小区开放对道路车流量影响的分析
古结平 马国栋 刘芯宇 秦秀红
玉林师范学院数学与统计学院 广西玉林 537000
摘 要： 针对封闭式小区的开放对周边道路通行的影响问题，本文研究小区的开放优化路网结构，提高道路通行能力，旨在改善交通状况. 首先构建J =ρu 这一评价指标体系，再建立一维管流交通流模型，使得计算耗时相对较少且匝道的出入流较优。基于已建立的模型，考察玉林市教育路一公务员小区出口右转车辆对直行主车道车流的影响，引用差分公式求解，并用MATLAB 进行数值模拟绘出曲线图，使数据与变化趋势更直观呈现，比较不同类型的小区开放前后对道路的影响。
关键词： 一维管流模型；差分公式；车流量；驰豫项；车辆密度
在21 世纪的今天，经济飞速增长，人民生活水平不断提高，私家车在城市中逐渐普及，城市交通拥堵问题成为焦点。近几年，国家陆续颁布了有关加强城市道路交通管理的文件，其中有提出不再建设封闭式住宅小区，已建设完成的住宅小区和工作单位楼房要逐步开放的建议。因此，讨论封闭式小区是否开放问题十分必要且重要。
夜访南方印务，虽还未到开机时刻，但一座座高耸的轮转印刷机整齐地排列于车间之中，亦有一番气势所在。行于车间之中，聆听着张军的介绍，南方印务政治站位、致力精品的形象逐渐清晰。
本文基于以上研究背景，分析小区结构、周边道路结构以及车流量等因素对小区开放产生的影响，建立关于车辆通行的数学模型，用以研究小区开放对周边道路通行的影响。根据研究结果，从交通通行的角度，向城市规划和交通管理部门提出关于小区开放的合理化建议。
1 模型假设
首先对住宅小区周边路网做出如下假设：
(1 )所有路级相同，路段长度相同，通行能力相同且已有交通量相同的理想路网；
(2 )封闭式住宅小区生成的交通在路网上的分布不存在方向性差异(即出行不受另一端点分布位置差异的影响)；
(3 )除了研究的主要因素外，其他影响因素如：小区安保，小区面积等都理想化；
(4 )假设小区周边只有一条主干道，研究只有一个出口的小区和有三个出口的小区，其出口通向的是同一条主干道；
(5 )小区出行者对所有道路信息充分了解。
冠状动脉造影采用Judkin氏法,所有患者的造影时间在心肌梗塞发生时间的30天到1.6年。由有经验的医生阅读分析冠状动脉造影,管腔狭窄≥50%即为有意义病变,将狭窄100%定为完全堵塞,狭窄75%~99%定为重度狭窄,狭窄50%~74%定为中度狭窄。根据病变部位分为单支、双支和三支病变。
2 模型建立
2.1 建立评价指标体系
交通流模型在交通系统的数据分析中起着关键性的作用，因此，针对一些具体的交通过程，必须因地制宜地采用合理的数学模型来描述和分析，才可获得满意的结果，并建立数学模型为：
在上班高峰期时，道路上车辆增多，从小区出来的车辆也同样会增多，使得道路上车辆密度增大，车流量也随之增大，当道路上的车辆密度达到一个饱和状态时，道路上的车辆还能顺畅通行。若进一步小区有车辆出来，将会导致主干道上交通堵塞，小区出口处车辆也会挤压交叉口，小区路口后面有大量的车辆堆集，导致主干道上的车流量减少。在非高峰时间，道路上车辆密度趋于平稳，车速稳定，从小区出口转向主干道的车辆也较稳定，道路上的车流量达到一个稳定的状态，道路交通畅通；在深夜至清晨这段时间，道路上车辆较少，车辆密度小，车速相对稳定，车流量比较小，小区是否开放对周边道路通行影响不大；因此，可以通过车流量(J )，密度(ρ )以及车子的速度(u )三者间的关系，来评价小区开放对周边道路通行的影响。
2.2 建立交通流模型
小区对周边道路通行的主要影响是道路密度、周边道路面积、道路通行能力，针对以上问题，我们主要采取选用一维管流交通流模型，因此我们建立J =ρu ，这一评价指标体系，其中：J 代表车流量，ρ 代表单位长度的车辆数，u 代表车子的速度，车流量是通过车辆密度与车辆速度来影响的。
7、new MME继续维护从old MME收到的UE的EPS承载上下文。MME会验证来自UE的EPS承载状态，并释放非活动态EPS承载关联的网络资源。如果没有承载上下文，MME将拒绝TAU请求。
(1 )
其中ρ 为密度(单位长度的车辆数)，u 为车子的速度，S 为源项，t 为时间，x 为车道长度，u jam 和ρ jam 由参数辨识过程确定。
在实测中为了便于数据的获得，我们详细分析某市教育路-公务员封闭式小区一个出口右转附近单元网格的交通流，直观地确认了公务员小区右转车辆对交叉口直行交通的影响，选取右转的直行车道作为考察的车道，研究在教育路的某一时间周期内，教育路上的公务员小区右转车辆对直行车道车流的影响，将直行车道的交通比拟为管道内的流动。
3 模型求解与结果分析
进行数值模拟计算。
