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确定交通影响分析研究范围的流量迭代分配法探讨赵 童（同济大学道路与交通工程系 上海 200092）摘要 确定研究范围是交通影响分析中关键性的一步，在分析美国和国内一些机构采用的方法的基础上，提出了通过流量迭代分配来确定交通影响分析研究范围的方法，并给出了实际的算例。关键词 交通流量迭代分配 研究范围 交通影响分析Study on Traffic Flow Iterative Assignment for Determining the Study Area in Traffic Impact AnalysisZhao tong(Tong Ji university Shanghai 200092)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 traffic impact analysis1 引言随国内关于交通影响分析的理论方法并不深入，在实际应用中交通影响分析尚存在一系列的问题，其中确定开发设施交通影响的范围是一个十分关键的难点。因此，寻找简便、有效的方法来确定交通影响范围就十分必要。研究范围和影响范围的区别：确定开发设施的交通影响范围是交通影响分析中一项十分关键的工作。只有确定了具体的影响范围，才可以在影响范围内对开发设施所生成的出行总量进行分布，并在相应的路网上进行分配，从而定量地研究开发设施带来的交通影响。从理论上来说，开发设施的交通影响范围包括该设施生成出行的所有另一端点在内的区域(实际上影响范围是指区域内的交通设施)，即影响范围边界是开发设施生成出行在各个方向上最边缘的一系列出行端点连接而成。这样确定影响范围边界往往会导致大部分开发设施的影响范围很大，甚至可能覆盖整个城市区域或城市的大部分地区。这会极大增加交通影响分析的工作量。事实上，这样做并不必要。在实际工作中，影响范围边界只要覆盖了该设施所发生出行另一端点的大部分就可以了。因为开发设施生成的出行对周围道路和交通影响的强度大致上是随距离而递减的。距离开发设施最近的道路，设施生成的所有出行都对其产生了影响，距离开发设施很远的道路，仅有该方向距离较远的出行才会对其产生影响。开发设施影响范围最外圈的部分，由于开发设施生成的出行对其影响十分微弱，实际中可以忽略不计。美国ITE的交通规划师协会（ITE）1988年推荐的交通影响范围是，以开发设施为中心的包括开发设施生成出行的另一端点80的区域。国内由于出行方式的特点，同等强度的国内开发设施交通影响范围相对要小得多，也更集中，影响范围包括出行端点的比例，应大大降低。确定具体开发设施的交通影响范围，一般依据开发设施的具体特征。常用的方法有两种，即根据开发设施出行的最短时间和根据同类开发设施的位置、竞争情况勾出大致影响范围边界。 这些方法在确定影响范围最外层的路段或交叉口时，存在模糊性，而且与交通影响分析随后的步骤衔接并不十分紧密。在资料与信息不全的情况下，易发生偏差。考虑到国内开发设施的交通影响范围较小，较集中的特点，应寻找更有效的方法。对于研究服范围的确定，本论文特别崇尚定性和定量相结合的方法，有关定性的东西，美国的做法已是很好的借鉴，可以根据实际的工程经验确定，这里仅就定量的做法给出两种思路：2 美国确定交通影响分析研究范围的方法美国的研究范围的确定主要基于以下几点：（1）开发项目所有的进出口及与开发项目相邻的所有的主要交叉口应包含在研究范围内；（2）在离开发项目一定距离的，服务于开发项目的每条街道上的第一个灯控交叉口应包含在研究范围内；（3）在上述地域范围的基础上，依据当地的政策、开发项目的大小及开发地点的特性，管理机关可依据分析者提供的资料决定是否包含其它的地区；（4）必须对土地开发是否对居民区可能产生的居住影响作出判断，如果产生了影响，这一影响是否也应包括在分析工作之内也应明确；（5）对于分阶段的开发，影响范围的大小应以多阶段开发产生的积累交通量为基础；（6）可能被项目的开发影响到的所有的已知的交通拥挤点也应多注意；（7）（定量的描述）如果预测开发项目产生了相当于至少5以上的此交叉口的高峰小时容量（Peak Hour Capacity），则此交叉口应包括在研究范围之内。从以上几点可以看出，美国采用了定性和定量相结合的方法。确定研究范围时，分析人员除根据自己的专业知识作出判断以外，很强调与管理机构的沟通。