車道被占用對(duì)城市道路通行能力及影響(全國(guó)一等獎(jiǎng))

1、1車道被占用對(duì)城市道路通行能力的影響 車道被占用對(duì)城市道路通行能力的影響摘要 摘要車道被占用是導(dǎo)致道路橫斷面通行能力降低的重要因素，本文利用視頻一和視頻二統(tǒng)計(jì)出的相關(guān)數(shù)據(jù)，研究車道被占用對(duì)城市道路通行能力的影響。針對(duì)問(wèn)題一，從視頻一中可以明顯看出在開(kāi)始的 4 分鐘內(nèi)車輛運(yùn)行流暢，在這段時(shí)間內(nèi)道路的實(shí)際通行能力應(yīng)為最大，4 分鐘以后由于碰撞事故導(dǎo)致車輛在事故點(diǎn)出現(xiàn)排隊(duì)現(xiàn)象，此時(shí)道路的實(shí)際通行能力降低。另外，從事故發(fā)生前后的車流密度圖可以看

2、出，事故發(fā)生后車流密度明顯變小，進(jìn)一步說(shuō)明事故發(fā)生后道路的實(shí)際通行能力降低。針對(duì)問(wèn)題二，我們利用 軟件模擬出事故一和事故二發(fā)生前后的車流 matlab密度變化圖，可直觀看出發(fā)生事故二的車流密度變化比事故一發(fā)生時(shí)更為明顯，此現(xiàn)象反映出發(fā)生事故二的道路通行能力穩(wěn)定性較差，從而說(shuō)明同一橫斷面交通事故所占車道不同對(duì)該橫斷面實(shí)際通行能力的影響有較大的差異；為了定量說(shuō)明這一問(wèn)題，運(yùn)用流量-車道占用率關(guān)系模型分析出流量與車道占用率之間的關(guān)系。并且得出

3、事故一和二的實(shí)際通行能力：。由此可知發(fā)生事故一 ) / ( 78 . 1930 ) / ( 88 . 2492 1 max 1 max 車道 輛 車道 輛 ? ? ? ? ? h Q h Q的道路實(shí)際通行能力比發(fā)生事故二的道路的實(shí)際通行能力更強(qiáng)。針對(duì)問(wèn)題三，我們從量化的角度上來(lái)分析事故所處不同車道上的通行能力。首先利用回歸分析得出排隊(duì)長(zhǎng)度與上游車輛總數(shù)的相關(guān)性最高，其相關(guān)性系數(shù)為 0.984。其他依次為事故持續(xù)時(shí)間和道路通行能力，交通事

4、故所影響的路段車輛排隊(duì)長(zhǎng)度與事故橫斷面實(shí)際通行能力、事故持續(xù)時(shí)間、路段上游車流量間的關(guān)系為： ；其次利用排隊(duì)論模擬 3 2 1 668 . 11 551 . 0 915 . 3 243 . 17 x x x y ? ? ? ?交通流可以得出當(dāng)車輛數(shù)不斷增加，即車輛排隊(duì)長(zhǎng)度不斷加長(zhǎng)時(shí)，車輛的停留時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，道路的實(shí)際通行能力越來(lái)越差，但道路系統(tǒng)不會(huì)輕易崩潰。針對(duì)問(wèn)題四，我們考慮到車輛在事故中的時(shí)空遷移變化，利用元胞自動(dòng)機(jī)對(duì)事故交通流進(jìn)行

5、計(jì)算機(jī)模擬，得出當(dāng)交通事故所處橫斷面距離上游路口變?yōu)?40 米，路段下游方向需求不變，路段上游車流量為 1500pcu/h 時(shí)，大概經(jīng)過(guò)8 分鐘后車輛排隊(duì)長(zhǎng)度將達(dá)到上游路口。關(guān)鍵字 關(guān)鍵字：通行能力 回歸分析 排隊(duì)論 模型 元胞自動(dòng)機(jī) MAEQLCP3對(duì)于問(wèn)題二，同理可得出通行能力的變化情況，采用回歸分析得出事故一和事故二的通行量，比較其大小，數(shù)據(jù)越大說(shuō)明通行能力越強(qiáng)，據(jù)此分析同一橫斷面交通事故所占車道不同對(duì)橫斷面實(shí)際

6、通行能力影響的差異。問(wèn)題三要求分析出路段車輛排隊(duì)長(zhǎng)度與事故橫截面實(shí)際通行能力、事故持續(xù)時(shí)間、路段上游車流量間的關(guān)系。我們將排隊(duì)長(zhǎng)度作為因變量，通行能力、事故持續(xù)時(shí)間、路段上游車流量視為自變量進(jìn)行多元線性回歸分析。因?yàn)樵谝曨l中得到的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)是有限的且不夠精確，我們利用排隊(duì)論進(jìn)行模擬車輛數(shù)與公路通行能力并計(jì)算出每輛車離開(kāi)上游路口的時(shí)刻、到達(dá)事故點(diǎn)的時(shí)刻和離開(kāi)事故點(diǎn)的時(shí)刻。考慮到出現(xiàn)事故后由原先的三條車道變成了一條車道，出現(xiàn)了瓶頸現(xiàn)象、換道、

7、車速減慢等情況，我們建立了 模型得出排隊(duì)長(zhǎng)度 MAEQLCP的變化率，以更好的分析出實(shí)際通行能力、事故持續(xù)時(shí)間、路段上游車流量對(duì)排隊(duì)長(zhǎng)度的影響。問(wèn)題四是當(dāng)視頻 1 中的交通事故所處橫斷面距離上游路口變?yōu)?140 米，其他量不變的情況下，估算從事故發(fā)生開(kāi)始，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間，車輛排隊(duì)長(zhǎng)度將到達(dá)上游路口。由于事故發(fā)生后堵塞了車道，在車道二和三行駛的車輛必需換道。在換道的情況下，車輛緩慢前行或停滯，車輛流通是離散的且不斷處于時(shí)空轉(zhuǎn)移的狀態(tài)，因此我

8、們建立了元胞自動(dòng)模型（CACF 模型），此模型可以很好的模擬出交通意外事件所致紊亂交通流的規(guī)律，從而得出排隊(duì)長(zhǎng)度達(dá)到 140 米時(shí)所需的時(shí)間。三、基本假設(shè) 三、基本假設(shè)（1）假設(shè)視頻一、二中統(tǒng)計(jì)出的數(shù)據(jù)與實(shí)際相差不大；（2）假設(shè)視頻中的時(shí)間真實(shí)無(wú)誤；（3）假設(shè)在一定的時(shí)間內(nèi)，不同種車型的速度及性能是一致的；（4）假設(shè)路面狀況良好且車輛運(yùn)行除事故外無(wú)其他外界環(huán)境影響； （5）假設(shè)人行道、交叉口、街邊商店，不許隨意停車；（6） 在模擬車流