深圳关内外交通拥堵评价及优化19页

1、深圳关内外交通拥堵评价及优化摘要本文针对深圳市特有的关内外区域划分情况，建立相应的交通模型。问题一中，首先对题目所给的数据进行处理，做出各个关口交通流量的区域分布图、日变图、周变图，求出交通流量的日变系数和高峰小时流量比，并结合深圳市道路状况和实际发展方向，得出：高峰期主要交通流量发生在关内行政、商业中心与关外住宅服务区之间；高峰期主要发生在周中上下班期间；拥堵发生地点均在关口检查站、公交车站附近。所以造成交通拥堵的深层原因主要有：城市功能分区不合理。关口区域道路网的功能架构不合理。交通管控措施不合理。本文利用“模糊综合评价方法”，根据城市交通管理评价体系中对于交通通行能力的评价指标，选择六个

2、主要的评价指标，建立交通拥堵的二层评价体系，依据城市交通管理评价体系中评价指标的参考标准对各个关口的拥堵情况做出量化评价，给出基于客观观测数据评价的交通拥堵指数和基于驾驶员主观评价的交通拥堵指数。并依据给出的模型参数给出今后进一步研究关口广场拥堵问题所需交通数据：交叉口的交通量、交叉口车辆的滞留数量、交叉口车辆的速度等交叉口数据和路段交通量、车辆平均速度等路段数据。以及驾驶员主观评判交通拥堵程度的统计数据。问题二中，首先查找资料，明确深圳市区域划分的具体规划和各分区的功能定位，在城市发展状况分析的基础上，建立“单约束重力模型”作为功能区域间交通分布预测模型，并引进区内交通依赖度，对交通流量进行

3、调整，再依据第一问对拥堵原因的分析，从减小对外交通依赖度和交通阻抗两方面提出调整区域功能、改变关口功能架构和实施交通管控的具体交通优化方案。问题三中，在高峰时期数据基础上，根据问题二中建立的单约束重力模型，给出增加某通道后关内道路阻抗的改变量，并据此得出关口流量的重新分布，然后以增加道路前后通过关口节约总时间为优化目标建立“优化模型”。根据前两问结论给出计算方法，利用MATLAB软件的向量化求解功能计算出单位时内的节约时间量，并且以南山区为例分析了优化结果。关键字：交通模型 拥堵指数 模糊综合评价 单约束重力模型 优化模型 一、问题重述问题背景交通拥堵是目前中国各大城市面临的共同难题，但拥堵的

4、成因各不相同，因而需要在摸清规律的基础上有针对性地提出解决方案。由于历史的原因，深圳由关内关外两个区域组成。关外由宝安、龙岗两个行政区和光明新区、龙华新区、坪山新区、大鹏新区四个功能区组成；关内含罗湖、福田、南山、盐田四个行政区。关外与关内由自然山丘隔开。由于有相当的一部分人口在关外居住，在关内上班，导致在上下班高峰期各关口进出通道经常成为交通最拥堵的地方，尤其以布吉关、梅林关等处为甚，在高峰期发生道路交通事故更会严重影响到广大市民的工作和生活。所以探究深圳关内外交通拥堵的深层原因并提出相应的治理方案已成为一个重要课题。目标任务根据交警部门记录的各主要关口进出通道瓶颈断面代表时段的交通流量、对

5、应车速数据和行车道数并依据深圳市功能分区划分和实际的城市发展方面解决以下问题：1) 分析造成各关口拥堵的深层原因。以梅林关为例，考虑信息不完备的影响因素构建关口交通模型，分析造成关口广场区域高峰期拥堵的直接原因，定出关口广场各连接道路拥堵指数；根据模型参数，给出今后进一步研究关口广场拥堵问题所需交通数据的采集侧重内容建议。2) 在不增加关内外通道数量的情况下，通过调整城市分区功能、改变关口区域功能架构以及改善交通管控措施等来缓解梅林、布吉等关口的交通拥堵；3) 选择合理的位置，增加关内通道，缓解关口的交通拥堵。二、问题分析问题一中，首先利用MATLAB软件对数据进行分类处理，做出各个关口交通流

