城市主干路交通功能可靠度量化评价方法transport.chd.edu.cn/Upload/PaperUpLoad/c727f8bc-a394...第3期严亚丹,等:城市主干路交通功能可靠度量化评价方法

第１８卷　第３期

２０１８年６月

交通运输工程学报

JournalofTrafficandTransportationEngineeringVol1049008１８　No1049008３

June２０１８

收稿日期２０１８Ｇ０１Ｇ１６基金项目国家自然科学基金项目(５１２７８４６８５１４０８５５２)作者简介严亚丹(１９８６Ｇ)女河南周口人郑州大学副教授工学博士从事交通规划与设计研究通讯作者王东炜(１９６１Ｇ)男河南郑州人郑州大学教授工学博士

文章编号１６７１Ｇ１６３７(２０１８)０３Ｇ０１５７Ｇ１０

城市主干路交通功能可靠度量化评价方法严亚丹１仝　佩１宁佐强２王东炜１

(１1049008郑州大学土木工程学院河南郑州　４５０００１２1049008中国海外发展有限公司香港　９９９０７７)

摘　要为了定量评价城市主干路交通功能的实现程度建立了城市主干路交通功能可靠度的计算

方法分析了主干路交通功能的３个主要特征即承载较大交通流量具有较高运行速度与服务于

中长距离出行应用可靠度理论提出了城市主干路交通功能可靠度的概念选取行程速度和直行

率之积作为可靠度的计算指标构建了基于概率论的交通功能可靠度计算方法分析了２个计算指

标的阈值范围对比了交通功能可靠度与服务水平的区别与联系针对郑州市２个主干路单元评

价了其高峰和非高峰时段的交通功能可靠度计算结果表明行程速度与直行率之积不相关且可

认为二者相互独立主干路与支路交叉口的直行率均大于主干路与次干路交叉口的直行率实测的

４组数据中直行率分别高出０２７１００６２０２２９和００３４连接老城区与高新区的科学大道在高峰

和非高峰时段的交通功能可靠度分别为０８０３和０７０２交通功能实现程度处于较高水平老城区

的东风路在高峰时段的交通功能可靠度为０３８６其交通功能特征和实现程度相对较弱远低于科

学大道科学大道上３个交叉口的服务水平均为一级高峰和非高峰时段的路段服务水平分别处于

C级B级而高峰时段东风路上３个交叉口的服务水平分别为二级二级和三级路段服务水平处

于C级科学大道的整体服务水平优于东风路可见交通功能可靠度评价结果与服务水平分析

结果的趋势基本一致但与服务水平相比交通功能可靠度更能体现主干路的功能特征和外界因素

对交通运行的随机影响关键词交通管理主干路交通功能可靠度量化评价方法服务水平

中图分类号U４９１１　　　文献标志码A

Quantitativeevaluationmethodoftrafficfunctionreliabilityforurbanarterialroads

YANYaＧdan１TONGPei１NINGZuoＧqiang２WANGDongＧwei１

(１SchoolofCivilEngineeringZhengzhouUniversityZhengzhou４５０００１HenanChina

２ChinaOverseasLandandInvestmentLtdHongKong９９９０７７China)

AbstractAcalculatingmodeloftrafficfunctionreliabilityforurbanarterialroadswasestablishedtoquantitativelyevaluateitsachievementdegreeThekeyfeaturesoftrafficfunctionsofarterialroadswereanalyzedincludingthefollowingthreeaspectsundertakinglargertrafficvolumes

havinghigherspeedandservingmediumＧlongdistancetravelThedefinitionoftrafficfunctionreliabilityofurbanarterialroadswasproposedbythereliabilitytheoryThetravelspeedandproductofstraightrateswereselectedasthecorrespondingindicatorsforthetrafficfunctionThecalculation method oftrafficfunctionreliability based onthe probabilitytheory wasconstructedThethresholdrangesoftwocalculationindicatorswereanalyzedThedifferences

交　通　运　输　工　程　学　报２０１８年

andconnectionsbetweenthetrafficfunctionreliabilityandservicelevelwerecomparedThetrafficfunctionreliabilityduringthepeakandoffＧpeakhourswasevaluatedfortwoarterialroadunitsinZhengzhouCalculationresultshowsthatthereisnocorrelationbetweenthetravelspeedandproductofstraightratesandtheyarefurtherconsideredtobeindependentThestraightratesattheintersectionsbetweenthearterialroadsandbranchroadsarehigherthanthoseattheintersectionsbetweenthearterialroadsandsubＧarterialroadsThefourmeasuredgroupsofstraightratesare０２７１００６２０２２９and０1049008０３４higherrespectivelyDuringthepeakandoffＧpeakhoursthetrafficfunctionreliabilityofKexueRoadwhichconnectstheolddistrictandhighＧtechdevelopmentdistrictis０1049008８０３and０1049008７０２respectivelyTheachievementdegreeoftrafficfunctiononKexueRoadreachesahighlevelThetrafficfunctionreliabilityofDongfengRoadwhichislocatedin the old districtis ０1049008３８６Thereliability characteristics andachievementdegreeoftrafficfunctionofDongfengRoadarefarlowerthanthatofKexueRoadTheservicelevelsofthreeintersectionsonKexueRoadareallleveloneDuringthepeakhoursandoffＧpeakhoursservicelevelsofsegmentsonKexueRoadareclassBandCrespectivelyTheservicelevelsduringthepeakhoursofthreeintersectionsonDongfengRoadareleveltwo

leveltwoandlevelthreerespectivelyandtheservicelevelofsegmentonDongfengRoadisclassCTheservicelevelofKexueRoadisbetterthanthatofDongfengRoadingeneralTheevaluationresultsoftrafficfunctionreliabilityarebasicallyconsistentwiththeanalysisresultsofservicelevelHowevercomparedwiththeservicelevelthetrafficfunctionreliabilityforurbanarterialroadscanbetterreflectthefunctioncharacteristicsandeffectsofexternalfactorsontheurbanroadstrafficoperation８tabs１２figs３０refsKeywordstrafficmanagementarterialroadtrafficfunctionreliabilityquantitativeevaluationmethodservicelevelAuthorresumesYAN YaＧdan(１９８６Ｇ)femaleassociateprofessorPhDyanyadanzzueducn

