城市道路路段交通流特性分析與模型研究.pdf

1、城市是人口居住、社會(huì)活動(dòng)、商務(wù)往來(lái)、物流集散和文化休閑高度集中之地，而交通則是城市的血液和命脈。本世紀(jì)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，交通運(yùn)輸系統(tǒng)的完善和優(yōu)化已經(jīng)刻不容緩?？傮w來(lái)看，我國(guó)用于道路交通基礎(chǔ)建設(shè)的資金十分緊張，需要高度重視規(guī)劃與管理的預(yù)研工作，即通過(guò)道路交通流的理論分析研究，正確構(gòu)建相關(guān)預(yù)測(cè)模型，使得交通建設(shè)具有很強(qiáng)的針對(duì)性。 傳統(tǒng)的交通流理論是運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)與流體力學(xué)知識(shí)，從宏觀與微觀的角度來(lái)研究一定條件下間斷、連續(xù)與混合

2、車流的時(shí)空變化規(guī)律，理論范疇極其豐富。依托國(guó)家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目“城市交通管理規(guī)劃體系研究”(編號(hào)：59925819)，在深入研究國(guó)內(nèi)外已有成果基礎(chǔ)上，針對(duì)影響我國(guó)典型大城市道路交通流現(xiàn)狀的主要因素，通過(guò)大量相關(guān)實(shí)驗(yàn)調(diào)查，本文力爭(zhēng)全面認(rèn)識(shí)城市道路路段交通流特性，從而構(gòu)建一較為完整的、基于路段的針對(duì)性、實(shí)用性與操作性強(qiáng)的城市道路交通流模型系列，獲得交通流控制的方法與交通流規(guī)劃的技術(shù)，最終達(dá)到城市道路交通流合理分布、有序運(yùn)行的目的。

3、 本文針對(duì)城市道路路段交通流，具體在以下幾方面進(jìn)行了一定探索： (1)道路路段交通流理論分析 我們對(duì)有關(guān)道路路段交通流特性和道路路段交通流模型的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了闡述。在交通流參數(shù)基本概念基礎(chǔ)上，從宏觀與微觀層面上分析了影響道路路段交通流的各種因素。在明確了道路路段交通流建模的思想方法后，簡(jiǎn)要介紹了交通流三參數(shù)模型；進(jìn)而，詳細(xì)研究了基于道路阻抗的交通流模型；最后還討論了考慮超飽和狀態(tài)的交通流模型。 (2)道路路段交

4、通流調(diào)查方法與數(shù)據(jù)處理研究 作為一項(xiàng)應(yīng)用基礎(chǔ)性工作，交通流特性分析和交通流模型研究往往需要大量可靠、翔實(shí)的交通流實(shí)測(cè)資料。為此，必須足夠重視道路路段交通流數(shù)據(jù)采集和處理的方法。 首先較為詳細(xì)介紹了道路路段交通流參數(shù)的調(diào)查方法，而后引入了交通調(diào)查方案設(shè)計(jì)的正交實(shí)驗(yàn)法，并確定了調(diào)查路段的范圍。在滿足數(shù)據(jù)樣本容量要求下，最后重點(diǎn)研究了統(tǒng)計(jì)時(shí)間間隔選擇和數(shù)據(jù)篩選二種關(guān)鍵、實(shí)用的數(shù)據(jù)處理過(guò)程。 (3)道路設(shè)施水平影響下道路

5、路段交通流特性分析 道路設(shè)施水平?jīng)Q定了道路路段交通流所受影響的性質(zhì)與程度，通過(guò)全面系統(tǒng)地交通流特性分析，可以清楚認(rèn)識(shí)不同道路設(shè)施水平的作用大小。 首先基于正交實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)了典型道路設(shè)施水平的調(diào)查方案；其次提出“計(jì)算-標(biāo)定-擾動(dòng)-標(biāo)定”四階段法來(lái)較為準(zhǔn)確地求取道路路段實(shí)際通行能力和暢行車速；隨后依次討論了各種車道屬性、各種中央/機(jī)非隔離帶型式、路段開(kāi)口、車道數(shù)突變、上下游交叉口距離與高架(隧道)的合(分)流對(duì)道路路段交通流