6、量随时间的变化图，求出交通流量的日变系数和高峰小时流量比。做出各不同功能区之间的交通流量图。分析造成交通拥堵的深层原因。根据城市交通管理评价体系中对于交通通行能力的评价指标，选择六个主要的评价指标，建立交通拥堵的二层评价体系，并依据城市交通管理评价体系中评价指标的参考标准对各个关口的拥堵情况做出量化评价。问题二中，首先查找资料，明确深圳市区域划分的具体规划和各分区的功能定位。通过研究各分区之间的交通流量和道路阻抗等影响交通流量等因素，并参考组团城市的交通分布的历史模型，建立交通流量的单约束重力分布模型，依据模型主要参数：交通发生量、交通吸引量和道路阻抗并结合道路实际情况提出缓解交通拥堵的措施。

7、问题三中：连接某关内道路，道路阻抗发生改变，可以得到流量的重新分布，根据重新分布的流量计算各个关口拥堵指数，用一个评价函数作为优化目标函数，最后定量给出优化总体评价函数。但是由于数据种类不齐全，所以不能进行定量求解，但根据第一问及第二问的函数进行简化后可以对建设关内道路的方案进行简单分析。3、 基本假设1. 忽略天气因素对交通的影响；2. 短时间内未进行大规模的交通建设；3. 沟通关内外道路不会发生特别重大的自然灾害或交通事故；4、 符号说明符号意义单位L路段长度kmv车辆行驶速度km/hv0路段设计速度km/hdVCGiAi连续车流的车头间距道路的实际车流量道路的通行能力小区i的交通产生量小

8、区i的交通吸引量小区j到小区i的交通量mpcu/hpcu/hpcu/hpcu/hpcu/h其余符号均会在首次出现时做出说明。五、模型建立与求解5.1问题一从题目要求出发，并建立交通拥堵的评价体系定出拥堵指数,并结合深圳市具体发展情况，分析拥堵的原因。5.1.1交通拥堵评价模型的建立(一) 城市交通拥堵的分类和等级划分12根据交通流的分布特性并参考美国道路通行能力手册HCM2000和城市交通管理评价体系将城市交通网络拥堵划分为五个等级。表1 交通拥堵等级划分交通拥堵等级交通状况指数堵塞车辆速度极低几乎不能前行，基本饱和或超饱和9拥堵车辆速度较低，延误较大，饱和度较高7较拥堵车辆速度较低，有一定延

9、误，车流不稳定5较畅通车辆受外界制约较小，车流较稳定3畅通车辆自由行使，无排队现象1(二) 评价指标体系的建立通过分析研究选取饱和度、延误等六个指标建立深圳市交通拥堵的二层评价指标体系。见下图：城市交通拥堵度交叉口拥堵度路段拥堵度效率指数二次排队率饱和度平均速度单位行程延误饱和度1. 交叉口拥堵指标根据交叉口的交通特性和城市道路交叉口的作用，城市交叉路拥堵评价指标包括：饱和度U11、信号二次排队率U12、效率指数U13。饱和度U11：交叉口实际交通量与通行能力的比值。饱和度U11=V/C信号二次排队率U12：一个周期内停车二次或二次以上的车辆数与该周期时间内驶离车辆数之比。K=E+F-MU12

10、=K/M式中：E：上一周期滞留车辆数；F：本周期红灯时间来车数；M：本周期驶离车辆数；效率指数U13：通过交叉口的机动车行驶速度与相应路段上行驶速度的比重。U13=/式中：通过交叉口的车辆行驶速度；：相应路段上车辆行驶速度；2. 路段拥堵指标路段拥堵指标包括饱和度U21、平均速度U22、单位行程延误U23。饱和度U21：路段实际交通量与通行能力的比值。U21=V/C平均速度U22：车辆在路段上平均行驶速度。U22=LtL60单位行程延误U23：在单位路程上由于拥堵延误的时间。U23=Lv-Lv0L=1v-1v0式中v0为该路段的设计限速。对于特大型城市深圳快速路v0=80km/h，城市干道v0

