

2.3.4 干道線控效果
在城市道路網(wǎng)中，由于交叉口相距很近，各交叉口分別設(shè)置單點信號控制時， 車輛經(jīng)常遇到紅燈，時停時走，造成行車不暢，也因而使環(huán)境污染加重。為了使 車輛減少在各個交叉口上的停車時間，特別是使干道上的車輛能夠暢通，人們想 到使用線控。

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單向交通干道線控的效果表現(xiàn)在以下幾個方面： (1) 不管道路交叉口間距是否相等， 均能方便地根據(jù)交叉口間距來安排綠燈起 步相位差。 只照顧單向交通信號協(xié)調(diào)的道路最容易實施交通信號協(xié)調(diào)控制。信號相位差 可按式(2.8)確定：
Of = D × 3600 V

(2.8)

式中： Of ——相鄰信號間的相位差(s)；
D ——相鄰信號間的間距(km)；

V ——線控系統(tǒng)車輛可連續(xù)通行的速度(km/h）。
(2) 綠燈時間得到充分利用而加寬通過帶寬，使綠燈時間與帶寬完全一致 [25] 。 (3) 綠波帶寬與綠燈時間的比值，稱為線控交通效率系數(shù)，用 ηc 表示，單向交 通情形， ηc = 1 ；雙向交通情形， ηc < 1 ，甚至 ηc < 0.5 。

2.3.5 單向交通逆時針環(huán)行和順時針環(huán)行
一對運行方向相反的單向通行道路與另一對雙向通行的道路組織交通時，其 組織運行方式有兩種(如圖2.8)。 圖a)為逆時針方向環(huán)行單向交通， 分流點、 合流點、 沖突點各4個，復(fù)雜度指標(biāo)為36；圖b)為順時針方向環(huán)行單向交通，沒有沖突點， 僅有分流點、合流點各4個，復(fù)雜度指標(biāo)為16。因此，與雙向通行道路組成環(huán)行單 向交通中的順時針方向旋轉(zhuǎn)的單向環(huán)行交通有很大優(yōu)點，其復(fù)雜性指標(biāo)是逆時針 方向旋轉(zhuǎn)的單向環(huán)行交通的1/2.25。

逆時針方向環(huán)行

順時針方向環(huán)行

a)

b)

圖2.8 順時針方向環(huán)行與逆時針方向環(huán)行單向交通比較 a)順時針方向環(huán)行；b)逆時針方向環(huán)行 △－分流點；□－合流點；●－沖突點

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

2.3.6 道路單向交通經(jīng)濟(jì)效益
實行單向交通能保證提高車速和減少道路交通事故，經(jīng)濟(jì)效益顯著。其估算 公式為： Bl = BD + BA 式中: Bl ——實行單向交通的經(jīng)濟(jì)效益(元)； BD ——減少延誤和提高車速的經(jīng)濟(jì)效益(元)； BA ——減少交通事故的經(jīng)濟(jì)效益(元)。 BD 和 BA 的估算公式如下：
BD = 365Q ?( C2 ? C1 ) L + ( t2D ? t1D ) R ? ? ?

(2.9)

(2.10) (2.11)

BA = 365QLa ( A1B ? A1A ) ×104
式中: Q ——日交通量(輛/d)； C1 、 C2 ——分別為單向及雙向交通的營運成本(元/車公里)；
L ——道路長度(km)；

t1D 、 t2D ——分別為單向及雙向交通車輛在不熄火行駛時的總延誤時間(h/輛)；
R ——車輛不熄火停車的平均消耗定額(元/(車·h))；

A1B 、 A1A ——分別為實行單向交通以后和以前的相對交通事故數(shù)(起/百萬車公里)；

a ——每起交通事故的平均代價(元/起)。

2.4 道路單向交通利弊分析
2.4.1 道路單向交通主要優(yōu)點
通過對單向交通實施效果的分析與研究，結(jié)合國內(nèi)外單向交通的實施情況， 總結(jié)單向交通的主要優(yōu)點如下： 1．提高通行能力 據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料表明， 國外單行道可提高通行能力達(dá)20％～80％左右, 國內(nèi)一 般在15％～50％之間。 2．提高車輛運行速度和降低行車延誤 日本在5.5m以下寬度的道路組織單向交通，使機動車車速由12.9km/h提高到 27.4km/h，美國運輸與交通工程手冊指出，實施單向交通的路段一般行程時間可減 少10～50％，行駛速度可提高20～100％。 3．降低交通事故率 國外研究表明，實行道路單向交通，交通事故率減少30～60％。由于單向交 通車輛不會在車道中心線與對向車輛發(fā)生正面沖突；夜間行駛時沒有對向車頭眩

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碩士學(xué)位論文

光所造成的影響；行人過街只需要注意一個方向的來車；改善和提高了車輛通過 交叉口的安全性 [26,27] ；即使發(fā)生交通事故也多為追尾事故，惡性事故及事故傷亡 和損失下降。因此，行車的安全性有明顯的提高。 4．能有效挖掘區(qū)域潛力，提高道路利用率 道路實行單向交通，通過人為的規(guī)則，調(diào)整交通流量、流向，緩解交通流的 不均衡性，使道路利用更為合理，提高了道路的利用率 [23] 。 5．可獲得系統(tǒng)收益 (1) 實施單向交通充分利用了現(xiàn)有道路資源，可少拓寬道路、少拆遷房屋、路 邊綠化、地下管線等，節(jié)省了投資。 (2) 對城市環(huán)境有利，有利于減少城市交通污染。單向交通因減少停車次數(shù)和 車輛加、減速次數(shù)，從而降低廢氣排放、輪胎磨損、行車油耗等，減少環(huán)境污染。 (3) 道路單向交通有利于路邊停車規(guī)劃，解決停車問題，為城市停車問題提供 一條新出路。 (4) 道路單向交通有利于交通控制信號燈的配置和管理。 (5) 單向交通因改善交通條件，緩和交通擁擠，減少車輛延誤和運行時間，提 高車輛運行速度，節(jié)省出行費用，降低交通事故損失，而獲得經(jīng)濟(jì)上的收益； (6) 單向交通技術(shù)難度低、操作簡單，減少交通規(guī)劃管理維護(hù)費用，尤其是減 輕了警力要求。

2.4.2 道路單向交通主要缺點
道路單向交通雖然在優(yōu)化道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、挖掘道路資源、提高道路通行能力等 諸多方面都有積極的作用，但也有不利一面，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： (1) 增加了部分車輛的繞行距離和經(jīng)過交叉口的次數(shù)， 從而增加了車輛的運行 時間和道路網(wǎng)上附近道路和交叉口的交通量，有可能把原來的問題轉(zhuǎn)移到一個新 的地方，產(chǎn)生新的矛盾點，給交通管理和控制帶來新的問題。 (2) 不便公共交通線網(wǎng)布線，增加了乘車步行距離。 (3) 對于急救車、消防車等特種車輛以及過境車的通行可能造成一定困難，有 時也得繞道而行才能到達(dá)目的地。 (4) 增加了為單向交通管制所需要的道路交通公用設(shè)施的投入。 (5) 單向交通道路的末端常常使交通組織復(fù)雜化，可能產(chǎn)生交通擁擠。 (6) 可能產(chǎn)生交通運行混亂， 駕駛員不易適應(yīng)和習(xí)慣， 特別是對于初次到達(dá)的， 更不易適應(yīng)，造成不必要的交通違章。單行道沿線單位的車輛和人員進(jìn)出較麻煩。 (7) 給單向交通道路兩側(cè)的商業(yè)活動帶來影響。 (8) 可能影響部分居民區(qū)的生活環(huán)境。 本來一些狹窄的街道無汽車通行比較安 靜和安全，實行道路單向交通后，利用此街道行車會影響當(dāng)?shù)鼐用竦木幼…h(huán)境。

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

2.5 本章小結(jié)
本章首先介紹了道路單向交通的定義、分類和設(shè)置條件，然后對道路單向交 通的實施效果進(jìn)行研究，包括交叉口的復(fù)雜性、車道利用效果、信號控制實效、 干道線控實效、經(jīng)濟(jì)效益等，最后，在對單向交通有了深入了解的基礎(chǔ)上，總結(jié) 出道路單向交通主要的優(yōu)點和缺點，為方案設(shè)計提供理論依據(jù)。

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碩士學(xué)位論文

第 3 章 道路單向交通不利因素解決措施研究
3.1 繞行路線分析和繞行距離計算
實施單向交通會增加車輛的繞行距離，增加經(jīng)過道路交叉口的次數(shù)，從而增 加了車輛的延誤時間和道路網(wǎng)單向交通道路附近道路上的交通量。盡管對于駕駛 員來說，重要的是運行時間，而不是運行距離，但是行駛距離增加過多，會使駕 駛?cè)藛T心理上難以接受，而且會影響社會經(jīng)濟(jì)效益，失去了實行單向交通的意義。 繞行距離可以認(rèn)為是實施道路單向交通的最不利因素，也是最易引起市民反對的 一個理由。如果配對的單行線之間的距離太遠(yuǎn)或者道路網(wǎng)密度太小，駕駛員繞行 的距離就比較遠(yuǎn)，出行時間較長，不利于市民出行。因此，單向交通的實施需考 慮到車輛的繞行距離，盡可能選擇在道路網(wǎng)密度較大的地方設(shè)置單行線，且配對 的單行線間距盡可能小，盡量使繞行距離減小，方便出行。為了能夠?qū)嵤﹩蜗?交通后道路網(wǎng)車輛的繞行距離進(jìn)行分析評價，有必要對繞行路線和繞行距離的計 算進(jìn)行研究，并提出使繞行距離減小的一些措施，本節(jié)中將開展這方面的研究工 作。

3.1.1 繞行路線分析
1．道路單向交通系統(tǒng)繞行路線分析 在如圖3.1所示的道路網(wǎng)中，多條單行線構(gòu)成了道路單向交通系統(tǒng)，雖然單向 交通系統(tǒng)能有效地緩解道路交通擁擠，改善交通狀況，但也極大的增加了繞行距 離。在圖3.1中，若從T點到S點，就必須經(jīng)過T→G→H→C→B→S，而在道路均雙 向行駛的情況下，只需經(jīng)過T→B→S；若從U點到S點，便更麻煩了，必須經(jīng)過U →I→M→L→H→C→B→S，而在雙向通行時，只需經(jīng)過U→E→C→B→S，可見， 在單向交通系統(tǒng)中，繞行距離增加了很多。 2．一條道路實行單向交通道路網(wǎng)上繞行路線分析 圖3.2所示道路網(wǎng)中，假設(shè)只有路段GH實行由G到H的單向交通，其他路段均 為雙向行駛。 若從單行線GH上O點到路段FG上D點， 尋找從O點到D點的最短路徑， 行 駛 路 線 為O→ H→C→B→G→D，或O→H→L→K→ G→D，行駛距離分別記為 LOHCBGD ， LOHLKGD 。當(dāng)GH路段為雙向行駛時，從O點到D點的行駛路線為O→G→D， 行駛距離記為 LOGD ，則繞行距離 ΔL 計算見式(3.1)。

ΔL = min ( LOHCBGD ? LOGD , LOHLKGD ? LOGD )

(3.1)

當(dāng) 起 點 O和終點D在其他位置時，繞行路線的分析和繞行距離的計算與例相 似。

- 21 -

城市道路單向交通方案設(shè)計研究

N

P

A

S

B T

C

E U

F

G

H

I

J

K

L

M

Q

R

圖3.1 道路單向交通系統(tǒng)中繞行示意
N P

A

B

C

E

F

D

G O

H

I

J

K

L

M

Q

R

圖3.2 一條道路單向交通繞行示意

3．考慮路側(cè)出入口右進(jìn)右出繞行路線分析 圖3.3所示，是對現(xiàn)實道路網(wǎng)更詳細(xì)的簡化。由于在實際行車過程中，雙向行 駛路段路側(cè)出入口進(jìn)出車輛遵循右進(jìn)右出的行車規(guī)則，即車輛只能右轉(zhuǎn)彎進(jìn)入出 入口，從出入口右轉(zhuǎn)彎出來進(jìn)入路段。特別是主次干道兩側(cè)的出入口，一般絕不 允許車輛左進(jìn)左出，以免對路段交通流產(chǎn)生大的干擾，同時避免發(fā)生交通事故。 在圖3.3所示道路網(wǎng)中，同為從單行線GH上O點到路段FG上D點，由于考慮出入口 位置的不同，以及遵循右進(jìn)右出的行車規(guī)則，而使繞行路線的分析和繞行距離的 計算發(fā)生變化。 S和T分別是單行線GH左右兩側(cè)的出入口，V和W分別是路段FG左右兩側(cè)的出 入口。起點O可能是S或T，終點D可能是V或W。當(dāng)起點為T時，車輛從T點右轉(zhuǎn)彎 進(jìn)入路段GH，方向與單行方向相同，因為即使GH為雙向行駛道路，從T出來的車 也是這么走，所以從T出來的車輛在圖3.3所示道路網(wǎng)中不考慮繞行問題。故主要 研究車輛從S點出來駛向V和W的情況。
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碩士學(xué)位論文

N

P

A

B

C

E

V F W D G

S O T H I

J

K

L

M

Q

R

圖3.3 考慮路側(cè)出入口右進(jìn)右出繞行示意

車輛從S點去V點，GH雙向行駛時，行駛路線為S→G→V，行駛距離為 LSGV ， GH單向行駛時，行駛路線為S→H→C→B→G→V，或S→H→L→K→G→V，行駛 距離分別記為 LSHCBGV ， LSHLKGV ，則繞行距離 ΔL 計算見式(3.2)。

ΔL = min ( LSHCBGV ? LSGV , LSHLKGV ? LSGV )
這與在圖3.2所示道路網(wǎng)上從O點到D點的分析結(jié)果相同。

(3.2)

車輛從S點去W點，GH雙向行駛時，行駛路線為S→G→B→A→F→W，或S→ G→K→J→F→W，行駛距離為 min ( LSGBAFW , LSGKJFW ) ，GH單向行駛時，行駛路線為S →H→L→K→J→F→W，或S→H→C→B→A→F→W，行駛距離為

min ( LSHLKJFW , LSHCBAFW ) ，則繞行距離 ΔL 計算見式(3.3)。 ΔL = min ( LSHLKJFW , LSHCBAFW ) ? min ( LSGBAFW , LSGKJFW )
4．考慮道路交叉口車輛可以掉頭繞行路線分析 在實際行車過程中，不僅雙向行駛路段路側(cè)出入口進(jìn)出車輛遵循右進(jìn)右出的 行車規(guī)則，在有些道路交叉口車輛還可以掉頭，從而使繞行路線的分析和繞行距 離的計算又有不同。 還以圖3.3所示道路網(wǎng)為例，假設(shè)車輛在F交叉口和H交叉口均可以掉頭。車輛 從S點去W點，GH雙向行駛時，行駛路線變?yōu)镾→G→D→F→W，GH單向行駛時， 行駛路線為S→H→L→K→J→F→W，或S→H→C→B→A→F→W，或S→H→L→K →G→F→W，或S→H→C→B→G→F→W。 車輛從T點去V點或W點，在僅考慮道路路側(cè)出入口進(jìn)出車輛右進(jìn)右出的情況 下，因GH單向行駛或雙向行駛對T點的出行一樣，故不考慮繞行問題，但當(dāng)車輛
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(3.3)

城市道路單向交通方案設(shè)計研究

在道路交叉口還允許掉頭時，便存在車輛繞行。 車輛由T點去V點，GH雙向行駛時，行駛路線為T→H→G→V，GH單向行駛 時，行駛路線為T→H→C→B→G→V，或T→H→L→K→G→V。 車輛由T點去W點，GH雙向行駛時，行駛路線為T→H→G→F→W，GH單向 行駛時，行駛路線為T→H→C→B→G→F→W，或T→H→L→K→G→F→W，或T →H→C→B→A→F→W，或T→H→L→K→J→F→W。 在現(xiàn)實道路網(wǎng)中還可能有很多其他情況出現(xiàn)，影響車輛的行駛路線，如禁左、 禁右等。可見，現(xiàn)實道路網(wǎng)中車輛繞行過程很復(fù)雜。 5．道路單向交通減小繞行距離繞行路線分析 在上述分析中，道路實行單向交通后，均是增加了繞行距離。其實，實施單 向交通還可以使一些車輛的繞行距離減小。在如圖3.4所示道路網(wǎng)中，仍依據(jù)路側(cè) 出入口右進(jìn)右出的原則，且不考慮交叉口可以掉頭的情況。由X點去S點，GH雙向 行駛時，行駛路線為X→G→B→C→H→S，GH實行單向交通后，行駛路線為X→G →S；由S點去Y點，GH雙向行駛時，行駛路線為S→G→B→C→H→Y，或S→G→ K→L→H→Y，GH實行單向交通后，行駛路線為S→H→Y，可見因?qū)嵤﹩蜗蚪煌ǎ?行駛路線簡化了很多，從而縮短了繞行距離。
N P

A

B

C

E

S F G H Y X J K L M I

Q

R

圖3.4 道路單向交通減小繞行距離示意

由上述分析可見，道路實施單向交通后，繞行路線的分析和繞行距離的計算 比較復(fù)雜，逐點分析很不現(xiàn)實，故道路單向交通繞行距離的計算，不能從微觀的、 具體的出行著手，需要尋求其他的方法，本文將從道路網(wǎng)總體出發(fā)，用最短路徑 算法和道路網(wǎng)總出行距離差值法，宏觀地提出道路單向交通繞行距離的計算方法。
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碩士學(xué)位論文

3.1.2 最短路徑算法計算繞行距離
道路網(wǎng)任意一對節(jié)點之間最短路徑是指連接它們之間總的綜合出行阻抗最小 的一串依次相連的路段。 在影響范圍內(nèi)，以主要的道路交叉口劃分為一個交通小區(qū)，各小區(qū)的形心為 對應(yīng)的道路交叉口，作為O-D出行交通網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點。交通阻抗(即路權(quán))，取各節(jié) 點(即交叉口)間路段的距離。 影響范圍一般為擬制定單向交通道路的所有道路交叉口以及與其相鄰的兩個 道路交叉口區(qū)域內(nèi) [20] 。 最短路徑算法計算繞行距離的思路為：采用Label Correcting快速最短路徑算 法計算實施道路單向交通之前影響范圍內(nèi)各節(jié)點之間的最短路徑→計算實施道路 單向交通之后影響范圍內(nèi)各節(jié)點之間的最短路徑→計算實施道路單向交通前后影 響范圍內(nèi)各節(jié)點間最短路徑長度(即最小阻抗)的差值作為各節(jié)點間的繞行距離→ 將各節(jié)點間的O-D出行量與各節(jié)點間繞行距離的乘積作為各節(jié)點間總繞行距離→ 將各節(jié)點間總繞行距離相加作為影響范圍道路網(wǎng)總繞行距離。 用最短路徑算法計算繞行距離見式(3.4)：
S 0 = ∑ X ij ? Lij = ∑ X ij ? ( Aij ? Bij )

(3.4)

式中： S 0 ——道路網(wǎng)總的繞行距離(veh·km/h)；
X ij ——節(jié)點 i 到節(jié)點 j 的出行量(veh /h)； Lij ——節(jié)點 i 到節(jié)點 j 的繞行距離(km)；
Aij ——實施道路單向交通之后節(jié)點 i 到節(jié)點 j 的最短路徑長度(km)； Bij ——實施道路單向交通之前節(jié)點 i 到節(jié)點 j 的最短路徑長度(km)。

將用最短路徑算法計算得到的影響范圍內(nèi)道路網(wǎng)總繞行距離除以道路網(wǎng)總 O-D出行量，可以得到平均每車?yán)@行距離，見式(3.5)。
s= S0 = T

∑ X ?L ∑X
ij ij

ij

=

∑ X ?( A ∑X
ij

ij ij

? Bij )

(3.5)

式中： s ——道路網(wǎng)平均每車?yán)@行距離(km)；
T ——影響范圍內(nèi)道路網(wǎng)總O-D出行量(veh/h)。

最短路徑算法計算繞行距離是在以下兩個假設(shè)的基礎(chǔ)上得到的： (1) 假設(shè)影響范圍與外界的交通出行不受實施道路單向交通的影響，即進(jìn)出 影響范圍的交通量在實施單向交通前后相同； (2) 假設(shè)實施道路單向交通前后各節(jié)點出行量不變。 因為最短路徑算法計算繞行距離在實施單向交通前后采用了最短路交通分 配，存在一定的問題。為此，需要尋找其他更加合理的方法來計算繞行距離，使