WANGDongＧwei(１９６１Ｇ)maleprofessorPhDdongweiwangzzueducn

０　引　言

城市道路依照其功能定位划分为不同等级多层次的城市道路共同形成城市脉络在城市道路系

统中分担不同功能基于此laquo城市道路工程设计规

范raquo(CJJ３７mdash２０１２)中从道路功能角度将城市道路

分为４个等级快速路主干路次干路和支路其中

对主干路的描述为主干路应连接城市各主要分区以交通功能为主已有研究共识认为交通功能为

服务于城市不同组团之间中长距离快速的以机动

车为主的交通出行[１]速度快流量大出行距离较

长是主干路交通功能的主要特点为保障主干路交

通功能的实现现行道路工程相关设计规范对其交

通设计提出了细致要求然而两侧土地利用性质交通管控机非混行等往往导致主干路交通功能难

以充分发挥制约城市路网体系的整体运行效率寻求合适的评价指标并构建有效的评价方法定量

化评价城市道路规划设计功能在实际运行阶段的实

现程度是检验道路网络结构合理性的关键环节而目前本方向相关研究尚且较少定量化的评价方

法尤为缺乏[２]城市交通评价逐渐开始从运行过程中的随机性

问题角度来看待城市交通运行可靠性理论被越来

越多地应用于交通问题的研究[３]Kuang等研究了

行程时间可靠度与路网通行能力可靠度之间的相互

关系[４]Uchida将交通需求出行的发生和出行者

的行为３类随机因素作为影响路网行程时间可靠性

的主要原因并在可靠性影响因素分析基础上构建

了路网行程时间可靠性模型[５]Wang等基于出行

时间可靠度形成了道路网络的双目标用户均衡模

型[６]Pokharel等从可靠性的角度针对网络关闭的

脆弱性构建了路段改善的优先权序的路网评价方

法[７]DeOliveira等以路段行程时间变异系数作为

城市路网可靠性评价指标分析路网结构可靠性损

伤成因[８]Woodard等基于手机 GPS数据提出了

预测道路网络上出行路径行程时间可靠性的方

８５１

第３期严亚丹等城市主干路交通功能可靠度量化评价方法

法[９]Chen等采用基于Copula方法估算城市干路

的行程时间可靠度[１０]陈艳艳等综述了道路交通运

行状态可靠性的评价方法[１１]并提出畅通可靠度的

概念[１２]从交通随机性角度思考对于城市道路单

元与整体路网运营状态进行评价王卓等采用密度

指标取代传统饱和度指标进一步优化畅通可靠度

方法[１３]李小静等定义动态行程时间可靠度概念从道路使用者角度优化了传统行程时间可靠度理

论[１４]任刚等提出了城市道路功能匹配度概念并借助模糊综合评判等方法定量分析道路实际运行与

预设功能吻合程度[２１５]然而其选取相同的均值性

指标评价不同等级道路方法难以有效区别不同等

级道路的功能特点王京京等开始注重城市道路交

通功能和服务功能系统可靠度的研究并借助蒙特

卡罗的方法进行概率计算定量评价道路网络衔

接[１６]严亚丹等针对快速路和次干路分别以通过功

能和集散功能为主的特点选取速度和交叉口左转

等交通运行作为指标定量研究了城市快速路次干

路的功能可靠度评价[１７Ｇ１８]在城市道路规划与设计阶段以道路分级和功

能分析为重要前提和基础并贯穿整个过程在运行

期间需对其进行持续性的评估是一个动态过程然而在交通运行阶段道路交通运行状态评价的现

状研究主要基于服务水平分析如果前后阶段的目

标对应关系不一致可能导致运行与规划设计的偏

离使得道路交通系统的运行效率下降李相勇等

在分析道路服务水平因素的基础上提出了采用模

糊数学的方法对城市道路服务水平进行评价[１９]况爱武等将路段通行能力和 OD需求视为离散的随机

变量研究了随机供求下的道路服务水平可靠

性[２０]杨富社等提出了基于行程时间指数的城市快

速路服务水平评价方法[２１]何兆成等引入交通拥堵

时空累积指标对区域交通运行状态进行判别与定量

分析[２２]Lei等研究了变化的服务水平条件下的城

市快速路的行程时间可靠度[２３]Martin等基于车辆

延误的模糊模型确定双车道道路的服务水平[２４]中国laquo城市交通运行状况评价规范raquo(GBT３３１７１mdash

２０１６)规定了城市道路交通运行状况评价的内容和

流程并按照路段平均行程速度与自由流速度的关

系将路段交通运行状况划分为５个等级２０１６年美

国道路通行能力手册(HighwayCapacity Manual

HCM)中强调了可靠度在交通运行分析中的重要

性但主要涉及公路的行程时间可靠度仍主要依据

平均行程速度将城市道路路段设施的服务水平分

为 A~F级在快速路次干路功能可靠度研究[１７Ｇ１８]的基

础上本文以主干路交通功能为研究对象基于其

功能特征和可靠度的概率测度方法在交通运行

阶段针对性地提出城市主干路交通功能可靠度

的概念作为定量评价主干路交通功能实现程度

的概率测度指标并构建相应的计算模型与服务

水平进行比较

１　主干路交通功能可靠度量化评价方法

１１　基本概念与表征指标

可靠度指产品或系统在规定的条件和时间完成预定功能的概率[１１]对于主干路而言其交通功