11、=60km/h。3. 评价模型中道路与交叉口通行能力的计算3路段上一条车道的通行能力可按车头距计算：C0=1000v/d其中连续车流车头间距d，可采用下式计算：d=d0+d1+d2+iv2式中：d0：停车时的安全距离，m；d1：车辆本身长度，m；d2：驾驶员在反应时间内车辆行驶距离，m, d2=vT，T=1.2si：与车重、路面阻力系数、粘着系数、坡度有关；在通常的市区道路设计范围内（坡度|4%|），i 取0.054，d0 取2m，d1 取5m，则一条车道的理论通行能力（pcu/h）如表2所示。表2 按车头间距计算的一条车道的理论通行能力V(km/h)203035405060d/m14.321

12、9.0821.8224.7831.3138.67C0（pcu/h）140615721604161415971552根据我国对车道的通行能力的研究，采用CJJ37-1990城市道路设计规范的建议值如表5所示表3 CJJ37-1990城市道路设计规范建议的一条车道的理论通行能力V(km/h)2030405060C0（pcu/h）13801550164016901730对于多车道的通行能力，考虑到多车道的横向干扰可按下式计算：C=C0式中：为修正系数，在横向干扰不大的情况下计算方法如下：=0.9+n-20.8+0.7其中n为车道数。表4 多车道的理论通行能力 v n20304050601138015

13、50164016901730222082480262427042768333123720393640564152444164960524854085536555206200656067606920交叉口中仅考虑十字交叉口。十字交叉口的通行能力可按下式计算。C=Ci式中Ci 为各个进口的通行能力，为干扰系数。4. 评价指标的量化参照美国道路通行能力手册HCM2000和城市交通管理评价体系中相关指标的量化模型，给出各个评价指标的量化方法。表5 评价指标的量化方法交通拥堵等级交叉口拥堵指标指数饱和度U11信号二次排队率U12效率指数U13堵塞0.90.80.29拥堵0.75,0.9)0.6,0.8）

14、0.2,0.47较拥堵0.6,0.75)0.4,0.6）0.4,0.6)5较畅通0.4,0.6)0.2,0.4）0.6,0.83畅通0.40.20.81交通拥堵等级路段拥堵指标指数饱和度U21平均速度U22单位行程延误U23堵塞0.9809拥堵0.75,0.9)16,19)(70,807较拥堵0.6,0.75)19,22)(60,705较畅通0.4,0.6)22,25)(60,703畅通0.425501(三) 模糊综合评价模型4的建立以上各个评价因素是从各个不同角度对交通拥堵情况作出定量评价，下面利用多层次模糊综合评价的方法对各个有关因素进行综合评判。1. 确定因素集将路网交通拥堵的评价指标划

15、分为两个子集U=U1,U2，其中U1、U2分别为交叉口拥堵度和路段拥堵度。由于交叉口拥堵度和路段拥堵度可分别用不同的指标来衡量，因此子集U1、U2又可划分为下一子集Ui=Ui1,Ui2,Uij 分别代表交叉口拥堵度和路段拥堵度相对应的二级因素指标，即饱和度、二次排队率等。2. 建立评判集将城市的交通拥堵评判指标分为五级：V=V1,Vm=堵塞，拥堵，较拥堵，较畅通，畅通=9,7,5,3,13. 确定权重集查阅相关资料，得到:A=0.2,0.8A1=13,13,13A2=13,13,134. 基于观测数据的客观评价方法根据所测数据和各级影响因素所确定的相应权重，可以得到该区域的交通拥堵指数设fij

