降雨对城市交通拥堵的影响分析.pdf
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1、第41 卷第9期2023年9月文章编号:1 0 0 9-7 7 6 7(2 0 2 3)0 9-0 1 7 1-0 6市放技术Journal of Municipal TechnologyVol.41,No.9Sep.2023D0I:10.19922/j.1009-7767.2023.09.171降雨对城市交通拥堵的影响分析汤柳丹*,洪奇(杭州交通工程咨询有限公司,浙江杭州3 1 0 0 0 0)摘要:降雨通常会加重城市交通拥堵,增加通行时间,影响居民出行体验和城市经济社会发展。为缓解降雨对城市交通的影响,需要对城市干道交通拥堵形成的原因进行定量和定性分析。通过分析不同天气下车辆在快速路上的行
2、驶速度和延误指标的变化特征,判断雨天与交通拥堵的关系;再通过计算不同降雨量对道路通行能力、车头间距、停车距离、驾驶员反应能力等方面的影响程度,从而达到通过降雨量预报就能预判城市拥堵程度,交通管理部门可以据此采取相应的交通管理措施。关键词:交通拥堵;降雨量;通行能力;附着系数;车头间距Tang Liudan*,Hong Qi中图分类号:U491Analysis of the Impact of Rainfall on Urban Traffic Congestion(Hangzhou Transportation Engineering Consulting Co.,Ltd.,Hangzhou
3、310000,China)Abstract:Rainfall usually exacerbates urban traffic congestion,increases passing time,affect residents travel ex-perience,and affect urban economic and social development.In order to alleviate the impact of rainfall on urbantraffic,it is necessary to conduct quantitative and qualitative
4、 analysis of the causes of traffic congestion on urbanmain roads.The changing characteristics of vehicle speed and delay index on expressways are mainly analyzed underdifferent weather conditions in this article to judge the relationship between rainy days and traffic congestion;Theimpact of differe
5、nt rainfall on road capacity,headway,parking distance,driver response ability are calculated topredict the degree of urban congestion through rainfall forecasting.According to this data,the traffic managementdepartment can take corresponding traffic management measures.Key words:traffic congestion;r
6、ainfall;traffic capacity;coefficient of adhesion;headway文献标志码:A近年来,随着杭州城市快速路和地铁网逐步延伸和开通,加上各类“治堵”措施的出台,杭州的交通拥堵情况有所缓解。然而受杭州的地形和城市历史影响,加之快速路廊道资源稀少、机动车保有量持续增加等原因,导致早晚高峰快速路的拥堵和缓行情况始终无法得到有效缓解,通勤时间仍然较长,甚至部分路段和互通开通即排队。而南方阴雨天频繁的特点,更是加剧了杭州交通拥堵的现象。在降雨对交通和道路的影响方面,翟菲菲 1 研收稿日期:2 0 2 3-0 4-1 4作者简介:汤柳丹,女,工程师,硕士,主要研
