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(jì)大學(xué)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(guān)鍵性的一步，在分析美國(guó)和國(guó)內(nèi)一些機(jī)構(gòu)采用的方法的基礎(chǔ)上，提出了通過(guò)流量迭代分配來(lái)確定交通影響分析研究范圍的方法，并給出了實(shí)際的算例。關(guān)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(guó)內(nèi)關(guān)于交通影響分析的理論方法并不深入，在實(shí)際應(yīng)用中交通影響分析尚存在一系列的問(wèn)題，其中確定開(kāi)發(fā)設(shè)施交通影響的范圍是一個(gè)十分關(guān)鍵的難點(diǎn)。因此，尋找簡(jiǎn)便、有效的方法來(lái)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(kāi)發(fā)設(shè)施的交通影響范圍是交通影響分析中一項(xiàng)十分關(guān)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(nèi)對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)施所生成的出行總量進(jìn)行分布，并在相應(yīng)的路網(wǎng)上進(jìn)行分配，從而定量地研究開(kāi)發(fā)設(shè)施帶來(lái)的交通影響。從理論上來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)設(shè)施的交通影響范圍包括該設(shè)施生成出行的所有另一端點(diǎn)在內(nèi)的區(qū)域(實(shí)際上影響范圍是指區(qū)域內(nèi)的交通設(shè)施)，

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

5、計(jì)。美國(guó)ITE的交通規(guī)劃師協(xié)會(huì)（ITE）1988年推薦的交通影響范圍是，以開(kāi)發(fā)設(shè)施為中心的包括開(kāi)發(fā)設(shè)施生成出行的另一端點(diǎn)80的區(qū)域。國(guó)內(nèi)由于出行方式的特點(diǎn)，同等強(qiáng)度的國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)設(shè)施交通影響范圍相對(duì)要小得多，也更集中，影響范圍包括出行端點(diǎn)的比例，應(yīng)大大降低。確定具體開(kāi)發(fā)設(shè)施的交通影響范圍，一般依據(jù)開(kāi)發(fā)設(shè)施的具體特征。常用的方法有兩種，即根據(jù)開(kāi)發(fā)設(shè)施出行的最短時(shí)間和根據(jù)同類開(kāi)發(fā)設(shè)施的位置、競(jìng)爭(zhēng)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(shí)，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(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)設(shè)施的交通影響范圍較小，較

6、集中的特點(diǎn)，應(yīng)尋找更有效的方法。對(duì)于研究服范圍的確定，本論文特別崇尚定性和定量相結(jié)合的方法，有關(guān)定性的東西，美國(guó)的做法已是很好的借鑒，可以根據(jù)實(shí)際的工程經(jīng)驗(yàn)確定，這里僅就定量的做法給出兩種思路：2 美國(guó)確定交通影響分析研究范圍的方法美國(guó)的研究范圍的確定主要基于以下幾點(diǎn)：（1）開(kāi)發(fā)項(xiàng)目所有的進(jìn)出口及與開(kāi)發(fā)項(xiàng)目相鄰的所有的主要交叉口應(yīng)包含在研究范圍內(nèi)；（2）在離開(kāi)發(fā)項(xiàng)目一定距離的，服務(wù)于開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的每條街道上的第一個(gè)燈控交叉口應(yīng)包含在研究范圍內(nèi)；（3）在上述地域范圍的基礎(chǔ)上，依據(jù)當(dāng)?shù)氐恼?、開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的大小及開(kāi)發(fā)地點(diǎn)的特性，管理機(jī)關(guān)可依據(jù)分析者提供的資料決定是否包含其它的地區(qū)；（4）必須對(duì)土地開(kāi)發(fā)是否

