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1、石家庄市交通系统分析及优化建议一、石家庄市交通现状概述(-)石家庄市概况石家庄市是河北省的省会城市，同时也是河北省的政治中心、经济中心与文化中心。石家庄处于河北省的中南部，北靠着京津，东临着渤海与华北油田，西靠太行与山西省毗邻。石家庄素有“南北通衢、燕晋咽喉”之称。地势为西高东低，梯度差距很大，地貌由西向东分别为:中山-低山-丘陵-盆地-平原。在市区二环路以内的地势为东南低西北高的地形，海拔高度石家庄东南角高达64.3米，西北角高达81.5米。石家庄气候类型属于暖温带的大陆性季风气候。根据有关部门的统计数据，截至2020年末，石家庄市常住人口为人，全市常住人口与2010年第六次全国人口普查的人
2、相比，增加人，增长10.54%,年平均增长率为1.01%,人M的密度相当之大。石家庄市的辖区总面积达到1.58万平方公里，其中市区的面积为455.8平方公里。石家庄管辖7个区0个县和1个国家级的高新技术开发区。自改革开放来，石家庄市社会、经济、文化各项事业成就显著。2020年，石家庄市生产总值(GDP)完成5935.1亿元，同比增长3.9%(二)石家庄市交通现状分析1、城市道路交通状况石家庄市正在形成四横八纵、三条环线和14条射线编织而成的“环路+放射”型的主骨架系统，一环、二环、石环、环环相扣，京石、石安、石黄、青银、张石、石太6条高速，107.307.308、石闫、正港、京赞、衡井、正南等
3、国省干道密密交织。其中四横为:槐安路、裕华路、中山路、和平路等东西向城市主干道:八纵为:谈固大街、建华大街、体育大街、建设大街平安大街、胜利大街、中华大街、友谊大街等南北走向的城市主干道。根据石家庄市200年国民经济和社会发展统计公报中的数据得知，2007年末石家庄市道路总长为891公里道路面积为1835万平方米。截止到2007年底，石家庄市中心城区道路总长为达到780多公里，主干路310公里，次干路267公里，支路207公里，主干、次干、支路的道路密度比为1:0.98:0.66,距离国家规范的要1:1.2:3还有一一定的差距，路网级配不够合理，导致主干路担负一些次干路和支路应该承担的运输压力
4、，加重了主干路压力。2、城市交通状态参数截至2020年末，石家庄民用汽车（包括三轮汽车和低速货车）保有量287.8万辆，比上年末增长4.6%o其中私人汽车保有量258.5万辆，增长4.4%o民用轿车保有量250.3万辆,增长4.8%。其中私人轿车235.8万辆，增长4.7%。在相对道路条件下交通流密度属于适中。（1）利用格林希尔治速度一密度关系模型分析交通运行速度与交通流密度之间联系。计算式如下：式中：药一区间平均速度。指某路段长度与通过该路段所有车辆的平均行程时间之比。Vf自由流速度。车流密度趋于零，车辆可以畅行无阻的速度。&阻塞密度。车流密集到所有车辆无法移动时的密度。（2）利用格林希尔治
5、速度一流量关系模型分析交通运行速度与交通流量之间联系。计算式如下：式中：US一区间平均速度。指某路段长度与通过该路段所有车辆的平均行程时间之比。Vf自由流速度。车流密度趋于零，车辆可以畅行无阻的速度。kj阻塞密度。车流密集到所有车辆无法移动时的密度。Q交通流量。（3）利用格林希尔治流量一密度关系模型分析交通运行速度与交通流密度之间联系。计算式如下：q=kv(I-1.ik)式中：区一区间平均速度。指某路段长度与通过该路段所有车辆的平均行程时间之比。Iy-自由流速度。车流密度趋于零，车辆可以畅行无阻的速度。kj阻塞密度。车流密集到所有车辆无法移动时的密度。Q一交通流量3、交叉口延误车辆在经过交叉口
6、时,每个周期内一部分车辆常常会遇到红灯,或者绿灯时到达交叉口，但固有周期的车辆排队而受阻减速或者停车等候:当绿灯启亮后等待启动，加速到达交叉口冲突点时，由于其他方向车辆的干扰，可能再次受阻减速、或停车，再等待启动、加速通过交叉口。这样，车辆经过一个交叉口时实际上可能经历停车线前的减速、停车、加速和越过车线后的减速、停车、加速过程。图1是以左转车为例的信号交叉口机动车延误过程示意图。不同流向的车辆延误也不同。进入交叉口上游的左转车在入口道A处发现前方交叉口为红灯或者有车辆排队，开始减速，到达B处即排队等候在车辆队尾。经过一段时间后，交叉口信号变绿，车辆加速通过C处，并越过停车线，到达冲突点。在冲