能的发挥受到多种因素的影响包括与沿线土地利

用性质有关的接入口的设置即接入口的间距接入

管理方式等断面型式和空间布置即车道数是否

设有机非分隔带等相交道路的等级交叉口的间距

和控制方式即信号配时是否合理等交通流的组

成由于这些因素的随机作用城市主干路交通功

能的实现具有不确定性当以概率来度量时形成

主干路交通功能可靠度的概念即在正常使用条件

和规定的时间内主干路实现预定交通功能的概率它通过评价主干路在一定时间内实现预定交通功能

的可靠程度来有效描述其一定时间内的运行状态及

预测未来的可能状态当功能可靠度的评价结果较

差时需要提出方案措施进行改善以使运行阶段的

功能与规划设计功能相一致亦或根据实际运行的

功能特征进行道路功能等级的调整城市主干路的交通功能主要体现在３个方面

承载较大交通流量具有较高运行速度与服务于中

长距离出行借鉴系统可靠性理论定义主干路的

交通功能可靠度为在规定条件下和规定时间内完

成其预定交通功能的概率并以其作为主干路交通

功能的量化评价方法根据其功能特征相应地选

取交通流量速度与出行距离作为主干路交通功能

的直观表征指标为充分反映主干路的整体运行速度综合主干

路路段单元行车速度与交叉口单元处延误两方面因

素选取行程速度作为功能评判的速度指标即行程

时间包括车辆在各交叉口的延误主干路有服务中长距离交通出行的功能在车

辆行为上则表现为在主干路上连续直行通过多个交

叉口为统计方便以沿主干路行驶连续经过３个

或以上交叉口的车辆作为分析对象即车辆出行距

９５１


离包括从出行源点附近的支路汇集到次干路从次

干路汇集到主干路进而在主干路上连续经过３个

或以上交叉口再从主干路分散到次干路和支路的

过程采用该连续３个或以上交叉口的车辆直行率

之积作为表征主干路中长出行距离功能的指标同

时考虑有文献提出中距离的低限为３００m[２５]亦有文献认为主干路的优势出行距离为１７km(当次

干路间距为４００m支路间距为１５０m 时)[２６]因此假设主干路单元所涉及的３个相邻的主干路交

叉口的总间距不宜过小以１km作为临界距离

１２　计算方法

根据主干路交通功能可靠度的定义其计算方

法可描述为在规定的条件下和规定的时间内交通

流量平均行程速度与直行率指标均达到主干路功

能要求水平的概率公式为

RF ＝P Q geQ０vgev０SgeS０( ) (１)式中RF 为主干路交通功能可靠度P(1048944)为各指

标均达到主干路功能要求水平的概率Q 为交通流

量Q０为交通流量阈值v为平均行程速度v０为

行程速度阈值S为直行率之积S０为直行率之积

阈值主干路交通运行中vQ 与S 均为随机变量

联合概率密度函数f(QvS)结构复杂参考美国

联邦公路局的 BPR 路阻函数模型[２７]交通流量与

行程时间的关系为

TQ ＝T０１＋α QC

aelig

egraveccedil

ouml

oslashdivide

β

[ ] (２)

式中TQ 为当交通流量为Q 时的路段行程时间T０

表示零流量时车辆在路段上的行驶时间C 为路段

实际通行能力αβ为模型参数考虑到交通流量和行程速度之间具有较强的

相关性最终选取v和S 作为主干路交通功能可

靠度的计算指标行程速度主要为车辆在路段上

的行为描述而直行率为车辆在交叉口处的转向

行为描述二者间逻辑关系不大故假设二者相互

独立交叉口直行率越大则主干路服务于中长距

离出行的程度越高主干路距离功能实现程度越大行程速度越大主干路速度功能实现程度越大但相

应地其承载大交通流量的功能水平降低为保证

评价的全面性与合理性应针对指标设置合理行程

速度的上下限阈值则主干路功能可靠度的计算

方法可表达为在规定条件下和规定时间内主干路

上的车辆行程速度与直行率之积均在阈值区间内的

概率公式为

RF ＝P v０１ levlev０２( )P(SgeS０) (３)式中v０１和v０２分别为行程速度的上下限阈值

１３　指标阈值范围

受限于交通运行中各随机因素的影响主干路

往往难以达到其设计的理想运行状态实地交通调

查发现主干路的车辆行驶速度普遍小于设计速度且设计速度通常表示基本路段的运行速度未考虑

交叉口延误的影响[２８]故行程速度指标的阈值设

置应低于设计速度水平经典的速度Ｇ流量函数关

系见图１Vf 为畅行速度Qm 为最大交通流量[２９]

图１　速度Ｇ流量函数关系

Fig１　SpeedＧflowfunctionrelationship

当主干路车流密度过小速度过大时道路资源

浪费事故风险率高交通流量与通行能力的比值

(VC)过小主干路承载大交通流量的交通功能难

以发挥车流密度过大速度过小交通易发生阻塞

VC过大主干路较高行程速度的功能无法实现因此在设计速度范围内以VC 作为速度指标阈

值设定的基准鉴于主干路以交通功能为主选取

VC为０６即laquo城市道路工程设计规范raquo(CJJ３７mdash

２０１２)中一二级服务水平的临界负荷度计算相应

行程速度的阈值为

v０＝f－１(０６C) (４)

