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[摘 要]本文以民生工程成都“北改”为例，对重大民生工程中公路建设对道路交通通行能力的影响进行研究。结合政治规划和网络调研，本文通过建立数学模型，对单条道路通行能力和整个路网通行能力进行分析，计算路线规划前后道路通行能力的改变量，以得到提高交通能力的结论。本文的研究思路对其他改造工程中的道路优化问题有一定的借鉴意义。
[关键词]“北改”工程；路网结构；交通优化；道路通行能力模型
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.22.120
[中图分类号]U491 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）22-0-02
在道路通行能力问题上，政府以及交通管理部门都高度重视，城市道路的通行能力在一定程度上体现着城市发展的面貌。很多学者也提出了多种不同的道路通行能力概念：邵敏华看来，在城市道路通行能力研究中，整条道路通行能力用道路上某一横截面的通行能力进行替代的做法并不合适。周凤耀 等分析了城市道路通行能力的影响因素，以及提高道路通行能力的方法。宋歌提出了限于单条道路的通行能力的道路通行能力方法计算。由此可以看出，大多数学者在道路通行能力相关问题研究上，并没有将单条道路和区域路网结合起来研究，且研究局限于理论的推导，缺乏基于实例的分析。
本文通过网络调研，结合数学模型从单条道路通行能力和整个路网通行能力两个方面进行研究，并计算路线规划前后道路通行能力改变量，对区域路网改造前后交通通行能力的改善量进行定量分析，并以成都“北改”工程为例，对其交通建设进行实证研究。
1 单条道路通行能力
“北改”工程前后的道路条件将会发生较大变化，从而导致道路通行能力随之发生改变，因此，了解“北改”工程前后单条道路通行能力的变化，对研究其对成都市道路交通通行能力的影响是非常有必要的。
1.1 基本通行能力
基本通行能力是指在無复杂条件状况下，单一道路在单位时间内能够承载的最大通行交通量，通过对基本通行能力进行修正，使其与实际情况相符合。理想通行状况一般考虑以下条件：车道宽度、道路平缓度、侧向余宽、车辆类型、车辆行驶速度以及最小车头间距。
在理想状况下，建立以车流为计算基础的最大道理通行交通量计算公式，即道路基本通行能力：
式中：la为车辆之间的安全距离；lf为平均车辆长度；lf为司机反应时间内车辆继续行驶的距离；lz车辆的刹车距离；v为车辆行驶速度；t0为车头最短时距。最小车头间隔为l0，且有：
1.2 可能通行能力
道路可能通行能力的计算是实际道路、交通情况和环境条件下的可能通行能力。从道路条件以及交通条件两方面，考虑影响道路通行能力不同因素的修正系数。
（1）道路条件方面影响通行能力的因素较为复杂，多考虑影响较大的因素，在此考虑以下5种因素以及其修正系数：侧向净空宽度α1、车道宽及车道数α3、道路纵坡度α3、沿途路况条件α4、视野距离α5。
（2）交通条件修正系数主要指，对道路车辆组成进行修正，引入车辆交通条件修正系数α6，将路面混合交通情况下多种情况进行修正。故道路的可能通行能力Nk可以表示为：
（3）式中：单位为辆/小时。
1.3 實际通行能力
在道路的设计以及规划中，实际通行能力是重要的判定指标。该指标由道路可能通行能力、给定服务水平下的服务交通量m、通行能力N 3个数据进行表示，其实际通行能力Ns：
1.4 道路实际通行能力变化率
定义单条道路通行能力变化率μ为“北改”前后单条道路实际通行能力变化量|NS1-NS2|与“北改”前单条道路实际通行能力NS1之比，即：
（5）式中，NS1和NS2分别为“北改”前后所有道路的实际通行能力。
2 区域路网通行能力
2.1 研究对象
本文以站点间的最短道路距离为研究对象，对“北改”前后该区域道路形态的变化对交通通行能力的影响进行定量计算。
2.2 道路通过能力的模型建立
对“北改”区域道路长度的计算，本文采用比例尺法测量道路网中路线，研究“北改”片区道路的长度，研究方法及步骤如下。
步骤1：采集详细的道路交通路线图。
步骤2：在交通网络中均匀的选取站点。
步骤3：设计比例尺对路网进行测量，计算两两站点间的最短道路距离。
步骤4：建立站点间最短道路距离的数学模型。
