確定交通影響分析研究范圍的流量迭代分配法探討

1、確定交通影響分析研究范圍的流量迭代分配法探討趙 童（同濟大學道路與交通工程系 上海 200092）摘要 確定研究范圍是交通影響分析中關鍵性的一步，在分析美國和國內一些機構采用的方法的基礎上，提出了通過流量迭代分配來確定交通影響分析研究范圍的方法，并給出了實際的算例。關鍵詞 交通流量迭代分配 研究范圍 交通影響分析Study on Traffic Flow Iterative Assignment for Determining the Study Area in Traffic Impact AnalysisZhao tong(Tong Ji university Shanghai 20009

2、2)Abstract In the Traffic Impact Analysis (TIA), it is the key step to determine the study area. On the ground of analyzing several existent methods. A traffic flow iterative assignment method is discussed in this paper. A case study is presented.Keywords traffic flow iterative assignment study area

3、 traffic impact analysis1 引言隨國內關于交通影響分析的理論方法并不深入，在實際應用中交通影響分析尚存在一系列的問題，其中確定開發(fā)設施交通影響的范圍是一個十分關鍵的難點。因此，尋找簡便、有效的方法來確定交通影響范圍就十分必要。研究范圍和影響范圍的區(qū)別：確定開發(fā)設施的交通影響范圍是交通影響分析中一項十分關鍵的工作。只有確定了具體的影響范圍，才可以在影響范圍內對開發(fā)設施所生成的出行總量進行分布，并在相應的路網上進行分配，從而定量地研究開發(fā)設施帶來的交通影響。從理論上來說，開發(fā)設施的交通影響范圍包括該設施生成出行的所有另一端點在內的區(qū)域(實際上影響范圍是指區(qū)域內的交通設施)，

4、即影響范圍邊界是開發(fā)設施生成出行在各個方向上最邊緣的一系列出行端點連接而成。這樣確定影響范圍邊界往往會導致大部分開發(fā)設施的影響范圍很大，甚至可能覆蓋整個城市區(qū)域或城市的大部分地區(qū)。這會極大增加交通影響分析的工作量。事實上，這樣做并不必要。在實際工作中，影響范圍邊界只要覆蓋了該設施所發(fā)生出行另一端點的大部分就可以了。因為開發(fā)設施生成的出行對周圍道路和交通影響的強度大致上是隨距離而遞減的。距離開發(fā)設施最近的道路，設施生成的所有出行都對其產生了影響，距離開發(fā)設施很遠的道路，僅有該方向距離較遠的出行才會對其產生影響。開發(fā)設施影響范圍最外圈的部分，由于開發(fā)設施生成的出行對其影響十分微弱，實際中可以忽略不

5、計。美國ITE的交通規(guī)劃師協(xié)會（ITE）1988年推薦的交通影響范圍是，以開發(fā)設施為中心的包括開發(fā)設施生成出行的另一端點80的區(qū)域。國內由于出行方式的特點，同等強度的國內開發(fā)設施交通影響范圍相對要小得多，也更集中，影響范圍包括出行端點的比例，應大大降低。確定具體開發(fā)設施的交通影響范圍，一般依據開發(fā)設施的具體特征。常用的方法有兩種，即根據開發(fā)設施出行的最短時間和根據同類開發(fā)設施的位置、競爭情況勾出大致影響范圍邊界。 這些方法在確定影響范圍最外層的路段或交叉口時，存在模糊性，而且與交通影響分析隨后的步驟銜接并不十分緊密。在資料與信息不全的情況下，易發(fā)生偏差?？紤]到國內開發(fā)設施的交通影響范圍較小，較