　　直行率之积主要反映主干路上车辆出行距离属

于中长出行距离的概率为准确计算主干路服务于

中长运行功能的实现程度所选直行率之积较大为

宜可取为０５５

１４　服务水平分级与交通功能可靠度

服务水平是衡量交通设施提供运行质量好坏的

指标laquo城市道路工程设计规范raquo(CJJ３７mdash２０１２)主要对城市快速路的通行能力和服务水平做出了具体

规定和分析关于其他等级的城市道路则主要根

据控制延误负荷度排队长度等指标将城市道路

交叉口服务水平分为４个等级见表１

０６１


表１　信号交叉口服务水平等级划分

Tab１　Servicelevelclassificationofsignalizedintersections

服务水平一级二级三级四级

控制延误(s1048944veh－１) ＜３０３０~５０５０~６０ ge６０

负荷度＜０６０６~０８０８~０９ ge０９

排队长度m ＜３０３０~８０８０~１００ ge１００

　　HCM(２０１６)基于路段平均行程速度与自由流

速度的关系将服务水平划分为 A~F等级见

表２此外服务水平主要基于城市道路的平均交通

运行状态与道路使用者的感受偏重集计分析其等

级判定的评价方法未针对性地考虑各等级道路的不

同功能特征城市主干路交通功能可靠度是基于概

率测度的定量评价方法依据实时交通参数调查表２　路段服务水平等级划分

Tab２　Servicelevelclassificationofsegments

服务水平基准自由流速度(mile1048944h－１)

５５５０４５４０３５３０２５

A ＞４４＞４０＞３６＞３２＞２８＞２４＞２０

B ＞３７＞３４＞３０＞２７＞２３＞２０＞１７

C ＞２８＞２５＞２３＞２０＞１８＞１５＞１３

D ＞２２＞２０＞１８＞１６＞１４＞１２＞１０

E ＞１７＞１５＞１４＞１２＞１１＞９＞８

Fle１７ le１５ le１４ le１２ le１１ le９ le８

或任一VC ＞１０

动态反映主干路交通功能的发挥情况故将主干路

服务水平分析及与功能可靠度评价进行比较以校

验所提方法的合理性与可行性

图２　城市主干路单元研究区域

Fig２　Researchareasofurbanarterialroadunits

２　实例分析

选取郑州市科学大道和东风路２处主干路研究单

元作为数据采集点其中科学大道限速为６０km1048944h－１东风路限速为４０km1048944h－１研究区域内各相交道路

位置和等级见图２２个主干路单元的２~４位置为

车辆直行率数据采集点采用多功能交通调查仪

MTCＧ１０的ldquoITFrdquo模式以５min为单位记录各交

叉口处车辆的转向情况在１５两处设置行程时间

数据采集点采用 MTCＧ１０的ldquoVLPrdquo模式记录经

过１５检测线处的车牌号与通过时刻计算得到车

辆行程时间２个主干路单元上检测线的距离分别

为１０１３km基于距离和行程时间计算得到车辆

行程速度交通调查的时段均为７３０~１１３０分为

高峰(７３０~９３０)与平峰(９３０~１１３０)２个时段

进行统计整理

２１　调查数据分析

科学大道单元和东风路单元各交叉口处调查方

向上的车辆直行率分别见图３４科学大道段所经

的３个交叉口均为信号控制交叉口直行率相近均保持在０８以上主要原因为科学大道段两侧附近

没有密集设置学校医院商场等吸引大量交通的吸

引源符合主干路交通功能实现的控制性要求东风

路的３个交叉口直行率呈依次下降平均值分别为

０1049008９２９０８４８０７００且越级交叉口(即主干路与支

路交叉口)处的车辆直行率大于相邻等级交叉口(即主干路与次干路交叉口)