7、對(duì)居民區(qū)可能產(chǎn)生的居住影響作出判斷，如果產(chǎn)生了影響，這一影響是否也應(yīng)包括在分析工作之內(nèi)也應(yīng)明確；（5）對(duì)于分階段的開(kāi)發(fā)，影響范圍的大小應(yīng)以多階段開(kāi)發(fā)產(chǎn)生的積累交通量為基礎(chǔ)；（6）可能被項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)影響到的所有的已知的交通擁擠點(diǎn)也應(yīng)多注意；（7）（定量的描述）如果預(yù)測(cè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目產(chǎn)生了相當(dāng)于至少5以上的此交叉口的高峰小時(shí)容量（Peak Hour Capacity），則此交叉口應(yīng)包括在研究范圍之內(nèi)。從以上幾點(diǎn)可以看出，美國(guó)采用了定性和定量相結(jié)合的方法。確定研究范圍時(shí)，分析人員除根據(jù)自己的專業(yè)知識(shí)作出判斷以外，很強(qiáng)調(diào)與管理機(jī)構(gòu)的溝通。3 國(guó)內(nèi)確定交通影響分析研究范圍的方法介紹31由服務(wù)水平的變化得出路段交

8、通量的閾值：周商吾教授等曾對(duì)城市道路交叉口的服務(wù)水平劃分進(jìn)行了研究（見(jiàn)文獻(xiàn)9），根據(jù)交叉口（“點(diǎn)”）的機(jī)動(dòng)車的飽和度來(lái)確定其服務(wù)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(wǎng)絡(luò)（“面”）的五種服務(wù)狀態(tài)及相應(yīng)的服務(wù)水平等級(jí)，結(jié)論見(jiàn)表（34） 。 表33 服務(wù)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(wù)水平等級(jí) 飽和度 所對(duì)應(yīng)的服務(wù)狀態(tài) <0.25/0.10 自由流 0.250.70 交叉口無(wú)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(yán)重阻塞可以看到無(wú)論是“點(diǎn)”上還是“面”上，服務(wù)水平的變化對(duì)應(yīng)的V/C的變化量在0.10.2之間，那么可以認(rèn)為當(dāng)V/C的變化大于0.1,服務(wù)水平的等級(jí)會(huì)有所變化，即若：則服務(wù)水平等級(jí)會(huì)有所變化。而 所以 ，式中：V：有開(kāi)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(wú)開(kāi)發(fā)情況下該路段（路口）上的交通量；Q：開(kāi)發(fā)項(xiàng)目產(chǎn)生的交通量分配到該路段（路口）上的交通量。 可以認(rèn)為：若開(kāi)發(fā)項(xiàng)目產(chǎn)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(yīng)被包含在研究范圍內(nèi)。10的閾值與美國(guó)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(kāi)發(fā)設(shè)施所在路網(wǎng)的位置為中心，將其周圍路網(wǎng)劃分成若干個(gè)圈層，逐圈向外推移，根據(jù)一定的指標(biāo)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(lái)確定影響范圍。其具體的原則是：如果開(kāi)發(fā)項(xiàng)目產(chǎn)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(guò)某一預(yù)先設(shè)定的交通影響閾值的話，則此路段在研究范圍之內(nèi)?？梢杂孟率奖硎荆?式中：K ：上述原則中提到的比值；K：預(yù)先設(shè)定的閾值； V ：開(kāi)發(fā)項(xiàng)目產(chǎn)生的交通量； j ：理想路網(wǎng)下，結(jié)點(diǎn)（交叉口）的層圈數(shù)； Vj ：從第j圈進(jìn)入第j-1圈時(shí)此路段上的現(xiàn)有交通量。黃的研究中對(duì)何謂“理想路網(wǎng)”、如何

11、確定“層圈數(shù)”、確定閾值K的原則及對(duì)非理想路網(wǎng)的處理都給出了說(shuō)明。3 1。1確定理想路網(wǎng)的交通影響范圍 首先作出如下假設(shè) 假設(shè)1 開(kāi)發(fā)設(shè)施吸引的交通在路網(wǎng)上的分布不存在方向性差異(即不受出行另一端點(diǎn)分布位置差異的影響)。 假設(shè)2 存在所有路段等級(jí)一致，路段長(zhǎng)度一致，通行能力一致且已有交通量一致的理想路網(wǎng)。 假設(shè)3 路網(wǎng)上路段的通行能力足以滿足開(kāi)發(fā)設(shè)施的交通需求。 假設(shè)4 出行者對(duì)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(wǎng)。 開(kāi)發(fā)設(shè)施位于O點(diǎn)，這里開(kāi)發(fā)設(shè)施與路網(wǎng)均滿足假設(shè)1、2、3，吸引的出行滿足假設(shè)4。 對(duì)開(kāi)發(fā)設(shè)施的交通影響分析常集中在高峰時(shí)段，已知開(kāi)發(fā)設(shè)施高峰時(shí)段產(chǎn)生的車輛出行數(shù)

