城市快速路交通擁堵特征與實時排隊長度確定方法研究.pdf

1、近年來，城市交通擁堵現(xiàn)象已經(jīng)成為了我國大中城市普遍面臨的一個嚴(yán)峻問題。盡管建設(shè)城市快速路最初的目的是為了緩解城市交通擁堵問題，但隨著交通需求量的逐漸增大，城市快速路交通擁堵（尤其是早、晚高峰期時段）問題日益突出，嚴(yán)重地影響了人們的生活水平。
　　城市快速路交通瓶頸是導(dǎo)致常發(fā)性交通擁堵的主要原因。本文以城市快速路常發(fā)性交通擁堵問題作為研究對象，深入地分析和研究了城市快速路交通擁堵特征和實時排隊長度（排隊尾部位置）估計方法。該研究對緩

2、解城市快速路常發(fā)性交通擁堵問題具有重要意義。
　　本文首先調(diào)查和分析了包括交通崩潰（排隊初始時間）、道路通行能力、駛離排隊交通流和車輛排隊密度在內(nèi)的城市快速路常發(fā)性交通擁堵相關(guān)特征。（1）傳統(tǒng)理論認(rèn)為，當(dāng)交通流率超過道路通行能力時將誘發(fā)交通崩潰的發(fā)生，然而通過考察城市快速路實測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)不同城市快速路排隊情景下的交通崩潰流率不完全相同，具有一定的隨機(jī)性。因此不能嚴(yán)格依靠特定的道路通行能力作為識別車輛排隊初始時刻的條件，本文基于速度

3、驟降現(xiàn)象提出了識別交通崩潰的方法。（2）本文鑒于城市快速路交通擁堵會導(dǎo)致道路通行能力下降的現(xiàn)象，并基于最小二乘法建立了估計雙通行能力值的方法。（3）駛離排隊交通流的確定對準(zhǔn)確估計排隊長度尤為重要，在之前的研究中駛離排隊交通流往往被假設(shè)是一種確定性行為。為了進(jìn)一步提高城市快速路實時排隊長度估計的準(zhǔn)確性，本文基于城市快速路實測數(shù)據(jù)考察了駛離排隊交通流動態(tài)性，并將動態(tài)駛離排隊交通流作為隨時間變化的變量引入模型，從而提高車輛排隊長度估計準(zhǔn)確性。

4、（4）除此之外，排隊車輛密度是描述擁堵程度的指標(biāo)之一，與車輛排隊長度息息相關(guān)。本文基于交通擁堵狀態(tài)下交通流參數(shù)的關(guān)系，建立了考慮通行能力下降的城市快速路車輛排隊密度的估計方法。
　　在對城市快速路交通擁堵特征分析的基礎(chǔ)上，本文分別基于輸入輸出理論和沖擊波理論建立了適用于估計城市快速路排隊長度的時空離散模型。（1）基于輸入輸出理論基礎(chǔ)上建立的傳統(tǒng)輸入輸出模型是一種最常見的估計連續(xù)性交通流車輛排隊長度的模型。但有學(xué)者認(rèn)為傳統(tǒng)輸入輸出模

5、型往往低估排隊長度。本文分析了傳統(tǒng)輸入輸出模型低估排隊長度的原因，對其進(jìn)行改進(jìn)，建立了用來估計城市快速路實時排隊長度的改進(jìn)輸入輸出模型。（2）沖擊波理論作為另一種常見的排隊估計方法，目前廣泛用于間斷性交通流情況下車輛排隊長度的估計，但并非用于城市快速路這種連續(xù)性交通流情況下的車輛排隊長度的估計。因此，本文基于沖擊波理論建立了估計城市快速路車輛排隊長度的時空離散模型，即沖擊波模型。此外，本文基于VISSIM仿真平臺對兩種模型的有效性進(jìn)行了

6、驗證，驗證結(jié)果表明兩種模型均可適用于城市快速路車輛排隊長度的估計。
　　近數(shù)十年來，許多基于智能交通技術(shù)的動態(tài)交通控制方法被用來緩解交通擁堵。主動式交通管理（Active Traffic Management，ATM）手段可作為一種綠色的、有效的治理交通擁堵的措施。本文基于對城市快速路車輛擁堵特征和排隊長度估計的研究成果，探討了如何利用主動式交通管理手段緩解城市快速路交通擁堵問題,并提出了相應(yīng)的建議。常見的主動式交通管理手段主要包

7、括：匝道控制、路徑誘導(dǎo)和可變限速控制。匝道控制是目前國外最常使用的緩解城市快速路、城市公路的ATM手段，針對我國城市快速路交通擁堵實際情況，本文提出了考慮主路車輛排隊長度構(gòu)建多匝道協(xié)調(diào)控制策略的建議及策略構(gòu)建框架。我國目前使用最廣泛的緩解城市快速路交通擁堵的方法是通過可變信息標(biāo)志進(jìn)行路徑誘導(dǎo)。本文以西安市二環(huán)路交通向?qū)茷槔?，提出了基于本文所建立的城市快速路實時排隊長度模型對現(xiàn)有的可變信息標(biāo)志提供的實時可變交通信息進(jìn)行進(jìn)一步完善的建議。