16、为二级影响因素的量化函数（见表7）则交叉口的拥堵指数 D1=A1(f11U11,f12U12,f13(U13)T；路段的拥堵指数 D2=A2(f21U21,f22U22,f23(U23)T；所以该区域的交通拥堵指数 D=A(D1, D2)T 5. 基于驾驶员评判的主观评价方法实际中，通常由专家组根据评判集进行评判，在交通拥堵评判中可以对在该路段行驶的驾驶员进行抽样调查，依据驾驶员的评判结果构造出每个因素的评判个模糊矩阵。例如：记第j个二级因素的评判为（rj1,rj2,rj3,rj4,rj5）(j=1,2,3),则相应的一级因素的模糊评判矩阵为Ri=r11 r12 r15r21 r22 r25

17、r31 r32 r35其中rij=评其为第j个等级的人数参评总人数i=1,2,3j=1,2,3,4,5为第i个二级因素第j个等级的隶属度。两个一级因素相应的评判向量分别为V1=A1R1VT=13,13,13R1VT=(v11,v12,v13,v14,v15)V2=A2R2VT=13,13,13R2VT=(v21,v22,v23,v24,v25)令 u1=j=15v1j, u2=j=15v2j，则u1、 u2分别是一级因素为交叉口拥堵、路段拥堵的隶属度，记u=（u1，u2），于是可以得到对该区域交通拥堵的综合评价指标为D=Wu=0.2u1+0.8u2(四) 模型的求解对于基于观测数据的客观评价模

18、型，拥堵指数D=AD1, D2其中： D1=A1(f11U11,f12U12,f13(U13)TD2=A2(f21U21,f22U22,f23(U23)T依据给出的权重，得：D=0.213f11U11+f12U12+f13U13+0.813（f21U21,f22U22,f23(U23)）对于基于驾驶员的主观评判的评价体系，要确定出该区域的拥堵指数必须对通过该区域的驾驶员进行抽样调查，获得驾驶员对各个评价拥堵的二级因素的量化评价。得到模糊评判矩阵Ri，然后带入公式Vi=AiRiVT=(vi1,vi2,vi3,vi4,vi5)得到评价拥堵的一级因素的评判向量，带入公式最后按公式ui=j=15vij

19、得到评价拥堵的一级因素的量化评价，最后按公式D=Wu=W（ u1，u2）T得到评价该区域的交通拥堵指数。(五) 模型的检验与评价根据题目所给数据只能给出相应路段的拥堵指数如下：表6 梅林关 布吉关早高峰部分路段拥堵指数关口名称路段断面及方向饱和率平均速度单位路程平均延误拥堵指数梅林关梅观公路普滨加油站南行9999.0梅观公路南行-市区方向9999.0梅观公路南坪立交桥下北行3111.7南坪快速路1.3公里东行-西5112.3南坪快速路1.3公里西行-东9113.7布吉关布吉关（出、北行）5112.3布吉关（入、南行）5997.7福龙路福龙路隧道北行(香环立交)7133.7福龙路隧道南行(香环立

20、交)7113.0清水河清坪快速清水河联检站出口北行9134.3由表六可知梅林关出入方向的拥堵情况最为严重，在布吉关南行方向，即早高峰入关方向的拥堵情况也很严重。基于观测数据和基于驾驶员主观评价的模糊综合评价交通拥堵指数可以别从客观和主观两个角度对交通拥堵的情况做出评判。前者的评价指数即时性强，但可能由于实际路况、驾驶情况的不同，不能及时修正，可作为交通实时拥堵情况的评价方法；后者的评价指数较为主观，能很好的描述交通拥堵对驾驶员的影响程度，但不能及时对拥堵情况做出评价，可作为该区域交通建设的参考指标。5.1.5交通数据的采集侧重内容根据交通拥堵评价模型中基于客观观测数据的评价拥堵程度的六个指标：