１６１


图３　科学大道各交叉口直行率

Fig３　StraightratesofintersectionsonKexueRoad

图４　东风路各交叉口直行率

Fig４　StraightratesofintersectionsonDongfengRoad

从功能等级而言主干路以交通功能为主次干

路以集散功能为主支路强调服务功能主干路与

次干路交叉口处的转向行为是集散功能发挥的重要

体现[１８３０]而对于支路无论是考虑交通运行效率

的发挥还是交通安全均被认为不宜直接与主干路

衔接[１６]即避免越级交叉口的存在此外从断面

结构型式而言次干路一般为双向２~４车道支路

一般为双向２车道次干路所能承担的交通流量大

于支路故越级交叉口处的车辆直行率大于相邻等

级的道路所形成的交叉口为进一步论证该分析的

合理性随机选取了郑州市其他４组主干路不同等

级交叉口进行直行率调查和统计分析结果见图５可以看出４组数据中主干路与支路交叉口的直行

率均大于主干路与次干路交叉口的直行率分别高

出０２７１０２２９００６２和００３４以５min为单位时段分别计算科学大道段和

东风路段上车辆的平均行程速度结果见图６科

学大道在高峰与平峰时段车辆的平均行程速度分别

为３１６５４６３１km1048944h－１２个时段的差异明显而东风路在高峰与平峰时段车辆的平均行程速度分别

为２４０４２３２８km1048944h－１差异较小且整体低于科

图５　直行率对比

Fig５　Comparisonofstraightrates

图６　主干路单元行程速度对比

Fig６　Comparisonoftravelspeedsbetweenarterialroadunits

学大道的平均行程速度此外东风路的行程速度

标准差为３１７km1048944h－１明显小于科学大道的行程

速度标准差９８８km1048944h－１整体波动较小作为连接郑州市高新区与老城区的主干路科

学大道主要服务于城市不同组团间较长距离交通出

行而老城区的东风路周边用地性质多为商业用地分布有密集的交通发生和吸引源高峰与平峰交通

运行区别不明显流量高峰持续时间延长车辆行程

速度较低

２２　行程速度与直行率之积的不相关检验

式(３)的成立以独立性假设为前提采用２个主

干路单元的实地调查数据进行假设检验以５min作为单位时段将随机变量平均行程速度v与直行率

之积S的调查数据分为４８个样本２个主干路单元

相应的行程速度与直行率之积的散点分布见图７将数据导入SPSS统计分析软件进行相关性分

析两变量间Pearson相关系数Kendall相关系数

Spearman相关系数与００５置信度水平下双侧显著

性检验计算结果分别见表３４

　　根据SPSS相关性评判原则２个研究单元处的

平均行程速度直行率之积均呈显著不相关关系

２６１


图７　平均行程速度与直行率之积的关系

Fig７　Relationshipbetweenmeantravelspeedand

productofstraightrates表３　科学大道相关性分析的统计指标

Tab３　Statisticalindicatorsofcorrelation

analysisonKexueRoad

方法 Pearson Kendall Spearman

相关系数０１２６－００９６－０１３３

显著性(双侧) ０２４１０２８５０１６４

表４　东风路相关性分析的统计指标

Tab４　Statisticalindicatorsofcorrelation

analysisonDongfengRoad


相关系数０１３８０１２６０１７７

显著性(双侧) ０３４８０２０７０２４４

图８　v与S 在不同分布函数下的拟合优度

Fig８　FittinggoodnessesofvandSunderdifferentdistributionfunctions

进一步结合 Palisade决策分析软件采用二次对数Logistic等２８种函数对二者之间的相关关系进

行非线性拟合其中１１种函数的拟合优度结果见

图８可以看出科学大道的幂函数和S函数拟合优

度值最大均为０１１１东风路的线性函数对数函

数和二次函数拟合优度值最小均仅为００１９２８种

函数的拟合优度均处于较低水平综合相关性分析

与非线性拟合的结果认为两功能表征指标不相关进而认为二者相互独立

２３　主干路单元服务水平判定与分析

表２为主干路信号交叉口服务水平的判断标

准依据的３个指标分别为控制延误负荷度和排

队长度结合实地调查数据计算得到２个主干路

单元所含各交叉口的相关指标及服务水平判定结果

见表５６依据laquo城市道路工程设计规范raquo(CJJ３７mdash

２０１２)中的主干路交叉口服务水平等级划分条件

６个交叉口的服务水平均符合设计要求且科学大

道的服务水平高于东风路表５　科学大道各交叉口的服务水平

Tab５　ServicelevelsofintersectionsonKexueRoad

相交道路控制延误(s1048944veh－１)负荷度排队长度m 服务水平

丁香里５０４９１８一级

银屏路１８０５６２３一级

金梭路１７０５１２２一级

表６　东风路交叉口的服务水平

Tab６　ServicelevelsofintersectionsonDongfengRoad


丰乐路３４０６２３４二级

天明路４２０７１４７二级

丰庆路５１０７９８３三级

　　科学大道设计速度与限速为６０km1048944h－１东风

路设计速度与限速为４０km1048944h－１依据 HCM(２０１６)中的路段服务水平划分以及中国laquo城市交通

运行状况评价规范raquo(GBT３３１７１mdash２０１６)中的规

定建议采用限速作为基准自由流速度计算得到

科学大道和东风路的服务水平见表７

３６１


表７　科学大道和东风路的服务水平

Tab７　ServicelevelsofKexueRoadandDongfengRoad

主干路科学大道东风路

时段高峰(７３０~

９３０)

平峰(９３０~

１１３０)

高峰(７３０~

１１３０)

