英德市區(qū)交通阻塞的調(diào)度模型

1、第二期（2003年8月）韶關(guān)學(xué)院學(xué)生數(shù)學(xué)建模論文集No.255英德市區(qū)交通阻塞的調(diào)度模型英德市區(qū)交通阻塞的調(diào)度模型毛可洪毛可洪，劉玉楠，劉玉楠，李卓林，李卓林1231.韶關(guān)學(xué)院數(shù)學(xué)系01級(jí)數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)本科2班廣東韶關(guān)512005；2.韶關(guān)學(xué)院數(shù)學(xué)系00級(jí)數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)本科2班廣東韶關(guān)512005；3.韶關(guān)學(xué)院物理系02級(jí)物理學(xué)本科班廣東韶關(guān)512005[摘要摘要]:本文對(duì)英德市區(qū)交通阻塞情況具體分析了造成城市交通阻塞的原因并結(jié)合具體問(wèn)

2、題建立數(shù)學(xué)模型解決交通阻塞問(wèn)題.本文著重討論了交叉路口的交通狀況和調(diào)度方案結(jié)合實(shí)際并充分利用了現(xiàn)有路口的通行能力通過(guò)對(duì)交通阻塞原因分析包括交叉口通行能力強(qiáng)弱和路段通行能力分析得到交叉口最大通行能力的一般計(jì)算公式；通過(guò)交通控制策略分析給出了一個(gè)合理的調(diào)度方案（包括緩沖區(qū)優(yōu)化和色燈分配方案的優(yōu)化）確定信號(hào)周期，建立單交叉口調(diào)度模型達(dá)到對(duì)交通阻塞問(wèn)題的分析與治理對(duì)緩解城市交通擁擠改善交通狀況具有一定現(xiàn)實(shí)意義.關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:交叉路口；通行能力；

3、信號(hào)周期；緩沖區(qū)1問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出許多大中城市的交通擁阻造成了時(shí)間的浪費(fèi)、工作的耽誤和心理的煩躁直接、間接帶來(lái)了相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)損失.緩解擁阻需要多方努力、綜合治理請(qǐng)就你所了解的城市的情況應(yīng)用數(shù)學(xué)建模方法提出、分析并探討解決城市交通擁阻問(wèn)題：(1)在你的所在城市選擇一個(gè)交通堵塞比較嚴(yán)重的十字路口在交通高峰時(shí)間實(shí)際調(diào)查這些車(chē)流的數(shù)據(jù)以及現(xiàn)行的交通調(diào)度方案.(2)分析交通堵塞的原因提出治理方案.(3)對(duì)你的方案作計(jì)算機(jī)模擬評(píng)價(jià)其效果.200

4、3年暑假期間我們對(duì)英德市區(qū)的人民中路和利民路交叉口進(jìn)行了調(diào)查具體情況見(jiàn)附錄.這里給出一些結(jié)果調(diào)查表明：車(chē)流量的高峰期存在交通阻塞現(xiàn)象阻塞的根源在于交叉路口車(chē)流量受限.現(xiàn)行的色燈管制方案存在著一些缺陷如信號(hào)燈周期不合理綠信比（綠燈時(shí)間信號(hào)燈周期）不合理等導(dǎo)致交叉口的通行能力沒(méi)能充分利用.2模型的假設(shè)模型的假設(shè)(1)通往路口的所有車(chē)輛完全相同；(2)路口處不發(fā)生事故；(3)到達(dá)路口的車(chē)流量服從泊松分布；(4)同一轉(zhuǎn)向的車(chē)通過(guò)交叉口的平均速度

5、相同通過(guò)路口所用時(shí)間相同；(5)所有司機(jī)遵守調(diào)度規(guī)則.3符號(hào)說(shuō)明符號(hào)說(shuō)明Tx：信號(hào)周期即相鄰兩次綠燈亮之間的時(shí)間間隔；Dij：從i到j(luò)的車(chē)行方向；V：交叉口某一入口的通行能力；N為每車(chē)道每小時(shí)的通行車(chē)輛數(shù)；S：入口車(chē)道的飽和流量；表示與交叉口相接的4個(gè)路段各自的車(chē)道數(shù)目；img：信號(hào)的有效綠燈時(shí)間.4問(wèn)題的分析問(wèn)題的分析4.1交通阻塞原因分析交通阻塞原因分析第二期（2003年8月）韶關(guān)學(xué)院學(xué)生數(shù)學(xué)建模論文集No.257100081000

6、limlim?????????vvNvv根據(jù)我國(guó)的車(chē)速、車(chē)況每車(chē)道混合車(chē)型流量每小時(shí)以900～1000輛為宜.也就是說(shuō)城市快速車(chē)道以每小時(shí)混合車(chē)型1000輛計(jì)非快速車(chē)道按900輛計(jì)算為妥.因而可以得到交叉口最大通行能力的一般計(jì)算公式：%4590041?????iimN表示與交叉口相接的4個(gè)路段各自的車(chē)道數(shù)目.im求得交叉口最大通行能力的意義在于：通過(guò)比較實(shí)際測(cè)得的交叉口通行能力和該交叉口最大通行能力可以知道該交叉口提高通行能力的潛力有多

7、大.如果實(shí)測(cè)通行能力接近最大通行能力還存在交通阻塞的話說(shuō)明通過(guò)“軟件”的方法奏效不大只能改造“硬件”.如果實(shí)測(cè)通行能力小于最大通行能力說(shuō)明該路口的調(diào)度策略存在改進(jìn)的可能和必要.通過(guò)合理的調(diào)度方案可以進(jìn)一步通過(guò)其通行能力.5模型建立與求解模型建立與求解5.1交通控制策略交通控制策略5.1.1設(shè)置緩沖區(qū)設(shè)置緩沖區(qū)在路段和交叉口之間設(shè)置緩沖區(qū).在緩沖區(qū)內(nèi)進(jìn)行車(chē)流的車(chē)道分配等預(yù)處理作好進(jìn)入交叉口的準(zhǔn)備工作無(wú)疑會(huì)對(duì)提高交叉口的通行能力有益.現(xiàn)實(shí)生

8、活中人們正是這樣做的.車(chē)輛在進(jìn)入交叉口之前按其轉(zhuǎn)向進(jìn)入相應(yīng)車(chē)道排隊(duì).當(dāng)然這只是最簡(jiǎn)單的緩沖區(qū)是固定的緩沖區(qū)不會(huì)隨交通狀況改變.在設(shè)計(jì)緩沖區(qū)時(shí)要考慮下幾個(gè)方面――緩沖區(qū)長(zhǎng)度、車(chē)道分配方案.緩沖區(qū)長(zhǎng)度的確定要與信號(hào)燈配時(shí)方案相結(jié)合達(dá)到二者匹配為最佳.基本原則是使得某一路段緩沖區(qū)所停的車(chē)能夠在其通行時(shí)間內(nèi)全部通過(guò).當(dāng)然由于達(dá)到緩沖區(qū)的車(chē)流量是隨機(jī)的此處的“全部通過(guò)”是基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的并不能保證所有時(shí)刻都達(dá)到匹配.5.1.2緩沖區(qū)車(chē)道分配方案：緩