21、交叉口的饱和率、二次排队率、效率指数、路段的饱和率、单位路程延误、平均速度的计算方法，要求出该区域交通拥堵指数需要测得交叉口的交通量、交叉口车辆的滞留数量、交叉口车辆的速度等交叉口数据和路段交通量、车辆平均速度等路段数据。根据交通拥堵评价模型中基于驾驶员主观评判的评价拥堵程度的方法，建议对驾驶员的主观驾驶体验进行抽样调查，得到其主观评判交通拥堵程度的统计数据。5.1.2深圳交通流量图1. 区域流量分布图由交通流量区域分布图可以发现，交通流量最大的路段主要位于各个功能区域之间，结合深圳市功能区域划分的情况可以得出交通流量主要发生在城市金融、行政、商贸中心区和城市综合服务拓展区、住宅区之间。2.

22、交通流量日分布图以107国道为例。由交通流量日分布图可以发现，交通流量的高峰期主要在早8点、晚6点附近，高峰小时交通流量比为：=高峰小时流量全天交通流量=6.7%3. 早高峰流量周分布图以107国道为例。由交通早高峰流量周分布图可以发现周一至周五的早高峰流量明显比周末同时段交通流量大。依据交通日变系数=周平均日观测交通量观测日交通量得周一至周日的早高峰交通日变系数如下：表7早高峰交通日变系数周一周二周三周四周五周六周日早高峰交通流量6070621260704358494253363645早高峰日变系数1.16 1.19 1.16 0.83 0.94 1.02 0.70 由交通流量的周分布图和高

23、峰期交通流量日变系数可知：造成交通拥堵的主要原因之一是周一至周五早晚高峰中的上下班车辆。5.1.3城市发展状况分析依据深圳市城市划分情况，将市域分为10个区，关外有两个行政区和四个功能区，关内有四个行政区。根据深圳市城市总体规划（2010-2020）将深圳市全市地域空间划分为五个分区，即中心城区、西部海滨分区、中部分区、东部分区、东部海滨分区。每个分区由13个组团构成，实施差异化的发展策略。表8 深圳市分区划分深圳市域分区划分区域功能定位包含区域子区功能定位中心城区行政、文化、金融、商贸与创意中心福田行政、文化中心罗湖金融、商贸中心南山高新技术、教育科研中心西部海滨分区生产服务中心、高新技术和

24、先进制造基地宝安中心组团（新安、西乡）发展现代物流西部工业组团（沙井、松岗）高端制造业园区西部高新组团（光明新区等）高新技术产业和城市农业生产基地中部分区城市综合服务拓展区，客运、货运枢纽中部综合组团（龙华、民治）中心市区的功能拓展区中部物流组团（平湖、布吉）物流枢纽东部分区先进制造和技术产业基地龙岗中心组团区域性综合服务中心东北工业组团（坪山等）新型工业基地东部海滨分区自然保护区、旅游中心盐田港口物流东部生态组团（葵涌等）旅游中心5.1.4 深圳市关口拥堵的深层原因根据数据处理和图像分析，并结合深圳市交通路网和关口的实际情况，得出关口拥堵的原因如下： 城市功能分区不合理。在深圳市各个分区内的

25、城市功能并不完善，居住在关外的人需要穿过关口到关内满足其各项如工作、医疗、教育等的需求，造成关口拥堵。 关口区域道路网的功能架构不合理。通过Google earth可以发现出入关口的道路大部分为弯道，关口道路弯曲的设计使车辆在过关时容易造成抢道情况，并且关外进车道多于关口车道，再加上关口的检查站、公交车站和减速带，更加减慢了车辆过关的速度，加剧拥堵程度。 交通管控措施不合理。高峰期交通疏导力度不足，公交线路规划不合理。5.2问题二 根据深圳市的实际发展状况建立恰当的交通分布模型，提出交通优化方案。5.2.1 交通分布模型的建立(一) 组团城市交通分布的历史模型6由于各城区内部的城市功能并不完善