7、究方向为交通运输工程。引文格式:汤柳丹,洪奇.降雨对城市交通拥堵的影响分析 J.市政技术,2 0 2 3,41(9):1 7 1-1 7 6.(TANGLD,HONGQ.Analysisofthe impactofrainfall on urban traffic congestion J.Journal of municipal technology,2023,41(9):171-176.)究了阴雨天气城市干道交通拥堵形成机理与疏导方法;季天剑 2 研究了降雨对轮胎与路面附着系数的影响;张海泉 3 研究了沥青路面潮湿与积水条件下典型车辆制动行为;张义等 4 研究了降雨对高速公路行车安全的影响
8、,并提出了相应对策。笔者将在已有研究的基础上,通过分析不同降雨天延误指数的变化,来揭示降雨对交通的影响特征,并根据通行能力的内涵,研究雨天通行能力变化特征,以此来确定降雨对道路通行能力的折减程度。1721交交通拥堵特征1.1整体运行特征1)研究范围:杭州市主城区,包括上城区、拱墅区、西湖区(除景区)和滨江区。重点研究核心区快速路在不同天气下的交通状况和路面水膜厚度。2)研究数据年限:2 0 2 0 年9 月和1 2 月以及2021年9 月和1 2 月。1.2雨天运行特征杭州地区春季和夏季降雨频繁,从经验值来看,降雨会对城市道路运行产生一定的影响;从机动车个体来说,雨雪天能见度低,视线差,影响驾
9、驶员反应能力和车辆行驶速度,同时降雨导致路面积水湿滑,路面附着系数减小,车辆间距增加;从出行方式来说,雨天导致市民偏向选择机动车出行,使得路网整体交通压力增加。笔者将从宏观角度(延误指数、降雨量等)和微观角度(水膜厚度、制动距离等)分析降雨对城市交通拥堵的影响程度。1.2.1降雨等级划分降雨分为微量降雨(零星小雨)、小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨共7 个等级,具体划分Tab.2 Comparison of expressway operating speed between rainy days and non-rainy days2020年9月天气速度/(km/h)在途量/(辆/h
10、)降雨天23.34非降雨天24.04变化-2.9%由表2 可以看出,快速路在非降雨天的运行速度均大于降雨天的运行速度,且不受在途量增减的影响。由此可知,降雨对城市道路的运行速度有一定阻碍。由于延误指数与道路运行速度有关,因此对2020年9 月和2 0 2 1 年9 月工作日快速路运行速度时变情况进行分析,如图1 3 所示。由图2 可以看出,在7:0 0 2 1:0 0 社会活动频繁的时段交通量不是自由流,且降雨天快速路运行速度总体小于非降雨天。由图3 可以看出,2 0 2 1 年9 月1 0 日1 2:0 0 左右降雨量达到3 0 0 mm以上,为特大暴雨,而当天的快速路运行速度也从1 2:0
11、 0 开始环比下降,且由于下午有中雨或大雨,9月1 0 日快速路运行速度相对Journal of Municipal Technology见表 1 5。Tab.1 The rainfall classification at different periods of timemm时段降雨量降雨等级12h降雨量微量降雨(零星小雨)0.1小雨0.14.9中雨5.014.9大雨15.029.9暴雨30.069.9大暴雨70.0139.9特大暴雨140.01.2.22雨天交通运行特征1)雨天拥堵概率2020年9 月和1 2 月以及2 0 2 1 年9 月和1 2 月共8 9 个工作日中雨天为2 7 d
12、,其中延误大于1.5的有1 6 d,占雨天的59%。2)速度特征2020年9 月和1 2 月以及2 0 2 1 年9 月和1 2 月降雨天和非降雨天快速路运行速度(取均值)对比见表2。表2 降雨天和非降雨天快速路运行速度对比2020年1 2 月2021年9月速度/(km/h))在途量/(辆/h)32.8923.3033.0224.08-0.4%-3.2%第41 卷表1 不同时段的降雨等级划分24h降雨量0.10.19.910.024.925.049.950.099.9100.0249.9250.02021年1 2 月速度/(km/h)在途量/(辆/h)速度/(km/h)在途量/(辆/h)33.