平均行程速度(km1048944h－１) ３１６４６３２４０

服务水平 C B C

２４　功能可靠度计算结果分析

结合实地调查数据分别拟合科学大道东风路

调查路段的平均行程速度与流量的关系函数分别

见图９１０图中R２为拟合优度可以看出科学大

道段散点数据行程速度跨度范围较大为２６８３~５５1049008７０km1048944h－１且以４０km1048944h－１为界限明显划分

为上下２段故采用不同函数对２段分别拟合与科学

大道不同在调查时段内东风路段最大平均行程速度

仅为３３０９km1048944h－１所有散点均处于流量Ｇ速度曲线

的下半段故将其均视为高峰时段

　　以负荷度０６作为行程速度指标阈值的选取基

准计算得到高峰时段行程速度的下限为２４km1048944h－１非高峰时段行程速度的上限为５５km1048944h－１阈值处

于laquo城市交通运行状况评价规范raquo(GBT３３１７１mdash

２０１６)中的主干路轻度拥堵至畅通区间见表８Vk

为路段平均行程速度东风路行程速度的下限阈值

图９　科学大道平均行程速度Ｇ流量关系

Fig９　MeantravelspeedＧflowrelationshipofKexueRoad

图１０　东风路平均行程速度Ｇ流量关系

Fig１０　MeantravelspeedＧflowrelationshipofDongfengRoad

为２０km1048944h－１该阈值处于主干路的轻度拥堵至基

本畅通的行程速度区间表８　路段交通运行状况等级划分

Tab８　Classificationoftrafficoperationconditionsforroadsegments km1048944h－１

运行状况等级畅通基本畅通轻度拥堵中度拥堵严重拥堵

取值范围 Vk＞０７Vf ０５Vf＜Vkle０７Vf ０４Vf＜Vkle０５Vf ０３Vf＜Vkle０４Vf Vkle０３Vf

图１１　直行率之积对比

Fig１１　Comparisonofproductofstraightrates

　　基于实地调查数据以５min作为时间间隔计算得到２个主干路单元的直行率之积结果见

图１１可以看出东风路与科学大道直行率之积均

值分别为０５５与０８１科学大道服务于中长距离

出行的特征更为明显采用 VB语言编写程序在验证了v与S 相互独立的基础上依据式(３)计算

出２个主干路单元的交通功能可靠度结果见

图１２科学大道高峰与非高峰时段的功能可靠度分

别为０1049008８０３与０７０２交通功能实现程度均处于较

图１２　交通功能可靠度对比

Fig１２　Comparisonoftrafficfunctionreliabilityvalues

高水平且非高峰时段略优于高峰时段东风路一直

处于高峰运行状态功能可靠度仅为０1049008３８６交通功

能实现程度低于科学大道

４６１


科学大道主要服务于城市不同组团间较长距离

交通出行通勤出行是其交通流量主要构成同时道

路断面尺寸更大(双向八车道)路面等级较高交通

设施完善中央分隔采用物理的隔离护栏交叉口服

务水平和直行率相对较高东风路为双向六车道的

主干路中央分隔采用双黄线周边分布有密集的商

场酒店公园学校等交通发生和吸引源沿线服务

用地较多科学大道的交通功能可靠度优于东风

路其交通功能特征更为明显故与仅考虑平均行

程速度的路段服务水平的分析结果相比交通功能

可靠度更能体现主干路的功能特征以及外界随机因

素对道路交通运行的影响响应了 HCM(２０１６)中城市道路路段分析应重视直行交通的观点作为单

元功能可靠度指标可直接应用于系统功能可靠度的

评价

３　结　语

(１)基于可靠度理论结合城市主干路的交通功

能特征提出了交通功能可靠度的计算方法作为评

价城市主干路交通功能实现程度的定量指标(２)郑州市２个主干路单元计算结果表明与服

务水平相比交通功能可靠度同时考虑了行程速度

和直行率能够更直观地反映主干路的交通功能特

征对于分析主干路交通功能的实际运行状况与规

划设计目标的吻合程度优化不同等级道路之间的

衔接从而充分发挥主干路交通功能具有重要意义(３)后续将采集更多城市主干路数据样本进行

指标阈值分界的深入研究划分可靠度取值范围以

对应不同的交通功能实现程度此外快速路以快

速通过功能为主次干路强调集散功能主干路则以

交通功能为主三者在功能特征指标选取以及阈值

设定上均有所不同在不同等级城市道路功能分析

的基础上构建路网系统功能可靠度评价方法亦是

进一步研究的重要方向

参考文献

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６６１


andconnectionsbetweenthetrafficfunctionreliabilityandservicelevelwerecomparedThetrafficfunctionreliabilityduringthepeakandoffＧpeakhourswasevaluatedfortwoarterialroadunitsinZhengzhouCalculationresultshowsthatthereisnocorrelationbetweenthetravelspeedandproductofstraightratesandtheyarefurtherconsideredtobeindependentThestraightratesattheintersectionsbetweenthearterialroadsandbranchroadsarehigherthanthoseattheintersectionsbetweenthearterialroadsandsubＧarterialroadsThefourmeasuredgroupsofstraightratesare０２７１００６２０２２９and０1049008０３４higherrespectivelyDuringthepeakandoffＧpeakhoursthetrafficfunctionreliabilityofKexueRoadwhichconnectstheolddistrictandhighＧtechdevelopmentdistrictis０1049008８０３and０1049008７０２respectivelyTheachievementdegreeoftrafficfunctiononKexueRoadreachesahighlevelThetrafficfunctionreliabilityofDongfengRoadwhichislocatedin the old districtis ０1049008３８６Thereliability characteristics andachievementdegreeoftrafficfunctionofDongfengRoadarefarlowerthanthatofKexueRoadTheservicelevelsofthreeintersectionsonKexueRoadareallleveloneDuringthepeakhoursandoffＧpeakhoursservicelevelsofsegmentsonKexueRoadareclassBandCrespectivelyTheservicelevelsduringthepeakhoursofthreeintersectionsonDongfengRoadareleveltwo

leveltwoandlevelthreerespectivelyandtheservicelevelofsegmentonDongfengRoadisclassCTheservicelevelofKexueRoadisbetterthanthatofDongfengRoadingeneralTheevaluationresultsoftrafficfunctionreliabilityarebasicallyconsistentwiththeanalysisresultsofservicelevelHowevercomparedwiththeservicelevelthetrafficfunctionreliabilityforurbanarterialroadscanbetterreflectthefunctioncharacteristicsandeffectsofexternalfactorsontheurbanroadstrafficoperation８tabs１２figs３０refsKeywordstrafficmanagementarterialroadtrafficfunctionreliabilityquantitativeevaluationmethodservicelevelAuthorresumesYAN YaＧdan(１９８６Ｇ)femaleassociateprofessorPhDyanyadanzzueducn