7、突点遇对向直行车产生冲突点延误。通过冲突点后，第二次加速，驶出交叉口。其中，在停车线前的延误包括交叉口信号控制而产生的减、加速延误及停车延误，统称为“停车线延误。在通过冲突点前其他流向机动车发生冲突而产生的延误统称为冲突点延误，总的延误包括:加减速延误、停车延误、冲突点延误。冲笑点/冲突点延衰第一；二遁图1十字路口冲突分析图2加减速延误鬣仁在信号配时为固定式配式，且初始时刻车辆排队长度为零时为稳态延误模型。车流到达率为常数时，计算车辆的“均衡延误”：各信号周期车辆到达率不一致时，计算附加延误时间，即“随机延误”(I)均衡延误。交叉口进口道到达车辆数小于通行能力，每次绿灯结束时排队车辆都可清空。
8、其计算式如下：DS唾tc(i-tctcytc(i-)2=X=qtc2tc(S-q)2(1-qs)2(1TX)式中：立一周期时长，s功一红灯时长，stG一(有效)绿灯时长，SS饱和流量，pcu/hq一车辆平均到达率，pcu/h一绿信比，=ttcC一通行能力(pcu/h),C=SAX一饱和度，x=qCd车辆平均延误，sD-车辆总延误，s.pcuT一分析时段，s(2)随机延误。实际上，车辆到达率在一个周期与另一个周期之间是随机波动的，稳态理论考虑了个别周期车辆流量波动可能导致暂时过饱和情况，F韦伯斯特根据稳态理论建立的延误公式包含了这一情况，公式为：_tc(i-tcc)d-2(1.-%)Vx=067
9、+600式中：左一周期时长，S%一红灯时长，stG-（有效）绿灯时长，SS一饱和流量，pcu/hq一车辆平均到达率，pcu/h一绿信比，=tctcC通行能力（pcu/h）,C=SAX一饱和度，=qCd车辆平均延误，sD车辆总延误，s.pcuT一分析时段，s二、石家庄市交通系统存在的问题（一）交通供需问题分析市区主干道常年处于饱和状态，节假日状态更为恶化。堵车现象每天都在市区发生，尤其在上下班高峰期，堵车更为严重，在市区“四横八纵”主干道中，拥堵主要集中在槐安路、裕华路、和平路、中华大街和平安大街（简称为“三横两纵堵街）。根据统计，市区早晚高峰时段拥堵点分布如图3所示。图3主要冲突点1、典型严通
10、拥堵道路（1）槐安路。槐安路是石家庄市基础设施最好的全立交东西向快速路，开车从西走到东或从东走到西，正常情况下最多需要30分钟，可是每天早8点和下午6点左右的交通高峰期，则需要一个半到两个小时。（2）和平路。和平路设计上是想作为快速路的，但由于两端还有好几处是平交路口，只是体育大街至中华大街段为全高架，算得上是快速路段，其余部分在上下班高峰期就非常拥堵了。（3）中华大街。中华大街位于市中心，多年来一直拥堵严重，部分地段修了高架桥后又吸引了许多车辆，更增大了其交通压力，由此造成了从和平路一直到南二环都经常处于拥堵状态。例如从北向南行驶，北二环至市庄路基本上是高架桥，但一下桥就是路口，车辆经常被堵
11、到高架桥上，接着往南就一直堵到南二环。2、典型严重拥堵路口（1）槐安路与东二环交叉口。高峰时该路口东西向拥堵严重，尤其是下F班时段由东向西拥堵更为突出。（2）中华大街与槐安路交叉口。高峰时4个方向都会排起至少Ikm的长队，不等上几个红灯根本过不去。（3）中华大街与和平路交叉口。南北向交通拥堵严重。（4）中华大街与和市主路交叉口。南北向交通拥堵严重。maxyj,yj=max(qdsd,jdd,启动损失时间1.=2(1.+T-A)信号周期时长的计算，公式如下所示：C=(1.51+5)(1.-y)Co一周期时长，Y流量比总和，1.一信号总损失时间，各个相位的有效绿灯时间和显示绿灯时间，计算式所示：g
12、ej=Ge*maxyi,yiYGe总有效绿灯时间，就是Co减去1.。计算各个相位的显示绿灯时间，公式如下所示：gj=gei-aj+13 .分析由数据得到的交通信号配时较为不合理，西北相位红灯时间较短，绿灯时间较为冗长，应适当调节该交叉口信号配时。(三)城区停车分析1、停车设施总体分布石家庄城市中心区停车设施的调查统计表.明，现有停车设施主要为配建停车场和占路停车场。目前市区共有机动车停车场450处,停车泊位31720个,其中收费的10676泊位,不收费的38334泊位。在中山路、裕华路两侧分布最为集中，广安大街以西商务中心区、南三条市场区、中南部居住区也是停车分布比较集中的区域,停车设施分布密