6、各相關(guān)參數(shù)的影響分析。基于現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，通過(guò)全面分析比較，可掌握不同道路設(shè)施水平對(duì)道路路段交通流的影響規(guī)律。 (4)交通管理措施影響下道路路段交通流特性分析 交通運(yùn)行管理可在現(xiàn)有道路設(shè)施條件下充分挖掘交通潛力以提高道路使用效率，使道路交通達(dá)到安全、有序、暢通的目的。實(shí)踐證實(shí)，運(yùn)用一系列合適的交通管理措施來(lái)解決城市交通問(wèn)題能收到了很好的效果。 首先設(shè)計(jì)了主要交通管理措施的正交實(shí)驗(yàn)方案；其次依托國(guó)家“十五”攻關(guān)項(xiàng)目——城

7、市公共交通系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)(編號(hào)：2001BA4202A04)，比較研究了設(shè)置標(biāo)線隔離式、物理隔離式公交專用道條件下道路社會(huì)車輛與公交車車速的變化；再次考察了道路實(shí)行單向通行后的交通流運(yùn)行特征；而后重點(diǎn)研究了公交站點(diǎn)實(shí)際通行能力與無(wú)公交專用道道路非港灣式公交站點(diǎn)?？繉?duì)社會(huì)車流車速的影響，同時(shí)，還給出了無(wú)公交專用道道路港灣式公交?？颗c標(biāo)線隔離式公交專用道道路非港灣式公交?？肯碌年P(guān)系結(jié)果；最后對(duì)道路上設(shè)置路段人行橫道與規(guī)劃路邊停車等措施進(jìn)行了相

8、應(yīng)分析。 (5)交通組成影響下道路路段交通流特性分析 目前，我國(guó)城市道路上車型復(fù)雜、性能不一，行駛狀態(tài)各異，對(duì)路段上車輛類型不予區(qū)分來(lái)反映交通流狀況將是很不合理的。 首先討論了交通組成的時(shí)效性與空間性，然后分析了典型車輛的運(yùn)行特性，并針對(duì)混合機(jī)動(dòng)車交通進(jìn)行了車輛換算系數(shù)的分析與計(jì)算，最后改進(jìn)研究了道路路段理論通行能力。 (6)典型道路交通條件下道路路段交通流模型研究 我國(guó)非常普遍的混合道路交通狀況

9、決定了不能簡(jiǎn)單照搬國(guó)外現(xiàn)有一些成熟的交通流模型，并且隨著城市持續(xù)高速發(fā)展，城市道路交通系統(tǒng)發(fā)生了根本性改變，即便是以前適用的交通流模型也難免失真。因此，必須認(rèn)真著手研究反映我國(guó)當(dāng)前交通流狀況的有關(guān)模型。 我們重點(diǎn)研究了不同路幅、公交專用道和單向交通條件下道路路段交通流車速模型；根據(jù)車型分布的空間特性，仿真構(gòu)建了若干具有典型意義的分車道、區(qū)位與斷面的交通流模型，以及考慮各種車型比例的BPR統(tǒng)一模型；在分析公交站點(diǎn)公交停車影響下社會(huì)

10、車輛車速關(guān)系后，適當(dāng)改進(jìn)了路阻函數(shù)模型。并從系統(tǒng)論觀點(diǎn)出發(fā)，提出了道路交通綜合影響因素相應(yīng)的車速模型形式，為后續(xù)研究提供了一種可行思路。 (7)超飽和狀態(tài)下道路路段交通流研究 實(shí)際上，道路流量不會(huì)超過(guò)其通行能力，但在道路交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，經(jīng)常需要模擬各種道路設(shè)施水平與交通管理措施下交通流重分布，故仍需要預(yù)測(cè)超飽和狀態(tài)交通流參數(shù)。為此，首先在超飽和交通流理論分析基礎(chǔ)上，建立了改進(jìn)S形曲線模型，并通過(guò)設(shè)計(jì)特定實(shí)驗(yàn)方法予以驗(yàn)證；