其中L 是道路长度，选取开放边界条件，并使用Kerner 和Konhauseer 的平衡速-密关系：
根据构建的评价指标体系以及构建的模型，联合维管流交通流模型求解，首先研究第一类型小区(即只有一个车辆出口)，再研究第二类型小区(即有三个车辆出口)。小区周边道路主干道选用初始密度分布如下：
本文所述，敏捷型BIM团队实施的方式有其局限性。原因在于其成员来源于特定企业，并依托集团、公司、事业部、产品组四级培训体系，跨专业能力近乎不断养成。然而即由敏捷方式培育的BIM团队，撇去各自“业务母体”定义的实施特性，在普适BIM开展的范畴内，仍具有一般性。敏捷团队开展基本模式，依旧有其推广的价值，敏捷管理方式是提升团队创造力和项目效率的高效协作模式。[3]
首先研究第一类型小区(即只有一个车辆出口的小区)，考察路段为玉林市教育路一公务员小区出口右转后直行车道，路段长500m ，等距地分成10 个单元网格，每个单元网格为50m ，网格化分如图1 所示。选取时间为40s ，每时间步长取为5s 。第8 单元为交叉口，将公务员小区路左转车辆的流量产生率视为方程组(1 )中的源项S 。
图1
在各类并网发电的能源中，地热电站的容量因素仅次于核电站。目前，美国地热发电装机总量超过38 GW。根据美国地质调查局的勘探和评估，其水热型地热系统和增强型地热系统地热资源潜在发电装机容量超过100 GW。但是只有技术创新才有可能使这些地热能转变为具有经济价值的实用资源。
要实现对文字、图片、表格的汇编，一般的数据库不好直接存储后两种格式。对此，一种处理思路是直接用“.doc”格式文件来存储各项文档素材，同时借鉴数据库方法，填报过程中，对文档路径进行“规则化”处理，构建有序的素材库。汇总模块则依据填报模块提交过来的项目名称、填报人、填报时间等选项，以及相同的命名规则去组建文件名称和搜索路径，从而精确搜寻目标文件，进而实现汇总。
其中，
指的是第i 个格子，第j +1 个时间步车子的密度，
指的是第i 个格子，第j 个时间步的车子密度，
指的是第i -1 个格子，第j 个时间步的车子密度，Δt 为时间步长，Δx 为空间步长，
表示的是第i +1 个格子，第j 个时间步的车子的速度，
表示的是第i 个格子，第j 个时间步的车子的速度，
表示的是第i 个单元网格的小区出口，第j 个时间步的源项。
其中上标j 表示时间步，下标i 表示空间步，指的是第i 个格子，第j +1 个时间步车子的密度，表示的是第i +1 个格子，第j 个时间步的车子的速度u f =5.0 m /s ，u jam =6.0 m /s ，ρ jam =0.24 veh /m 。
第三种情形：如S 减小：S =0.0012 veh /m . s ，运行结果如图4 所示。
其中ρ (i ，0 )指的是第i 个格子，第0 个时间步的车子密度，u (i ，0 )表示的是第i 个单元格子，第0 个时间步车子的速度。计算结果：画出第6 、7 、9 单元格的车流量随时间的变化图，即:
再次，对城建税、教育费附加、地方教育费附加、水利建设基金进行分析。商业银行应当以增值税额为计税基础，申报缴纳附加税费。
利用MATLAB 进行编程，分别计算出不同类型小区开放后，源项s 对小区周边主干道车流量的影响。根据源项s 的不同情形，现分四种情况进行分析：
第一种情形：当S =0.0024 veh /m . s 时，通过MATLAB 编程运行结果如图2 所示。
由图2 可以看出，当S =0.0024 时，汇口处在第8 单元，第六单元的车流因第8 单元汇口处有车子以0.024 veh/m车流量进入主干道，第六单元的车子是在5 秒内有一个车流量最高值约0.193 veh /m . s 后逐渐减小，减小到约0.175 veh /m . s 后趋于平衡，第7 单元进入第8 单元时，未发生“挤压效应”，所以车流量逐渐增大后得到最大值0.180 veh /m . s 后趋于平衡约0.170 veh /m . s ，第9 单元刚开始因为第八单元有车辆右拐进入主干道，车流量逐渐增大到最大值0.300 veh /m . s ，到约12 s 后车流量趋于平衡。
第二种情形：S 可变化，如增大：S =0.0036 veh /m . s 运行结果如图3 所示。当S =0.0036 时，汇口处在第8 单元，这时形成了“挤压效应”。第六单元的车流因第8 单元形成的“挤压效应”，车流量增长缓慢，后下降到约0.167 veh/m后趋于平衡。第7 单元因第八单元形成的“挤压效应”车流量以低于第六单元的趋势缓慢增长，7 s 后趋于平衡；第9 单元刚开始因只有小区汇口有车辆进入所以逐渐增大，后最大值约0.345 veh/m后车流量趋于平衡。