13、集的区域基本覆盖了城市的核心区。2、公共停车设施中心区范围内共有公共停车场217处,停车泊位数10540个。其中,路外公共停车场33处，泊位数5010个,有22处停车场分布在中山路一裕华路发展主轴线上;路内停车场184处,用地面积88416m2,泊位数5530个，主要分布于中山路、体育大街、裕华路、安大街、和平路、东岗路等城市主要干道的路段两侧,在中心区内路段的分布尤为密集目前中心区机动车数与停车位的比值约为15:1,远未达到国际标准10:1.5的比例,说明，现有公共停车泊位缺口极大,难以满足当前中心区的公共停车需求。尤其是在火车站、东购、人民商场和北国商城等公共设施集中的区域,停车供需矛盾表
14、现最为突出。现有公共停车设施中，占路停车泊位数量较大,对车辆正常行驶产生很大干扰。核心区机动车占路停车泊位中,60余处分布在自强路、车站街、中山路、北小街等道路上,路段平均高峰停车大于40辆km,直接导致交通秩序混乱,严重降低了相关道路的通行能力。随着机动车保有量的迅速增加,公共停车设施严重不足和停车管理水平的相对滞后,将促使石家庄停车供需矛盾日益激化。3、配建停车设施中心区范围内配建停车场包括住宅、办公建筑等各种类型建筑物的配建停车场，分布特征与公共停车设施基本相似,主要集中在火车站、东方购物中心等地区,共有配建停车233处,泊位数21180个。现有配建停车场被占用或挪用现象较为普遍,可提供
15、停车泊位数量低于配建数量,导致了公共停车设施需求量的增加。三、石家庄市客货、拥堵、事故预测1.运输需求模型经典“四阶段”预测法，出行生成与出行分布是两个阶段，针对本项目石太通道特性明显和本通道相关客流占各小区总发生量的比重很小。按交通规划做法，即第一步预测各小区总生成量意义不大，而且由于各交通区涵盖的地域也非常大，相关统计资料受历史条件因素影响较大，预测精度难以保证。因此在通道运量预测中将出行生成和出行分布合并预测是一-种较好的解决办法。本次需求预测即是采用重力模型思路,将运输需求直接与社会经济指标挂钩，以各OD对间的广义费用作为交通阻抗，直接预测出未来年度的客流OD.模型结构如下:Q1.*F
16、式中：Qij-ij间的交通分布量SEij-ij社会经济指标Cij-ij间的交通阻抗，采用广义出行费用Aa、-重力模型参数广义出行费用Ci为各种运输方式的综合费用，表达式如下：Gj=-nexp-Cijky）k式中：入一正态分布系数，控制各种交通方式的离散程度。方式k的广义出行费用Cjk描述为：Cijk=ck+otIkTijk+2kpijk3kwijk+4kpijk式中：Tijk-ij间k种运输方式的在车旅行时间Pijk-U间k种运输方式的进出站场时间Wijk-ij间k种运输方式的等候时间（含中转时间）Fijkij间k种运输方式直接付出的费用（包括票价和附加费）0k-k种运输方式的方式罚因子，表示
17、交通方式服务属性中除时间、费用以外的因素（安全、舒适、方便等）ik2k3kc（4kk种运输方式分元素权重2、拥堵预测经典的拥堵识别算法他们的基本原理都是:通过比较交通参数观测数据与预定阈值的情况从而判断当前交通所处状态。这些经典算法中交通参数观测数据均为观测得到的实时数据，这些数据只能进行当前拥堵状态判断，并不能进行未来拥堵状态预测分析，因此本文根据已有的拥堵识别算法原理，根据本文想要达到的目的，考虑用预测参数数据代替观测的实时参数数据，建立基于速度参数交通拥堵预测模型，从而对未来道路的交通拥堵状况进行预测分析，预测模型如下：(拥堵，vfV0FC(Vf)=j畅通，vfV0(Vf=F(VhiSt
18、ory)式中：FC(vf)-当预测速度为V,时道路的交通状态，模型输出结果为拥堵或畅通；Vf-预测速度值，单位为km/h;V。一拥堵的阀值，单位为km/h;F(VhiStOry)一速度预测模型；vhistory一历史速度值，单位为km/ho基于速度的道路交通拥堵预测模型的本质是函数,借用函数来将交通拥挤预测过程数学化，这样描述直观易懂，便于操作。建立的基于速度参数的交通拥堵预测模型可以被看作是以测得的历史速度时间序列作为模型输入变量，交通拥堵状态为模型输出变量，输入变量与输出变量之间属于-元函数关系441o具体交通拥堵预测步骤如下：收集整理观测到的历史速度数据VhiStory；建立合理的速度预