12、為V。A是O點(diǎn)周圍的第一圈節(jié)點(diǎn)(I1，2，3，8)，B是第二圈節(jié)點(diǎn)(M1，2，3，)，C是第三圈節(jié)點(diǎn)()。為了表述的方便，把O點(diǎn)稱為第0圈。開(kāi)發(fā)設(shè)施吸引的交通量從圖上方向進(jìn)入C，然后經(jīng)B、A到達(dá)O點(diǎn)。將圖中路網(wǎng)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(jìn)入O點(diǎn)的路段有四個(gè)，每條路段上均等分配的開(kāi)發(fā)設(shè)施吸引交通量為V/4；從B進(jìn)入A的路段總數(shù)為12條，故每條路段上的均等交通量為V/12；從C進(jìn)入B 的路段總數(shù)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(gòu)成了閉合環(huán)路，起均衡分流的作用，以保證該圈進(jìn)入下一圈路段上的流量能

13、夠均等。由以上分析可知，對(duì)于上述理想路網(wǎng)，從O點(diǎn)外的第J圈(J)節(jié)點(diǎn)直接進(jìn)入第J1圈的路段數(shù)為8J4條，每條路段均攤的開(kāi)發(fā)設(shè)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(jìn)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(gè)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(jìn)入第J1圈路段上的現(xiàn)有交通量V，令 K若K值高于某一預(yù)先設(shè)定的閾值，則認(rèn)為從第J圈進(jìn)入第J1圈的路段被包括于交通影響范圍之內(nèi)。否則，繼續(xù)往外推算，直至第JP圈進(jìn)入第JP1圈的路段上的K值低于閾

14、值(P0)，停止計(jì)算。由于第JP1圈上路段的最大流量值等于第JP圈進(jìn)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(nèi)。影響范圍包括第JP1圈以內(nèi)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(jìn)入第JP2圈的路段。這里實(shí)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(wǎng)的推廣實(shí)際路網(wǎng)中格狀路網(wǎng)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(zhǎng)度、通行能力存在差異。此外，還存在非格狀路網(wǎng)的情況，都可應(yīng)用上述理想路網(wǎng)的方法來(lái)推定影響范圍的最外圈層。(1) 格狀非理想路網(wǎng)的情形 實(shí)際路網(wǎng)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(shí)圈上路段的均衡分流作用仍有效，可按實(shí)際圈間路段數(shù)計(jì)算各路段均分的交通量；B 圈上的路段缺損時(shí)，其均衡配流的效用就不存在了。這時(shí)，由該圈進(jìn)入下一圈的圈間路段流量就難以均等了。但若該圈內(nèi)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(gè)路網(wǎng)各圈上路段缺損都很嚴(yán)重，則分析就較為困難。因此，只要路網(wǎng)上路段缺損并不十分嚴(yán)重，一般可認(rèn)為各圈間的路段上交通量是相等的。 一般來(lái)說(shuō)，方格狀路網(wǎng)外圈圈間的路段數(shù)會(huì)大于內(nèi)圈圈間的路段數(shù)。若出現(xiàn)相反的情況，同時(shí)內(nèi)圈已是影響范圍的最外層，這時(shí)應(yīng)繼續(xù)向外推算若干圈，再確定交通影響范圍。 實(shí)際路網(wǎng)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(shí)際通行能力減去路段現(xiàn)有交通流量)大小給予各路段分?jǐn)傞_(kāi)發(fā)設(shè)施發(fā)生交通量的不同權(quán)重，剩余通行能力大的路段，權(quán)重較大；剩余通行能力小的路段，權(quán)重較小。 實(shí)際路網(wǎng)中存在交通量分布的方向性差異。若已知的分布中有一個(gè)或幾個(gè)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(shí)可沿著K值高的方向多計(jì)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(shí)際就較為相符了。(2) 非格狀路網(wǎng)對(duì)非格狀路網(wǎng)，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(zhuǎn)化成格狀路網(wǎng)，如環(huán)狀路網(wǎng)和其它不規(guī)則路網(wǎng)都可繼續(xù)這種轉(zhuǎn)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(jiǎn)單。只要在路網(wǎng)上定義出圈上和圈間的路段，在計(jì)算機(jī)上也很容易實(shí)現(xiàn)這種方法。如果開(kāi)發(fā)設(shè)施生成交通量的分布已知，這種方法的計(jì)算結(jié)果，實(shí)際上就是開(kāi)發(fā)設(shè)施生成的出行在影響范圍內(nèi)的分配結(jié)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(rèn)為研究范圍邊界上的點(diǎn)（交叉口）有無(wú)此開(kāi)發(fā)其運(yùn)作狀況都不會(huì)有多大的變化，也就是說(shuō)此交叉口對(duì)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的存在與否并不敏感。那么找到一組對(duì)開(kāi)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(rèn)識(shí)有：· 表達(dá)交叉口交通運(yùn)作狀況的指標(biāo)：如V/C、延誤、排隊(duì)長(zhǎng)等。也可以是這些指標(biāo)的組合，下文中以V/C為例；· 如何表達(dá)交叉口對(duì)開(kāi)發(fā)的敏感性

