快速路設(shè)置收費車道對路段通行能力的影響研究.pdf

1、為了緩解交通擁堵，滿足出行者對出行時間的不同需求，進一步提高城市快速路的通行效率，本文提出了在城市快速路設(shè)置收費車道的交通管理模式。所謂的收費車道是指城市快速路上提供公共交通服務(wù)的車輛免費通行，而私人出行方式的車輛則需要繳納一定的費用才能使用的一條專用車道。公共交通類的車輛包括了常規(guī)公交車、長途客車、公司通勤大客車、救護車以及特殊的應(yīng)急車輛等具有公共服務(wù)功能的車輛，不包含出租車等小型車輛。單獨設(shè)置的收費車道不僅以專用道的形式可以滿足公交

2、優(yōu)先的需求，還允許私家車通過繳納一定的費用來使用此專用車道，以充分利用此車道的剩余通行能力。交通管理者則可以通過設(shè)置不同的收費費率調(diào)整進入收費車道的私家車交通流量，以保證收費車道具有較高的服務(wù)水平。在某種程度上，設(shè)置收費車道的交通管理方式不僅兼具擁堵收費和公交專用道的優(yōu)點，還可以避免設(shè)置公交專用道時可能出現(xiàn)的車道利用率不充分以及實施擁擠收費時會出現(xiàn)的社會公平性問題。
　　論文依托國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973)課題(2012CB

3、725402)，以及江蘇省普通高校研究生科研創(chuàng)新計劃課題(CXZZ13_0121)，采用我國快速路實際交通流數(shù)據(jù)，從機理分析、理論研究、案例應(yīng)用三個層面出發(fā)，探索研究了快速路設(shè)置收費車道后路段通行能力的變化情況。論文首先設(shè)計了一種新的交通流數(shù)據(jù)采集方法，分析了我國快速路交通流的自有特性，構(gòu)建了符合我國快速路混合交通流特性的車輛跟馳與換道模型。基于交通流基本圖模型，從理論上分析了設(shè)置收費車道對快速路路段通行能力的影響。以此為基礎(chǔ)，結(jié)合元胞

4、自動機基本模型以及本文構(gòu)建的車輛跟馳、換道模型，建立了一個快速路交通流仿真系統(tǒng)，作為研究快速路通行能力變化機理的工具。最后，選擇了一條快速路作為實際案例，研究快速路收費車道設(shè)置對路段通行能力的影響情況。論文進行的主要研究內(nèi)容如下:
　　首先，分析對比了現(xiàn)有主流交通流數(shù)據(jù)采集方法的適應(yīng)性，選擇路側(cè)激光與微波雷達檢測器相互結(jié)合的方式作為獲取快速路交通流數(shù)據(jù)的采集方法。根據(jù)不同檢測器的設(shè)置要求，確定了交通流數(shù)據(jù)采集的時間和地點。根據(jù)調(diào)查

5、數(shù)據(jù)的自身特性，分別基于車輛分型數(shù)據(jù)、流量波動數(shù)據(jù)以及速度波動數(shù)據(jù)對調(diào)查數(shù)據(jù)進行了數(shù)據(jù)清洗。以此為基礎(chǔ)，分別從交通流量、速度、密度的車道分布差異性對調(diào)查數(shù)據(jù)進行分析，研究了我國快速路駕駛員的車道選擇偏好性，以及不同車道上不同車型車速的分布差異性對快速路通行能力的影響。
　　其次，通過對現(xiàn)有車輛跟馳模型研究成果的分析對比，基于我國道路交通流特性，綜合考慮不同類型車輛的跟馳行為，車輛自身加減速性能限制條件，以及不同類型跟馳行為的車頭間

6、距關(guān)系，構(gòu)建了一個新的車輛跟馳模型。通過對獲取的快速路車輛跟馳數(shù)據(jù)的分析，選擇非線性最小二乘回歸分析方法對本文提出的跟馳模型進行參數(shù)擬合。以此為基礎(chǔ)，利用實際調(diào)查數(shù)據(jù)，將本文模型與Edie跟馳模型以及Gazis跟馳模型進行了對比分析。
　　第三，通過對快速路車輛換道特性的分析，基于效用函數(shù)模型框架，構(gòu)建了一個新的快速路車輛換道模型。模型通過不同效用函數(shù)的解釋變量，分析了駕駛員面對不同交通流狀況的換道偏好性。利用實際調(diào)查數(shù)據(jù)，使用最

7、大似然方程對換道模型進行了標定。借助ROC曲線，對比了本文模型與Choudhury模型在分析我國快速路車輛換道行為時的有效性。
　　第四，基于交通流基本圖模型，從理論上研究了混合交通流對路段通行能力的影響情況。借助移動瓶頸理論，分析了收費車道的交通流特性以及收費車道設(shè)置后對路段其他車道通行能力的影響情況，確定了收費車道的交通運行條件，從理論上分析了設(shè)置收費車道對提高快速路通行能力的作用。
　　第五，基于元胞自動機模型，結(jié)合本

8、文構(gòu)建的車輛跟馳模型、換道模型，建立了一個完整的城市快速路交通流仿真體系。本文建立的模型不僅可以從理論上分析快速路交通流狀態(tài)的微觀變化規(guī)律，還能夠很好的描述實際道路交通流的宏觀特性，研究導致快速路路段通行能力出現(xiàn)折損的關(guān)鍵原因。
　　最后，以龍蟠路為例，基于本文構(gòu)建的交通流仿真模型，以實際案例的形式研究了設(shè)置收費車道前后路段通行能力的變化情況。
　　作為一種新興的交通管理與控制技術(shù)，收費車道在美國不僅取得了很多成功的工程應(yīng)用