1.引言

　　隨著城市經濟的不斷發(fā)展，城市道路的交通量與通行能力間的矛盾與日俱增，車速低下、車輛阻塞已成為制約城市發(fā)展的惡疾。因此，減少交通阻塞的發(fā)生是提高交通系統(tǒng)服務水平的關鍵。

　　在交通網絡中，阻塞的發(fā)生主要是因需求超過通行能力造成的，當通行能力及流量均為已知的確定值時，阻塞的發(fā)生是確定的。事實上，由于出行矩陣及出行路徑選擇等具有強烈的隨機性，交通系統(tǒng)的需求（流量）也因此具有強烈的隨機性。而通行能力因受行人干擾、天氣、事故等隨機性因素的影響，也是一隨機變量，因此，阻塞的發(fā)生實際上是一隨機事件。交通需求及通行能力的隨機性是造成阻塞發(fā)生，即路網服務水平的隨機性的主要原因。

　　對于隨機事件通�？捎酶怕蕼y度來描述其發(fā)生規(guī)律。在可靠度理論中，系統(tǒng)或單元在規(guī)定的條件下和規(guī)定的期限內能完成預定功能的能力，稱為系統(tǒng)或單元的可靠性，相應的概率測度為可靠度。借鑒可靠度理論，可進行系統(tǒng)運行狀態(tài)的可靠性評估。在以往工作基礎上，本文考慮交通系統(tǒng)供需的隨機性，進行了阻塞發(fā)生的概率分析。

　　2.交通需求的隨機性分析

　　2.1通行能力的隨機性分析道路對交通的供給是通過通行能力來反映的。導致單元及系統(tǒng)通行能力變化的原因及影響有很多，一般可分為以下幾類：

　�。�1）永久影響，如車道寬度、車道數、坡度等，這些因素對通行能力的影響是基本確定的，如果有變化也往往是因基于統(tǒng)計資料建立的計算模型本身的不準確造成的。故可近似認為確定性影響。

　　（2）持久影響（或干擾），如車種組成，非機動車的干擾，行人的干擾，占道經營的干擾，相鄰路口或路段的干擾，司機駕駛水平、車況的影響以及道路路面狀況，如平整度、積雪、結冰情況的影響等，這些因素具有較強的隨機性。但一般情況下，在一定時期內這些隨機因素對通行能力的干擾作用較為持久與穩(wěn)定。

　　（3）短時影響（或干擾），如事故、災害、修路、外賓來訪及惡劣天氣的發(fā)生，這類干擾不經常出現，但這類干擾一旦發(fā)生，對通行能力的影響往往較大，有時甚至導致全段阻塞并波及到相鄰道路。這些偶發(fā)事件均帶有強烈的隨性。

　　在多個持久隨機因素干擾下，可將道路的實際通行能力視為正態(tài)隨機變量。按常規(guī)方法計算所得的通行能力可視為隨機通行能力分布函數的中值。當同等級（即對通行能力影響相近）偶發(fā)事件發(fā)生時，道路通行能力經折減后也可近似視為正態(tài)隨機變量。

　　2.2交通需求的隨機性分析交通需求一般是通過分配到各路段或路口的交通流量來體現的，交通需求的隨機性主要是由于人們在是否出行、出行目的選擇、出行方式選擇及出行路徑選擇中的隨機性造成的。一般情況下，根據交通需求作用時間長短，可分為以下兩種需求：

　�。�1）持久需求，即在正常需求下，分配在各路段路口的流量，對一路網結構相對穩(wěn)定，經濟發(fā)展也相對穩(wěn)定的城市，該流量在一定的時期一定的時段內可能是近似穩(wěn)定的，但各個時段的量值可能不等，如某路段在一段時期工作日或周末的同一高峰期流量基本穩(wěn)定，但同一天內不同時段的流量及工作日與周末同一時段的流量有較大變化。