WANGDongＧwei(１９６１Ｇ)maleprofessorPhDdongweiwangzzueducn

０　引　言

城市道路依照其功能定位划分为不同等级多层次的城市道路共同形成城市脉络在城市道路系

统中分担不同功能基于此laquo城市道路工程设计规

范raquo(CJJ３７mdash２０１２)中从道路功能角度将城市道路

分为４个等级快速路主干路次干路和支路其中

对主干路的描述为主干路应连接城市各主要分区以交通功能为主已有研究共识认为交通功能为

服务于城市不同组团之间中长距离快速的以机动

车为主的交通出行[１]速度快流量大出行距离较

长是主干路交通功能的主要特点为保障主干路交

通功能的实现现行道路工程相关设计规范对其交

通设计提出了细致要求然而两侧土地利用性质交通管控机非混行等往往导致主干路交通功能难

以充分发挥制约城市路网体系的整体运行效率寻求合适的评价指标并构建有效的评价方法定量

化评价城市道路规划设计功能在实际运行阶段的实

现程度是检验道路网络结构合理性的关键环节而目前本方向相关研究尚且较少定量化的评价方

法尤为缺乏[２]城市交通评价逐渐开始从运行过程中的随机性

问题角度来看待城市交通运行可靠性理论被越来

越多地应用于交通问题的研究[３]Kuang等研究了

行程时间可靠度与路网通行能力可靠度之间的相互

关系[４]Uchida将交通需求出行的发生和出行者

的行为３类随机因素作为影响路网行程时间可靠性

的主要原因并在可靠性影响因素分析基础上构建

了路网行程时间可靠性模型[５]Wang等基于出行

时间可靠度形成了道路网络的双目标用户均衡模

型[６]Pokharel等从可靠性的角度针对网络关闭的

脆弱性构建了路段改善的优先权序的路网评价方

法[７]DeOliveira等以路段行程时间变异系数作为

城市路网可靠性评价指标分析路网结构可靠性损

伤成因[８]Woodard等基于手机 GPS数据提出了

预测道路网络上出行路径行程时间可靠性的方

８５１














































水平进行比较































９５１
























aelig

egraveccedil

ouml

oslashdivide

β

[ ] (２)















概率公式为




















v０＝f－１(０６C) (４)











０６１





控制延误(s1048944veh－１) ＜３０３０~５０５０~６０ ge６０

负荷度＜０６０６~０８０８~０９ ge０９

排队长度m ＜３０３０~８０８０~１００ ge１００










５５５０４５４０３５３０２５

A ＞４４＞４０＞３６＞３２＞２８＞２４＞２０

B ＞３７＞３４＞３０＞２７＞２３＞２０＞１７

C ＞２８＞２５＞２３＞２０＞１８＞１５＞１３

D ＞２２＞２０＞１８＞１６＞１４＞１２＞１０

E ＞１７＞１５＞１４＞１２＞１１＞９＞８








２　实例分析












高峰(７３０~９３０)与平峰(９３０~１１３０)２个时段

进行统计整理








０1049008９２９０８４８０７００且越级交叉口(即主干路与支


１６１


































速度较低











２６１






analysisonKexueRoad


相关系数０１２６－００９６－０１３３

显著性(双侧) ０２４１０２８５０１６４





相关系数０１３８０１２６０１７７

显著性(双侧) ０３４８０２０７０２４４



































３６１






９３０)

平峰(９３０~

１１３０)

高峰(７３０~

１１３０)

平均行程速度(km1048944h－１) ３１６４６３２４０

服务水平 C B C






































４６１















评价

３　结　语
















参考文献

References




































法综述及展望[J]公路２００３(１０)１２７Ｇ１３１





用[J]土木工程学报２００３３６(１)３６Ｇ４０





研究[J]中国公路学报２０１３２６(２)１３４Ｇ１３９１４９







５６１







型[J]系统工程理论与实践２０１０３０(９)１７１６Ｇ１７２１







２１２Ｇ２１７





Chinese)



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工程２００７２５(６)２５Ｇ３０






















学２００５



Chinese)


大学２００６
















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水平进行比较































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β

[ ] (２)















概率公式为




















v０＝f－１(０６C) (４)











０６１





控制延误(s1048944veh－１) ＜３０３０~５０５０~６０ ge６０

负荷度＜０６０６~０８０８~０９ ge０９

排队长度m ＜３０３０~８０８０~１００ ge１００










５５５０４５４０３５３０２５

A ＞４４＞４０＞３６＞３２＞２８＞２４＞２０

B ＞３７＞３４＞３０＞２７＞２３＞２０＞１７

C ＞２８＞２５＞２３＞２０＞１８＞１５＞１３

D ＞２２＞２０＞１８＞１６＞１４＞１２＞１０

E ＞１７＞１５＞１４＞１２＞１１＞９＞８








２　实例分析












高峰(７３０~９３０)与平峰(９３０~１１３０)２个时段

进行统计整理








０1049008９２９０８４８０７００且越级交叉口(即主干路与支


１６１


































速度较低











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analysisonKexueRoad


相关系数０１２６－００９６－０１３３

显著性(双侧) ０２４１０２８５０１６４





相关系数０１３８０１２６０１７７

显著性(双侧) ０３４８０２０７０２４４



































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平峰(９３０~

１１３０)

高峰(７３０~

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平均行程速度(km1048944h－１) ３１６４６３２４０

服务水平 C B C






































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评价

３　结　语
















参考文献

References




































法综述及展望[J]公路２００３(１０)１２７Ｇ１３１





用[J]土木工程学报２００３３６(１)３６Ｇ４０





研究[J]中国公路学报２０１３２６(２)１３４Ｇ１３９１４９







５６１







型[J]系统工程理论与实践２０１０３０(９)１７１６Ｇ１７２１







２１２Ｇ２１７





Chinese)



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工程２００７２５(６)２５Ｇ３０






















学２００５



Chinese)


大学２００６
















６６１
























aelig

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β

[ ] (２)















概率公式为




















v０＝f－１(０６C) (４)