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

得交通分配不受此方法的限制。本文提出用道路網(wǎng)總出行距離差值法計算繞行距 離，比最短路徑法更加科學(xué)。

3.1.3 道路網(wǎng)總出行距離差值法計算繞行距離
用道路網(wǎng)總出行距離差值法計算繞行距離的思路為：計算實施道路單向交通 之前影響范圍內(nèi)道路網(wǎng)總出行距離→計算實施道路單向交通之后影響范圍內(nèi)道路 網(wǎng)總出行距離→繞行距離為實施道路單向交通前后影響范圍內(nèi)道路網(wǎng)總出行距離 的差值。 實施單向交通之前道路網(wǎng)總出行距離可用各道路路段分配交通量與路段長度 乘積求和得到，對于現(xiàn)狀道路網(wǎng)，道路路段交通量可以通過現(xiàn)狀調(diào)查得到。 實施單向交通之后道路網(wǎng)總出行距離可用各道路路段實施單向交通后重新分 配交通量與路段長度乘積求和得到。 繞行距離的計算公式如式(3.6)：

S0 = S ′ ? S = ∑ Nij′lij ? ∑ Nijlij
式中： S 0 ——道路網(wǎng)總的繞行距離(veh·km/h)；

(3.6)

S ′ ——道路實施單向交通之后道路網(wǎng)總出行距離(veh·km/h)； S ——道路實施單向交通之前道路網(wǎng)總出行距離(veh·km/h)；
Nij′ ——道路實施單向交通之后路段 ij 的分配交通量(veh/h)；
N ij ——道路實施單向交通之前路段 ij 的分配交通量(veh/h)； lij ——道路路段 ij 的長度(km)。

若僅對實施單向交通前后繞行距離增量情況進(jìn)行了解，由公式(3.6)計算得到 的道路網(wǎng)總繞行距離便已足夠，若需將繞行距離作為對單向交通方案進(jìn)行評價的 一個指標(biāo)，或?qū)Σ煌瑔蜗蚪煌ǚ桨钢g進(jìn)行比較的一個指標(biāo)，只知道道路網(wǎng)總繞 行距離還不夠，還需引入繞行距離變化系數(shù)的概念，用 KS 來表示，可用公式(3.7) 來計算。
KS = S0 S ′ ? S = S S

(3.7)

式中： KS ——繞行距離變化系數(shù)。 用道路網(wǎng)總出行距離差值法也可以求得每車平均繞行距離，計算公式如下：

s=

S0 S ′ ? S = = T T

∑ N ′l ? ∑ N l ∑X
ij ij ij

ij ij

(3.8)

式中： s ——道路網(wǎng)平均每車?yán)@行距離(km)；

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碩士學(xué)位論文

T ——影響范圍內(nèi)道路網(wǎng)總O-D出行量(veh/h)；

X ij ——節(jié)點 i 到節(jié)點 j 的出行量(veh /h)。

采用道路網(wǎng)總出行距離差值法計算繞行距離，雖然也是在假設(shè)影響范圍與外 界的交通出行不受實施道路單向交通的影響，以及實施道路單向交通前后各節(jié)點 出行量不變的情況下得到的，但對實施道路單向交通之后的交通分配方法沒有限 制，算法簡單，易作為一個評價指標(biāo)應(yīng)用到道路單向交通方案設(shè)計中。

3.1.4 減小繞行距離的措施
在實施道路單向交通之前，必須作準(zhǔn)確的O-D調(diào)查和路徑調(diào)查，很好的預(yù)測其 他道路交通量增減趨勢，盡量減少實施道路單向交通之后道路網(wǎng)的繞行距離。具 體方法為按道路單向交通方案依最短路徑計算影響范圍內(nèi)各節(jié)點間的繞行距離， 調(diào)整單向交通方案盡量減小交通出行量大的兩個節(jié)點間的繞行距離，避免交通出 行量最大的點對之間繞行距離最大的情況出現(xiàn)。 此外，道路由雙向交通改為單向交通后，車速提高和交叉口延誤減少所節(jié)省 的時間，可以補償距離增長所花去的時間。因此，在研究道路網(wǎng)單向交通系統(tǒng)時， 選擇道路交叉口的合理間距，盡量使車輛繞行距離所增加的時間與車速的提高和 交叉口的延誤減少時間相平衡。

3.2 在道路單向交通條件下實行公交優(yōu)先
3.2.1 道路單向交通對公交運行影響
道路實施單向交通之后，由于道路路段通行條件的改善，交叉口復(fù)雜性降低， 車輛運行速度提高，改善了公交線路的通行條件，由此帶來單向交通道路上公交 車輛速度明顯提高，減少了乘客總的出行時間。對于道路實施單向交通后對公交 運行的不利影響歸納起來有以下幾點。 1. 對公共交通乘客的影響 實施單向交通后，對一些在單行道上的出行者必然會帶來不便，增加出行者 的步行距離。道路雙向通行時，只需橫穿馬路就行，而單行道換乘時，步行距離 就變成該單行道站臺到與之配對的單行道站臺之間的距離。道路實施單向交通給 公交乘客帶來的不便，會降低公交對乘客的吸引力，使一些選擇公交的出行者轉(zhuǎn) 向其它的交通方式，引起公交出行比例的下降。 2. 對公交線路的影響 若單行道配對不合理，公交車需要迂回繞行，才能到達(dá)單行道上的站點。公 交公司從本身的利益出發(fā)，就有可能改變線路走向，不經(jīng)過單行道，降低了單行 道上公交線路的密度，使單行道兩側(cè)的公交可達(dá)性下降，公交局部線路的改變有 可能改變整個路網(wǎng)的效率。
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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

3. 對公交企業(yè)的影響 由于道路實施了單向交通，公交公司就必須相應(yīng)的調(diào)整公交線路走向并重新 布置站點，這兩件都是相當(dāng)麻煩的工作，尤其是調(diào)整電車線路。因線路調(diào)整和站 點的搬遷也增加了工程投資費用。

3.2.2 在道路單向交通條件下實行公交優(yōu)先
公交優(yōu)先就是從城市規(guī)劃、投資力度、稅費政策、交通管理以及科技進(jìn)步等 諸多方面優(yōu)先發(fā)展城市交通 [28] 。 在單向交通條件下實行公交優(yōu)先目標(biāo)是：在單向交通組織條件下，結(jié)合公共 交通發(fā)展規(guī)劃，綜合利用現(xiàn)有道路交通設(shè)施資源，最大程度消除單向交通對公交 運行的影響，充分發(fā)揮單向交通條件下公交運行的優(yōu)勢，以保持單向交通組織下 公交服務(wù)水平不下降或提高，體現(xiàn)公交優(yōu)先。 本文主要從宏觀和微觀兩個方面，應(yīng)用公交優(yōu)先解決道路單向交通對公交運 行的不利影響。宏觀方面總結(jié)公交在配合單向交通實施時的基本思路，微觀方面 將公交優(yōu)先的方法和措施與單向交通的道路交通條件相結(jié)合，實現(xiàn)公交優(yōu)先。 3.2.2.1 宏觀思路 (1) 實施道路單向交通之前，必須進(jìn)行詳盡的公共交通調(diào)查，了解經(jīng)過單行道 線路的公交流量，乘客換乘或中轉(zhuǎn)的數(shù)量以及換乘步行距離的變化。通過這些調(diào) 查可以規(guī)劃輔助系統(tǒng)的設(shè)置，公共交通專用道的設(shè)置以及單行道上公共交通逆向 行駛。 (2) 交通發(fā)展戰(zhàn)略上，仍需確立公交優(yōu)先的策略，單向交通的規(guī)劃應(yīng)以不降低 公共交通服務(wù)水平為原則，充分發(fā)揮公共交通在單向交通條件下的優(yōu)勢，吸引乘 客，方便乘客，縮短乘客步行距離，減少乘客出行時間。 (3) 掌握道路單向交通影響范圍內(nèi)公共交通發(fā)展規(guī)劃， 將公交線路調(diào)整與各種 交通方式的接駁有機結(jié)合，考慮公交線網(wǎng)的整體性和合理性，為乘客創(chuàng)造便捷的 交通條件。 (4) 充分考慮現(xiàn)有服務(wù)范圍并相應(yīng)擴(kuò)大其服務(wù)面，理順公交線路，正常行車秩 序，提高公交服務(wù)水平。 3.2.2.2 微觀應(yīng)用 (1) 可以考慮在單向交通道路上設(shè)置公交專用道， 允許公交車及單位班車等公 交車輛的逆向行駛，即設(shè)置順向式或逆向式公交專用道。 (2) 為了減少乘客換乘步行的距離，可以讓公交車輛繞行，迂回行駛，條件是 區(qū)域內(nèi)具有較成熟的單向交通道路網(wǎng)(如圖3.5)。

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公交繞行

圖3.5 道路單向交通系統(tǒng)中公交繞行示意

(3) 可以將單向交通道路網(wǎng)與以公交專用道網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的城市公交優(yōu)先通行 網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，在單向交通道路網(wǎng)上很好地實現(xiàn)公交優(yōu)先。 (4) 對單向交通條件下的道路交叉口應(yīng)用公交優(yōu)先措施， 包括交通信號的公交 優(yōu)先和進(jìn)口道公交優(yōu)先兩個部分。 單向交通條件下道路交叉口交通信號的公交優(yōu)先可采用調(diào)整信號周期、增加 公交車通行次數(shù)、使用基于檢測器的為公交車提供優(yōu)先通行權(quán)的實時感應(yīng)信號控 制 [29,30] 、使用交叉口進(jìn)口道雙停車線的預(yù)信號設(shè)置 [31] 或基于公交專用道的公交專 用信號設(shè)置等方法。 單向交通條件下道路交叉口進(jìn)口道公交優(yōu)先可以采用進(jìn)口道拓寬、公交專用 進(jìn)口道 [32] 、公交專用進(jìn)口道設(shè)置回授線以及設(shè)置鋸齒型進(jìn)口道等方法。 此外，道路實施單向交通時必須充分考慮對乘客的影響程度，盡量避免在工 作崗位密集、公交流量大及商業(yè)繁華的區(qū)域?qū)嵤﹩蜗蚪煌�。在機動車道不寬或交 通量大的街道上，應(yīng)設(shè)置港灣式停靠站，充分保證車輛在單行道上的暢通。還可 以在公交線路的站點上考慮換乘時與其它交通方式的銜接，如在公交站點附近設(shè) 置自行車、摩托車保管站，方便乘客從這條道路到相鄰的另一條道上去換乘。

3.3 解決急救消防等特種車輛通行問題
當(dāng)?shù)缆穯蜗蚪煌ㄔO(shè)逆向的公交專用道時，對急救車、消防車等時間性要求很 高的車輛可以視情況允許其在公交專用道上逆向行駛，而過境車因交通量較大只 得繞道而行。

3.4 增加道路交通設(shè)施和保障措施
道路單向交通是一種交通管制措施，它的實施不可避免地增加很多道路交通

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

設(shè)施的投入。各種道路交通設(shè)施的科學(xué)應(yīng)用是單向交通成功實施的保障，同時能 有效地減輕其他一些不利因素的影響。首先是道路單向交通的起、終點，即末端， 因是單、雙向交通的轉(zhuǎn)換處，常使交通組織復(fù)雜化，應(yīng)適當(dāng)加寬、渠化，根據(jù)行 車要求設(shè)置足夠的、標(biāo)準(zhǔn)的交通標(biāo)志、標(biāo)線來引導(dǎo)交通，使司機一目了然。如在 每條單行道的每個入口處設(shè)置單向行駛的標(biāo)志，在出口處設(shè)置禁止入內(nèi)標(biāo)志，每 條單行道上均施畫單行標(biāo)線等。初期，部分路口還需交警或交通協(xié)管員指揮和講 解。 此外，為了使市民和駕駛員能夠了解單行道的設(shè)置，配合支持道路單向交通 方案的實施，交警部門在實施過程中應(yīng)加強宣傳教育，積極爭取新聞部門的大力 支持，利用廣播、電視、報紙、網(wǎng)絡(luò)等新聞媒介，公示新設(shè)置的各條單行道的情 況，大張旗鼓地宣傳實行道路單向交通的意義，同時廣泛征求市民的意見，解答 群眾關(guān)心的問題，盡量使之家喻戶曉。此外旅游部門還可以將城市道路中設(shè)置的 單行線在城市旅游圖中表現(xiàn)出來，以方便外來駕駛員的出行。 同時，為了保障道路單向交通的順利實施，交警部門必須加大執(zhí)法查處力度， 嚴(yán)格執(zhí)法。為了杜絕單行道沿線違法停車及機動車逆行，可在單行道路段安裝電 子警察，抓拍交通違法行為。

3.5 降低對單行道兩側(cè)商業(yè)活動不利影響
單向交通的實施會給道路兩側(cè)的商業(yè)活動帶來影響。由于道路實行單向交通， 取消了對向車流，使人們不便到單行道的兩側(cè)進(jìn)行商業(yè)活動，從而影響商家的經(jīng) 濟(jì)效益，特別是逆向的那一側(cè)。為了消弱這種不利影響，增加客流量，在道路條 件和交通條件允許的情況下，可以讓公交車逆向行駛，以滿足市民到單行道兩側(cè) 購物和娛樂的要求。 在停車設(shè)施不完善的區(qū)域內(nèi)，為了方便市民駕車消費停車的要求，可以根據(jù) 單行道的寬度在路邊設(shè)置合適數(shù)量的泊車位，也可以一定程度上減輕單行道對臨 街商業(yè)的影響。 單行道上公交車雙向通行、在路側(cè)設(shè)置泊車位等等，這些措施對道路單向交 通的實施效果是有影響的，但在滿足單向交通有效緩解交通擁堵，提高運輸效能 等主要功用的同時，堅持交通服務(wù)于大眾，盡可能地減輕單向交通給民眾帶來的 不利影響，方便市民，也具有重要的現(xiàn)實意義。

3.6 提高單行道夜間道路資源利用率
目前國內(nèi)城市道路實行的多為固定式單向交通和定車種式單向交通，一般均 為全部時間實施，定時式單向交通使用得較少，幾乎沒有。全天候?qū)嵭袉蜗蚪煌?br />
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碩士學(xué)位論文

有一個缺點，即單行道夜晚資源浪費。白天交通量大道路交通擁堵，實行單向交 通可以緩解交通壓力，但在夜間車流稀少，單行道已失去它的作用。對設(shè)置逆向 公交專用道的單行道，因很多公交車運營到11點結(jié)束，夜間公交車數(shù)量很少，發(fā) 車頻率一般很低，多為半個小時一班，甚至更長，公交專用道顯得十分冷清。因 此，夜間單行道資源浪費。若單行道實行限時，夜間交通低谷時期不限制車輛通 行，能大大方便夜間司機出行，不會影響道路的暢通。 分時段定時單行有一個困難，假如夜間10點到早上7點雙行，其余單行，那么 早上6:55車輛逆向駛?cè)肼范�，�?點單行后還在逆向行駛該如何解決。方法是根據(jù) 單行線的長度估算車輛在其上行駛的時間，留足夠的緩沖期，如半個小時，若要 保證夜里10點到早上7點雙行，其余單行，可以規(guī)定早上6:30開始單行，但此時該 路段雙行不算違規(guī)，但如果7點后還逆向行駛，就算交通違章。同時設(shè)置電子警察， 自動攝像。

3.7 本章小結(jié)
本章在深刻認(rèn)識道路單向交通不利因素的基礎(chǔ)上，研究緩解各種不利影響的 方法和解決措施。詳細(xì)地探討了道路單向交通增加繞行的情況，分析了繞行路線 和一些繞行的細(xì)節(jié)問題，首次提出單向交通繞行距離的計算方法和解決措施。提 出將公交優(yōu)先應(yīng)用于道路單向交通中，以削弱單向交通對公交運行的影響。對解 決急救消防等特種車輛通行、增加道路交通設(shè)施和保證措施、降低對單行道兩側(cè) 商業(yè)活動的不利影響、以及提高單行道夜間道路資源利用率等等的方法和措施進(jìn) 行研究。

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

第 4 章 道路單向交通方案設(shè)計
4.1 設(shè)計思路
本章在對道路單向交通設(shè)置條件、交通特性、利弊等進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上， 提出道路單向交通方案設(shè)計的步驟和方法。 道路單向交通方案設(shè)計步驟為：對影響范圍內(nèi)單向交通方案設(shè)計所需各項資 料進(jìn)行調(diào)查分析→制定初步設(shè)計方案→單向交通方案實施后交通分配預(yù)測→單向 交通方案實施前后進(jìn)行交通仿真→依交通仿真結(jié)果進(jìn)行單向交通方案評價。

4.2 現(xiàn)狀調(diào)查
對道路單向交通方案設(shè)計所需的各項資料進(jìn)行調(diào)查分析，是道路單向交通方 案設(shè)計的基礎(chǔ)工作。調(diào)查資料是否全面、準(zhǔn)確、真實，將直接影響道路單向交通 預(yù)測及現(xiàn)狀交通評價的準(zhǔn)確性，進(jìn)而影響其方案設(shè)計與評價的合理性。 交通資料調(diào)查分析是一項十分繁重的工作，涉及到交通的源和流、交通設(shè)施 以及與交通有關(guān)的社會、經(jīng)濟(jì)、自然、土地利用等多項基礎(chǔ)資料。 城市道路單向交通方案設(shè)計資料調(diào)查的總體內(nèi)容詳見圖4.1。
土地利用 基礎(chǔ)資料 社會經(jīng)濟(jì) 自然狀況 交通源流 總體內(nèi)容 交通現(xiàn)狀 公共交通 道路網(wǎng) 交通設(shè)施 公共交通設(shè)施 起訖點調(diào)查 道路交通

圖4.1 城市道路單向交通方案設(shè)計所需資料調(diào)查總體框架

因本文僅針對現(xiàn)狀城市道路實施單向交通進(jìn)行方案設(shè)計，不需要考慮交通量 和出行量的年度變化。所以，在交通資料調(diào)查的總體內(nèi)容中，交通源流調(diào)查、交 通現(xiàn)狀調(diào)查、交通設(shè)施調(diào)查比較重要。具體來說，交通調(diào)查資料主要包括現(xiàn)狀影 響范圍內(nèi)的道路網(wǎng)狀況、道路路段情況、交通管理與控制措施、道路路段與交叉 口的交通量、行車速度、延誤、排隊長度、交通事故率、公交線路和公交站點布 設(shè)情況、道路車輛出行O-D量等交通基礎(chǔ)資料。
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4.3 初步方案設(shè)計
4.3.1 方案設(shè)計目標(biāo)
合理設(shè)置道路單向交通可以解決城市道路交通擁擠問題，反之，則會導(dǎo)致運 行混亂，得不償失。道路單向交通方案設(shè)計的目標(biāo)之一是使城市道路產(chǎn)生最佳的 社會經(jīng)濟(jì)效益 [33] ；目標(biāo)之二是使實施道路單向交通后，各種交通方式能相互協(xié)調(diào)、 密切配合，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢；目標(biāo)之三則是充分發(fā)揮現(xiàn)有道路網(wǎng)通行能力， 提高車輛運行速度，減少交叉口延誤，增加行駛安全性，從而改善了交通條件， 刺激交通出行，使交通狀況發(fā)生好的變化。同時，使車輛繞行距離和乘坐公交車 的步行距離增加程度最小。 歸納起來，道路單向交通方案設(shè)計目標(biāo)就是最大限度地發(fā)揮有限道路基礎(chǔ)設(shè) 施的效能 [34] ，使城市道路交通系統(tǒng)達(dá)到最佳運行狀態(tài)。