6、集中的特點，應尋找更有效的方法。對于研究服范圍的確定，本論文特別崇尚定性和定量相結合的方法，有關定性的東西，美國的做法已是很好的借鑒，可以根據實際的工程經驗確定，這里僅就定量的做法給出兩種思路：2 美國確定交通影響分析研究范圍的方法美國的研究范圍的確定主要基于以下幾點：（1）開發(fā)項目所有的進出口及與開發(fā)項目相鄰的所有的主要交叉口應包含在研究范圍內；（2）在離開發(fā)項目一定距離的，服務于開發(fā)項目的每條街道上的第一個燈控交叉口應包含在研究范圍內；（3）在上述地域范圍的基礎上，依據當地的政策、開發(fā)項目的大小及開發(fā)地點的特性，管理機關可依據分析者提供的資料決定是否包含其它的地區(qū)；（4）必須對土地開發(fā)是否

7、對居民區(qū)可能產生的居住影響作出判斷，如果產生了影響，這一影響是否也應包括在分析工作之內也應明確；（5）對于分階段的開發(fā)，影響范圍的大小應以多階段開發(fā)產生的積累交通量為基礎；（6）可能被項目的開發(fā)影響到的所有的已知的交通擁擠點也應多注意；（7）（定量的描述）如果預測開發(fā)項目產生了相當于至少5以上的此交叉口的高峰小時容量（Peak Hour Capacity），則此交叉口應包括在研究范圍之內。從以上幾點可以看出，美國采用了定性和定量相結合的方法。確定研究范圍時，分析人員除根據自己的專業(yè)知識作出判斷以外，很強調與管理機構的溝通。3 國內確定交通影響分析研究范圍的方法介紹31由服務水平的變化得出路段交

8、通量的閾值：周商吾教授等曾對城市道路交叉口的服務水平劃分進行了研究（見文獻9），根據交叉口（“點”）的機動車的飽和度來確定其服務水平，如表（33）所示。參考楊佩昆教授的研究成果，徐慰慈教授等提出城市交通網絡（“面”）的五種服務狀態(tài)及相應的服務水平等級，結論見表（34） 。 表33 服務水平 飽和度（V/C）的變化范圍 優(yōu) <0.35 良 0.350.50 中 0.500.75 差 >0.75 表34 服務水平等級 飽和度 所對應的服務狀態(tài) <0.25/0.10 自由流 0.250.70 交叉口無溢流 0.700.85 溢流穩(wěn)定 0.850.95 溢流延誤低于可接受極限 >

9、;0.95 交通嚴重阻塞可以看到無論是“點”上還是“面”上，服務水平的變化對應的V/C的變化量在0.10.2之間，那么可以認為當V/C的變化大于0.1,服務水平的等級會有所變化，即若：則服務水平等級會有所變化。而 所以 ，式中：V：有開發(fā)后情況下該路段（路口）上的交通量；C，C0：該路段（路口）的通行能力；V0 ：無開發(fā)情況下該路段（路口）上的交通量；Q：開發(fā)項目產生的交通量分配到該路段（路口）上的交通量。 可以認為：若開發(fā)項目產生的交通量分配到某路段（路口）的流量大于該路段（路口）的通行能力的10，則該路段（路口）應被包含在研究范圍內。10的閾值與美國的做法中第G條的規(guī)定相差不小。3 2確定

10、交通影響范圍的圈層外推法圈層外推法確定交通影響范圍的基本思路是以開發(fā)設施所在路網的位置為中心，將其周圍路網劃分成若干個圈層，逐圈向外推移，根據一定的指標確定影響范圍的最外圈層。黃肇義等用路段流量作為閾值來確定影響范圍。其具體的原則是：如果開發(fā)項目產生的交通量分配到某路段的量與此路段上的原有的交通量的比值超過某一預先設定的交通影響閾值的話，則此路段在研究范圍之內?？梢杂孟率奖硎荆?式中：K ：上述原則中提到的比值；K：預先設定的閾值； V ：開發(fā)項目產生的交通量； j ：理想路網下，結點（交叉口）的層圈數； Vj ：從第j圈進入第j-1圈時此路段上的現有交通量。黃的研究中對何謂“理想路網”、如何