3 国内确定交通影响分析研究范围的方法介绍31由服务水平的变化得出路段交通量的阈值：周商吾教授等曾对城市道路交叉口的服务水平划分进行了研究（见文献9），根据交叉口（“点”）的机动车的饱和度来确定其服务水平，如表（33）所示。参考杨佩昆教授的研究成果，徐慰慈教授等提出城市交通网络（“面”）的五种服务状态及相应的服务水平等级，结论见表（34） 。 表33 服务水平 饱和度（V/C）的变化范围 优 0.75 表34 服务水平等级 饱和度 所对应的服务状态 0.95 交通严重阻塞可以看到无论是“点”上还是“面”上，服务水平的变化对应的V/C的变化量在0.10.2之间，那么可以认为当V/C的变化大于0.1,服务水平的等级会有所变化，即若：则服务水平等级会有所变化。而 所以 ，式中：V：有开发后情况下该路段（路口）上的交通量；C，C0：该路段（路口）的通行能力；V0 ：无开发情况下该路段（路口）上的交通量；Q：开发项目产生的交通量分配到该路段（路口）上的交通量。 可以认为：若开发项目产生的交通量分配到某路段（路口）的流量大于该路段（路口）的通行能力的10，则该路段（路口）应被包含在研究范围内。10的阈值与美国的做法中第G条的规定相差不小。3 2确定交通影响范围的圈层外推法圈层外推法确定交通影响范围的基本思路是以开发设施所在路网的位置为中心，将其周围路网划分成若干个圈层，逐圈向外推移，根据一定的指标确定影响范围的最外圈层。黄肇义等用路段流量作为阈值来确定影响范围。其具体的原则是：如果开发项目产生的交通量分配到某路段的量与此路段上的原有的交通量的比值超过某一预先设定的交通影响阈值的话，则此路段在研究范围之内。可以用下式表示： 式中：K ：上述原则中提到的比值；K：预先设定的阈值； V ：开发项目产生的交通量； j ：理想路网下，结点（交叉口）的层圈数； Vj ：从第j圈进入第j-1圈时此路段上的现有交通量。黄的研究中对何谓“理想路网”、如何确定“层圈数”、确定阈值K的原则及对非理想路网的处理都给出了说明。3 1。1确定理想路网的交通影响范围 首先作出如下假设 假设1 开发设施吸引的交通在路网上的分布不存在方向性差异(即不受出行另一端点分布位置差异的影响)。 假设2 存在所有路段等级一致，路段长度一致，通行能力一致且已有交通量一致的理想路网。 假设3 路网上路段的通行能力足以满足开发设施的交通需求。 假设4 出行者对所有道路信息充分了解。 考察如下图所示的理想方格状路网。 开发设施位于O点，这里开发设施与路网均满足假设1、2、3，吸引的出行满足假设4。 对开发设施的交通影响分析常集中在高峰时段，已知开发设施高峰时段产生的车辆出行数为V。A是O点周围的第一圈节点(I1，2，3，8)，B是第二圈节点(M1，2，3，)，C是第三圈节点()。为了表述的方便，把O点称为第0圈。开发设施吸引的交通量从图上方向进入C，然后经B、A到达O点。将图中路网上的所有路段分为两种，其一是圈上的路段，如AA、BB、；其二是圈间的路段，如AO、BA、CB、。由于进入O点的路段有四个，每条路段上均等分配的开发设施吸引交通量为V/4；从B进入A的路段总数为12条，故每条路段上的均等交通量为V/12；从C进入B 的路段总数为20条，故每条路段上均分的交通量为V/20。同一圈上的所有路段构成了闭合环路，起均衡分流的作用，以保证该圈进入下一圈路段上的流量能够均等。由以上分析可知，对于上述理想路网，从O点外的第J圈(J)节点直接进入第J1圈的路段数为8J4条，每条路段均摊的开发设施吸引的交通量为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(从第二圈起)，其路段流量最大值等于第J1圈进入第J圈的路段流量值。如第二圈上流量最大的路段是位于四个角上的路段，如BB、BB、BB、BB、，其流量值等于CB上的流量，为V/20。如果已知从第J圈进入第J1圈路段上的现有交通量V，令 K若K值高于某一预先设定的阈值，则认为从第J圈进入第J1圈的路段被包括于交通影响范围之内。否则，继续往外推算，直至第JP圈进入第JP1圈的路段上的K值低于阈值(P0)，停止计算。由于第JP1圈上路段的最大流量值等于第JP圈进入第JP1圈的圈间路段流量，故第JP1圈上的路段也不在影响范围之内。影响范围包括第JP1圈以内的所有路段(不包括第JP1圈上的路段)，影响范围最边缘路段为第JP1圈进入第JP2圈的路段。这里实际上近似最短路的方法选择了出行车辆的路径，从而确定影响范围。