26、，导致各城区之间联系度较大，跨区间出行量较高；根据相关资料的查询，城市的形态发展将趋向于城市组团，各组团内部功能齐全，交通出行量大部分集中于组团内部，路网形态呈多中心放射型，交通流分布呈多峰式，能有避免单一路段的交通拥堵。实际上，根据当斯定律，新建的道路设施会诱发新的交通量，因而为解决深圳市交通拥堵的根本性问题，应从区域功能调整入手，向着组团城市的形态发展。1. 无约束重力模型重力模型是模拟物理学中万有引力定律而提出的交通分布模型，是应用比较广泛的交通分布预测法，其基本形式为：qij=KGiAjRij式中qij为交通小区j到i的交通量（pch/h），Gi为小区i的交通发生量（pch/h），Aj

27、为小区j的交通吸引量（pch/h）,相反Ai为小区i的交通吸引量，Gj为小区j的交通产生量，Rij为交通阻抗（如交通区间的距离、时间），、K为参数。此模型为无约束重力模型，本身不满足交通守恒约束条件中的任何一个。即：inqij=Ajjnqij=Gi2. 单约束重力模型 仅要求保证交通流守恒约束条件inqij=Aj，考虑分布到分布阻抗不只是一个简单的表示，而应采用更一般的函数关系为fRij，,下面给出美国公路局交通分布模型（BPR）：qij=GiAjKijfRijjnAjKijfRij式中Kij为小区i与j间的固有关系调整指数，其计算公式为Kij=1-Yijij/(1-Yijij)式中：ij：i

28、小区到j小区的实际交通分布量与计算交通分布量之比；Yij：i小区到j小区的实际分布交通量与i小区的出行发生量之比。3. 双约束重力模型 同时满足小区i和j交通流守恒inqij=Aj, jnqij=Gi的模型为：qij=aiGiAjbjfRij式中ai=1/jbjAjfRij，bj=iaiGifRij。(二) 模型选择及优化简单的重力模型不能反映出城市布局对交通分布的影响，并且不符合实际，双约束模型计算过程较为复杂，不实用，因而选择单约束重力模型作为理想组团城市交通分布模型。实际组团城市区中的内部功能不足导致城区间的交通流量增加，其中工作和居住产生的交通量占有很大比重，城市各个主要功能对交通的影

29、响如表9示表9 功能布局对交通影响程度的权重分配6功能布局职住教育商业中心医疗卫生餐饮娱乐文化体育其它合计权重0.350.150.150.10.10.050.11代码m1m2m3m4m5m6m71系数n1n2n3n4n5n6n71给出的权重为理想状态下的最大值，考虑到实际组团城市区内部功能的差异性，给出系数ni表示实际发展情况，ni0,1，引入参数ci、cj表示小区i与j 对区内交通的依赖程度：ci=i=17mini, cj可根据小区j的发展状况给出。至此可以确定实际组团城市区的区间交通分布模型：qij=GiAjKijfRijcicjjnAjKijfRij(三) 模型参数的标定1. 交通产生量

30、与生成量各小区的交通产生量G和交通吸引量A可根据道路交通调查确定出，并假定在较短时间段内不会发生太大的变化，因为小区的交通产生量与吸引量与小区内常住人口，从业人口以及产业结构有关，这些量在短时间内不会发生较大变化。因此主要考虑阻抗函数以及小区对内交通依赖程度的影响因素。2. 阻抗函数的确定查阅美国道路通行能力手册HCM2000知路段流量阻抗函数可确定为（以通行时间为例）：T=T01+aU21b式中：T为实际路段通行时间，T0为自由流状态下通行时间，U21为路段饱和度，a，b为参数，与公路类型有关，下表为手册中对a，b的标定。表10 高速公路和多车道公路推荐的阻抗参数设施类型自由流速度km/h通

31、行速度km/hab高速公路120860.396.3112850.327.0104830.259.096820.188.588800.110.0多车道公路96880.096.088820.086.080750.076.072670.076.0根据文献可给出交叉口延误模型7：T1=T0p11+p21+expp3-p4U11式中：T1为实际交叉口通行时间，T0为自由流状态下通行时间，U11为交叉口饱和度，p1，p2，p3，p4为参数。5.2.2 缓解交通拥堵措施方案的提出1. 减小对外交通依赖度在短时间内各区域的交通流量总量不会发生大的变化，假设为一定。交通总量为区内交通量和区间交通量之和，关口的拥

