混合交通交叉口直行機(jī)動車運(yùn)行特性分析與建模.pdf

1、大多數(shù)發(fā)展中國家城市道路交通都具有混合交通特點(diǎn)，混合交通特性導(dǎo)致的一系列問題是發(fā)展中國家城市面臨的重要交通問題。城市路網(wǎng)中的平面交叉口是混合交通流與混合交通問題最集中的地方之一，對平面交叉口的信號配時與交通組織進(jìn)行優(yōu)化在緩解整個路網(wǎng)交通擁堵中具有非常重要的意義。開展這項(xiàng)工作的前提是對交叉口的運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行準(zhǔn)確把握和評價，尤其是對交叉口各進(jìn)口的飽和度和服務(wù)水平進(jìn)行精確計(jì)算和評定，這也涉及到交叉口通行能力計(jì)算問題。
　　 現(xiàn)有信號交叉

2、口通行能力計(jì)算方法未能充分考慮混合交通特點(diǎn)，部分研究提出采用簡單的折減系數(shù)來體現(xiàn)混合交通環(huán)境中行人與非機(jī)動車的影響，難以兼顧不同交叉口之間的差異，從而可能導(dǎo)致較大誤差。有鑒于此，本文以實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，考慮了不同類型交叉口行人與非機(jī)動車對機(jī)動車道通行能力影響的差異，包括到對交叉口混合交通環(huán)境進(jìn)行識別、對行人與非機(jī)動車干擾的定量分析；通過對混合交通環(huán)境下機(jī)動車運(yùn)行特性的分析，構(gòu)建了可用于不同混行環(huán)境的交叉口通行能力計(jì)算方法。該方法以混合

3、交通環(huán)境下直行機(jī)動車的運(yùn)行模型為基礎(chǔ)，即首先對混合交通交叉口直行機(jī)動車的運(yùn)行特性進(jìn)行分析和建模，其次利用直行機(jī)動車運(yùn)行模型的特定輸出指標(biāo)定量分析了混合交通交叉口的混行程度，提出了交叉口混行級別的定義與劃分方法，最后建立了可考慮行人與非機(jī)動車實(shí)際干擾影響的信號交叉口通行能力計(jì)算模型。主要研究內(nèi)容和結(jié)論包括：
　　 (1)直行機(jī)動車在綠燈初期所受到的干擾分析和在干擾環(huán)境下的運(yùn)行特性分析。對交叉口范圍內(nèi)各類干擾的時空分布特性進(jìn)行了詳細(xì)

4、分析，并結(jié)合綠燈初期直行車輛加速度的抽樣檢測數(shù)據(jù)討論了直行車輛在交叉口內(nèi)運(yùn)行的基本特性。研究表明，交叉口內(nèi)行人與非機(jī)動車對直行機(jī)動車的干擾主要發(fā)生于三個不同的時間域內(nèi)和三個獨(dú)立的小分區(qū)上，而且直行車輛在交叉口內(nèi)運(yùn)行時表現(xiàn)出一種不同于路段跟馳的中觀特性，即致密性行駛隊(duì)列的形成與消散特性。
　　 (2)直行機(jī)動車在綠燈初期的運(yùn)行模型。在致密性行駛隊(duì)列形成與消散的中觀特性基礎(chǔ)上，該模型首先將直行車輛在綠燈啟亮后最初一段時間內(nèi)的運(yùn)行過程

5、劃分為四個階段：初始加速階段(或致密性隊(duì)列形成階段)、致密性隊(duì)列行駛階段、隊(duì)列消散階段以及自由行駛階段；其次用不同的運(yùn)動學(xué)方程來刻畫各階段的加速特征，得出了隊(duì)列中每一輛車在每一個階段運(yùn)行的速度一時間曲線；最后，根據(jù)跟車時距和運(yùn)行速度的約束又將相鄰階段聯(lián)接起來，得到了每一輛車包括各個階段以及相鄰階段銜接點(diǎn)在內(nèi)的完整的速度-時間曲線，實(shí)現(xiàn)了對致密性行駛隊(duì)列形成與消散過程的完整刻畫。案例分析表明，這種模型在描述綠燈初期直行車輛的運(yùn)行行為上具有

6、一定的精確度和可靠性，由該模型預(yù)測的體現(xiàn)直行車輛運(yùn)行特征的特定指標(biāo)值(如直行車輛通過交叉口所使用的時間、通過停車線所使用的時間)與這些指標(biāo)實(shí)際觀測值之間的相對誤差一般小于1％。
　　 (3)交叉口混行程度的定量分析以及交叉口混行級別劃分。這部分研究分兩步進(jìn)行：首先，以行人與非機(jī)動車流量分布數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對交叉口的混行程度進(jìn)行初步分析，并在此基礎(chǔ)上對交叉口混行級別進(jìn)行初步劃分；其次，針對初步劃分中的最低混行級別交叉口確定直行車輛在綠燈

7、初期運(yùn)行模型的具體形式，并對直行車輛通過交叉口所使用時間進(jìn)行預(yù)測，并將預(yù)測值與該指標(biāo)的實(shí)際觀測值進(jìn)行比較，二者之間的差異反映了行人與非機(jī)動車干擾對機(jī)動車通過交叉口時間的影響。本文通過這種差異對實(shí)際交叉口的混行程度進(jìn)行識別，并實(shí)現(xiàn)對交叉口混行級別的詳細(xì)定義與劃分。研究表明，利用與直行車輛通過交叉口所使用時間有關(guān)的相對差異指標(biāo)以及行人與非機(jī)動車流量分布指標(biāo)可將目前實(shí)際運(yùn)行中的混合交通交叉口劃分為三個級別：混行程度最低(A)級別、混行程度中等

8、(B)級別以及混行程度最高(C)級別。
　　 (4)可考慮行人與非機(jī)動車干擾影響及不同混行級別交叉口的直行車道通行能力計(jì)算模型。首先，在交叉口混行級別定義與劃分的基礎(chǔ)上構(gòu)建了適用于各種混行級別交叉口的通用型直行車輛運(yùn)行模型；其次，利用所建立模型的特定輸出指標(biāo)對傳統(tǒng)停車線法進(jìn)行改造，構(gòu)造了一種新的潛在考慮行人與非機(jī)動車干擾影響的直行車道通行能力計(jì)算方法；最后，運(yùn)用該方法計(jì)算了分屬于不同混行級別的實(shí)際交叉口的通行能力，并與傳統(tǒng)方法進(jìn)

9、行了比較分析。研究表明，與傳統(tǒng)停車線法、《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》方法相比，由本文方法計(jì)算得到的通行能力值最接近實(shí)際觀測結(jié)果(與實(shí)測結(jié)果之間的相對誤差一般在20％以下)，也更適合于不同類型交叉口。
　　 (5)基于仿真的實(shí)證分析。利用仿真軟件，將本文構(gòu)建的通行能力計(jì)算方法和傳統(tǒng)通行能力計(jì)算方法應(yīng)用于實(shí)際混合交通交叉口的通行能力計(jì)算，通過仿真軟件的運(yùn)行結(jié)果對各種方法的應(yīng)用效果進(jìn)行比較分析，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對本文方法的進(jìn)一步評價。這種仿真