4.3.2 方案設(shè)計與實施原則
道路單向交通是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，牽涉到方方面面，它必須依據(jù)城市道 路交通的特點，堅持交通服務(wù)于大眾，進(jìn)行科學(xué)設(shè)計和有效實施。結(jié)合道路單向 交通的優(yōu)缺點，為了避免盲目性和隨意性，總結(jié)方案設(shè)計與實施原則如下： (1) 道路單向交通的實施必須符合城市交通發(fā)展政策， 與城市交通規(guī)劃和建設(shè) 相協(xié)調(diào)，須經(jīng)科學(xué)規(guī)劃和研究論證，并進(jìn)行動態(tài)管理。 (2) 實施道路單向交通應(yīng)主要應(yīng)用于交通供需矛盾突出、 采取一般交通管制措 施后仍然存在交通擁堵現(xiàn)象、道路網(wǎng)密度高的區(qū)域。 (3) 必須有利于提高道路通行能力和行車速度， 改善道路交通運行狀態(tài)和交通 環(huán)境，減少交通事故，增加安全感，解決雙向交通所不能解決的交通矛盾。 (4) 要從整個實施單向交通區(qū)域及周邊區(qū)域的流量、 流向特點來考慮單向交通 的車流方向，車流方向與主要流向盡可能一致，使區(qū)域內(nèi)流量達(dá)到均衡。 (5) 清除違章占道和非交通性占道，保證單向交通的連續(xù)性。 (6) 采取工程措施貫通部分道路，加強支路的維修，改善道路網(wǎng)絡(luò)通行條件， 使單行道網(wǎng)絡(luò)具有很好的連通性，從而提高單行道系統(tǒng)的整體效益。 (7) 單行道的長度應(yīng)盡可能長，否則由于單行道兩端干擾，實施效果將受到影 響。單行道末端應(yīng)盡量放在交通組織容易的主要道路上。 (8) 無論東西向或南北向道路，其來去方向的條數(shù)總體上應(yīng)基本平衡，或者車 道數(shù)應(yīng)基本上均衡，以保證道路交通主流向不受影響。 (9) 原則上不對原有實行的單行道作變更， 這是因為社會大眾已適應(yīng)原有單行 道的走向，頻繁變更容易引起交通混亂。 (10) 對道路單向交通網(wǎng)絡(luò)所涉及到的占路停車均需要重新統(tǒng)一規(guī)劃，以保證

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

單行道通暢為主。有條件道路，可結(jié)合公交專用道和路邊停車同時實行。 (11) 道路單向交通的實施必須與其他交通管理措施協(xié)調(diào)一致，如禁左、禁右 等。 (12) 為提高單向交通效益，應(yīng)對非機動車流量大的單行道上非機動車進(jìn)行交 通組織，組織方式根據(jù)實際交通情況和非機動車影響程度決定。 (13) 以機動車專用道或主干道作主要通行、集散和疏導(dǎo)車流的道路，各單行 道的設(shè)計可穿越這些道路，也可將單行道的起點或終點放在單行道與這些道路的 交叉口上，將它們看成單行道的分流或合流點。 (14) 單行道配對原則：有上行，則必有下行，且均為相鄰道路，但同向單行 道必須間隔一條反向單行道。 (15) 公交線路原則上按單向行駛， 此時應(yīng)合理調(diào)整單行道沿線公交停靠站點， 減少公交乘客步行距離。但考慮沿單行道居民的逆向出行和換乘公交的方便，也 可采取逆向公交專用道的方法。

4.3.3 初步方案設(shè)計
根據(jù)道路交通調(diào)查資料，分析評價現(xiàn)狀道路交通系統(tǒng)的狀況，找出其存在的 主要問題，結(jié)合道路單向交通方案設(shè)計目標(biāo)，依據(jù)設(shè)計與實施的原則，初步制定 道路單向交通方案。

4.4 交通分配
由于公共汽電車是按固定路線行駛的，不能自由選擇行駛路徑，故交通分配 不包括這部分車輛。交通分配的對象只是走行線路不固定的機動車分布量，以標(biāo) 準(zhǔn)小汽車(pcu)為單位。所以，本文道路單向交通方案設(shè)計交通分配所需調(diào)查資料 主要為高峰小時除公交車外的車輛出行O-D調(diào)查，以及高峰小時道路路段交通量 (pcu/h)。高峰小時交通量調(diào)查過程中，將路段公交車流量與其他機動車流量分開 調(diào)查。本文主要針對除公交車外的車輛出行O-D進(jìn)行交通分配，文章的最后會考慮 公交車輛的影響。

4.4.1 道路交通量預(yù)測分配流程
道路單向交通方案設(shè)計中的交通量預(yù)測分配的思路為：以對影響范圍現(xiàn)狀城 市道路網(wǎng)高峰小時車輛出行O-D部分調(diào)查量作為先驗O-D出行矩陣，與調(diào)查所得高 峰小時交通量一起反推道路網(wǎng)車輛出行O-D矩陣， 然后將所得到的現(xiàn)狀道路網(wǎng)車輛 出行O-D矩陣在實行單向交通方案的道路網(wǎng)上重新交通分配，得到新的道路網(wǎng)流 量，作為道路單向交通方案交通仿真數(shù)據(jù)來源和方案評價的基礎(chǔ)。道路交通量預(yù) 測分配流程如圖4.2所示：

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初始O-D調(diào)查

道路網(wǎng)流量調(diào)查

道路網(wǎng)信息

O-D反推

O-D矩陣

O-D分配

新的道路網(wǎng)信息

新的道路網(wǎng)流量

圖4.2 道路交通預(yù)測分配流程

4.4.2 O-D 出行矩陣反推算法
4.4.2.1 O-D 出行矩陣的容量限制推算法概述 在交通擁擠道路網(wǎng)中，由于受到道路路段和交叉口容量的限制及其他因素的 影響，道路路段分配率矩陣 P 隨著O-D出行矩陣中各元素的不同而發(fā)生變化，即

P = f (T , C , ζ )
式中： P ——道路路段分配率；
T ——實際O-D出行矩陣或推算矩陣；

(4.1)

C ——道路路段及交叉口通行能力(pcu/h)；

ζ ——其他影響因素。
在實際道路網(wǎng)中，道路路段分配率矩陣P隨O-D矩陣的不同而變化。本文采用 容量限制推算法 [35] 計算道路單向交通方案設(shè)計的道路網(wǎng)的O-D出行矩陣，即在計 算O-D出行矩陣時，考慮道路容量對交通的限制。 容量限制O-D出行矩陣推算模型如下所示：
min F1 (t , T ) + F2 (v, V )
v ,T

s.t.v＝M T , P） （ P＝（T , C , ζ ） f

(4.2)

式中： t ——先驗O-D出行矩陣；
T ——推算O-D出行矩陣；

v ——按推算O-D出行矩陣分配的道路路段交通量(pcu/h)；
V ——道路路段觀測交通量或?qū)嶋H交通量(pcu/h)；
P ——道路路段分配率矩陣；

C ——道路路段及交叉口通行能力(pcu/h)；

ζ ——其他影響因素。

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

F1 (t , T ) 和 F2 (v, V ) 是求解的模型目標(biāo)函數(shù)。O-D出行矩陣的容量限制推算法主 要包括容量限制－增量加載推算法和容量限制－迭代平衡推算法。本文主要采用 容量限制－增量加載推算法。 4.4.2.2 容量限制－增量加載法 采用容量限制－增量加載法推算O-D出行矩陣時，先將每一個交通量觀測值 Vm×m 和先驗出行矩陣 tn×n 分解成K個部分，即將原 Vm×m ( m × m 階)分解成 K 個交通量
1 2 K 觀測值矩陣 Vm×m ， Vm×m ，…， Vm×m ，先驗出行矩陣 tn×n 也按相同的比例分解成 K 部 1 2 K 分 tn×n ， tn×n ，…， tn×n ，使得

Vm×m = V 1m×m + V 2 m×m + ??? + V K m×m tn×n = t 1n×n + t 2 n×n + ??? + t K n×n

(4.3) (4.4)

對于 ?i (i = 1, 2, ???, k ) 有：
i i Vm×m tn×n = Vm×m tn×n

(4.5)

然后分 K 次推算O-D出行矩陣 T ，并在每推算一次后，用O-D出行推算矩陣進(jìn) 行交通分配，用以修正分配率矩陣P。 每一次推算O-D出行矩陣，即求解模型目標(biāo)函數(shù) F1 (t , T ) ， F2 (v, V ) ，可以采用 極大熵模型、最小信息模型、最小二乘推算模型和貝葉斯模型等。本文采用極大 熵模型。 4.4.2.3 極大熵模型 極大熵原理認(rèn)為車輛的出行是隨機的，每種可能出現(xiàn)的O-D出行分布狀態(tài)，都 有一個相應(yīng)的存在概率。實際存在的O-D出行分布狀態(tài)，就是存在的概率最大的那 一 個 [36] 。 由 于 存 在 概 率 函 數(shù) 大 多 有 概 率 熵 的 形 式 ， 所 以 此 模 型 稱 為 極 大 熵 模 型 (Maximum Entropy，簡稱ME)。 車輛出行總數(shù)為 T ，O-D出行分布為 {Tij } 的概率為

W {Tij} =

(

T! ) ∏T
ij

(4.6)

ij

設(shè) E = ln W {Tij} ，使用近似公式，當(dāng) x 較大時， ln x ! ≈ x ln x ? x ，得

(

)

E = ln T !? ∑ (Tij ln Tij ? Tij ) = T ln T ? T ? ∑ Tij ( ln Tij ? 1)
ij ij

(4.7)

假設(shè) T 為常數(shù)，則極大熵模型為
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max E = ?∑∑ (Tij ln Tij ? Tij )
i j

s.t.∑∑ Tij pij = Va
(a )
i j

(4.8)

Tij ≥ 0
考慮到推算的精確性，可以在模型中加入先驗 O-D 出行矩陣 tij ，此時極大熵模 型為
? ? Tij max E = ?∑∑ ? Tij ln ? Tij ? ? ? tij i j ? ?
( s.t.∑∑ Tij pija ) = Va
i j

(4.9)

Tij ≥ 0

使用拉格朗日乘子法，得拉格朗日函數(shù) L 為
? ? Tij ? ? ? (a ? L = ? ∑∑ ? Tij ln ? Tij ? + ∑ λa ? va ? ∑∑ Tij pij ) ? + a ? T ? ∑∑ Tij ? ? ? a tij i j ? i j i j ? ? ? ? ? 對 Tij 求導(dǎo)數(shù)，得

(4.10)

?T ? ?L ( = ? ln ? ij ? ? ∑ λa pija ) = 0 ?t ? a ?Tij ? ij ?

(4.11)

由此可得到 i 區(qū)到 j 區(qū)的出行量為

? ( ? Tij = tij exp ? ?∑ λa pija ) ? ? a ?
令 X a = e λa ， K = e a ，則
Tij = Ktij ? ∏ X a ij
a
a p( )

(4.12)

(4.13)

從式 (4.13) 可以看出，反推的 O-D 出行矩陣可以看作是利用道路觀測流量對先 驗 O-D 出行量進(jìn)行修正而得到的。

ME 模型從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，根據(jù)極大熵原理建立模型。它充分利用了道路路
段交通量信息以及先驗 O-D 出行信息，模型結(jié)構(gòu)簡單，推算精度較高。

4.4.3 O-D 出行矩陣交通分配
交通分配旨在把各交通小區(qū)之間的 OD 出行量分配到具體的道路路段上，本文 采用非均衡模型中的容量限制－多路徑分配法對實施道路單向交通后影響范圍內(nèi) 道路網(wǎng)交通量進(jìn)行分配。

4.4.3.1 路權(quán)的計算
交通分配中的路權(quán) ( 即兩交叉口之間的行程時間 ) 等于道路路段行駛時間與交 叉口延誤之和。
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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

T ( i , j ) = t ( i, j ) + d ( i, j )
式中 : T ( i, j ) —— 路段 [i, j ] 的路權(quán) (min) ；

(4.14)

t ( i, j ) —— 路段 [i, j ] 的行駛時間 (min) ； d ( i, j ) —— 在 i 交叉口與 j 交叉口相鄰進(jìn)口道上的車輛平均延誤 (min) 。
4.4.3.2 多路徑交通分配法
1．Dial多路徑概率分配模型

Dial 于 1971 年提出了初始的概率分配模型 [37] ，模型中反映了出行路線被選用
的概率隨著該線路長度的增加而減小的規(guī)律。 Florian 及 Fox 于 1976 年對 Dial 模型進(jìn) 行了修正 [38] ，認(rèn)為出行者從連接兩交通區(qū)路線的可行子系統(tǒng)中選用路線 k 的概率 為：

P ( k ) = exp ( ?σ Tk ) / ∑ exp ( ?σ Ti )
i

(4.15)

式中 : P ( k ) —— 選用路線 k 的概率；

Tk —— 路線 k 上的行程時間 (min) ；

σ ——交通轉(zhuǎn)換參數(shù)。
2．多路徑分配模型的改進(jìn) 最短路因素與隨機因素存在于出行者的整個出行過程中，兩因素所處的主次 地位取決于可供選擇的出行路線的路權(quán)差 ( 行駛時間差或費用差等 ) 。因此，各出行 路線被選用的概率可采用 Logit 型的路徑選擇模型 [39,40] 計算。
P ( r , s, k ) = exp ? ?σ t ( k ) / t ? / ∑ exp ? ?σ t ( i ) / t ? ? ? ? ?
i=1 m

(4.16)

式中 : P ( r , s, k ) ——0-D量 T ( r , s ) 在第 k 條出行路線上的分配率；

t ( k ) —— 第 k 條出行路線的路權(quán) ( 行駛時間 )(min) ；

t —— 各出行路線的平均路權(quán) ( 行駛時間 )(min) ；

σ ——分配參數(shù)；對通常的城市交通網(wǎng)絡(luò)， σ 在 3.00 ～ 3.50 之間；
m —— 有效出行路線條數(shù)。
3．有效路段與有效路線 有效路段 [i, j ] 被定義為路段終點 j 比路段起點 i 更靠近出行目的地 s 的路段， 即沿該路段前進(jìn)能更接近出行終點。因此，有效路段的判別條件 [41] 為： 對于路段 [i, j ] ，如果 Lmin ( j, s ) < Lmin ( i, s ) ，則它為有效路段， Lmin ( a, b ) 為節(jié)點 a 至節(jié)點 b 的最短路權(quán)。 有效出行路線 L ( i ? j , s ) 的長度被定義為有效路段 [i, j ] 的路權(quán) d ( i, j ) 加上有效 路段終點 j 至出行終點 s 的最短路權(quán) Lmin ( j, s ) ，即

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碩士學(xué)位論文

L ( i ? j , s ) = d ( i, j ) + Lmin ( j, s )

(4.17)

有效路線長度確定后，便可計算各有效出行路線的分配率及有效路段的分配 交通量。

4.4.3.3 容量限制－多路徑交通分配法
容量限制－多路徑交通分配法，考慮了路權(quán)與交通負(fù)荷之間的關(guān)系及交叉口、 路段通行能力的限制。采用容量限制—多路徑方法分配交通出行量時，先將原 O-D 表 ( n × n 階 ) 分解成 K 個車輛出行 O-D 分表 ( n × n 階 ) ，然后分 K 次按照多路徑分配模 型分配 O-D 量，每次分配一個 O-D 分表，并且每次交通分配完成之后將道路網(wǎng)絡(luò)的 所有路權(quán)修正一次，直到把 K 個 O-D 分表全部分配到道路網(wǎng)絡(luò)上。

4.4.4 考慮公交車運行影響的交通分配
在上述道路單向交通方案交通分配過程中，沒考慮公交車輛的交通分配，也 沒考慮公交車運行對交通分配的影響。 由于公交車輛運行線路固定，在運行車次、發(fā)車頻率不變的情況下，即使道 路路段和交叉口的運行狀況時時在變化，但公交車在道路網(wǎng)中各個路段的流量變 化不大，無需也不適合用交通分配方法去重新分配公交流量，所以本文假設(shè)單向 交通情況下公交車在道路網(wǎng)中各個路段的流量不變，不受道路單向交通道路網(wǎng)交 通重新分配的影響。具體為在道路單向交通方案設(shè)計中，若公交線路和公交站點 不變，公交車保持原運行狀態(tài)，在單行道上可以逆向行駛，則方案實施后道路網(wǎng) 中各路段公交車流量與方案實施前保持不變；若公交路線發(fā)生改變，則重新布設(shè) 公交站點，本文假設(shè)根據(jù)公交車新的發(fā)車頻率、運行線路長度、發(fā)車次數(shù)等求出 的公交車在道路網(wǎng)中各路段的流量為實施道路單向交通方案后道路網(wǎng)上的實際流 量。 實際中，公交車運行肯定會受到道路單向交通方案實施的影響，一方面由于 道路路段和交叉口分配交通量的變化、延誤不同、平均車速變化等運行條件改變， 會使公交車運行時間不同，在各個路段上的流量會發(fā)生變化；另一方面，在單向 交通路段上交通運行條件改善，運行車速提高，公交流量也會發(fā)生變化；此外， 公交優(yōu)先的實施都會影響道路路段上公交流量，等等。 考慮公交車運行對道路單向交通方案交通分配的影響，即認(rèn)為在交通分配過 程中，道路路段上已有公交流量，所以用容量限制－增量加載法推算 O-D 出行矩陣 和用容量限制－多路徑分配法進(jìn)行交通分配過程中，路阻函數(shù)的計算需考慮道路 網(wǎng)中已有公交流量的影響。具體為在多次求路阻的過程中，始終將道路單向交通 方案實施前路段和交叉口進(jìn)口道上的公交流量看作是道路網(wǎng)中已有的流量，與每 一次交通分配的交通量合在一起，作為每一次分配后路段或交叉口進(jìn)口道上的流

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

量，計算路阻。 所以，道路單向交通方案道路網(wǎng)各路段交通量由兩個部分組成，一是單向交 通方案實施后除公交車外的其他車輛出行 O-D 分布在各路段上的交通分配量， 另一 部分為在單向交通方案實施前各路段上公交車流量。 在道路單向交通方案設(shè)計過程中， 可應(yīng)用交通分析軟件進(jìn)行 O-D 出行矩陣反推 和交通分配計算。

4.5 交通仿真
雖然道路單向交通方案是在充分聯(lián)系實際的道路交通情況，對單向交通的利 弊有了充分認(rèn)識，且嚴(yán)格遵循設(shè)計原則的基礎(chǔ)上設(shè)計的，但仍不能保證其實施后 能完全達(dá)到設(shè)計目標(biāo)和預(yù)期效果，緩解城市道路交通擁擠。所以，若能對道路單 向交通方案借助于交通分析軟件進(jìn)行交通仿真，通過交通仿真對實施方案后的道 路網(wǎng)動態(tài)交通狀況進(jìn)行分析與研究，找出方案設(shè)計存在的不足，并對方案進(jìn)行交 通影響分析與評價，將給道路單向交通方案設(shè)計提供極大的幫助，提高方案的科 學(xué)性與合理性。

4.5.1 微觀交通仿真模型
道路單向交通方案設(shè)計由于無法進(jìn)行現(xiàn)場實驗，或現(xiàn)場實驗的經(jīng)濟(jì)成本和社 會成本太高，需要應(yīng)用交通仿真技術(shù)對城市現(xiàn)狀道路網(wǎng)交通運行狀況以及在實施 單向交通方案后的道路網(wǎng)交通運行狀況進(jìn)行再現(xiàn)和對比分析與研究，其中牽涉到 道路交通流量、交通密度、個體車輛的車速、停車率、交叉口延誤、車與車之間 的車頭時距和車頭間距、交通占有率、各種車型的交通構(gòu)成、道路幾何線形、車 道劃分、車道寬度、交通標(biāo)志標(biāo)線、交通信號控制、禁行 ( 道路交叉口的禁左轉(zhuǎn)、 禁右轉(zhuǎn)、大貨車的禁行 ) 管理、以及已經(jīng)實施的交通管理措施和設(shè)施等等微觀的和 具體的交通對象和交通參數(shù)，道路單向交通方案實施效果的優(yōu)劣與這些微觀交通 運行行為和現(xiàn)象息息相關(guān)，而交通仿真模型的科學(xué)性和交通仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性將 直接影響道路單向交通方案的設(shè)計、評價與確定。因此，為了達(dá)到道路單向交通 方案設(shè)計的目標(biāo)，本文建議采用微觀交通仿真模型對道路單向交通設(shè)計方案進(jìn)行 交通仿真系統(tǒng)的分析與研究。 微觀交通仿真模型是采用描述交通運行微觀規(guī)律的技術(shù)參數(shù)來設(shè)計交通流模 型而進(jìn)行交通仿真的，它通過考察單個駕駛員及其車輛和相互作用特征來描述系 統(tǒng)的運行狀態(tài)，對交通系統(tǒng)的要素及行為的細(xì)節(jié)描述程度最高 [42 ～ 44] 。跟車模型、 車道變換模型是在城市道路網(wǎng)中對道路單向交通設(shè)計方案進(jìn)行微觀交通仿真的兩 個基本的動態(tài)模型，其中跟車模型描述的是車輛在所在車道上跟隨前車的行駛行 為，車道變換模型描述的是車輛因各種需要而進(jìn)行車道變換的行駛行為。