足的纵弓和横弓出现塌陷或消失，或者比正常人低，就是扁平足。与其说扁平足是一种疾病倒不如说是一种状态。父母不必过度担心。大多数的扁平足并不会引起疼痛，更不会影响行走和体育活动。
求解过程：
方程组(1 )中取：u f =5.0 m /s ，u jam =6.0 m /s ，ρ jam =0.24 veh /m 。采用有限差分的方法对方程组(1 )进行数值模拟，连续性方程的离散采用适合交通流物理意义的差分公式：计算
图2 图3
初始条件：
图4 可以看出，当S =0.0012 veh /m . s 时，汇口处在第8 单元，第六单元的车流量因为第8 单元有车流量从汇口进入主干道但影响不大，所以车流量是逐渐增加的，第六单元的车流量是在5 秒内有一个最高值约0.194 veh/m后，开始下降到平衡值0.173 veh/m。第7 单元因汇口处有车子进入车流量逐渐增大后达到最高值进入后趋于平衡；第9 单元刚开始因小区有车子进入所以车流量变大后高后逐渐增大到最大值约0.235 veh/m后车流量趋于平衡。
（1）代码中心。2018年3月伦敦大学的研究人员发现：Bitcoin Core软件中所有文件的7%是由一名开发人员编写的，而以太坊中的大约20%的文件是由单一编码人员编写的。对比特币社区影响最大的最初是创始者中本聪，现在是Core小组的5个人。以太坊社区，基本由其创立者BUTEERIN V说了算。
第四种情形：如无源：(即S =0 ，对应小区无车出行)，运行结果如图5 所示。
由图5 分析可以看出，汇口处在第8 单元，第六单元的车流量逐渐增大，是在5 秒内有一个车流量最高值约0.195 veh/m，进入到第8 单元后，因没有车辆汇入车流量减小；第7 单元刚开始因为第六单元车辆的进入车流逐渐增大，和第六单元车辆完全交汇达到最高值，后因第8 单元没有车辆从汇口进入所以下降后进入平衡，第9 单元刚开始因小区没有车辆进入车流量减小，到最小0.121 veh/m后，因第6 、7 单元车辆进入车流量逐渐增大，到大约0.170 veh/m时车流量趋于平衡。
图4
图5
接下来我们继续研究当小区有多个出口时的相互作用，们以小区有三个出口为例进行数值模拟。小区周边道路主干道选用初始密度分布如下：k (x ，0 )=
其中L 是道路长度，取值L =32.2 km . 。选取开放边界条件，并使用Kerner 和Konhauseer 提出的平衡速-密关系：
（1）最低价格保证。政府对主要农作物产品设定最低价格，当市场环境中价格跌到最低价格之后，由政府按照最低价格收购所有的农作物。
假定初始速度为平衡速度u (x ，0 )=u e (k (x ，0 ))。参数取值Δk 0 =0.01 veh /m ，Δx =100 m ，Δt =1 s ，u f =5 .0461 m /s 。根据所选参数，将主干道分为322 个单元，小区出口1 、2 、3 分别设置在100 、180 、250 单元处，每一时刻从各个出口进入主干道的车辆数由系统随机确定，小区出口1 、2 、3 上的车辆进入主干道的概率分别为0.15 、0.25 、0.35 。数值模拟时间为5 分钟。
由于主干道上车辆的畅行速度较小，小区出口上的车辆对主干道车流一起向前运动，所以可看到密度慢慢增大；随着初始密度k 0 的增大，小区路口道上的车辆对主干道车流影响增大，并且小区出口周边车辆密度都在增大；初始密度k 0 进一步增加，这时小区路口后面有大量的车辆堆集，车辆密度曲线走势呈波峰形状。
从评价指标体系我们可以知道，小区对周边道路的影响可以通过J =ρu 这一指标来评价，车流量是通过车辆密度与车辆速度来影响的，而车流量是反映道路是否畅通的指标之一。所以从交通通行的角度出发，可以在交通高峰时期，安排交警等人员在小区主干道附近交叉口进行交通协管，以便于控制小区出口附近主干道的车辆密度，使车辆密度维持在与车流量成正比的范围内，从而保证主干道车流通畅。
参考文献：
[1 ]戴世强，雷丽，董力耕. 高架路匝道附近的交叉路口交通流分析[J ]. 力学学报，2003 ，35 (5 )：513 -518.
[2 ]赵静，但琦. 数学建模与数学实验(第4 版)[M ]. 北京：高等教育出版社，2014.
[3 ]李向朋. 城市交通堵塞对策——封闭性小区交通开放研究[D ]. 长沙理工大学学报，2014 ：6 -34.
[4 ]冯苏苇. 低速混合型城市交通流的建模、实测与模拟[D ]. 上海：上海大学，1997.
基金项目： 大学生创新训练项目(201710606150 )
作者简介： 第一作者古结平，玉林师范学院数学与统计学院2014 级学生。