步骤5：采用Floyd算法计算车辆在交通网络中行驶的最短距离。
2.2.1 相邻站点间的最短道路距离测量
本文采用两站点的最短道路距离作为评价单条道路通行能力的指标，定量表示每条道路上一辆车的通行能力。用Si表示第i个道路站点，Lij表示第i个站点到第j个站点最近道路距离。本文采用比例尺测量法，对“北改”区域道路规划提供的路线图进行长度测量，即一个像素点代表一个长度单位。
2.2.2 各站点间的最短道路距离计算
本文通过计算整个道路网络中两两站点间的最短道路距离之和ZL，定量刻画道路的通行能力，则有：
（6）式中：n为道路网络图中总站点数，Lij为从站点Sj行驶到达站点Sj的最短道路距离。
在站点的选取上遵循“前后一致”的原则，定义道路通行能力变化率η为“北改”后站点间最短距离变化|ZL1-ZL2|与“北改”前最短距离ZL1之比，即：
（7）式中，ZL1和ZL2分别为“北改”前后所有站点间的最短距离。
2.3 “北改”前后道路通行能力比较
通过最短道路距离模型计算可得两两站点间的最短道路距离变化，部分结果见表1。
因此，可求得“北改”前后路网中所有站点间的最短道路距离分别为ZL1=595 367，ZL2=563 906。虽然这里的距离并非真实的距离而是像素距离，但仍然可得“北改”规划实施后道路通行改善量为：
可见，对于整个“北改”区域的道路网络而言，随着北改工程的实施，路网密度不断提高，各个站点之间的最短道路距离减小，一定程度上提高了该区域路网的整体通行能力。
3 结 语
本文根据成都市“北改”区域的实际道路交通状况，通过对现有公路网络进行评估分析可知，“北改”工程可提高交通通行能力，“北改”道路的规划和交通的优化所带来的社会效益和经济效益是相当大的。本文研究思路可为其他旧城改造、民生工程中的道路优化问题提供借鉴。
主要参考文献
[1]邵敏华，孙立军.城市道路等效通行能力概念的提出及理论解释[J].同济大学学报：自然科学版，2008（3）.
[2]周凤耀，卜伶俐，曾菲圆，等.城市道路通行能力的研究现状及发展趋势[J].公路与汽运，2013（1）.
[3]宋歌.道路通行能力的计算[J].中国储运，2010（9）.
[4]李冬梅，李文权.道路通行能力的计算方法[J].河南大学学报：自然科学版，2002（2）.
[5]李云祯，周平，王涛，等.城市改造中的公路交通优化对能源的影响研究——以成都北改为例[J].工程管理学报，2016（4）.
[关键词]“北改”工程；路网结构；交通优化；道路通行能力模型
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.22.120
[中图分类号]U491 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2017）22-0-02
在道路通行能力问题上，政府以及交通管理部门都高度重视，城市道路的通行能力在一定程度上体现着城市发展的面貌。很多学者也提出了多种不同的道路通行能力概念：邵敏华看来，在城市道路通行能力研究中，整条道路通行能力用道路上某一横截面的通行能力进行替代的做法并不合适。周凤耀 等分析了城市道路通行能力的影响因素，以及提高道路通行能力的方法。宋歌提出了限于单条道路的通行能力的道路通行能力方法计算。由此可以看出，大多数学者在道路通行能力相关问题研究上，并没有将单条道路和区域路网结合起来研究，且研究局限于理论的推导，缺乏基于实例的分析。
本文通过网络调研，结合数学模型从单条道路通行能力和整个路网通行能力两个方面进行研究，并计算路线规划前后道路通行能力改变量，对区域路网改造前后交通通行能力的改善量进行定量分析，并以成都“北改”工程为例，对其交通建设进行实证研究。
1 单条道路通行能力
“北改”工程前后的道路条件将会发生较大变化，从而导致道路通行能力随之发生改变，因此，了解“北改”工程前后单条道路通行能力的变化，对研究其对成都市道路交通通行能力的影响是非常有必要的。
1.1 基本通行能力
基本通行能力是指在無复杂条件状况下，单一道路在单位时间内能够承载的最大通行交通量，通过对基本通行能力进行修正，使其与实际情况相符合。理想通行状况一般考虑以下条件：车道宽度、道路平缓度、侧向余宽、车辆类型、车辆行驶速度以及最小车头间距。
在理想状况下，建立以车流为计算基础的最大道理通行交通量计算公式，即道路基本通行能力：