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碩士學(xué)位論文

4.5.1.1 跟車模型
交通仿真系統(tǒng)跟車模型采用安全距離模型，基本思路是在前后車輛不發(fā)生追 尾碰撞的前提下使車輛行進(jìn)。在每個仿真步長內(nèi)，前車首先實現(xiàn)狀態(tài)更新，推進(jìn) 至新的位置。然后將后車更新到新的位置，此位置必須保證在前車緊急制動的情 況下不致于發(fā)生車輛追尾。 連續(xù)性跟車模型將前后車之間的期望距離描述為它們的間距、相對速度或相 對加速度之間的函數(shù)。因為時間掃描法約定，在每個掃描時段末，車輛根據(jù)當(dāng)時 所處的狀態(tài)來決定下一時刻的駕駛行為，并通過選擇下一時刻的加速度 / 速度來實 施。因此跟車模型的最終目的是確定下一時刻后車的加速度 / 速度。可以用一些對 駕駛行為的一般感性假設(shè)來標(biāo)定模型，大多數(shù)情況下只需知道駕駛員將采用的最 大制動減速度，就能滿足整個模型的需要，這是該模型的最大優(yōu)點。式 (4.18) 給出 了跟車模型的算法。
h = hj + Δs + Δr + S F ? S L

(4.18)

式中 : h—— 前后兩車的車頭間距 (m) ；
h j —— 車輛完全停止前進(jìn)狀態(tài)下的車頭間距 (m) ；

Δt —— 仿真步長，即掃描時間間隔，一般為 1s ； Δs —— 仿真步長 Δt 內(nèi)后車行駛的距離 (m) ；
Δr —— 反應(yīng)時間 T 內(nèi)后車行駛的距離 (m) ；

S F —— 后車完全停止需要通過的距離 (m) ； S L —— 前車完全停止需要通過的距離 (m) 。
圖 4.3 是式 (4.18) 跟車過程的時空分析，其中 T 為后車駕駛員反應(yīng)時間。
T t+△t+T+t1+t2 t+△t+T+t1 t+△t+T t+△t t △s △r SF hj

n+1 n+1 n+1 n+1
h Xn+1(t) Xn(t)

n n

n n n
SL X

圖4.3 跟車時空分析圖

車隊在城市道路上的前進(jìn)狀態(tài)可以分為兩種，其一，車隊中各車輛的速度大 致相同，車頭間距變化不大，為穩(wěn)定車流；其二，車隊中車輛速度差異大，車頭 間距變化頻繁，為非穩(wěn)定車流。兩種狀態(tài)下的跟車模型有差別，以下將分別討論。

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

1．穩(wěn)定車流的跟車模型 在穩(wěn)定車流狀態(tài)下，由于前后兩車速度相同， S F = SL ，已明確給定了他們的 停車距離，并且后車也不需要反應(yīng)時間，從而式 (4.18) 簡化為 (4.19) 。
h = h j + Δs = h j + u Δ t

(4.19)

式中： u —— 后車的車速（ m/s ）。 穩(wěn)定車流狀態(tài)下交通仿真系統(tǒng)跟車模型進(jìn)行模型標(biāo)定時，只需要標(biāo)定兩個參 數(shù)，即自由流車速 uf 以及車輛完全停止前進(jìn)狀態(tài)下的車頭間距 hj 。 2．非穩(wěn)定車流的跟車模型 仿真步長為 Δt ，每隔 Δt ，先實現(xiàn)前車的速度、加速度以及位置的更新，然后 計算后車的位置、速度、加速度等。根據(jù)運動學(xué)基本公式，得式 (4.20) 、式 (4.21) ：

vF (t ) = vF (t ? Δt ) + a(t ? Δt )Δt
1 xF (t ) = xF (t ? Δt ) + v(t ? Δt )Δt + a (t ? Δt )Δt 2 2

(4.20) (4.21)

式中 : vF (t ) —— 后車在 t 時刻的速度 (m/s) ；

xF (t ) —— 后車在 t 時刻的位置 (m) ； vF (t ? Δt ) —— 后車在 t ? Δt 時刻的速度 (m/s) ； xF (t ? Δt ) —— 后車在 t ? Δt 時刻的位置 (m) ；
a (t ? Δt ) —— 后車在 t ? Δt 時刻的加速度 (m/s 2 ) 。

由式 (4.18) 得，
xL (t ) ? xF (t ? Δt ) ? Δs ? Δr + S L ? S F ? hj = 0

(4.22)

式中， xL (t ) —— 前車在 t 時刻的位置 (m) 。

Δs 按下式計算：
1 Δs = vF (t ? Δt )Δt + a (t ? Δt )Δt 2 2
Δr 按下式計算：

(4.23)

Δr = vF (t )T = (vF (t ? Δt ) + a(t ? Δt )Δt )T
前車完全停止通過的距離按下式計算：

(4.24)

SL =

vL 2 (t ) 2d L

(4.25)

式中： vL (t ) —— 前車在 t 時刻的速度 (m/s) ；

d L —— 前車的最大減速度 (m/s 2 ) 。
后車完全停止通過的距離按下式計算：

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碩士學(xué)位論文

SF =
式中： d F —— 后車的最大減速度 (m/s 2 ) 。

vF 2 (t ) 2d F

(4.26)

將式 (4.21) 代入式 (4.26) ，并忽略 a 2 (t ? Δt )Δt 2 的小項，得到：

SF =

vF 2 (t ? Δt ) + 2vF (t ? Δt )a(t ? Δt )Δt 2d F

(4.27)

將式 (4.23~4.27) 代入式 (4.22) ，得到加速度表達(dá)式：
a (t ? Δt ) = F1 F2

(4.28)

其中：

F1 = xL (t ) ? xF (t ? Δt ) ? (Δt + T )vF (t ? Δt ) +
F2 =

vL 2 (t ) vF 2 (t ? Δt ) ? ? hj 2d L 2d F

(4.29) (4.30)

1 2 v (t ? Δt )Δt Δ t + T Δt + F 2 dF

根據(jù)式 (4.28~4.30) 可以計算出后車的加速度，回代至式 (4.20) 、(4.21) 即可完成 后車狀態(tài)的更新。 綜上， 在交通仿真系統(tǒng)跟車模型中， 起影響作用的主要參數(shù)為自由流車速 uf 以 及車輛完全停止?fàn)顟B(tài)下的車頭間距 hj 以及駕駛員反應(yīng)時間 T 、車輛最大減速度 d 等。

4.5.1.2 車道變換模型
車輛在道路上的車道變換行為是除跟車行為之外的又一個最常見的微觀交通 現(xiàn)象，引起車輛變換車道的原因很多，但總體上可將車輛的車道變換行為分為判 斷性車道變換行為和強制性車道變換行為兩類：

(1) 判斷性車道變換行為一般指車輛在遇到前方速度較慢的車輛時為了提高
自己的車速所發(fā)生的變換車道行為，一般沒有固定的目標(biāo)車道。

(2) 如車輛在選擇適合自己轉(zhuǎn)向的進(jìn)口車道、繞過前方停車堵道車輛、行駛至
所在車道的尾部等情況時，必須在到達(dá)前方某一關(guān)鍵點之前變換車道。這種車道 變換行為即為強制性車道變換行為，一般都有明確的目標(biāo)車道。 車道變換模型需要考慮等待車道變換時當(dāng)前車與相鄰車道前后車的空檔情 況，其中主要包括當(dāng)前車及相鄰車道上前、后車的車速、車道變換的類型 ( 強制性 或判斷性 ) 、當(dāng)前車的動力特性以及駕駛員的冒進(jìn)程度。 1．判斷性車道變換模型 在判斷性車道變換模型中，首先要判斷是否有換車道的需求，即由預(yù)設(shè)的評 分機制根據(jù)駕駛員特性評價對當(dāng)前車道是否滿意，若不滿意，產(chǎn)生換車道需求。

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

需求產(chǎn)生后，由普通的間隙接受理論檢測相鄰車道的前間隙、后間隙是否能夠?qū)?現(xiàn)換車道行為，如果間隙不接受，此次需求結(jié)束；如果間隙接受，換車道行為執(zhí) 行，主車成功匯入目標(biāo)車道 [45] 。 城市道路單向交通設(shè)計方案交通仿真系統(tǒng)中仿真車輛按照判斷性車道變換模 型進(jìn)行變換車道的操作，主要可從如下幾個方面來考慮。

(1) 前車速度相對較慢，后車駕駛員就會產(chǎn)生變換車道的動機。即如果前車車
速低于某一臨界值，后車駕駛員就打算變換車道，產(chǎn)生需求。用式 (4.31) 表示駕駛 員容忍前車行駛車速的上限值 Vi 。

Vi = Vf ? ( 0.7 × DAF )
式中： Vf —— 路段的自由流車速 (m/s) ；
DAF —— 駕駛員冒進(jìn)系數(shù)，用式 (4.32) 表示；

(4.31)

DAF = 1.0 + ( DTC ? 5.5） FDA /

(4.32)

DTC —— 駕駛員類型因子，為 1 ， 2 ，…… 10 ；
FDA —— 駕駛員傾向性指標(biāo)，無量綱。 FDA 描述因前車的相對速度太慢而在多大程度上促使后車駕駛員試圖變換車
道。隨著 FDA 減少，將增大不同駕駛員類型差異之間無法忍受的速度差值。即對于 前車的某一給定的行駛車速，冒進(jìn)的駕駛員就會無法忍受而更趨向于喜歡變換車 道，膽怯的駕駛員相對能夠容忍而繼續(xù)跟隨行駛。

(2) 在駕駛員考慮是否變換車道時，用可接受的風(fēng)險大小來評價間隙是否接
受，這種風(fēng)險表示為因目標(biāo)車道的前車緊急剎車時駕駛員愿意接受的最大減速度。 最大減速度定義如下：如果前面車輛緊急制動，為了防止車輛追尾后車必須采取 的減速度。車輛與迫使它產(chǎn)生車道變換的對象的距離越近，駕駛員可接受的減速 度就越大。車道變換的可接受風(fēng)險 ( AR ) 用式 (4.33) 計算：

AR = Dmin + ( Dmax ? Dmin )

U ?Ut 1?Ut

(4.33)

式中 : Dmin —— 在 x0 處變換車道駕駛員最小可接受減速度 (m/s 2 ) ；

Dmax —— 駕駛員最大可接受減速度 (m/s 2 ) ；

U —— 風(fēng)險系數(shù)；
U t —— 風(fēng)險系數(shù)閾值，缺省值為 0.2 。
其中 U 按式 (4.34) 計算

U=

DAF ? NLC ? Vf 2 20( x ? x0 )

(4.34)

式中 : NLC —— 變換到目標(biāo)車道所需的次數(shù)，判斷性換車道為 1 ；

x0 —— 引起車輛車道變換的位置 (m) ；
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碩士學(xué)位論文

x —— 當(dāng)前車輛所在的位置 (m) 。
隨著 AR 的增加，駕駛員增大接受的減速度，車道變換的機會增加。

(3) 當(dāng)進(jìn)行車道變換時，相鄰車道的后車駕駛員將降低其車速，以便使變道車
能安全匯入當(dāng)前車道；或在近交叉口溜行排隊過程中，相鄰車道的駕駛員停車讓 其匯入當(dāng)前車道。 還需標(biāo)定駕駛員可接受的車間距的上限值與下 (4) 在判斷性車道變換操作中， 限值，其用兩車間的車頭時距表示。即當(dāng)與前車的車頭時距大于上限值時，所有 的駕駛員不會產(chǎn)生變換車道的想法，因為變換車道不會增大行駛的效益。而當(dāng)與 前車的車頭時距小于下限值時，駕駛員會為了提高行駛速度繞過車速相對較慢的 前車而變換車道。 道路單向交通方案設(shè)計交通仿真系統(tǒng)根據(jù)我國城市道路車輛運行的實際情況 標(biāo)定以上參數(shù)如下：

(1) 車道變換的時長：連續(xù)兩次車道變換之間所需間隔的時長， 2~8s ； (2) 駕駛員因前車忽然減速的反應(yīng)時間 ( 平均 ) ：從前車忽然減速到后車駕駛員
剎車的反應(yīng)時間， 0.2~3s ；

(3) 車道變換的最小減速度 Dmin ，取值范圍 1~3m/s 2 ；強制性或判斷性車道變
換最大減速度與最小減速度的差值 (Dmax ? Dmin ) ， 2~4m/s 2 ；

(4) 駕駛員傾向性指標(biāo) FDA ， 15~50 ，無量綱； (5) 駕駛員試圖變換車道的車頭時距下限值與上限值，下限值通常為 2s ，上限
值通常為 5s 。 2．強制性車道變換模型 強制性車道變換模型一般均采用強制請求的方式。即假設(shè)車輛初始化時就具 有換車道需求并不停地檢測目標(biāo)車道的車輛接受間隙從而嘗試完成換車道。若此 時刻接受間隙不滿足條件，下一時刻繼續(xù)發(fā)送這樣的請求，直至條件滿足，換車 道行為成功完成為止。整個過程是一個不斷發(fā)送請求直至請求滿足的連續(xù)過程。 執(zhí)行程序如下：

(1) 與判斷性車道變換類似，車輛對目標(biāo)間隙進(jìn)行前、后安全距離檢核； (2) 主車與目標(biāo)車道前車間隙是否滿足跟車模型中防止追尾碰撞的約束條件； (3) 目標(biāo)車道跟車與主車間距是否滿足跟車模型中防止追尾碰撞的約束條件。
實施車道變換行為的時間為 2s ，若 2s 前后的安全距離檢核都滿足要求，以與判 斷性換車道相同的方式更新車輛狀態(tài)到目標(biāo)車道，若有一次安全距離檢核不滿足 要求，換車道行為終止。下一仿真步長中再次重復(fù)上述過程直至換車道行為成功 為止。

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

4.5.2 基于交通仿真技術(shù)的交通分析優(yōu)點
相對于其他道路交通分析與研究技術(shù)，道路交通仿真技術(shù)具有許多優(yōu)點，如：

(1) 不需要真實道路交通系統(tǒng)的參與，因此不需要現(xiàn)場實驗，具有經(jīng)濟(jì)方便的
特點，特別適用于對尚不存在的，如對規(guī)劃中的道路交通系統(tǒng)未來運行的行為進(jìn) 行研究；

(2) 通過道路交通仿真，能清楚地了解道路交通流中哪些交通變量是重要的，
以及它們之間是如何相互作用和相互影響的； 還能提供交通流參數(shù)的時間－ (3) 不僅能提供道路交通流參數(shù)的均值和方差， 空間的序列值，為掌握交通實體在道路交通網(wǎng)中的動態(tài)運行狀況打下了堅實的基 礎(chǔ)； 因此 (4) 系統(tǒng)動態(tài)交通模型的時間尺度可以與實際交通系統(tǒng)的時間尺度不同， 既可以進(jìn)行實時交通仿真，也可以進(jìn)行超前交通仿真或滯后交通仿真； 道路交通仿 (5) 針對道路交通系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的某些危險情況或災(zāi)難性后果， 真是很有效的研究手段，可以預(yù)測危險事件發(fā)生的時間和地點，為預(yù)先防范事件 的發(fā)生提供了有效的解決途徑； 從而可以針對不同的道路交通規(guī) (6) 能夠重復(fù)提供同樣的道路交通運行條件， 劃設(shè)計方案進(jìn)行公正的比選分析與研究； 從而可以預(yù)測道路交通系統(tǒng)在各種運行情況 (7) 能夠不斷改變系統(tǒng)運行條件， 下的交通行為；

(8) 能夠隨時間和空間改變道路交通需求，掌握動態(tài)的交通需求狀況，從而能
夠?qū)Φ缆方煌〒矶伦鞒鍪孪鹊念A(yù)測，并事先采取相應(yīng)的應(yīng)對措施；

(9) 能夠處理車輛之間相互影響、相互作用的排隊交通現(xiàn)象； (10) 當(dāng) 道 路 網(wǎng) 交 通 流 中 的 車 輛 到 達(dá) 和 駛 離 方 式 不 符 合 傳 統(tǒng) 的 數(shù) 學(xué) 分 布 模 型
時，可以采用道路交通仿真系統(tǒng)進(jìn)行交通仿真來解決；

(11) 當(dāng)其它道路交通分析技術(shù)不適應(yīng)時，道路交通仿真往往能夠有效地解決
問題；

(12) 道路交通仿真系統(tǒng)研究問題的系統(tǒng)性和全局性使得便于發(fā)現(xiàn)道路交通網(wǎng)
全局性問題的根本之所在，而不僅僅是發(fā)現(xiàn)道路網(wǎng)的局部交通問題；

(13) 交通仿真系統(tǒng)由于能夠進(jìn)行動畫演示，故更加形象逼真，直觀有效。

4.5.3 道路交通仿真分析與研究的目標(biāo)
采用交通仿真軟件對道路單向交通方案設(shè)計進(jìn)行分析與研究，應(yīng)達(dá)到以下目 標(biāo)：

(1) 建立影響范圍城市道路網(wǎng)信息系統(tǒng)； (2) 建立現(xiàn)狀道路網(wǎng)交通仿真系統(tǒng)模型及動畫演示系統(tǒng)；
- 46 -

碩士學(xué)位論文

(3) 為不同的城市道路單向交通方案及其相應(yīng)的交通組織方案建立道路交通
仿真系統(tǒng)模型；

(4) 對不同的道路單向交通方案進(jìn)行應(yīng)對交通狀況敏感性分析與研究； (5) 根據(jù)道路交通仿真系統(tǒng)模型和輸出成果對不同的道路單向交通方案及其
相應(yīng)的道路交通組織方案進(jìn)行對比分析與研究及其評價，并提出科學(xué)合理的交通 信號控制和交通管理措施的建議，作為道路單向交通方案選取和實施的技術(shù)參考 依據(jù)。

4.6 方案評價
在單向交通方案實施之前，評價的主要用途是進(jìn)行現(xiàn)狀分析，實際上是將現(xiàn) 狀作為方案設(shè)計之一，即維持現(xiàn)狀，通過評價分析，確定現(xiàn)狀道路網(wǎng)對于設(shè)計目 標(biāo)是否滿足要求，滿足程度如何，存在什么問題，有多少潛力可挖。就城市道路 單向交通網(wǎng)絡(luò)而言，通過對現(xiàn)狀的分析評價，可以確定城市與區(qū)域現(xiàn)有道路交通 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)水平、運營狀況、存在問題和可能的潛力。在方案設(shè)計過程中，評價 可以作為設(shè)計者的一個輔助工具，引導(dǎo)決策者作出較優(yōu)的方案。評價不等于決策， 而是決策的一個必備的輔助工具。在方案實施以后，對實施方案的使用效果、營 運狀況的監(jiān)測反饋也要借助于評價分析。 合理的、經(jīng)濟(jì)的道路單向交通方案可以有效地提高交通效率、減少交通事故、 減輕環(huán)境污染。為了驗證道路單向交通設(shè)計方案的合理性、科學(xué)性，從中擇優(yōu)選 出推薦方案，必須對單向交通設(shè)計方案進(jìn)行評價分析。 本文主要是對道路單向交通方案實施前后交通分配和交通仿真結(jié)果進(jìn)行評 價，以確定單向交通方案設(shè)計的優(yōu)劣及可行性。

4.6.1 評價指標(biāo)確定
影響單向交通方案實施效果的因素很多，如圖 4.4 所示，這些因素都從不同角 度影響著某一方面的特性。由于因素眾多且相互之間又存在著復(fù)雜的關(guān)系，同時 這些因素難以量化，所以要對全部影響因素進(jìn)行調(diào)查評價在實際中既不可能，也 沒必要，而應(yīng)根據(jù)評價的對象、范圍、目的和方法分別選擇具有代表性的因素來 作為評價指標(biāo)體系。
單向交通方案效果評價