11、確定“層圈數”、確定閾值K的原則及對非理想路網的處理都給出了說明。3 1。1確定理想路網的交通影響范圍 首先作出如下假設 假設1 開發(fā)設施吸引的交通在路網上的分布不存在方向性差異(即不受出行另一端點分布位置差異的影響)。 假設2 存在所有路段等級一致，路段長度一致，通行能力一致且已有交通量一致的理想路網。 假設3 路網上路段的通行能力足以滿足開發(fā)設施的交通需求。 假設4 出行者對所有道路信息充分了解。 考察如下圖所示的理想方格狀路網。 開發(fā)設施位于O點，這里開發(fā)設施與路網均滿足假設1、2、3，吸引的出行滿足假設4。 對開發(fā)設施的交通影響分析常集中在高峰時段，已知開發(fā)設施高峰時段產生的車輛出行數

12、為V。A是O點周圍的第一圈節(jié)點(I1，2，3，8)，B是第二圈節(jié)點(M1，2，3，)，C是第三圈節(jié)點()。為了表述的方便，把O點稱為第0圈。開發(fā)設施吸引的交通量從圖上方向進入C，然后經B、A到達O點。將圖中路網上的所有路段分為兩種，其一是圈上的路段，如AA、BB、；其二是圈間的路段，如AO、BA、CB、。由于進入O點的路段有四個，每條路段上均等分配的開發(fā)設施吸引交通量為V/4；從B進入A的路段總數為12條，故每條路段上的均等交通量為V/12；從C進入B 的路段總數為20條，故每條路段上均分的交通量為V/20。同一圈上的所有路段構成了閉合環(huán)路，起均衡分流的作用，以保證該圈進入下一圈路段上的流量能

13、夠均等。由以上分析可知，對于上述理想路網，從O點外的第J圈(J)節(jié)點直接進入第J1圈的路段數為8J4條，每條路段均攤的開發(fā)設施吸引的交通量為V/(8J4)。由于J圈上的路段起分流作用，J圈上各路段的流量并不均等(從第二圈起)，其路段流量最大值等于第J1圈進入第J圈的路段流量值。如第二圈上流量最大的路段是位于四個角上的路段，如BB、BB、BB、BB、，其流量值等于CB上的流量，為V/20。如果已知從第J圈進入第J1圈路段上的現有交通量V，令 K若K值高于某一預先設定的閾值，則認為從第J圈進入第J1圈的路段被包括于交通影響范圍之內。否則，繼續(xù)往外推算，直至第JP圈進入第JP1圈的路段上的K值低于閾

14、值(P0)，停止計算。由于第JP1圈上路段的最大流量值等于第JP圈進入第JP1圈的圈間路段流量，故第JP1圈上的路段也不在影響范圍之內。影響范圍包括第JP1圈以內的所有路段(不包括第JP1圈上的路段)，影響范圍最邊緣路段為第JP1圈進入第JP2圈的路段。這里實際上近似最短路的方法選擇了出行車輛的路徑，從而確定影響范圍。1 理想格狀路網的推廣實際路網中格狀路網未必十分規(guī)則，可能有些圈層的局部有缺損，而且各路段的長度、通行能力存在差異。此外，還存在非格狀路網的情況，都可應用上述理想路網的方法來推定影響范圍的最外圈層。(1) 格狀非理想路網的情形 實際路網中缺損路段可分兩種情況A 圈上的路段不缺損，

15、圈間的路段缺損。這時圈上路段的均衡分流作用仍有效，可按實際圈間路段數計算各路段均分的交通量；B 圈上的路段缺損時，其均衡配流的效用就不存在了。這時，由該圈進入下一圈的圈間路段流量就難以均等了。但若該圈內外圈上的路段是連通的，其它圈間路段上的流量仍是相等的。若整個路網各圈上路段缺損都很嚴重，則分析就較為困難。因此，只要路網上路段缺損并不十分嚴重，一般可認為各圈間的路段上交通量是相等的。 一般來說，方格狀路網外圈圈間的路段數會大于內圈圈間的路段數。若出現相反的情況，同時內圈已是影響范圍的最外層，這時應繼續(xù)向外推算若干圈，再確定交通影響范圍。 實際路網的路段通行能力是有差異的，可按各路段剩余通行能力