18、：將地點(diǎn)開(kāi)發(fā)產(chǎn)生的交通量等分幾份，通過(guò)多次分配到各交叉口后，用V/C的變化情況來(lái)表示敏感性。 B：計(jì)算用表：路口編號(hào)路口的通行能力無(wú)開(kāi)發(fā)時(shí)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(wú)開(kāi)發(fā)時(shí)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(gè)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(rèn)為第k個(gè)交叉口對(duì)開(kāi)發(fā)不敏感，不在研究范圍內(nèi)。D 幾點(diǎn)討論：對(duì)于交叉口的編號(hào)此方法沒(méi)有什么特殊的要求，并且事先不用根據(jù)路網(wǎng)的情況及交叉口的特點(diǎn)篩選出一個(gè)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)來(lái)

19、；對(duì)路網(wǎng)的形狀也沒(méi)有要求。設(shè)地點(diǎn)開(kāi)發(fā)產(chǎn)生的交通總量為Q，分配次數(shù)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(shí)際分配的結(jié)果，而不是通過(guò)計(jì)算。采用多次分配的方法也可以使得交通分配的結(jié)果更為可靠（每次分配的方法和注意點(diǎn)和交通規(guī)劃的“逐次分配法”相同）。方法中可以通過(guò)分析交叉口的通行能力的變化來(lái)考慮自行車的影響：自行車在各交叉口的流量大小必定會(huì)影響到此交叉口的機(jī)動(dòng)車通行能力的變化，用此方法可以將此種變化考慮在內(nèi)，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(shí)際情況又不會(huì)影響飽和度的變化趨勢(shì)。這也是設(shè)計(jì)此方法的主要目的之一。5 算例有如例圖1所示的開(kāi)發(fā)地塊位置和路網(wǎng)圖，圖中陰影部分為擬開(kāi)發(fā)地塊；依據(jù)地區(qū)性的交通規(guī)劃的成果，非機(jī)動(dòng)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(jī)動(dòng)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(jī)動(dòng)車的影響可以預(yù)見(jiàn)前后兩次分配就對(duì)某路口的影響來(lái)講差別不會(huì)太大，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)作一次分配。由開(kāi)發(fā)地塊產(chǎn)生的交通量的分配結(jié)果見(jiàn)例圖4，無(wú)開(kāi)發(fā)情況下的交通量分配結(jié)果見(jiàn)例圖5。計(jì)算開(kāi)發(fā)前后的