交通暢通

交通安全

交通經(jīng)濟(jì)

交通舒適

交通公害

飽和度

延 誤

安 全

車 速

污染及噪聲

圖4.4 道路單向交通方案效果評價因素

- 47 -

城市道路單向交通方案設(shè)計研究

運用系統(tǒng)工程理論和方法，本文道路單向交通設(shè)計方案實施效果評價主要由 技術(shù)評價、經(jīng)濟(jì)評價和社會環(huán)境評價三個子系統(tǒng)組成，其中技術(shù)評價指標(biāo)包括道 路路段飽和度和服務(wù)水平、路段行程車速、交叉口信控延誤和服務(wù)水平、繞行距 離；經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo)主要為燃油消耗量；環(huán)境評價指標(biāo)主要為汽車一氧化物 (CO) 、 碳?xì)浠衔?(HC) 、氮氧化合物 (NOx) 的排放量，如圖 4.5 所示。
單向交通方案評價指標(biāo)

技術(shù)指標(biāo)

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

環(huán)境指標(biāo)

路 段 飽 和 度

路 段 行 程 車 速

交 叉 口 信 控 延 誤

繞 行 距 離

燃 油 消 耗 量

CO 排 放 量

HC 排 放 量

N 0
x

排 放 量

圖4.5 道路單向交通方案評價指標(biāo)

4.6.1.1 道路路段通行能力和飽和度計算
1．道路通行能力計算 城市道路某路段的通行能力，可根據(jù)一個車道的理論通行能力修正而得 [46] 。 對理論通行能力的修正應(yīng)包括車道數(shù)、車道寬度、自行車影響及交叉口影響四個 方面。即：

CD = C ? γ ?η ? β ? n′
式中 : C D —— 設(shè)計通行能力 (pcu/h) ；

(4.35)

C —— 理論通行能力 (pcu/h) ；

γ —— 自行車影響修正系數(shù)； η —— 車道寬影響修正系數(shù)；

β —— 交叉口影響修正系數(shù)；
n′ —— 車道數(shù)修正系數(shù)。
《城市道路設(shè)計規(guī)范》建議的一條車道的理論通行能力如表 4.1 所示。
表4.1 《城市道路設(shè)計規(guī)范》建議的一條車道理論通行能力 計算行車速度(km/h) 理論通行能力(pcu/h) 50 1690 40 1640 30 1550 20 1380

2．道路通行能力影響因素

(1) 自行車影響折減系數(shù)
當(dāng)機動車道與非機動車道之間有分隔帶或隔離敦時，取 γ = 1 ；

- 48 -

碩士學(xué)位論文

當(dāng)機動車道與非機動車道之間無分隔帶或隔離墩，但自行車道負(fù)荷不飽和時， 取 γ = 0.8 ； 當(dāng)機動車道與非機動車道之間無分隔帶或隔離墩，且自行車道負(fù)荷超飽和時， 其影響系數(shù)為：

Qbike + 0.5 ? W2 Cbike γ = 0.8 ? W1
式中 : Qbike —— 自行車交通量 ( 輛 /h) ；

(4.36)

Cbike —— 每米寬自行車道的實用通行能力 ( 輛 /h) ；通常，在連續(xù)車流條件下 ( 有分隔帶 ) ，每米寬自行車道的理論通行能力為 Cbike ＝ 2000 輛 /h ；
《城市道路設(shè)計規(guī)范》建議：每米寬自行車道的可能通行能力為

800 ～ 1000 輛 /h ； W2 —— 單向非機動車道寬度 (m) ； W1 —— 單向機動車道寬度 (m) 。 (2) 車道寬度影響系數(shù) η 的確定
車道寬度與影響系數(shù) η 之間的變化關(guān)系如表 4.2 所示。
表4.2 車道寬度影響系數(shù) η 與車道寬度 W0 關(guān)系表

W0 (m)
H (％)

2.5 50

3 75

3.5 100

4 111

4.5 120

5 126

5.5 129

6 130

(3) 車道數(shù)修正系數(shù) n′ 的確定
車道數(shù)修正系數(shù) n′ 如表 4.3 所示。
表4.3 車道數(shù)修正系數(shù) n′ 采用值 單向車道數(shù) 車道數(shù)修正系數(shù) n′ 1 1 2 1.87 3 2.60 4 3.20

(4) 道路交叉口影響修正系數(shù) β 的確定
道路交叉口影響系數(shù)可采用下式計算：
?β0 ? s ≤ 200m s>200m

β =?

? β 0 ( 0.0013s + 0.73) ?

(4.37)

式中 : s —— 交叉口間距 (m) ；

β 0 ——交叉口有效通行時間比，視道路路段起點交叉口控制方式而定，信號
交叉口即為綠信比。 3．道路路段飽和度V/C比計算 道路路段飽和度是道路路段交通量與通行能力的比值。它用以表明交通車流 狀態(tài)負(fù)重程度。

- 49 -

城市道路單向交通方案設(shè)計研究

城市道路路段服務(wù)水平評價技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參見表 4.4 。
表4.4 城市道路路段服務(wù)水平評價技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 道路服務(wù)水平等級 A B C D E F V/C 比 <0.35 0.35～0.55 0.55～0.75 0.75～0.90 0.90～1.00 >1.00 運行情況 自由流 接近穩(wěn)定車流 穩(wěn)定車流 接近不穩(wěn)定車流 不穩(wěn)定車流 阻塞車流

4.6.1.2 行程車速
行程車速：車輛駛過的某段道路路程的長度與所用的總時間 ( 包括中途停車損 失時間在內(nèi)，但不包括客、貨運車輛在起、終點的掉頭時間 ) 之比。

4.6.1.3 道路交叉口信控延誤和服務(wù)水平計算
信號控制道路交叉口的設(shè)計與交通信號控制技術(shù)參數(shù)的服務(wù)水平是根據(jù)計算 的交通信號控制所產(chǎn)生的平均每車延誤時間來確定的。作為道路交叉口服務(wù)水平 評價的主要技術(shù)指標(biāo)——交通延誤是以 15min 分析周期內(nèi)的平均每車交通信號控 制延誤時間（簡稱信控延誤）的大小來確定的。 道路信號控制交叉口的交通延誤是反映車輛在道路信號控制交叉口上受阻、 減速、停車等交通阻礙事件所造成的行車時間增加的技術(shù)評價指標(biāo)。車輛在道路 交叉口引發(fā)交通延誤的影響因素眾多，涉及道路交叉口幾何設(shè)計、交通渠化設(shè)計、 道路交通管理措施、以及交通信號控制技術(shù)參數(shù)設(shè)計的各個方面，是一個能夠綜 合反映道路交叉口交通運行優(yōu)劣的綜合技術(shù)評價指標(biāo)。 1．道路交叉口平均信控延誤計算方法 道路交叉口各進(jìn)口道分別計算各車道的每車平均信控延誤；進(jìn)口道每車平均 信控延誤是進(jìn)口道中各車道平均信控延誤之加權(quán)平均值；整個道路交叉口的每車 平均信控延誤是各進(jìn)口道平均信控延誤之加權(quán)平均值。

(1) 各車道平均信控延誤可用下式計算： d = d1 + d 2 + d3
式中： d —— 各車道每車平均信控延誤 (s/pcu) ； (4.38)

d1 —— 均勻延誤，即車輛均勻到達(dá)所產(chǎn)生的每車平均信控延誤 (s/pcu) ； d 2 —— 隨機附加延誤，即車輛隨機到達(dá)并引起超飽和周期所產(chǎn)生的附加每
車平均信控延誤 (s/pcu) ；

d 3 —— 初始排隊附加延誤，即在延誤分析期初停有上一時段留下剩余車輛
的初始排隊使后續(xù)車輛承擔(dān)的附加每車平均信控延誤 (s/pcu) 。

- 50 -

碩士學(xué)位論文

對于 d1 ，可按下式計算：
d1 = ds tu T ? tu + fa du T T

(4.39)

式中： ds —— 飽和延誤 (s/pcu) ，可用下式表示：

ds = 0.5C (1 ? λ ) d u —— 不飽和延誤 (s/pcu) ，可用下式表示：
d u = 0.5C (1 ? λ ) 2 1 ? min [1, x ] λ

(4.40)

(4.41)

tu —— 在 T 中剩余車輛的持續(xù)等候時間 (h), 可用下式表示： ? ? Qb tu = min ?T , ? ? CAP ?1 ? min [1, x ]? ? ? ?? ? Qb —— 分析期初始剩余車輛排隊數(shù)（輛），須現(xiàn)場實測； f a —— 綠燈期車流到達(dá)率校正系數(shù)，按下式計算：
fa = 1? P 1? λ

(4.42)

(4.43)

P —— 綠燈期到達(dá)車輛占整周期到達(dá)量之比，可實地觀測； T —— 分析時段的持續(xù)時長 (h) ，取 0.25h ，即 15min ；

C —— 周期時長 (s) ；

λ ——所計算車道的綠信比；
x —— 所計算車道的飽和度；
CAP —— 所計算車道的通行能力 (pcu/h) 。
對于 d 2 ，可用下式計算，即：
? d 2 = 900T ?( x ? 1) + ? 8ex ? ? CAP ? T ?

( x ? 1)

2

+

(4.44)

式中： e —— 單個道路交叉口信號控制類型校正系數(shù)，定時信號取 e ＝ 0.5 ；感應(yīng)信 號 e 隨飽和度與綠燈延長時間而變，當(dāng)綠燈延長時間為 2 ～ 5s 時，建議 的平均 e 值列于表 4.5 。
表4.5 建議的 e 值

x
≤ 0.5
0.7 0.9

e
0.04～0.23 0.22～0.34 0.41～0.45

平均值 0.13 0.28 0.43

x
0.6 0.8

e
0.13～0.28 0.32～0.39 0.5

平均值 0.20 0.35 0.5

> 1.0

對于 d 3 ，其隨前式計算的在 T 中剩余車輛的持續(xù)等候時間 tu 而定，按下式計

- 51 -

城市道路單向交通方案設(shè)計研究

算：

Qb ? ?3600 CAP ? 1800T {1 ? min [1, x ]} ? d3 = ? ?1800 Qbtu ? T ? CAP ? (2) 道路交叉口各進(jìn)口道的平均每車信控延誤

若t u = T (4.45) 若t u < T

按進(jìn)口道中各車道每車平均信控延誤的加權(quán)平均數(shù)計算，如下所示：

dA =

∑d q
i=1 i

i

i i

∑q
i=1

(4.46)

i

式中 : d A —— 進(jìn)口道 A 的平均每車信控延誤 (s/pcu) ；

di —— 進(jìn)口道 A 中第 i 車道的平均每車信控延誤 (s/pcu) ； qi —— 進(jìn)口道 A 中第 i 車道的小時交通量換算為按高峰 15min 計算的高峰小
時交通流率 (pcu/15min) 。

(3) 整個道路交叉口的平均每車信控延誤
按道路交叉口中各進(jìn)口道平均每車信控延誤的加權(quán)數(shù)計算，如下所示：

dl =

∑d
A=1 A A=1

A

A A

q

∑q

(4.47)

A

式中： dl —— 道路交叉口的平均每車信控延誤 (s/pcu) ；

qA —— 道路交叉口進(jìn)口道 A 按高峰 15min 計算的高峰小時交通流率 (pcu/15min) 。
2．道路交叉口交通服務(wù)水平 道路交叉口平均每車信控延誤數(shù)值與信號控制道路交叉口服務(wù)水平的對應(yīng)關(guān) 系列于表 4.6 中。
表4.6 道路交叉口平均每車信控延誤－信號控制道路交叉口服務(wù)水平關(guān)系 交叉口服務(wù)水平 A C E 平均每車信控延誤(s) 交叉口服務(wù)水平 B D F 平均每車信控延誤(s) 10～20 35～55

≤ 10
20～35 55～80

> 80

4.6.1.4 繞行距離
道路實施單向交通后會增加影響范圍道路網(wǎng)上車輛的繞行距離，這是單向交
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碩士學(xué)位論文

通的一個最不利因素，若繞行距離增加太多，會失去實施單向交通的意義，所以 將繞行距離作為評價道路單向交通方案好壞的一個技術(shù)指標(biāo)非常重要，方案的設(shè) 計應(yīng)盡量減小繞行距離。繞行距離的計算方法詳見本文第 3 章。

4.6.1.5 燃油消耗量
車輛在道路行駛過程中要消耗燃油，車輛燃油消耗量的大小也可從另一個角 度反映出道路交通狀況的好壞，故把它作為衡量道路交通狀況及其經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)。 技術(shù)評價中采用碳平衡法計算每車燃油消耗 [47] ，見式(4.48)。
Fu = 0.273 × M CO2 + 0.429 × M CO + mHC × M HC / ( d F × M FC × 10 )

(

)

(4.48)

式中 : Fu —— 平均燃油消耗量 (L/100km) ；

d F —— 燃油密度 (kg/L) ； M FC —— 燃油中的碳質(zhì)量比；
M CO2 ——CO 2 平均排放量 (g/km) ；

M CO ——CO 平均排放量 (g/km) ； M HC ——HC 化合物平均排放量 (g/km) ； mHC ——HC 化合物中的碳?xì)浔龋梢韵率奖硎荆?br />
mHC = 12 / (12 + X )
X ——HC 化合物中氫原子的個數(shù)。

(4.49)

4.6.1.6 大氣污染
結(jié)合我國城市交通環(huán)境現(xiàn)狀和國家機動車排放標(biāo)準(zhǔn)，以道路上汽車排放的一 氧化物 (CO) 、碳?xì)浠衔?(HC) 、氮氧化合物 (NO x ) 等機動車排放污染物的含量來衡 量對大氣污染的嚴(yán)重程度。 交通仿真軟件一般都有其自己一套機動車尾氣排放模型，這個模型是通過考 慮排放率、車速和加速度之間變化關(guān)系來確定每個時間段內(nèi)各種車型車輛產(chǎn)生的 污染物排放量，然后將數(shù)據(jù)收集匯總編入到一個模塊中，進(jìn)行仿真計算。

4.6.2 綜合評價方法
道路交通系統(tǒng)的評價是由環(huán)境、經(jīng)濟(jì)評價和技術(shù)評價三個子系統(tǒng)所組成，每 個子系統(tǒng)又包括若干個指標(biāo)，分別從某一方面描述道路網(wǎng)系統(tǒng) ( 方案 ) 的特性。各個 單項指標(biāo)，乃至某一個子系統(tǒng)，均還難以對整個系統(tǒng)作出令人滿意的評價，甚至 于某些單項指標(biāo)和子系統(tǒng)的定性分析和定量分析結(jié)果是相互矛盾的。為了能夠全 面系統(tǒng)地反映設(shè)計方案的總體性能，對方案作出可信的優(yōu)劣評價，有必要建立一 個科學(xué)合理的綜合評價指標(biāo)體系，開發(fā)相應(yīng)的簡單可行的綜合評價方法。

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

目前用于道路系統(tǒng)綜合評價的方法包括價值分析法、單純矩陣法、層次分析 法、主成分析法、專家調(diào)查法等。前三種是目前比較有效且被廣泛應(yīng)用的評價方 法，現(xiàn)簡單介紹如下。 1．價值分析法 價值分析法是考慮各單項指標(biāo)對系統(tǒng)總體的影響程度，確定各項指標(biāo)在系統(tǒng) 綜合評價中的權(quán)重，通過加權(quán)即得出綜合評價指標(biāo)，其數(shù)學(xué)模型為：

V = ∑ wi ? vi = ∑ wi ? f i ( xi )
i i

(4.50)

式中： V —— 綜合評價指標(biāo)；

wi —— 第 i 項單項評價指標(biāo)的權(quán)重； vi —— 以第 i 項指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)時，系統(tǒng)的價值 ( 效果 ) 。
各單項指標(biāo)權(quán)重的確定，可采用專家調(diào)查法。因此，價值分析法在很大程度 上依賴于人的主觀意愿和判斷。 2．單純矩陣法 基本思路是避開方案中各種指標(biāo)之間錯綜復(fù)雜的關(guān)系，而主要著眼于判斷各 指標(biāo)之間兩兩比較的相對重要程度，以及判斷分別考慮各項單項評價指標(biāo)時各方 案之間兩兩比較的相對優(yōu)劣程度。設(shè)有 m 個單項評價指標(biāo) a1 ， a2 ，…， am ， n 個 方案 G1 ， G2 ，…， Gn ，對于方案 G j ( j = 1 ， 2 ，…， n ) ，其綜合評價指標(biāo)為：
Vj = ∑ ( wi ? Vij )
i=1 m

(4.51)

式中： V j —— 第 j 個方案的綜合評價指標(biāo)；

wi —— 第 i 項指標(biāo)的權(quán)重；
Vij —— 第 j 個方案第 i 項指標(biāo)的價值。 V j 越大則方案越優(yōu)。

3．層次分析法 層次分析法通過分析復(fù)雜問題所包含的因素及其相互關(guān)系，把復(fù)雜的問題分 解成各個組合因素，并將這些因素按支配關(guān)系組成有序的遞階層次結(jié)構(gòu)。在每一 層次，可按某一規(guī)定準(zhǔn)則，對該層要素進(jìn)行兩兩比較，建立判斷矩陣。通過計算 判斷矩陣的最大特征值以及對應(yīng)的正交化特征向量，得出該層要素對于該層準(zhǔn)則 的權(quán)重。在這個基礎(chǔ)上，計算出各層次要素對于總體目標(biāo)的組合權(quán)重，從而得出 不同指標(biāo)的權(quán)值。

4.7 本章小結(jié)
本章在對道路單向交通設(shè)置條件、交通特性、利弊等進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上， 提出道路單向交通方案設(shè)計原則、步驟和方法。將交通分析理論引入到道路單向
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碩士學(xué)位論文

交通方案設(shè)計研究中，研究分析了 O-D 出行矩陣反推算法以及交通分配方法，并探 討了公交運行對交通分配的影響。將交通仿真系統(tǒng)應(yīng)用于道路單向交通方案設(shè)計 中，探討了微觀交通仿真模型。提出通過對交通仿真結(jié)果進(jìn)行分析評價來確定設(shè) 計方案優(yōu)劣的方法。

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

第 5 章 單向交通方案設(shè)計實例
5.1 實例概況
長沙市主城區(qū)的道路交通現(xiàn)狀已經(jīng)成為制約長沙市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個重要 障礙。目前長沙市政府及其有關(guān)主管部門十分重視城市道路交通建設(shè)，采取加大 道路交通設(shè)施投資力度、修建新的城市道路、改建拓寬老的道路、開展交通秩序 整頓等措施來改善城市交通，期望能夠完全解決道路交通擁擠的問題。但道路設(shè) 施的增長遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上機動車保有量的增長速度，且由于大部分主城區(qū)道路網(wǎng)絡(luò)格 局已定，受限于城市用地和舊城區(qū)已有的建筑布局，已不太可能對中心城區(qū)的道 路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行大規(guī)模的改擴(kuò)建，且新建道路造價高、拆遷費用大，完全依賴大規(guī)模 修建新路顯然是行不通的。因此，考慮在城市中心區(qū)道路網(wǎng)內(nèi)的部分道路實行單 向交通，是目前可以改善長沙市現(xiàn)有道路交通，緩解交通擁擠問題，提高通行能 力的一種經(jīng)濟(jì)、有效的交通管理手段。 本文以對長沙市中心區(qū)人民路和解放路實施單向交通方案設(shè)計為例，闡述道 路單向交通方案設(shè)計的方法和過程。將交通分配方法、交通仿真技術(shù)應(yīng)用到實例 道路單向交通方案設(shè)計中，并對文中提到的各評價指標(biāo)結(jié)合實例進(jìn)行分析，充分 論證道路單向交通的優(yōu)缺點。 人民路和解放路是長沙市核心區(qū)南側(cè)的東西向城市干道，沿線企事業(yè)單位密 集，商業(yè)鋪面林立，承擔(dān)著大量的城市內(nèi)部集散交通流，流量很大。同時，人民 路還是向東進(jìn)出長沙市的一條主要通道，承擔(dān)著相當(dāng)多的進(jìn)出境交通。 為了滿足道路單向交通方案設(shè)計及其對周邊道路網(wǎng)影響分析與研究的需要， 人民路和解放路實施單向交通方案設(shè)計影響范圍為東到車站路、西到韶山路、北 到五一路、南到城南路所圍合的區(qū)域，詳見圖 5.1 所示。該區(qū)域處于長沙市的核心 地帶，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口和建筑密度大，交通便捷且復(fù)雜，人流和車流密集， 很多道路既承擔(dān)著城市交通又承擔(dān)著過境交通，道路通行壓力很大，是長沙市道 路交通中最敏感的區(qū)域，其道路交通運行的暢通對長沙市中心區(qū)的發(fā)展和社會經(jīng) 濟(jì)日常運行至關(guān)重要。 影響范圍現(xiàn)狀道路基本情況詳見表 5.1 。影響范圍內(nèi)道路網(wǎng)現(xiàn)狀已有朝陽路和 車站路的部分路段實行單向交通，具體為朝陽路的五一路至人民路段機動車由北 向南單向行駛，車站路的人民路至五一路段機動車由南向北單向行駛，其中五一 路設(shè)置了逆行的由北向南的公交專用道。其他道路均為雙向行駛。