　�。�2）短時需求，如當異常事件發(fā)生時，會產生異常交通需求，如地震發(fā)生時，救援車輛異常增加，破壞發(fā)生處及消防站、醫(yī)院、指揮中心等處會產生超強交通吸引力。加之人員的盲目流動，會造成某些路段交通流量驟增。而其他重大事件如全國性及國際性的會議召開也會產生類似情況。這類需求不經常出現，即使出現時間也不長，往往幾天或一個月左右。對相同條件（同為工作日或周日，相同時段下）的同一道路上的流量進行統(tǒng)計，發(fā)現該量值為一隨機變量，計為v，在擁擠較少發(fā)生的路段，一般近似呈標準正態(tài)分布，在擁擠較多發(fā)生的路段，一般呈偏態(tài)分布。導致偏態(tài)分布的原因主要是因交通阻塞的發(fā)生，車速變緩，從而在低流量區(qū)域包含了車輛較少及車輛過多兩種情況的發(fā)生。因在進行交通系統(tǒng)運行可靠性分析時，要預測導致阻塞發(fā)生的道路需求極限，故可將交通需求（流量）視為正態(tài)分布的隨機變量。通過路網流量分配所得的路段及路口流量可視為隨機流量分布函數的中值。

　　3.道路可靠的功能要求

　　3.1道路系統(tǒng)運行可靠的基本功能要求道路系統(tǒng)運行可靠，必須滿足以下基本功能要求：

　�。�1）車輛在各等級道路上能達到某級服務水平或保持規(guī)定速度行駛；

　�。�2）在偶然事件發(fā)生（事故、自然災害等）時及發(fā)生后，仍能保持必須的運行穩(wěn)定性；事故排除時間在容許時間內；

　�。�3）系統(tǒng)事故率及相應人員傷亡與經濟損失在一定限度內。

　　第（1）條為系統(tǒng)暢通性要求，第（2）條為系統(tǒng)穩(wěn)定性要求，第（3）條為系統(tǒng)安全性要求。若道路或系統(tǒng)同時滿足暢通性、穩(wěn)定性及安全性要求，即稱該道路或路網系統(tǒng)運行可靠。本文主要以暢通性及穩(wěn)定性作為道路運行可靠的基本要求，研究道路運行可靠性的問題。

　　為簡單起見，本文假設單元只有暢通與阻塞兩個狀態(tài)。當車速達到設計車速以上時，即可認為道路暢通可靠，否則即認為道路阻塞。

　　3.2道路單元的功能函數一般情況下，可以將影響道路暢通可靠性的因素歸納為兩個綜合量，即通行能力c與需求流量v.此處通行能力即滿足預定設計速度即暢通要求的通行能力。

　　令z=g（c-v）=c-v （1）

　　因實際交通中道路的通行能力c與需求流量v均為隨機變量，因此，z也是一個隨機變量，總可以出現下列三種情況：z>0路段暢通z=0是對立的，即由失效概率可確定可靠度。由于阻塞或失效一般為小概率事件，其把握更為直觀，因此交通系統(tǒng)的可靠度分析一般計算阻塞或失效概率。圖1陰影區(qū)域面積即阻塞概率。左邊曲線為交通流需求的分布密度函數，右邊曲線為道路通行能力的分布密度函數。

　　具有隨機需求及通行能力的暢通可靠度當在道路正常使用條件下，即不考慮事故、災害等異常事件的發(fā)生，僅考慮自行車等持久干擾下，若已知通行能力c和流量需求v的概率分布密度函數分別為及，且c和v相互獨立，則

　　4.結論

　　隨著人們對優(yōu)質和可靠服務需求的增加，許多系統(tǒng)如，電力系統(tǒng)，水分配系統(tǒng)，通訊系統(tǒng)等已經把可靠性分析為一個整體的部分納入到他們的計劃、設計、施工中。然而，機關可靠性分析很重要，但對路網運行可靠性的研究很少，本文考慮交通系統(tǒng)供需的隨機性，如出行選擇對需求的影響，以及自行車等經常性干擾與事故、惡劣天氣等偶發(fā)事件對通行能力的影響，借助可靠性理論，通過阻塞概率的評估，進行了交通系統(tǒng)欲行狀態(tài)的可靠性分析。