式中：la为车辆之间的安全距离；lf为平均车辆长度；lf为司机反应时间内车辆继续行驶的距离；lz车辆的刹车距离；v为车辆行驶速度；t0为车头最短时距。最小车头间隔为l0，且有：
1.2 可能通行能力
道路可能通行能力的计算是实际道路、交通情况和环境条件下的可能通行能力。从道路条件以及交通条件两方面，考虑影响道路通行能力不同因素的修正系数。
（1）道路条件方面影响通行能力的因素较为复杂，多考虑影响较大的因素，在此考虑以下5种因素以及其修正系数：侧向净空宽度α1、车道宽及车道数α3、道路纵坡度α3、沿途路况条件α4、视野距离α5。
（2）交通条件修正系数主要指，对道路车辆组成进行修正，引入车辆交通条件修正系数α6，将路面混合交通情况下多种情况进行修正。故道路的可能通行能力Nk可以表示为：
（3）式中：单位为辆/小时。
1.3 實际通行能力
在道路的设计以及规划中，实际通行能力是重要的判定指标。该指标由道路可能通行能力、给定服务水平下的服务交通量m、通行能力N 3个数据进行表示，其实际通行能力Ns：
1.4 道路实际通行能力变化率
定义单条道路通行能力变化率μ为“北改”前后单条道路实际通行能力变化量|NS1-NS2|与“北改”前单条道路实际通行能力NS1之比，即：
（5）式中，NS1和NS2分别为“北改”前后所有道路的实际通行能力。
2 区域路网通行能力
2.1 研究对象
本文以站点间的最短道路距离为研究对象，对“北改”前后该区域道路形态的变化对交通通行能力的影响进行定量计算。
2.2 道路通过能力的模型建立
对“北改”区域道路长度的计算，本文采用比例尺法测量道路网中路线，研究“北改”片区道路的长度，研究方法及步骤如下。
步骤1：采集详细的道路交通路线图。
步骤2：在交通网络中均匀的选取站点。
步骤3：设计比例尺对路网进行测量，计算两两站点间的最短道路距离。
步骤4：建立站点间最短道路距离的数学模型。
步骤5：采用Floyd算法计算车辆在交通网络中行驶的最短距离。
2.2.1 相邻站点间的最短道路距离测量
本文采用两站点的最短道路距离作为评价单条道路通行能力的指标，定量表示每条道路上一辆车的通行能力。用Si表示第i个道路站点，Lij表示第i个站点到第j个站点最近道路距离。本文采用比例尺测量法，对“北改”区域道路规划提供的路线图进行长度测量，即一个像素点代表一个长度单位。
2.2.2 各站点间的最短道路距离计算
本文通过计算整个道路网络中两两站点间的最短道路距离之和ZL，定量刻画道路的通行能力，则有：
（6）式中：n为道路网络图中总站点数，Lij为从站点Sj行驶到达站点Sj的最短道路距离。
在站点的选取上遵循“前后一致”的原则，定义道路通行能力变化率η为“北改”后站点间最短距离变化|ZL1-ZL2|与“北改”前最短距离ZL1之比，即：
（7）式中，ZL1和ZL2分别为“北改”前后所有站点间的最短距离。
2.3 “北改”前后道路通行能力比较
通过最短道路距离模型计算可得两两站点间的最短道路距离变化，部分结果见表1。
因此，可求得“北改”前后路网中所有站点间的最短道路距离分别为ZL1=595 367，ZL2=563 906。虽然这里的距离并非真实的距离而是像素距离，但仍然可得“北改”规划实施后道路通行改善量为：
可见，对于整个“北改”区域的道路网络而言，随着北改工程的实施，路网密度不断提高，各个站点之间的最短道路距离减小，一定程度上提高了该区域路网的整体通行能力。
3 结 语
本文根据成都市“北改”区域的实际道路交通状况，通过对现有公路网络进行评估分析可知，“北改”工程可提高交通通行能力，“北改”道路的规划和交通的优化所带来的社会效益和经济效益是相当大的。本文研究思路可为其他旧城改造、民生工程中的道路优化问题提供借鉴。
主要参考文献
[1]邵敏华，孙立军.城市道路等效通行能力概念的提出及理论解释[J].同济大学学报：自然科学版，2008（3）.
[2]周凤耀，卜伶俐，曾菲圆，等.城市道路通行能力的研究现状及发展趋势[J].公路与汽运，2013（1）.
[3]宋歌.道路通行能力的计算[J].中国储运，2010（9）.
[4]李冬梅，李文权.道路通行能力的计算方法[J].河南大学学报：自然科学版，2002（2）.
[5]李云祯，周平，王涛，等.城市改造中的公路交通优化对能源的影响研究——以成都北改为例[J].工程管理学报，2016（4）.