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碩士學(xué)位論文

五一路

解放路

人民路 人民路 朝陽路

城南路

圖5.1 實例道路單向交通方案設(shè)計影響范圍 表5.1 影響范圍內(nèi)現(xiàn)狀道路一覽表 道路等級 道路名稱 道路走向 五一路 人民路 主干道 韶山路 東西向 東西向 南北向 路段 韶山路－車站路 韶山路－朝陽路 朝陽路－車站路 五一路－城南路 五一路－解放路 車站路 南北向 解放路－人民路 人民路－城南路 解放路 城南路 次干道 曙光路 長島路 曉園路 朝陽路 東西向 東西向 南北向 南北向 南北向 南北向 韶山路－車站路 韶山路以西 韶山路－車站路 五一路－城南路 五一路以北 五一路以北 五一路－人民路 車行道設(shè)置 雙向八車道 雙向四車道 雙向六車道 雙向八車道 由南向北單向六車道+逆向公交專用道 由南向北單向三車道+逆向公交專用道 雙向四車道 雙向四車道 雙向六車道 雙向四車道 雙向四車道 雙向兩車道 由北向南單向兩車道 由北向南單向兩車道

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火車站
解放路

韶山路 韶山路 曙光路

長島路

曉園路 車站路

車站路

城市道路單向交通方案設(shè)計研究

影響范圍內(nèi)現(xiàn)狀道路網(wǎng)交通量調(diào)查資料詳見表 5.2
表5.2 影響范圍內(nèi)現(xiàn)狀道路網(wǎng)調(diào)查交通量(pcu/h) 道路 名稱 路段 韶山路以西 韶山路－曙光路 五一路 曙光路－長島路 長島路－朝陽路 朝陽路－車站路 韶山路以西 韶山路－曙光路 解放路 曙光路－朝陽路 朝陽路－車站路 車站路以東 韶山路以西 韶山路－曙光路 人民路 曙光路－朝陽路 朝陽路－車站路 車站路以東 韶山路以西 城南路 韶山路－曙光路 曙光路－車站路 五一路以北 五一路－解放路 韶山路 解放路－人民路 人民路－城南路 城南路以南 五一路－解放路 曙光路 解放路－人民路 人民路－城南路 城南路以南 長島路 朝陽路 五一路以北 五一路以北 五一路－解放路 解放路－人民路 五一路以北 五一路－解放路 車站路 解放路－人民路 人民路－城南路 城南路以南 公交車流量 上行 288 236 213 219 199 72 144 181 308 － 178 125 146 142 161 18 54 72 18 108 179 143 180 0 55 72 90 － － － － 254 398 252 126 90 下行 288 288 287 287 342 72 109 128 109 － 162 109 126 54 216 16 50 72 － 145 181 146 179 18 55 72 89 － 108 179 36 90 108 144 126 91 調(diào)查交通量 (除公交車) 上行 2351 2473 1901 2155 1782 1037 760 404 409 123 945 899 1216 1904 1823 1879 1564 1169 1381 1946 1859 1480 1782 578 713 789 852 254 － － － 2364 1555 1540 1182 902 下行 2483 2037 1951 1645 919 1323 858 554 493 167 1158 1319 1421 1399 2529 1993 1319 974 1537 1984 1695 2038 1988 783 893 788 777 573 1448 1092 739 － － － 869 882 交通總量 上行 2638 2709 2114 2374 1981 1109 904 586 716 123 1124 1023 1363 2046 1984 1897 1618 1241 1399 2053 2038 1623 1962 578 768 861 942 254 － － － 2618 1953 1792 1308 992 下行 2771 2325 2237 1931 1261 1395 967 682 602 167 1320 1428 1547 1453 2745 2009 1369 1046 1537 2129 1876 2184 2167 801 948 860 866 573 1556 1271 775 90 108 144 995 973

注：“—”表示沒有量；上行方向指由南向北，由西向東；下行方向指由北向南，由東向西。

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碩士學(xué)位論文

現(xiàn)狀道路網(wǎng)路段飽和度和服務(wù)水平詳見表 5.3 。
表5.3 現(xiàn)狀道路網(wǎng)路段飽和度和服務(wù)水平 道路 名稱 路段 韶山路以西 韶山路－曙光路 五一路 曙光路－長島路 長島路－朝陽路 朝陽路－車站路 韶山路以西 韶山路－曙光路 解放路 曙光路－朝陽路 朝陽路－車站路 車站路以東 韶山路以西 韶山路－曙光路 人民路 曙光路－朝陽路 朝陽路－車站路 車站路以東 韶山路以西 城南路 韶山路－曙光路 曙光路－車站路 五一路以北 五一路－解放路 韶山路 解放路－人民路 人民路－城南路 城南路以南 五一路－解放路 曙光路 解放路－人民路 人民路－城南路 城南路以南 長島路 朝陽路 五一路以北 五一路以北 五一路－解放路 解放路－人民路 五一路以北 五一路－解放路 車站路 解放路－人民路 人民路－城南路 城南路以南 交通總量 (pcu/h) 5409 5034 4351 4305 3242 2504 1871 1267 1318 290 2444 2451 2910 3499 4728 3906 2987 2288 2935 4182 3914 3806 4129 1379 1716 1721 1808 827 1556 1271 775 2708 2061 1935 2303 1965 通行能力 (pcu/h) 7351 7266 7547 7547 6746 3359 2820 2973 2559 1984 3435 3332 3220 6207 5689 5458 3252 3926 7441 6957 7885 8602 8653 3137 3657 3926 3926 1984 2624 2624 2624 6215 6433 3649 3710 3710 V/C 比 0.74 0.69 0.58 0.57 0.48 0.75 0.66 0.43 0.52 0.15 0.71 0.74 0.90 0.56 0.83 0.72 0.92 0.58 0.39 0.60 0.50 0.44 0.48 0.44 0.47 0.44 0.46 0.42 0.59 0.48 0.30 0.44 0.32 0.53 0.62 0.53 服務(wù)水平 C C C C B C C B B A C C E C D C E C B C B B B B B B B B C B A B A B C B

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

5.2 初步方案設(shè)計
解放路與人民路單向交通初步方案設(shè)計為解放路由西向東單向通行，人民路 由東向西單向通行。具體為解放路以 3 條機動車道由西向東單行，起點從與韶山路 的交叉口開始，至與朝陽路的交叉口結(jié)束，另外設(shè)置 1 條逆行的公交專用車道；而 人民路則以 4 條機動車道由東向西單向通行，起點從與朝陽路的交叉口開始，至與 韶山路的交叉口結(jié)束，另外設(shè)置 1 條逆行的公交線路專用車道。單向交通方案設(shè)計 示意和影響范圍已設(shè)單向交通如圖 5.2 所示，解放路與人民路平面布置如圖 5.3 所 示。
五一路 韶山路 長島路 曉園路 車站路

解放路

人民路 人民路 朝陽路

城南路

圖5.2 道路單向交通設(shè)計方案示意圖

解放路

人民路

圖5.3 道路單向交通設(shè)計方案解放路和人民路平面布置圖

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火車站
解放路

韶山路

曙光路

車站路

碩士學(xué)位論文

5.3 交通分配
1．先驗O-D出行矩陣 在影響范圍內(nèi)，以主要的道路交叉口劃分為一個交通小區(qū)，故調(diào)查區(qū)域可劃 分為 16 個交通小區(qū)，交通分區(qū)情況如圖 5.4 所示：
長 島 路 曉 園 路 車 站 路 五一路

1
韶 山 路

五一路

2
曙 光 路

3

4

5

火 車 站

6

解放路

7

8

解放路

9

圖例
影響范圍 10
人民路

11

12 人民路
朝 陽 路

小區(qū)邊界 13 路網(wǎng) 8 小區(qū)編號 交叉口

韶 山 路

14 15

曙 光 路 城南路 車 站 路

城南路

16

圖5.4 影響范圍內(nèi)各道路交叉口對應(yīng)的交通小區(qū)編號

與影響范圍內(nèi)各道路交叉口對應(yīng)的交通小區(qū)編號如表 5.4 所示：
表5.4 影響范圍內(nèi)各道路交叉口對應(yīng)的交通小區(qū)編號 編號 1 2 3 4 交叉口 五一路－韶山路 五一路－曙光路 五一路－長島路 五一路－曉園路 編號 5 6 7 8 交叉口 五一路－車站路 編號 9 交叉口 解放路－車站路 人民路－韶山路 人民路－曙光路 人民路－朝陽路 編號 交叉口

13 人民路－車站路 14 城南路－韶山路 15 城南路－曙光路 16 城南路－車站路

解放路－韶山路 10 解放路－曙光路 11

解放路－朝陽路 12

現(xiàn)狀交通調(diào)查高峰小時車輛出行 O-D 矩陣，即先驗 O-D 矩陣如表 5.5 所示。

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

表5.5 先驗O-D矩陣(pcu/h) D O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 0 11 13 14 17 11 16 18 13 15 14 19 10 1473 14 12 2 17 0 12 18 14 15 10 14 18 15 11 17 19 644 13 12 3 14 8 0 5 18 17 15 16 18 18 12 10 13 12 20 9 4 11 16 18 0 11 19 5 20 14 14 9 15 14 8 19 19 5 5 19 16 14 0 13 8 10 17 15 18 8 10 736 15 16 6 14 13 13 15 12 0 9 15 10 8 17 17 15 920 12 16 7 14 16 11 12 11 15 0 14 11 12 17 16 14 11 11 10 8 7 11 17 7 16 13 16 0 16 17 7 18 5 19 9 20 9 15 12 15 13 16 6 20 5 0 17 7 18 15 6 12 16 10 10 19 15 12 17 17 13 10 17 0 12 8 12 184 18 13 11 17 13 17 14 13 11 14 10 18 9 0 9 9 9 9 6 12 7 19 11 11 14 7 11 7 13 5 9 0 12 17 17 10 13 17 7 7 6 9 20 9 12 20 13 7 11 0 8 17 5 14 18 14 9 13 11 12 17 8 15 19 11 12 17 0 13 14 15 12 19 15 14 17 18 18 9 18 12 17 12 19 184 0 15 16 10 12 17 7 10 10 13 13 20 19 20 15 8 17 14 0

2．反推O-D矩陣 結(jié)合影響范圍先驗矩陣和高峰小時路段交通量，由交通分析軟件采用容量限 制－增量加載法反推計算高峰小時車輛出行 O-D 矩陣如表 5.6 所示。
表5.6 高峰小時車輛出行O-D矩陣(pcu/h) D O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 0 67 5 14 45 30 21 70 7 42 82 15 64 80 46 35 2 55 0 55 41 117 48 197 83 132 204 213 50 116 62 647 156 3 50 78 0 25 83 46 84 18 81 73 102 38 99 56 125 67 4 507 55 4 0 20 91 31 53 30 20 59 15 34 272 45 12 5 36 117 3 9 0 34 70 3 98 51 152 15 85 48 98 37 6 20 51 6 17 36 0 20 56 12 34 62 16 49 338 36 29 7 21 317 4 18 94 24 0 158 76 227 277 41 252 39 334 131 8 62 214 53 27 197 54 149 0 123 159 1309 47 190 66 303 108 9 7 173 5 10 137 14 69 126 0 121 180 39 156 31 140 264 10 37 247 3 19 64 35 134 215 99 0 626 29 297 49 200 52 11 50 49 43 26 101 45 119 35 97 91 0 41 84 57 164 77 12 25 34 4 4 13 26 19 33 17 13 34 0 21 43 28 8 13 27 230 73 24 63 28 37 185 46 64 1508 39 0 38 19 68 14 69 68 7 375 53 400 37 69 31 51 78 40 65 0 54 49 15 31 307 69 25 88 30 76 125 74 128 254 44 31 44 0 108 16 36 165 4 14 76 34 97 152 293 71 264 24 135 52 140 0

3．交通出行O-D矩陣交通分配 由交通分析軟件采用容量限制－多路徑增量分配法分配得到的道路路段交通

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碩士學(xué)位論文

量如表 5.7 所示。
表5.7 方案交通分配道路路段交通流量(pcu/h) 道路 名稱 路段 韶山路以西 韶山路－曙光路 五一路 曙光路－長島路 長島路－朝陽路 朝陽路－車站路 韶山路以西 韶山路－曙光路 解放路 曙光路－朝陽路 朝陽路－車站路 車站路以東 韶山路以西 韶山路－曙光路 人民路 曙光路－朝陽路 朝陽路－車站路 車站路以東 韶山路以西 城南路 韶山路－曙光路 曙光路－車站路 五一路以北 五一路－解放路 韶山路 解放路－人民路 人民路－城南路 城南路以南 五一路－解放路 曙光路 解放路－人民路 人民路－城南路 城南路以南 長島路 朝陽路 五一路以北 五一路以北 五一路－解放路 解放路－人民路 五一路以北 五一路－解放路 車站路 解放路－人民路 人民路－城南路 城南路以南 公交車流量 上行 288 236 213 219 199 72 144 181 308 － 178 125 146 142 161 18 54 72 18 108 179 143 180 － 55 72 90 － － － － 254 398 252 126 90 下行 288 288 287 287 342 72 109 128 109 － 162 109 126 54 216 16 50 72 － 145 181 146 179 18 55 72 89 － 108 179 36 90 108 144 126 91 分配交通量 上行 2363 2314 1756 2026 1698 1034 1726 1572 553 121 945 － － 1693 1732 1856 1702 1354 1425 1812 2668 1379 1763 568 698 744 856 270 － － － 2390 1881 1515 1314 906 下行 2535 2209 2182 1887 1147 1132 － － 290 167 1464 2215 1892 1515 2528 1892 1263 881 1533 2088 1420 2027 1949 795 995 820 776 571 1458 1060 2213 － － － 771 934 分配交通總量 上行 2650 2550 1969 2245 1897 1106 1869 1753 861 121 1123 125 146 1835 1893 1874 1756 1426 1443 1920 2847 1522 1943 568 753 816 946 270 － － － 2644 2279 1767 1440 996 下行 2823 2496 2469 2174 1489 1204 109 128 398 167 1627 2324 2018 1569 2744 1908 1313 953 1533 2232 1601 2173 2128 813 1050 892 865 571 1566 1239 2249 90 108 144 897 1025

注：“—”表示沒有量；上行方向指由南向北，由西向東；下行方向指由北向南，由東向西。

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

單向交通方案道路網(wǎng)路段飽和度和服務(wù)水平見表 5.8 。
表5.8 單向交通方案道路網(wǎng)路段飽和度和服務(wù)水平 道路 名稱 路段 韶山路以西 韶山路－曙光路 五一路 曙光路－長島路 長島路－朝陽路 朝陽路－車站路 韶山路以西 韶山路－曙光路 解放路 曙光路－朝陽路 朝陽路－車站路 車站路以東 韶山路以西 韶山路－曙光路 人民路 曙光路－朝陽路 朝陽路－車站路 車站路以東 韶山路以西 城南路 韶山路－曙光路 曙光路－車站路 五一路以北 五一路－解放路 韶山路 解放路－人民路 人民路－城南路 城南路以南 五一路－解放路 曙光路 解放路－人民路 人民路－城南路 城南路以南 長島路 朝陽路 五一路以北 五一路以北 五一路－解放路 解放路－人民路 五一路以北 五一路－解放路 車站路 解放路－人民路 人民路－城南路 城南路以南 交通總量 (pcu/h) 5474 5046 4438 4418 3386 2310 1978 1881 1259 288 2750 2448 2164 3404 4637 3782 3069 2380 2975 4153 4448 3695 4071 1382 1803 1708 1811 841 1566 1239 2249 2734 2387 1911 2336 2021 通行能力 (pcu/h) 7351 7266 7547 7547 6746 3359 3411 3596 3094 1984 3435 4222 4081 6207 5689 5458 3252 3926 7441 6957 7885 8602 8653 3137 3657 3926 3926 1984 2624 2624 2624 6215 6433 3649 3710 3710 V/C 比 0.74 0.69 0.59 0.59 0.50 0.69 0.58 0.52 0.41 0.15 0.80 0.58 0.53 0.55 0.82 0.69 0.94 0.61 0.40 0.60 0.56 0.43 0.47 0.44 0.49 0.44 0.46 0.42 0.60 0.47 0.86 0.44 0.37 0.52 0.63 0.54 服務(wù)水平 C C C C B C C B B A D C B B D C E C B C C B B B B B B B C B D B B B C B

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碩士學(xué)位論文

5.4 交通仿真
1．現(xiàn)狀道路交通仿真 根據(jù)對現(xiàn)狀道路交通調(diào)查獲得的道路與交通方面的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行交通仿真， 確定交通仿真的各個技術(shù)參數(shù)，具體交通仿真過程如下所示：

(1) 模擬仿真現(xiàn)狀影響范圍內(nèi)所有道路的幾何線形，包括道路的走向、轉(zhuǎn)彎角
度、長度等；

(2) 在定出所有道路幾何線形的基礎(chǔ)上，模擬仿真道路幾何條件資料，包括道
路路段的車道數(shù)、車道寬度、縱坡等；

(3) 模擬仿真區(qū)域內(nèi)所有的道路交叉口，包括道路平面和立體交叉口的型式、
規(guī)模、具體尺寸、入口車道數(shù)、以及車道劃分和布置。對于平面信控交叉口，根 據(jù)現(xiàn)狀道路交通調(diào)查資料對道路交叉口信號進(jìn)行配時計算；

(4) 根據(jù)調(diào)查得到的高峰小時的交通量資料，將道路交通流量、車型比例、各
道路交叉口的轉(zhuǎn)向比例輸入到道路交通仿真系統(tǒng)中； 現(xiàn)狀路段車速調(diào)查資料和道路交叉口的 (5) 根據(jù)影響范圍內(nèi)各條道路的等級、 型式、間距、控制方式，將各條道路的理論自由流車速輸入到道路交通仿真系統(tǒng) 中； 將公交線路、 發(fā)車頻率、 (6) 根據(jù)現(xiàn)狀影響范圍內(nèi)道路網(wǎng)公交系統(tǒng)的運行狀況， 布設(shè)公交停靠站點，包括在路段的位置、站點的型式、候客時間等輸入到道路交 通仿真系統(tǒng)中；

(7) 設(shè)置交通標(biāo)志標(biāo)線，如禁止左轉(zhuǎn)、停車讓行、減速讓行標(biāo)志等；
對照現(xiàn)狀道路交通運行狀況對系統(tǒng) (8) 運行現(xiàn)狀高峰小時道路交通仿真系統(tǒng)， 運行進(jìn)行糾正和調(diào)整，提高仿真的真實可靠性，對關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定；

(9) 交通仿真系統(tǒng)運行標(biāo)定檢驗完畢后，連續(xù)運行系統(tǒng) 10 次，輸出高峰小時道
路交通仿真數(shù)據(jù)，包括道路路段交通流量、行程車速、信控延誤、道路網(wǎng)燃油消 耗、廢氣排放等。 2. 單向交通設(shè)計方案交通仿真 在現(xiàn)狀道路網(wǎng)交通仿真的基礎(chǔ)上，對單向交通方案進(jìn)行高峰小時的交通仿真， 具體交通仿真過程如下所示：