19、测模型F(VhiStOry)；根据速度预测模型预测道路未来速度变化情况，即对下一时刻速度进行预测，预测结果为Vf；比较预测结果Vf与拥堵阈值VO之间的大小关系:若VfV0,则表示下一时刻交通畅通。石家庄建设大街是石家庄市“六纵”之一-的主干道路，它横贯石家庄中心城区，是石家庄南北通向的主要通道，如图3所示。该道路自建成通车运行以来，无论在承载能力还是通行条件上，都难以满足目前的城市正常交通需求。2010年，石家庄市政府决定对建设大街进行提升改造。建设大街改造工程全长3257米，规划红线宽45米，三幅路双向六车道,其外侧车道为公交车专用道。改造后的建设大街机动车道宽22.5米，各交叉路口全部进行
20、了渠化设计，道路设计时速可达50公里，设计目标为二级主干路。建设大街段周边主要建筑设施有人民广场、河北科技大学、河北师范大学和商务办公楼，区域性交通量也很大。该道路在早高峰和晚高峰时间段里，区域性交通和通过性交通叠加程度明显，严重影响了道路正常通行，导致了严重交通拥堵。据.统计资料显示，建设大街（槐安路和平路）早高峰期平均车速约为18kmh,晚高峰约为19kmhQ光华生活小区O众大总站Q四中科68号大院Q广?电视局*台万IXJOHxQ0nxa3、事故预演I近年来，石家庄市道路交通保持良好发展态势，服务水平不断提高，交通管理水平明显提高，交通管理设施逐步完善，石家庄市道路交通安全状况呈现逐渐好转
21、的趋势。近年来，交通事故四项经济指标分别下降5.55%、17.82%、5.50%、6.81%。但受城市经济发展水平的制约,石家庄市路面交通方式复杂，人车混行、经营性占道仍然比较严重，交通标志、标线设置缺乏连续性、系统性;交叉口设计不尽合理;交通控制技术水平落后，对行人、非机动车在路口的交通安全及通行权重视不够;停车场分布不尽合理，缺乏统一管理，这些问题的存在都将严重影响道路交通安全状况。四、建议方案（-）大力发展公共交通1、转变治堵思路。2、加快城乡公交一体化的推进工作。3、加快公交专用道建设。4、加快建设快速公交系统（BRT）。（二）大力推广智慧泊车业务1、合理规划，增加泊位供给。2、通过经
22、济杠杆调节，实行差异化收费。3、依托互联网科技，建立全市停车资源共享机制。4、建议党政机关、企事业单位和社区停车设施适时面向社会开放使用，错时停车。（三）信号配时优化1、路口单点优化2、路段协调控制3、时间优化4、非机动车路口路权调整，保障非机动车和行人通行措施一：增加右转红灯，保障非机动车路权。措施二：增加行人二次过街，增加非机动车过街绿灯时间。五、评价展望评价石家庄位于河北省中南部，是一个快速发展中的城市。随着城市的发展、本地人口和外来人口的增加、人们的生活质量的提高使得私家车数量也有所上升，所以石家庄的交通路况呈现出拥堵的局面。尤其是在上下班的高峰期，交叉口拥堵相当严重。主要有以下几点：
23、1、汽车增长速度太快，给有限的资源带来了巨大的压力。2、路面不够宽，车道少，车流通过慢。3、停车场少。停车设施的建设速度远远落后于汽车的增长速度。4、出行方式不文明。5、公共交通功能突出，地铁2号线和3号线覆盖铁路石家庄站；1、2、3号线承担了只能中心城区重点客流走廊的覆盖，同时远期共同承担联系中心城区外围四区县。6、辅助线路覆盖广，纵横成网双环放。展望1 .经过优化，石家庄市内交叉口交通压力大幅度降低，随之交通冲突、交通安全隐患减少，国道和省道的通行能力提高，交叉口通行更加顺畅。在节假日期间交通压力得到舒缓。2 .市内交叉口交通安全隐患减少，高峰时段东西向交通拥堵情况缓解。交通延误降低。通过更为合理的信号配时等措施,使作为市内交通通行能力瓶颈的交叉口可以有条不紊的通畅运行。3 .市内整体交通渠化改善良好，行人道路环境得到显著的提高，行人与机动车辆的冲突降低。交叉口处乱停放车辆的现象减少，降低了交通延误的同时，改善了城市市容。由于合理的停车设施建设，使市内的停车问题得到很大的改善，减少了待停车辆在道路上的滞留，大大地缓解了城市内交通压力。