1 理想格状路网的推广实际路网中格状路网未必十分规则，可能有些圈层的局部有缺损，而且各路段的长度、通行能力存在差异。此外，还存在非格状路网的情况，都可应用上述理想路网的方法来推定影响范围的最外圈层。(1) 格状非理想路网的情形 实际路网中缺损路段可分两种情况A 圈上的路段不缺损，圈间的路段缺损。这时圈上路段的均衡分流作用仍有效，可按实际圈间路段数计算各路段均分的交通量；B 圈上的路段缺损时，其均衡配流的效用就不存在了。这时，由该圈进入下一圈的圈间路段流量就难以均等了。但若该圈内外圈上的路段是连通的，其它圈间路段上的流量仍是相等的。若整个路网各圈上路段缺损都很严重，则分析就较为困难。因此，只要路网上路段缺损并不十分严重，一般可认为各圈间的路段上交通量是相等的。 一般来说，方格状路网外圈圈间的路段数会大于内圈圈间的路段数。若出现相反的情况，同时内圈已是影响范围的最外层，这时应继续向外推算若干圈，再确定交通影响范围。 实际路网的路段通行能力是有差异的，可按各路段剩余通行能力(路段实际通行能力减去路段现有交通流量)大小给予各路段分摊开发设施发生交通量的不同权重，剩余通行能力大的路段，权重较大；剩余通行能力小的路段，权重较小。 实际路网中存在交通量分布的方向性差异。若已知的分布中有一个或几个方向的交通分布量较多，即在同一圈层该方向的路段K值高于阈值，而其它方向路段的K值小于阈值，这时可沿着K值高的方向多计算若干圈，影响范围向该方向倾斜，这样得出的交通影响范围与实际就较为相符了。(2) 非格状路网对非格状路网，选择一些路段作为圈上的路段，另一些路段为圈间的路段，这样可将其近似转化成格状路网，如环状路网和其它不规则路网都可继续这种转化。圈层外推法确定交通影响范围的思路较为清晰，也很简单。只要在路网上定义出圈上和圈间的路段，在计算机上也很容易实现这种方法。如果开发设施生成交通量的分布已知，这种方法的计算结果，实际上就是开发设施生成的出行在影响范围内的分配结果。4 流量迭代分配法确定交通影响分析研究范围A思路：可以认为研究范围边界上的点（交叉口）有无此开发其运作状况都不会有多大的变化，也就是说此交叉口对开发项目的存在与否并不敏感。那么找到一组对开发不敏感的交叉口，由它们围成的区域就是研究范围。 基于此认识有： 表达交叉口交通运作状况的指标：如V/C、延误、排队长等。也可以是这些指标的组合，下文中以V/C为例； 如何表达交叉口对开发的敏感性：将地点开发产生的交通量等分几份，通过多次分配到各交叉口后，用V/C的变化情况来表示敏感性。 B：计算用表：路口编号路口的通行能力无开发时的路口的流量第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无开发时的饱和度第1次分配后的饱和度的变化第2次分配后的饱和度的变化第i次分配后的饱和度的变化nC 判别方法：若第k个交叉口第i 次分配后的饱和度变化与第i-1次分配后的饱和度的变化之间的差别很小（差别量在510的话），则认为第k个交叉口对开发不敏感，不在研究范围内。D 几点讨论：对于交叉口的编号此方法没有什么特殊的要求，并且事先不用根据路网的情况及交叉口的特点筛选出一个计算网络来；对路网的形状也没有要求。设地点开发产生的交通总量为Q，分配次数为i，则每次待分配的流量为Q/i。上表中每次分配后的路口的流量是实际分配的结果，而不是通过计算。采用多次分配的方法也可以使得交通分配的结果更为可靠（每次分配的方法和注意点和交通规划的“逐次分配法”相同）。方法中可以通过分析交叉口的通行能力的变化来考虑自行车的影响：自行车在各交叉口的流量大小必定会影响到此交叉口的机动车通行能力的变化，用此方法可以将此种变化考虑在内，即让每次分配后的路口的流量和路口的通行能力都发生变化，既反映了交通的实际情况又不会影响饱和度的变化趋势。这也是设计此方法的主要目的之一。5 算例有如例图1所示的开发地块位置和路网图，图中阴影部分为拟开发地块；依据地区性的交通规划的成果，非机动车在2000年和2020年的流量分别如例 图2和例图3所示，可以看到2020年的流量比2000年下降了许多，若以2020年为分析年限，非机动车的影响可以暂且不予考虑；用多次分配法分配，由于不考虑非机动车的影响可以预见前后两次分配就对某路口的影响来讲差别不会太大，为简化起见作一次分配。由开发地块产生的交通量的分配结果见例图4，无开发情况下的交通量分配结果见例图5。计算开发前后的路口的饱和度的情况见例表