(1) 在現(xiàn)狀交通仿真道路條件的基礎(chǔ)上調(diào)整解放路與人民路各路段的車道數(shù)、
車道功能劃分等，使解放路與人民路滿足單向交通通行的道路條件，即解放路從 韶山路至朝陽路之間由西向東單向行駛，人民路從朝陽路至韶山路之間由東向西 單向行駛，且均設(shè)有 1 條逆向公交專用道； 對各個道路信號交 (2) 根據(jù)實行單向交通方案后的道路網(wǎng)流量交通分配狀況， 叉口重新進(jìn)行信號相位和信號配時設(shè)計，確定方案中各道路交叉口與信號設(shè)計相

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

對應(yīng)的入口車道數(shù)及入口車道劃分，對與方案相沖突的現(xiàn)狀交通控制和管理措施 進(jìn)行調(diào)整。將這些變動情況輸入方案的交通仿真基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中； 將分配后的 (3) 根據(jù)高峰小時道路單向交通方案的道路網(wǎng)流量交通分配結(jié)果， 交通量資料輸入方案的交通仿真系統(tǒng)中；

(4) 在方案的交通仿真過程中，公交車的運行狀況與現(xiàn)狀保持一致，不參與流
量的重新交通分配，公交線路及公交�？空军c均與現(xiàn)狀保持不變；

(5) 重新設(shè)置方案交通仿真系統(tǒng)道路網(wǎng)的交通標(biāo)志標(biāo)線，如禁止左轉(zhuǎn)、停車讓
行、減速讓行標(biāo)志等； 根據(jù)系統(tǒng)運行狀況對個 (6) 運行道路單向交通方案的高峰小時交通仿真系統(tǒng)， 別道路交叉口的控制信號設(shè)計、車道劃分和道路網(wǎng)的交通控制與管理措施進(jìn)行調(diào) 整和優(yōu)化；

(7) 道路單向交通方案高峰小時交通仿真系統(tǒng)運行優(yōu)化完畢后，連續(xù)運行 10
次，輸出道路單向交通方案高峰小時道路交通仿真數(shù)據(jù)，包括道路路段交通流量、 行程車速、信控延誤、道路網(wǎng)燃油消耗、廢氣排放等。

5.5 方案與現(xiàn)狀交通仿真數(shù)據(jù)對比分析
5.5.1 道路路段交通量和服務(wù)水平對比分析
道路單向交通方案與現(xiàn)狀道路路段交通量和服務(wù)水平對比分析詳見表 5.9 。 根據(jù)道路交通調(diào)查數(shù)據(jù)與道路單向交通方案分配交通量的數(shù)據(jù)來看，實行單 行線的解放路與人民路上的交通量有很大變化。方案中解放路的由東向西流量分 別分流至五一路和人民路上，絕大部分的分流流量由人民路來承擔(dān)；人民路的由 西向東的流量分別分流至解放路和城南路上，絕大部分的分流流量由解放路承擔(dān)。 以現(xiàn)狀的道路交通量為基準(zhǔn)來衡量道路單向交通方案交通量的變化及其影響 程度，對于實施單向交通的解放路與人民路來說，單向交通方案的實施極大的提 高了它們的單向通行能力，解放路上行方向的交通量在韶山路到曙光路段比現(xiàn)狀 增加了 106.75 ％，在曙光路到朝陽路段比現(xiàn)狀增加了 199.15 ％；人民路下行方向的 交通量在韶山路到曙光路段比現(xiàn)狀增加了 62.75 ％，在曙光路到朝陽路段比現(xiàn)狀增 加了 30.45 ％。 人民路與解放路實行單向交通后，道路網(wǎng)流量重新分配對周邊道路產(chǎn)生了一 定的影響。解放路由東向西行駛方向的一部分流量會分流至五一路，使五一路下 行方向交通量增加；人民路由西向東行駛方向的一部分流量分流至城南路，使城 南路上行方向交通量增加。由于車站路由南向北單行，朝陽路由北向南單行，解 放路由西向東駛向人民路的車流需經(jīng)朝陽路向南行駛，使得朝陽路單行方向交通 量在解放路到人民路之間增加 190.19 ％，增加得很多。人民路由西向東行駛的車流

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碩士學(xué)位論文

表5.9單向交通方案與現(xiàn)狀道路路段交通量和服務(wù)水平對比 道路名稱 路段 韶山路以西 韶山路－曙光路 曙光路－長島路 長島路－朝陽路 朝陽路－車站路 韶山路以西 韶山路－曙光路 曙光路－朝陽路 朝陽路－車站路 車站路以東 韶山路以西 韶山路－曙光路 曙光路－朝陽路 朝陽路－車站路 車站路以東 韶山路以西 韶山路－曙光路 曙光路－車站路 五一路以北 五一路－解放路 解放路－人民路 人民路－城南路 城南路以南 五一路－解放路 解放路－人民路 人民路－城南路 城南路以南 五一路以北 五一路以北 五一路－解放路 解放路－人民路 五一路以北 五一路－解放路 車站路 解放路－人民路 人民路－城南路 城南路以南 上行交通總量(pcu/h) 方案與 現(xiàn)狀 方案 現(xiàn)狀比較 2638 2650 0.45% 2709 2550 -5.87% 2114 1969 -6.86% 2374 2245 -5.43% 1981 1897 -4.24% 1109 1106 904 1869 586 1753 716 861 123 121 1124 1123 1023 125 1363 146 2046 1835 1984 1893 1897 1874 1618 1756 1241 1426 1399 2053 2038 1623 1962 578 768 861 942 254 － － － 1443 1920 2847 1522 1943 568 753 816 946 270 － － － -0.27% 106.75% 199.15% 20.25% -1.63% -0.09% -87.78% -89.29% -10.31% -4.59% -1.21% 8.53% 14.91% 3.15% -6.48% 39.70% -6.22% -0.97% -1.73% -1.95% -5.23% 0.42% 6.30% － － － 0.99% 16.69% -1.40% 10.09% 0.40% 下行交通總量(pcu/h) 方案與 現(xiàn)狀 方案 現(xiàn)狀比較 2771 2823 1.88% 2325 2496 7.35% 2237 2469 10.37% 1931 2174 12.58% 1261 1489 18.08% 1395 1204 967 109 682 128 602 398 167 167 1320 1428 1547 1453 2745 1627 2324 2018 1569 2744 -13.69% -88.73% -81.23% -33.89% 0.00% 23.26% 62.75% 30.45% 7.98% -0.04% -5.03% -4.09% -8.89% -0.26% 4.84% -14.66% -0.50% -1.80% 1.50% 10.76% 3.72% -0.12% -0.35% 0.64% -2.52% 190.19% 0.00% 0.00% 0.00% -9.85% 5.34% 服務(wù)水平 現(xiàn)狀 方案 C C C C B C C B B A C C E C D C E C B C B B B B B B B B C B A B A B C B C C C C B C C B B A D C B B D C E C B C C B B B B B B B C B D B B B C B

五一路

解放路

人民路

城南路

2009 1908 1369 1313 1046 953 1537 2129 1876 2184 2167 801 948 860 866 573 1533 2232 1601 2173 2128 813 1050 892 865 571

韶山路

曙光路

長島路 朝陽路

1556 1566 1271 1239 775 2249 90 108 144 995 973 90 108 144 897 1025

2618 2644 1953 2279 1792 1767 1308 1440 992 996

注：“—”表示沒有量；上行方向指由南向北，由西向東；下行方向指由北向南，由東向西。

經(jīng)韶山路右轉(zhuǎn)進(jìn)入解放路，使得芙蓉路上行方向交通量在解放路與人民路之間增 加 39.70 ％。說明實施單向交通方案后將增加五一路、朝陽路的下行方向以及城南 路的上行方向和韶山路的通行壓力。此外，由于解放路與人民路實行單向交通后，

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

單向通行能力提高，對平行道路的車輛產(chǎn)生吸引作用，使五一路由西向東方向和 城南路由東向西方向的一部分交通量分別轉(zhuǎn)移到解放路與人民路上，使五一路上 行方向和城南路下行方向交通量減少。 由于實行單向交通的人民路與解放路地處市中心區(qū)，且分別為主、次干道， 現(xiàn)狀路段交通量已很大，實行單向交通后并不能使服務(wù)水平提高很多，對降低周 邊道路的服務(wù)水平幫助有限，只能實現(xiàn)路網(wǎng)交通量的重新優(yōu)化分配。

5.5.2 道路路段行程車速對比分析
由于在單向交通道路上車輛通行中無對向行駛車輛會車和左轉(zhuǎn)彎車的沖突干 擾，車輛行駛速度不僅比較穩(wěn)定，而且減少了車輛在道路交叉口排隊等候的延誤 時間，加上超車容易，減少了道路交通阻車壓車的情況，從而大大提高了在道路 上行駛車輛的速度。單向交通方案與現(xiàn)狀道路路段高峰小時車速仿真數(shù)據(jù)結(jié)果對 比詳見表 5.10 。
5.10 單向交通方案與現(xiàn)狀道路路段行程車速對比表 道路名稱 五一路 解放路 人民路 城南路 韶山路 曙光路 長島路 朝陽路 車站路 路網(wǎng) 總平均
注：1.車速變化小于

行車方向 上行 下行 上行 下行 上行 下行 上行 下行 上行 下行 上行 下行 上行 下行 上行 下行 上行 下行 上行 下行

行程車速(km/h) 現(xiàn)狀 33.93 34.42 26.44 26.25 28.76 33.89 25.11 23.89 32.63 35.37 24.22 31.30 43.24 38.97 － 29.09 35.51 29.43 31.23 31.40 單行方案 34.29 33.77 28.62 27.01 31.44 37.36 24.27 26.86 33.21 35.17 24.76 30.46 42.92 38.75 － 26.93 36.19 29.32 31.96 31.74

方案與現(xiàn)狀比 較 1.06% -1.89% 8.25% 2.90% 9.32% 10.24% -3.35% 12.43% 1.78% -0.57% 2.23% -2.68% -0.74% -0.56% － -7.43% 1.91% -0.37% 2.35% 1.07%

結(jié)論 無變化 無變化 變化較小 無變化 變化較小 變化較大 無變化 變化較大 無變化 無變化 無變化 無變化 無變化 無變化 － 變化較小 無變化 無變化 無變化 無變化

± 5%的，視為無變化；車速變化小于 ± 10%的，視為變化較小；車速變化小于 ± 20% ± 20%的，視為變化很大。

的，視為變化較大；車速變化大于

2.“—”表示沒有量；上行方向指由南向北，由西向東；下行方向指由北向南，由東向西。

從高峰小時道路的行程車速變化來看，對于欲實行單向交通的解放路與人民

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路，單向交通方案顯示了模擬道路行程車速的提高。解放路上行方向的模擬車速 由現(xiàn)狀的 26.44km/h, 提高至 28.62km/h ，提高了 8.25 ％，人民路下行方向的模擬車速 由現(xiàn)狀的 33.89km/h 提高至 37.36km/h ，提高了 10.24% ；逆向的公交專用道上，因只 有公交車運行，沒其他車輛干擾，車速也有提高，其中解放路下行方向的模擬車 速由現(xiàn)狀的 26.25km/h, 提高至 27.01km/h ，提高了 2.90 ％，人民路上行方向的模擬車 速由現(xiàn)狀的 28.76km/h 提高至 31.44km/h ，提高了 9.32% 。 道路網(wǎng)中其他道路的行程車速，單向交通方案與現(xiàn)狀相比，五一路、韶山路、 曙光路、長島路、車站路，兩個方向均基本沒變化。城南路的上行方向，因部分 原人民路由西向東的車流分流到城南路而使上行方向交通量增加，車速有所下降； 下行方向，因部分由東向西的交通流被吸引到單向交通的人民路上，交通量減小， 車 速 提 高 了 12.43 ％ 。 朝 陽 路 的 下 行 方 向 ， 因 交 通 量 增 加 很 多 ， 車 速 由 現(xiàn) 狀 的

29.09km/h 下降到 26.93km/h ，下降了 7.43 ％。
關(guān)于道路網(wǎng)總平均車速，單向交通方案的模擬值與現(xiàn)狀相比，略有提高，基 本沒變化，說明實施單向交通方案后道路網(wǎng)總平均模擬車速比較穩(wěn)定。

5.5.3 道路交叉口信控延誤和服務(wù)水平對比分析
道路單向交通方案與現(xiàn)狀道路交叉口信控延誤和服務(wù)水平對比詳見表 5.11 。
表5.11 單向交通方案與現(xiàn)狀道路交叉口信控延誤和服務(wù)水平對比表 編號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 交叉口名稱 五一路與韶山路 五一路與曙光路 五一路與曉園路 五一路與車站路 解放路與韶山路 解放路與曙光路 解放路與朝陽路 解放路與車站路 人民路與韶山路 人民路與曙光路 人民路與朝陽路 人民路與車站路 城南路與韶山路 城南路與曙光路 信控延誤(s/veh) 現(xiàn)狀 20.1 9.85 20.57 33.01 29.77 23.63 11.03 22.15 32.84 28.97 25.82 3.24 44.68 24.72 單行方案 20.36 9.16 16.7 29.95 25.43 21.32 8.44 6.44 29.04 24.51 13.93 2.45 50.94 30.61 現(xiàn)狀 C A C C C C B C C C C A D C 服務(wù)水平 單行方案 C A B C C C A A C C B A D C

由表 5.11 可以看出，與現(xiàn)狀相比，實施道路單向交通方案后影響范圍內(nèi)各交叉 口的信控延誤，除了五一路與韶山路交叉口、城南路與韶山路交叉口、城南路與 曙光路交叉口有些增加外，其他交叉口都有所減小，解放路與人民路沿線交叉口 均有改善。信控延誤增加的交叉口雖然延誤時間增加了，但服務(wù)水平并沒有降低， 而其他交叉口服務(wù)水平或不變或提高，充分體現(xiàn)了實施道路單向交通方案后在降

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低影響范圍內(nèi)道路交叉口信控延誤方面的優(yōu)越性。

5.5.4 繞行距離計算
對實施道路單向交通方案前后繞行距離 S 0 按照本文第 3 章提出的道路網(wǎng)總出 行距離差值法計算得

S0 = S ′ ? S = 37775.81 ? 36225.59 = 1550.226 (veh·km/h)，
計算繞行距離變化系數(shù) KS
KS = S0 S ′ ? S 1550.226 = = = 4.28% ， S S 36225.59

每車平均繞行距離 s ，計算公式如下：
s= S0 1550.226 = = 0.0768 (km)。 T 20174.4

可見，實行單向交通后增加了繞行距離，但增加的并不大，影響范圍內(nèi)平均 每車增加了 76.8m，繞行距離變化系數(shù)為 4.28 ％。 考慮實施道路單向交通車速提高和交叉口延誤減少所節(jié)省的時間，可以補償 距離增長所花去的時間，繞行距離的閾值建議取繞行距離變化系數(shù)為 10 ％。實例 中，每車平均繞行距離為 76.8m，對車輛來說，若以 40km/h 的車速只需 7s 的時間， 相當(dāng)小。

5.5.5 車輛燃油消耗量對比分析
燃油消耗是經(jīng)濟(jì)評價中的一個重要指標(biāo)，本文根據(jù)尾氣排放量、車型、車輛 性能 ( 速度、加速度 ) 以及道路情況建立燃油消耗模型，然后進(jìn)行微觀交通仿真，結(jié) 果反映出的道路單向交通方案與現(xiàn)狀車輛燃油消耗量對比詳見表 5.12 。
表5.12 道路單向交通方案與現(xiàn)狀車輛燃油消耗量對比表 編號 道路名稱 行車方向 上行 下行 雙向 上行 下行 雙向 雙向 模擬燃油消耗量(L/h) 現(xiàn)狀 318.68 278.06 596.74 666.33 635.19 1301.52 8715.01 單行方案 463.69 122.98 686.66 423.62 898.19 1321.81 8426.33 方案與現(xiàn)狀對比 45.50% -55.77% 15.07% -36.42% 41.40% 1.56% -3.31%

1

解放路

2 3

人民路 整個路網(wǎng)

注：上行方向指由南向北，由西向東；下行方向指由北向南，由東向西。

實施道路單向交通方案后，道路網(wǎng)流量進(jìn)行了重新分配，影響范圍內(nèi)道路網(wǎng) 中各條道路的模擬燃油消耗也發(fā)生了相應(yīng)的變化，有增加也有減小。從人民路和 解放路分流的交通量所經(jīng)過的道路路段，其模擬燃油消耗量有所增加，因為道路

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碩士學(xué)位論文

交通量有所增加，但增量不大；而受道路單向交通方案影響較小的道路路段，則 表現(xiàn)為燃油消耗量基本無變化。 從表 5.12 可以看出，模擬實施道路單向交通方案后，解放路與人民路的模擬燃 油消耗變化規(guī)律明顯。解放路和人民路單行方向均由于通行能力的提高，交通量 的增加，使得燃油消耗量較現(xiàn)狀來說增加了不少，而逆單向交通方向行駛的公交 車輛模擬燃油消耗量則大幅下降。 從表中還可以看出，高峰小時模擬實施單向交通方案后與現(xiàn)狀情況道路網(wǎng)模 說明實施單向交通方案有利于減小整個道路網(wǎng) 擬總?cè)加拖牧肯啾葴p小了 3.31 ％， 的車輛燃油消耗，可以取得一定的經(jīng)濟(jì)效益。

5.5.6 車輛廢氣排放量對比分析
城市道路交通對環(huán)境的污染主要體現(xiàn)在機動車廢氣排放、交通揚塵、機動車 制動和行駛所帶來的交通噪聲。本節(jié)主要從大氣污染的角度來分析和評價模擬實 施道路單向交通方案后影響范圍內(nèi)道路路段及整個道路網(wǎng)的環(huán)境影響。由于目前 絕大部分的機動車都是內(nèi)燃機型的車輛，油料燃燒后排放出的一氧化碳(CO)、碳 氫化合物(HC)、 氮氧化合物(NOx)、 以及各種微小顆粒物改變大氣成分的組成結(jié)構(gòu)， 造成嚴(yán)重的空氣污染。本文選用 CO 、HC和NOx的排放量作為評價模擬實施道路單 向交通方案后對影響范圍內(nèi)道路網(wǎng)大氣污染的環(huán)境指標(biāo)。
表5.13 道路單向交通方案與現(xiàn)狀廢氣排放量對比表 道路 名稱 行車 方向 模擬 CO 排放量(g/h) 現(xiàn)狀 單行 方案 19.99 14.10 34.09 31.99 91.20 方案與 現(xiàn)狀對比 15.15% -24.96% -5.70% -52.45% 37.39% -7.83% -5.37% 模擬 HC 排放量(g/h) 現(xiàn)狀 1.25 1.26 2.51 5.55 5.39 單行 方案 1.46 0.95 2.41 3.31 6.80 方案與 現(xiàn)狀對比 16.80% -24.60% -3.98% -40.36% 26.16% -7.59% -8.11% 模擬 NOx 排放量(g/h) 現(xiàn)狀 3.14 3.17 6.31 9.95 單行 方案 3.75 2.30 6.05 5.49 方案與 現(xiàn)狀對比 19.43% -27.44% -4.12% -44.82% 32.00% -6.74% -7.49%

上行 17.36 解放路 下行 18.79 雙向 36.15 上行 67.27 人民路 下行 66.38 路網(wǎng)

9.78 12.91 19.73 18.40 70.80 65.50

雙向 133.65 123.19 雙向 699.05 661.49

10.94 10.11 26.64 24.48

從表 5.13 可以看出，模擬實施道路單向交通方案后，解放路與人民路廢氣模擬 排放量變化規(guī)律明顯。解放路和人民路單行方向均由于通行能力的提高，交通量 的增加，使得燃油消耗量增加，廢氣排放量也相應(yīng)地增加了不少，而逆單向交通 方向行駛的公交車廢氣模擬排放量則大幅下降。此外，模擬實施道路單向交通方 案后人民路與解放路雙向總的車輛廢氣模擬排放量均比現(xiàn)狀有所減小。 道路網(wǎng)總廢氣模擬排放量，單向交通方案比現(xiàn)狀減少很多，其中 CO 排放量減 少了 5.37 ％，HC 排放量減少了 8.11 ％，NOx 排放量減少了 7.49 ％；說明實施單向交 通方案有利于研究區(qū)域內(nèi)道路網(wǎng)廢氣排放量的減少。