16、(路段實際通行能力減去路段現有交通流量)大小給予各路段分攤開發(fā)設施發(fā)生交通量的不同權重，剩余通行能力大的路段，權重較大；剩余通行能力小的路段，權重較小。 實際路網中存在交通量分布的方向性差異。若已知的分布中有一個或幾個方向的交通分布量較多，即在同一圈層該方向的路段K值高于閾值，而其它方向路段的K值小于閾值，這時可沿著K值高的方向多計算若干圈，影響范圍向該方向傾斜，這樣得出的交通影響范圍與實際就較為相符了。(2) 非格狀路網對非格狀路網，選擇一些路段作為圈上的路段，另一些路段為圈間的路段，這樣可將其近似轉化成格狀路網，如環(huán)狀路網和其它不規(guī)則路網都可繼續(xù)這種轉化。圈層外推法確定交通影響范圍的思路較

17、為清晰，也很簡單。只要在路網上定義出圈上和圈間的路段，在計算機上也很容易實現這種方法。如果開發(fā)設施生成交通量的分布已知，這種方法的計算結果，實際上就是開發(fā)設施生成的出行在影響范圍內的分配結果。4 流量迭代分配法確定交通影響分析研究范圍A思路：可以認為研究范圍邊界上的點（交叉口）有無此開發(fā)其運作狀況都不會有多大的變化，也就是說此交叉口對開發(fā)項目的存在與否并不敏感。那么找到一組對開發(fā)不敏感的交叉口，由它們圍成的區(qū)域就是研究范圍。 基于此認識有：· 表達交叉口交通運作狀況的指標：如V/C、延誤、排隊長等。也可以是這些指標的組合，下文中以V/C為例；· 如何表達交叉口對開發(fā)的敏感性

18、：將地點開發(fā)產生的交通量等分幾份，通過多次分配到各交叉口后，用V/C的變化情況來表示敏感性。 B：計算用表：路口編號路口的通行能力無開發(fā)時的路口的流量第1次分配后路口的流量第2次分配后路口的流量第i次分配后路口的流量無開發(fā)時的飽和度第1次分配后的飽和度的變化第2次分配后的飽和度的變化第i次分配后的飽和度的變化nC 判別方法：若第k個交叉口第i 次分配后的飽和度變化與第i-1次分配后的飽和度的變化之間的差別很小（差別量在510的話），則認為第k個交叉口對開發(fā)不敏感，不在研究范圍內。D 幾點討論：對于交叉口的編號此方法沒有什么特殊的要求，并且事先不用根據路網的情況及交叉口的特點篩選出一個計算網絡來

19、；對路網的形狀也沒有要求。設地點開發(fā)產生的交通總量為Q，分配次數為i，則每次待分配的流量為Q/i。上表中每次分配后的路口的流量是實際分配的結果，而不是通過計算。采用多次分配的方法也可以使得交通分配的結果更為可靠（每次分配的方法和注意點和交通規(guī)劃的“逐次分配法”相同）。方法中可以通過分析交叉口的通行能力的變化來考慮自行車的影響：自行車在各交叉口的流量大小必定會影響到此交叉口的機動車通行能力的變化，用此方法可以將此種變化考慮在內，即讓每次分配后的路口的流量和路口的通行能力都發(fā)生變化，既反映了交通的實際情況又不會影響飽和度的變化趨勢。這也是設計此方法的主要目的之一。5 算例有如例圖1所示的開發(fā)地塊位置和路網圖，圖中陰影部分為擬開發(fā)地塊；依據地區(qū)性的交通規(guī)劃的成果，非機動車在2000年和2020年的流量分別如例 圖2和例圖3所示，可以看到2020年的流量比2000年下降了許多，若以2020年為分析年限，非機動車的影響可以暫且不予考慮；用多次分配法分配，由于不考慮非機動車的影響可以預見前后兩次分配就對某路口的影響來講差別不會太大，為簡化起見作一次分配。由開發(fā)地塊產生的交通量的分配結果見例圖4，無開發(fā)情況下的交通量分配結果見例圖5。計算開發(fā)前后的