32、堵主要是区间交通量过大造成的，故可从较小区间交通量，增大区内交通量着手解决关口拥堵。根据第一问求解结果可知，梅林关和布吉关的拥堵情况很严重，由题目中给出的地理坐标并利用Google地图知梅林关口连接着关内的福田区及关外龙华和光明新区，布吉关口连接着关内的罗湖区、盐田区和关外的坪山和大鹏新区。为减少关内与关外间的交通流量，可增加罗湖、盐田、福田区域的住宅规划范围，提高关内功能的完整性，从而提高对内交通依赖度，同时发展关外城区的工商业和服务业促进各功能区的域协调发展，减小关外区域对关内区域的交通依赖度。2. 控制交通流量交通流量的及时疏导可明显缓解关口的拥堵情况。梅林布吉两关周期性出现交通拥堵，属

33、于常发性瓶颈问题，交通路段的参数a，b保持不变，欲降低交通阻抗，需有效控制瓶颈路段的出入流量。主要措施有： 限制关联交叉口交通汇入，以进关为例，梅观公路南行-市区方向拥堵严重，应在其相关联的有南坪快速与丰泽湖通道交叉口（经纬坐标22.59407，114.05922），梅观路交叉口（22.59328，,114.05121），南坪快速交叉口（22.59855,114.04822）进行交通疏导。 交通分流，加大交通建设力度，打通“断头路”，构建合理交通路网。 瓶颈路段外围剩余量转移，在相关交叉口以拥挤收费，分时段放行等手段促使剩余交通主动转移。对于突发性瓶颈问题，应加强事故多发路段的交通信息掌控，做

34、好应急处理决策。3. 减小道路阻抗交通量一定时，道路阻抗越大，拥堵指数越高，故减小道路阻抗可有效缓解交通拥堵。根据阻抗函数，还可从增加道路通行能力方面降低道路阻抗，分析各种道路的交通功能特性如表11；表11 各种公路交通特性8道路等级快速路主干路次干路支路交通联系区位特征非相邻组团及对外交通邻近组团及中心组团组团内部片区内部功能特性高速低速通过性集聚性可达性强可达性弱隔离性大不需隔离交叉口间距大交叉口间距小机动车流量大非机动车流量大不直接为两侧用地服务直接为两侧用地服务分析梅关广场的交通架构知，一方面关口处只有梅关路主干线和南坪快速这两条交通能力强的道路，其余都是次干路，因此可通过拓宽次干路的

35、方法均衡交通流量；另一方面，部分交叉口间距较近（如22.587196,114.055287与22.587988,114.054053）导致交叉口延误增加、道路横向干扰加大，故可以对道路的交叉口进行分级改造。5.3问题三通过增加一定数量的关内通道，综合改善拥堵效果。5.3.1模型建立增加关内通道，主要是改变关内交通方式，将交通拥堵严重的关口交通流量分流至其他关口。为定量描述问题（1）设连接道路为快速路和主干道，其通行能力与数据表中道路类似（2）主要研究梅林关、布吉关等关口早晚高峰时期的交通流量（3）增加关内道路后，各关口出入流量不变。1.确定最大流量及峰值时间段首先根据已有数据，需要确定何时为高

36、峰时段。根据表一对一个星期每个小时流量监测的数据（将无效数据记为0），并设对确定k,i的有效数据个数为m,可以得到关口k平均每天的i时的算术平均流量qk,i=17q(k,i,j)m然后确定何时为高峰时段。由于考虑上班下班，所以计算拥堵关口每天6至12时的数据和15至20时的数据。对每个关口流量最大时的时间进行对流量的加权平均H=qkmax*hmaxqkmax得到H即为需要进行分配流量的高峰时间点。各个关口计算用流量即为qk,H。计算代码详见附件。2.高峰流量在增加关内道路后的重新确定各个区域之间关口r的交通流量qij,r等于qij,r=KGiAjRij,r由于只是增加关内连接道路，而没有改变区