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

5.5.7 道路網(wǎng)交通運行指標(biāo)分析總結(jié)
根據(jù)道路交通調(diào)查數(shù)據(jù)與道路單向交通方案分配交通量的數(shù)據(jù)來看，單向交 通方案的實施極大地提高了解放路與人民路的單向通行能力，單行方向的交通量 均增加很多。對周邊道路的影響包括五一路下行方向交通量增加、城南路上行方 向交通量增加、朝陽路單行方向交通量在解放路到人民路之間增加很多。此外， 五一路由西向東方向和城南路由東向西方向的一部分交通量分別轉(zhuǎn)移到解放路與 人民路上。由于實行單向交通的人民路與解放路地處市中心區(qū)，現(xiàn)狀路段交通量 已很大，實行單向交通后并不能使服務(wù)水平提高很多，只能實現(xiàn)道路網(wǎng)交通量的 重新優(yōu)化分配。 從高峰小時道路的行程車速變化來看，對于欲實行單向交通的解放路與人民 路，顯示了模擬道路行程車速的提高。逆向的公交專用道上，車速也有提高。道 路網(wǎng)中其他道路的行程車速發(fā)生改變，與交通量變化趨勢相似。而道路網(wǎng)總平均 車速，實施單向交通方案前后，基本沒變化。 實施道路單向交通方案后影響范圍內(nèi)各交叉口的信控延誤，除個別交叉口有 些增加外，都有所減小，解放路與人民路沿線交叉口均有改善。交叉口服務(wù)水平 或不變或提高，充分體現(xiàn)了實施道路單向交通方案后在降低影響范圍內(nèi)道路交叉 口信控延誤方面的優(yōu)越性。 實行單向交通后增加了繞行距離，但增加的并不大，影響范圍內(nèi)平均每車?yán)@ 行了 76.8m ，繞行距離變化系數(shù)為 4.28 ％，此兩數(shù)據(jù)說明實施單向交通方案后所產(chǎn) 生的繞行距離總體上是在可以接受的水平上。 高峰小時模擬實施單向交通方案后與現(xiàn)狀情況道路網(wǎng)模擬總?cè)加拖牧肯啾?減小了 3.31 ％，說明實施單向交通方案有利于減小整個道路網(wǎng)的車輛燃油消耗，可 以取得一定的經(jīng)濟(jì)效益。 從模擬實施單向交通方案后的與現(xiàn)狀的道路網(wǎng)總廢氣排放量的對比可以看出 道路網(wǎng)總廢氣模擬排放量，單向交通方案比現(xiàn)狀減少很多，說明實施單向交通方 案有利于研究區(qū)域內(nèi)道路網(wǎng)廢氣排放量的減少。

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碩士學(xué)位論文

結(jié)

論

本文根據(jù)我國城市道路交通的特點，結(jié)合國內(nèi)外道路單向交通研究和實施現(xiàn) 狀，對道路單向交通理論及其影響、道路單向交通方案設(shè)計方法等方面進(jìn)行系統(tǒng) 的分析和研究，取得以下成果： 車道利用效果、 信號燈控制實效、 干道線控效果、 (1) 從道路交叉口的復(fù)雜性、 與對偶干道組成逆時針與順時針環(huán)行單向交通、經(jīng)濟(jì)效益等方面分析了道路單向 交通的實施效果和交通特性，總結(jié)了實施道路單向交通優(yōu)缺點。 分析繞行路線和一些繞行的細(xì) (2) 詳細(xì)地研究道路單向交通增加繞行的情況， 節(jié)問題。從道路網(wǎng)總體出發(fā)，用最短路徑算法和道路網(wǎng)總出行距離差值法，首次 提出道路單向交通繞行距離的計算方法。因為最短路徑算法計算繞行距離在實施 單向交通前后采用了最短路交通分配，存在一定的問題。采用道路網(wǎng)總出行距離 差值法計算繞行距離，雖然也是在假設(shè)影響范圍與外界的交通出行不受實施道路 單向交通的影響，以及實施道路單向交通前后各節(jié)點出行量不變的情況下得到的， 但對實施道路單向交通之后的交通分配方法沒有限制，算法簡單，易作為一個評 價指標(biāo)應(yīng)用到道路單向交通方案設(shè)計中。此外，還提出降低繞行距離的關(guān)鍵技術(shù) 措施，即按道路單向交通方案依最短路徑計算影響范圍內(nèi)各節(jié)點間的繞行距離， 調(diào)整單向交通方案盡量減小交通出行量大的兩個節(jié)點間的繞行距離，避免交通出 行量最大的點對之間繞行距離最大的情況出現(xiàn)。 以減輕單向交通對公交運行的不 (3) 提出將公交優(yōu)先應(yīng)用于道路單向交通中， 利影響。對解決急救消防等特種車輛通行、增加道路交通設(shè)施和保證措施、降低 對單行道兩側(cè)商業(yè)活動的不利影響、以及提高單行道夜間道路資源利用率等等的 方法和措施進(jìn)行研究。 在對道路單向交通優(yōu)缺點和交 (4) 提出道路單向交通方案設(shè)計的方法和步驟， 通特性有深刻認(rèn)識的基礎(chǔ)上，總結(jié)出道路單向交通設(shè)計的原則；將交通分析理論 中的 O-D 出行矩陣反推技術(shù)、交通分配技術(shù)應(yīng)用到道路單向交通方案設(shè)計中，對實 施單向交通后的道路路段交通量進(jìn)行預(yù)測分配；分析公交運行對道路單向交通方 案預(yù)測交通量分配的影響，將道路單向交通方案道路網(wǎng)各路段分配交通量分成單 向交通方案實施后除公交車外的其他車輛出行 O-D 分布在各路段上的交通分配量 和在單向交通方案實施前各路段上公交車流量兩個部分。

(5) 應(yīng)用交通仿真技術(shù)，對方案實施前后進(jìn)行交通模擬仿真，提出交通仿真模
型，對微觀交通仿真模型中的跟車模型和車道變換模型進(jìn)行研究。微觀交通仿真 模型是采用描述交通運行微觀規(guī)律的技術(shù)參數(shù)來設(shè)計交通流模型而進(jìn)行交通仿真 的，它通過考察單個駕駛員及其車輛和相互作用特征來描述系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對
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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

交通系統(tǒng)的要素及行為的細(xì)節(jié)描述程度最高。跟車模型描述的是車輛在所在車道 上跟隨前車的行駛行為，車道變換模型描述的是車輛因各種需要而進(jìn)行車道變換 的行駛行為。本文分別討論了穩(wěn)定車流狀態(tài)和非穩(wěn)定車流狀態(tài)下的跟車模型。將 車道變換模型分為判斷性車道變換模型和強制性車道變換模型進(jìn)行分析研究。 對交通分配和交通仿真結(jié)果進(jìn)行方 (6) 提出道路單向交通設(shè)計方案評價指標(biāo)， 案的對比分析。本文道路單向交通設(shè)計方案實施效果評價主要由技術(shù)評價、經(jīng)濟(jì) 評價和社會環(huán)境評價三個子系統(tǒng)組成，其中技術(shù)評價指標(biāo)包括道路路段飽和度和 服務(wù)水平、路段行程車速、交叉口信控延誤和服務(wù)水平、繞行距離；經(jīng)濟(jì)評價指 標(biāo)主要為燃油消耗量；環(huán)境評價指標(biāo)主要為汽車一氧化物 (CO) 、碳?xì)浠衔?(HC) 、 氮氧化合物 (NOx) 的排放量。應(yīng)用評價指標(biāo)對方案進(jìn)行評價，分析其利弊，確定最 優(yōu)方案。 本文提出了繞行距離的計算方法，引入繞行距離變化系數(shù)的概念，但對其評 價標(biāo)準(zhǔn)未進(jìn)行深入的研究，即每車平均繞行距離為多大，繞行距離變化系數(shù)為多 少，才可認(rèn)為方案是合適的，有待進(jìn)一步改進(jìn)和解決。 由于論文研究時間較短及水平有限，本文中仍存在許多不足與缺陷，敬請各 位老師、讀者批評指正。

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碩士學(xué)位論文

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究

致

謝

本文是在導(dǎo)師李碩教授悉心指導(dǎo)和關(guān)注下完成的，從論文的選題、研究、審 查直至完成，無一不傾注著導(dǎo)師的心血。李碩教授淵博的知識、高尚的情操、嚴(yán) 謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和對科學(xué)事業(yè)的忘我工作精神，不斷鞭策著我，激勵我奮發(fā)向上， 使我終生受益。在此，對恩師李碩教授表示衷心的感謝和敬意！ 感謝黃立葵老師、曾夢瀾老師、鄭柯老師、李嘉老師、李群老師、杜攀峰老 師、李潔老師、周鐵英老師等道路教研室和土木工程學(xué)院的各位老師三年來在學(xué) 習(xí)和生活上對我的關(guān)心和幫助！ 感謝是易武、陳祥、楊運平、張建龍、諶志強、凌秋發(fā)、唐敏文、楊濤、王 玉娥等師兄師弟師妹們。他們的友誼與合作使我這研究生的生活豐富多采，一起 分享我經(jīng)歷挫折時的痛苦和取得成功時的喜悅。 最后，我要向我的親人表示最深情最誠摯的謝意，感謝他們這么多年對我的 關(guān)心和疼愛，以及追求學(xué)業(yè)的支持和鼓勵！

朱桃麗

2007 年 5 月

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碩士學(xué)位論文

附錄 A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
[1] 朱桃麗，李碩. 淺析城市道路單向交通利弊. 湖南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）
2007 年第 3 期增刊，已接受，待發(fā)表，文章編號 20073089

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城市道路單向交通方案設(shè)計研究
作者： 學(xué)位授予單位： 朱桃麗 湖南大學(xué)

相似文獻(xiàn)(10條) 1.期刊論文 高晗 城市道路單向交通特性的研究 -遼寧省交通高等�？茖W(xué)校學(xué)報2004,6(1)
城市建設(shè)的發(fā)展,車與路的矛盾日漸突出.單向交通及城市交叉口信號綠波控制作為改善措施,對緩解城市交通的擁堵,在一定程度上起到了積極的作用.本文對單向交通的行車特 性進(jìn)行了理論分析,并給出了相關(guān)模型.研究結(jié)果可用于單向交通的交通規(guī)劃.

2.學(xué)位論文 王玉娥 城市道路單向交通方案技術(shù)評價研究 2008
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市人口不斷增加，機動車保有量成倍增長，城市道路交通問題正日益成為制約城市進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。道路單向交通作為一種 簡單有效的交通管理措施，由于其具有提高道路通行能力，和行車速度，減少交通事故的優(yōu)點，如今正被廣泛應(yīng)用于疏導(dǎo)城市道路交通，解決城市交通擁擠問題。本文在分析我國城 市道路交通問題的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外道路單向交通研究和實施狀況，對單向交通影響、單向交通方案設(shè)計、單向交通方案評價、單向交通指標(biāo)可接受的閾值等方面進(jìn)行系統(tǒng)的研究 分析，概括起來主要有以下幾點： (1)根據(jù)交通工程和交通管理理論，，總結(jié)闡述了道路單向交通理論，分析了實施道路單向交通的適用條件，以及單向交通的優(yōu)缺點。 (2)在對道路單向交通優(yōu)缺點和交通特性深刻認(rèn)識的基礎(chǔ)上，總結(jié)出道路單向交通設(shè)計的目標(biāo)和原則，對交通影響范圍下的各個環(huán)節(jié)，包括一般機動車、公共交通、非機動車以 及行人過街的交通組織，進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，并經(jīng)過多次調(diào)整，最后確定出單向交通的整體設(shè)計方案。 (3)介紹了關(guān)于道路單向交通評價體系的內(nèi)容，并針對單向交通評價體系下的指標(biāo)作出具體的分析。在設(shè)計體系的各個子系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立評價體系的子系統(tǒng)，運用評價方法統(tǒng)一 起來。 (4)重點分析研究了繞行距離這一單向交通評價指標(biāo)，詳細(xì)地研究了道路單向交通增加繞行的情況，分析了繞行路線和繞行的一些細(xì)節(jié)問題，提出了單向交通繞行時間的兩種計 算方法——最短路徑法和道路網(wǎng)車輛總出行時間差值法。 (5)對閾值的定義及主要應(yīng)用進(jìn)行了簡要的闡述，研究了排隊長度和停車率的相應(yīng)閾值的算法和流程，便于在道路單向交通設(shè)計方案實施之前，以個別代表性評價指標(biāo)先行判定 方案是否合理。另外，引進(jìn)生產(chǎn)領(lǐng)域的統(tǒng)計方法——主成分分析法來建立單向交通方案合理性預(yù)警模型，為確定道路單向交通方案可接受的閾值奠定基礎(chǔ)。

3.期刊論文 劉向陽.包君.劉曉輝.Liu Xiangyang.Bao Jun.Liu Xiaohui 城市道路單向交通特性研究綜述 -科學(xué)之友2010(18)
文章介紹了城市道路單向交通的定義和分類,根據(jù)國內(nèi)外研究資料,總結(jié)了城市道路采用單向交通的優(yōu)缺點.

4.學(xué)位論文 趙升 城市道路單向交通影響、規(guī)劃及綜合評價研究 2004
本文從交通工程學(xué)和交通規(guī)劃理論出發(fā),用系統(tǒng)工程的方法,比較系統(tǒng)地對單向交通進(jìn)行了研究.論文在分析我國城市交通問題的基礎(chǔ)上,結(jié)合國內(nèi)外單向交通實施狀況,對單向交 通理論、單向交通的影響、單向交通規(guī)劃方案的綜合評價、單向交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃4個方面進(jìn)行系統(tǒng)的研究分析,概括起來主要有以下幾點:1.根據(jù)交通工程學(xué)和交通管理規(guī)劃理論,用系統(tǒng) 工程的方法總結(jié)闡述了單向交通理論.從交叉口的復(fù)雜性、信號燈控制實效、干道線控實效、對偶干道上左行與右行四個方面分析了單向交通的交通特性,對單向交通的車道利用效果 、優(yōu)缺點、實施條件及應(yīng)注意的問題進(jìn)行了探討.2.分析了單向交通的影響.主要從左轉(zhuǎn)車流和有效綠燈時間的變化兩方面分析了單向交通對交叉口通行能力的影響,利用服務(wù)水平模 型分析了交叉口延誤的變化,分析了單向交通對公共交通和周圍區(qū)域的影響.3.對單向交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃進(jìn)行了部分探討.對單向交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的理論基礎(chǔ)、規(guī)劃過程、目標(biāo)和原則進(jìn)行了 闡述,對實施單向交通后路網(wǎng)流量預(yù)測和系統(tǒng)綜合評價進(jìn)行了探討.4.通過分析建立了單向交通規(guī)劃方案綜合評價指標(biāo)體系,應(yīng)用層次分析法構(gòu)造判斷矩陣,計算各指標(biāo)的權(quán)重.引入了 變權(quán)理論,利用變權(quán)和局部變權(quán)綜合評價模型對單向交通規(guī)劃方案進(jìn)行綜合評價分析.最后,本文結(jié)合成都市單向交通實施狀況,分析了其存在的問題并提出了一些建議,這對解決城市 交通具有一定的指導(dǎo)意義.

5.期刊論文 高晗 城市道路單向交通管理模式探討 -遼寧省交通高等�？茖W(xué)校學(xué)報2004,6(2)
單向交通以局部的限制來保障全局的暢通,能夠有效提高道路的通行能力.如果應(yīng)用不當(dāng),則會帶來消極影響.

6.學(xué)位論文 賴比爾 城市道路單向交通規(guī)劃研究 2000
該論文從交通工程學(xué)理論出發(fā),用系統(tǒng)方法討論了單向交通的特點、種類及實施條件,并建立了單向通行后交通量分配模型;然后,提出了單向交通效果評價的主要指標(biāo),分別考慮 路段和交叉口兩種情況.進(jìn)行了單向交通實施前后效果對比分析.最后,應(yīng)用層次分析法來確定各單指標(biāo)評價的權(quán)重.得出了綜合評價結(jié)論.論文通過兩個實例(一個路段、一個交叉口 )單向通行前后對比分析,驗證了模型的有效性和單向交通的優(yōu)越性.

7.期刊論文 崔新書 城市道路交通組織設(shè)計探討 -城市道橋與防洪2004(6)
城市道路交通組織設(shè)計是在道路規(guī)劃、設(shè)計中對道路交通流的方向預(yù)先進(jìn)行組織設(shè)計,關(guān)鍵在于把城市各級道路所組成的"區(qū)域路網(wǎng)"作為一個不停運行的"有機整體"來考慮.機動 車交通組織設(shè)計應(yīng)遵循按道路等級分級組織交通的原則,每一級道路應(yīng)只吸引比它低一級道路的交通流,并向它的上一級道路輸送交通流,支路在合適的情況下可組織單向交通,路口尤 其是異形路口的交通組織是設(shè)計的難點.在路口和大型交通集散點行人和非機動車的交通組織應(yīng)給予充分的重視.

8.學(xué)位論文 魏廣奇 城市單向道路定向方法研究 2005
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市人口不斷增加，機動車擁有量成倍增長，城市交通問題成為制約城市進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。為了緩解城市交通擁擠、降低城市 交通壓力，本文針對城市的現(xiàn)有道路網(wǎng)絡(luò)，提出采用單向交通緩解交通壓力，對城市道路進(jìn)行合理定向的方法。同時研究分析實行單向交通的必要性、合理性、有效性；通過對道路 實行雙向交通和單向交通的兩種情況下，其交叉口的復(fù)雜程度的不同，路段和交叉口的通行能力的不同，指出城市道路實行單向交通的優(yōu)越性和可行性。 本文重點研究在實行單向交通時，如何對所研究的道路進(jìn)行定向，使定向后的道路網(wǎng)絡(luò)中，交叉口復(fù)雜程度降低、車輛通行速度增大，道路通行能力提高、車輛繞行距離較少。 本文構(gòu)建了定向的數(shù)學(xué)模型，研究了模型求解方法和道路定向的步驟。針對研究的城市道路網(wǎng)絡(luò)圖，利用圖論相關(guān)知識，結(jié)合Hamilton回路理論，利用BFS法和構(gòu)圈法對所有圖中的 邊進(jìn)行定向，獲得全路段定向圖，然后對其單向網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)，獲得更加合理的單向道路網(wǎng)絡(luò)。為了對道路進(jìn)行單向定向后的交通效果進(jìn)行評價，本文采用層次分析法，合理構(gòu)建指 標(biāo)體系，通過大量資料和實踐對權(quán)重進(jìn)行確定。最后以長沙市為實例，進(jìn)行了單向道路定向?qū)嵗治�，并對其進(jìn)行了交通效果評價。

9.會議論文 楊曉光.孫劍.王磊.吳志周 城市道路單向交通網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性分析方法研究 2004
如何科學(xué)的組織道路交通網(wǎng)絡(luò)是決定城市道路是否暢通的關(guān)鍵，單向交通是在城市道路交通系統(tǒng)中，緩解城市交通擁擠，充分利用現(xiàn)有城市路網(wǎng)容量的一種既經(jīng)濟(jì)又有效的交通 組織管理措施。本文根據(jù)單向交通的基本理論，介紹了城市中心區(qū)組織單向交通網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性分析的方法，并以上海市為例，通過分析在重點堵塞區(qū)域組織單向交通網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性，提 出了上海市單向交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與優(yōu)化的方案。

10.學(xué)位論文 李嵐 城市道路單向交通設(shè)置方法研究 2001
論文首先從各大、中城市普遍存在的交通擁擠問題著手,介紹了單向交通這種投資少、見效快符合中國國情、國力的交通管制方法.在此基礎(chǔ)上,結(jié)合路網(wǎng)流量分配,提出了在已知 路網(wǎng)(現(xiàn)實路網(wǎng)或擬設(shè)路網(wǎng))和客觀資源條件下,如何調(diào)整路網(wǎng)中對路段的交通管制措施,優(yōu)化路網(wǎng)中交通流的流向,在路網(wǎng)中設(shè)置單向交通的基本思路,并舉例來加以說明.接著文章從 線性規(guī)劃問題的角度著眼,對該文中提出的在路網(wǎng)中依次尋找"飽和路段截面"來逐步設(shè)置單向交通系統(tǒng)的思想進(jìn)行探討和總結(jié).

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