13、8423.1833.0223.432.5%-1.1%9月其他周五低,降幅约5%。3)延误特征杭州“城市数据大脑”以延误指数显示交通拥堵程度,计算公式为:延误指数=实时运行速度/自由流速度。延误指数是相对值,反映相对延误程度。2020年9 月和1 2 月以及2 0 2 1 年9 月和1 2 月降雨天和非降雨天的延误指数对比见表3。由表3 可以看出,降雨天的延误指数均比非降雨天的延误指数高,且在途量的增减幅度小于延误指数的增幅,说明降雨对道路的运行效率确实存在影响。2雨雨天通行能力变化特征道路通行能力是指道路能够疏导交通流的能36.3536.42-0.2%24.3324.64-1.3%33.263
14、2.771.5%第9期天气中雨无无无无无无小雨小雨中雨中小雨暴雨大雨小雨小雨小雨无无无小雨时间09-0109-0209-0309-0409-0709-0809-0909-1009-1109-1409-1509-1609-1709-1809-2109-2209-2309-2409-2509-2809-290:0070.31:0071.12:0071.771.13:0071.54:0071.671.672.55:0072.26:0065.366.266.27:0052.68:0048.59:0044.847.210:0050.452.052.9 48.2 53.0 49.611:0058.312:
15、0058.059.858.6 56.013:0053.255.714:0051.954.051.6 45.415:0053.316:0056.455.717:0053.654.752.018:0047.219:0046.851.651.120:0056.260.559.221:0060.660.522:0064.365.764.2 58.623:0068.380.0汤柳丹等:降雨对城市交通拥堵的影响分析70.970.671.270.870.770.971.271.772.153.853.5 55.3 46.852.150.146.844.546.8 45.046.159.858.656.353
16、.849.853.453.455.349.849.660.769.568.666.7Fig.1 Details of expressway operating speed for each working day in September,202017370.171.171.371.3 71.571.071.170.971.671.070.971.371.471.471.472.272.066.363.065.748.243.348.858.357.754.856.4 54.2 50.4 53.351.648.847.456.154.8 54.054.958.158.556.656.355.5
17、52.254.453.952.551.141.352.242.753.246.954.146.650.544.350.553.359.155.460.765.169.370.671.071.071.371.471.271.872.065.465.553.553.247.847.249.645.945.844.149.248.651.250.850.548.150.350.153.053.848.953.552.548.449.250.249.757.158.554.954.656.8 53.7 54.852.4 51.658.658.358.157.660.056.164.463.168.66
18、8.1图1 2 0 2 0 年9月每个工作日快速路运行速度详情70.269.668.470.071.971.670.970.471.272.170.970.470.071.769.261.142.240.846.148.343.445.842.346.847.650.444.046.547.746.556.561.961.166.667.971.171.272.271.962.745.745.146.747.947.248.147.446.443.445.160.465.169.768.263.469.069.069.171.371.971.671.062.8 62.962.147.946.5
19、47.3 49.4 46.452.646.652.050.642.441.339.740.0 38.242.4 42.744.943.2 46.5 45.246.144.6 44.042.543.649.353.154.150.447.757.154.6 56.256.352.652.647.750.151.3 46.747.250.2 45.438.951.348.648.647.643.149.749.346.045.247.946.143.044.742.239.945.646.546.0 45.9 48.548.955.954.263.2 59.762.266.764.970.971.
20、571.771.371.271.772.171.772.171.169.070.770.370.171.2 71.463.3 61.8 63.862.0 65.738.345.137.753.549.549.752.3 46.449.341.847.549.844.047.841.941.651.548.241.350.537.550.050.248.848.444.5 48.941.446.846.350.050.856.857.060.866.971.271.171.471.769.972.071.971.771.372.071.4 71.771.571.770.471.644.448.4
21、43.047.847.348.350.247.346.351.848.358.560.065.064.362.768.868.871.270.571.771.470.970.170.951.341.450.746.243.048.944.547.638.956.7 52.6 52.344.157.553.758.767.6 64.266.965.170.771.571.972.049.446.749.152.455.149.040.047.245.053.759.870.271.171.171.872.065.170.671.471.471.471.863.861.450.146.644.84
22、2.543.748.939.842.939.146.355.769.469.770.169.870.670.370.009-01-09-02-09-03-09-0460.0-09-07-09-0809-09(4/uy)/率09-10-09-1150.009-14-09-15-09-1609-17-09-1840.0-09-21-09-22-09-23-09-24-09-2509-2830.0-09-2920.0时刻1:002:003:00 4:005:006:007:008:00 9:00 10:00 11:0012:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00
23、 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 24:00注:黑色线表示非降雨天,红色线表示降雨天。图2 2 0 2 0 年9月工作日快速路运行速度时变图Fig.2 Time-varying diagram of expressway operating speed on working days in September,2020力。而在雨天,由于能见度降低和路面湿滑,驾驶员会增加跟车距离,从而降低道路通行能力。根据理论通行能力模型,考虑不同降雨量对公式的修正。2.1理论通行能力模型根据通行能力的性质与使用要求,可将其分为理论通行能力与实际通行能力。174282624(/uX)
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