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、社會活動、商務(wù)往來、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)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵時期，交通運(yùn)輸系統(tǒng)的完善和優(yōu)化已經(jīng)刻不容緩?？傮w來看，我國用于道路交通基礎(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，即通過道路交通流的理論分析研究，正確構(gòu)建相關(guān)預(yù)測模型，使得交通建設(shè)具有很強(qiáng)的針對性。 傳統(tǒng)的交通流理論是運(yùn)用概率統(tǒng)計與流體力學(xué)知識，從宏觀與微觀的角度來研究一定條件下間斷、連續(xù)與混合

2、車流的時空變化規(guī)律，理論范疇極其豐富。依托國家杰出青年科學(xué)基金項目“城市交通管理規(guī)劃體系研究”(編號：59925819)，在深入研究國內(nèi)外已有成果基礎(chǔ)上，針對影響我國典型大城市道路交通流現(xiàn)狀的主要因素，通過大量相關(guān)實驗調(diào)查，本文力爭全面認(rèn)識城市道路路段交通流特性，從而構(gòu)建一較為完整的、基于路段的針對性、實用性與操作性強(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、翔實的交通流實測資料。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)計的正交實驗法，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，最后重點研究了統(tǒng)計時間間隔選擇和數(shù)據(jù)篩選二種關(guān)鍵、實用的數(shù)據(jù)處理過程。 (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，通過全面系統(tǒng)地交通流特性分析，可以清楚認(rèn)識不同道路設(shè)施水平的作用大小。 首先基于正交實驗方法設(shè)計了典型道路設(shè)施水平的調(diào)查方案；其次提出“計算-標(biāo)定-擾動-標(biāo)定”四階段法來較為準(zhǔn)確地求取道路路段實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)流對道路路段交通流

6、各相關(guān)參數(shù)的影響分析?；诂F(xiàn)場觀測，通過全面分析比較，可掌握不同道路設(shè)施水平對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。實踐證實，運(yùn)用一系列合適的交通管理措施來解決城市交通問題能收到了很好的效果。 首先設(shè)計了主要交通管理措施的正交實驗方案；其次依托國家“十五”攻關(guān)項目——城

7、市公共交通系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)(編號：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車輛與公交車車速的變化；再次考察了道路實行單向通行后的交通流運(yùn)行特征；而后重點研究了公交站點實際通行能力與無公交專用道道路非港灣式公交站點?？繉ι鐣嚵鬈囁俚挠绊?，同時，還給出了無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停靠下的關(guān)系結(jié)果；最后對道路上設(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，我國城市道路上車型復(fù)雜、性能不一，行駛狀態(tài)各異，對路段上車輛類型不予區(qū)分來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效性與空間性，然后分析了典型車輛的運(yùn)行特性，并針對混合機(jī)動車交通進(jìn)行了車輛換算系數(shù)的分析與計算，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 我國非常普遍的混合道路交通狀況

9、決定了不能簡單照搬國外現(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當(dāng)前交通流狀況的有關(guān)模型。 我們重點研究了不同路幅、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；在分析公交站點公交停車影響下社會

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 實際上，道路流量不會超過其通行能力，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，并通過設(shè)計特定實驗方法予以驗證；