０６１





控制延误(s1048944veh－１) ＜３０３０~５０５０~６０ ge６０

负荷度＜０６０６~０８０８~０９ ge０９

排队长度m ＜３０３０~８０８０~１００ ge１００










５５５０４５４０３５３０２５

A ＞４４＞４０＞３６＞３２＞２８＞２４＞２０

B ＞３７＞３４＞３０＞２７＞２３＞２０＞１７

C ＞２８＞２５＞２３＞２０＞１８＞１５＞１３

D ＞２２＞２０＞１８＞１６＞１４＞１２＞１０

E ＞１７＞１５＞１４＞１２＞１１＞９＞８








２　实例分析












高峰(７３０~９３０)与平峰(９３０~１１３０)２个时段

进行统计整理








０1049008９２９０８４８０７００且越级交叉口(即主干路与支


１６１


































速度较低











２６１






analysisonKexueRoad


相关系数０１２６－００９６－０１３３

显著性(双侧) ０２４１０２８５０１６４





相关系数０１３８０１２６０１７７

显著性(双侧) ０３４８０２０７０２４４



































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９３０)

平峰(９３０~

１１３０)

高峰(７３０~

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平均行程速度(km1048944h－１) ３１６４６３２４０

服务水平 C B C






































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评价

３　结　语
















参考文献

References




































法综述及展望[J]公路２００３(１０)１２７Ｇ１３１





用[J]土木工程学报２００３３６(１)３６Ｇ４０





研究[J]中国公路学报２０１３２６(２)１３４Ｇ１３９１４９







５６１







型[J]系统工程理论与实践２０１０３０(９)１７１６Ｇ１７２１







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工程２００７２５(６)２５Ｇ３０






















学２００５



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控制延误(s1048944veh－１) ＜３０３０~５０５０~６０ ge６０

负荷度＜０６０６~０８０８~０９ ge０９

排队长度m ＜３０３０~８０８０~１００ ge１００










５５５０４５４０３５３０２５

A ＞４４＞４０＞３６＞３２＞２８＞２４＞２０

B ＞３７＞３４＞３０＞２７＞２３＞２０＞１７

C ＞２８＞２５＞２３＞２０＞１８＞１５＞１３

D ＞２２＞２０＞１８＞１６＞１４＞１２＞１０

E ＞１７＞１５＞１４＞１２＞１１＞９＞８








２　实例分析












高峰(７３０~９３０)与平峰(９３０~１１３０)２个时段

进行统计整理








０1049008９２９０８４８０７００且越级交叉口(即主干路与支


１６１


































速度较低











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analysisonKexueRoad


相关系数０１２６－００９６－０１３３

显著性(双侧) ０２４１０２８５０１６４





相关系数０１３８０１２６０１７７

显著性(双侧) ０３４８０２０７０２４４



































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平峰(９３０~

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平均行程速度(km1048944h－１) ３１６４６３２４０

服务水平 C B C






































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评价

３　结　语
















参考文献

References




































法综述及展望[J]公路２００３(１０)１２７Ｇ１３１





用[J]土木工程学报２００３３６(１)３６Ｇ４０





研究[J]中国公路学报２０１３２６(２)１３４Ｇ１３９１４９







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型[J]系统工程理论与实践２０１０３０(９)１７１６Ｇ１７２１







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工程２００７２５(６)２５Ｇ３０






















学２００５



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速度较低











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analysisonKexueRoad


相关系数０１２６－００９６－０１３３

显著性(双侧) ０２４１０２８５０１６４





相关系数０１３８０１２６０１７７

显著性(双侧) ０３４８０２０７０２４４



































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平均行程速度(km1048944h－１) ３１６４６３２４０

服务水平 C B C






































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评价

３　结　语
















参考文献

References




































法综述及展望[J]公路２００３(１０)１２７Ｇ１３１





用[J]土木工程学报２００３３６(１)３６Ｇ４０





研究[J]中国公路学报２０１３２６(２)１３４Ｇ１３９１４９







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型[J]系统工程理论与实践２０１０３０(９)１７１６Ｇ１７２１







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工程２００７２５(６)２５Ｇ３０






















学２００５



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大学２００６
















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analysisonKexueRoad


相关系数０１２６－００９６－０１３３

显著性(双侧) ０２４１０２８５０１６４





相关系数０１３８０１２６０１７７

显著性(双侧) ０３４８０２０７０２４４



































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９３０)

平峰(９３０~

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平均行程速度(km1048944h－１) ３１６４６３２４０

服务水平 C B C






































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评价

３　结　语
















参考文献

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法综述及展望[J]公路２００３(１０)１２７Ｇ１３１





用[J]土木工程学报２００３３６(１)３６Ｇ４０





研究[J]中国公路学报２０１３２６(２)１３４Ｇ１３９１４９







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型[J]系统工程理论与实践２０１０３０(９)１７１６Ｇ１７２１







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工程２００７２５(６)２５Ｇ３０






















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高峰(７３０~

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平均行程速度(km1048944h－１) ３１６４６３２４０

服务水平 C B C






































４６１















评价

３　结　语
















参考文献

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法综述及展望[J]公路２００３(１０)１２７Ｇ１３１





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５６１







型[J]系统工程理论与实践２０１０３０(９)１７１６Ｇ１７２１







２１２Ｇ２１７





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工程２００７２５(６)２５Ｇ３０






















学２００５



Chinese)


大学２００６
















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评价

３　结　语
















参考文献

References




































法综述及展望[J]公路２００３(１０)１２７Ｇ１３１





用[J]土木工程学报２００３３６(１)３６Ｇ４０





研究[J]中国公路学报２０１３２６(２)１３４Ｇ１３９１４９







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型[J]系统工程理论与实践２０１０３０(９)１７１６Ｇ１７２１







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型[J]系统工程理论与实践２０１０３０(９)１７１６Ｇ１７２１







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城市主干路交通功能可靠度量化评价方法transport.chd.edu.cn/Upload/PaperUpLoad/c727f8bc-a394...第3期 严亚丹,等:城市主干路交通功能可靠度量化评价方法

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