37、域构架，每天居民的出行需求不会改变，所以Gi(区域i的交通发生量（pch/h）)和Aj（小区j的交通吸引量）不会变化。道路阻抗Rij,r会因为增加关内通道连接数而改变。设增加关内通道后，各关口交通阻抗为Rij,r由模型假设（3），任意两区域之间关口流量总和不变，所以rqij,r=rqij,r 即为rKGiAjRij,r=rKGiAjRij,r Rij,r的计算结果不一定能保证上式有解，则可用满足比例条件的解给出结果： 设rqij,r=rKGiAjRij,r=Qij 增加关内道路后的流量为qij,r,则可得qij,r=Qij*KGiAjRij,rrKGiAjRij,r题中统计数据种类不全无法得到

38、通行阻抗。但是由于任意两区域之间关口流量总和不变，所以可以直接对照数据查得某区域间通行流量，对两个关口可以设出其中一个关口流量，带未知数对优化结果求解。3.增加关内道路后的优化效果评价增加关内通道的目的是缓解拥堵，如果将各个关口拥堵指数改善量作为优化结果，因为出入关总流量不变，而且关口数不变，所以部分关口交通拥堵指数的降低必然是以某些关口拥堵指数增加为代价，那么总体优化结果很难表示。由于拥堵导致的问题主要是浪费时间，那么优化结果可以用总通过关口减少的时间表示。设在关口A与关口B处连接了通道。通行关口的长度为：A为lA，B为lB连接前关口A的流量为qA，车速为vA，关口B的流量为qB，车速为vB

39、；连接后关口A的流量为qA，车速为vA，关口B的流量为qB，车速为vB。由于各车辆行驶路程与其起点终点不确定，则可以以通过关口节约的时间作为标准。单位时间内，连接关内道路前后所有车辆节约总时间为T=（qA*lAvA+qB*lBvB)-( qA*lAvA+qB*lAvB)T为单位时间节约时间量，计算结果为单位时间节约时间比，为无量纲量。4. 模型求解下表给出流量高峰时间各关口的流量与车速和相应车道数推荐最大通行力。表12 流量高峰时间各关口交通流量数据注：深色表示拥堵，浅色蓝色表示畅通 由于目前收集的数据不完备，所以可以简化问题，用总体节约时间最大为目标给出一个基本解答。考虑每个关口的最大通行能

40、力，增加关内道路，用最大通行能力和速度作参考,使峰值流量时间的拥堵得到缓解。从每个断面峰值流量、车速及推荐最大通行能力表12可以看出：南山区内，3号断面“G4(广深高速)(2260km+969m)南行-北-战略” 晚间高峰车速只有23.4km/h,其相邻南行5号断面“沙河西路白芒关检查站出-南-战略”车流量远远小于推荐最大通行能力，所以可以在关内107国道和白芒之间架设通道； 福田区内，福龙关北行（7号断面“福龙隧道-南向北行驶”）和梅林关南行（10号断面“梅观公路普滨加油站南行-北-战略”）晚间高峰时段都是拥堵严重，所以恰巧可以在福龙关和梅林关之间 架设通道，使福龙关北行车辆走梅林关，梅林关南行车辆走福龙关，缓解交通压力；罗湖区内，12号断面“清坪快速清水河联检站入口南行-北-战略”13号断面“保洁路清水河检查站出-南-战略”、17号断面“丹沙路沙湾检查站入-北-战略”和18号断面“沙湾路沙湾检查站出-南-战略，的流量均远远小于推荐最大交通流量，并且车速都比较快（18号断面没有车速数据，但是由于它和17号断面位置相似，车道数相同，并且流量远远小