探究车道被占用对城市道路通行能力的影响..doc

探究车道被占用对城市道路通行能力的影响 摘要 由交通事故交通拥挤是大中城市面临的主要交通问题由其引发的交通安全、运输效率、环境污染和能源消耗等问题已引起了越来越多的关注。 ,事故所处横断面实际通行能力的变化过程。通过观看视频，由于交通事故本来单向三道的机动车道被占用了两条车道，我们很明显的发现交通事故发生前与发生后车道上的交通流、流率与车辆的平均行程速度有很大的差别。从事故发生点开始到路段上游120米范围内车道上的交通量明显增加，车辆的平均行程速度明显减慢，路段的畅通性明显下降。我们还发现从事故发生点开始到路段上游120米范围内车道上车辆密度明显增大，车头间距明显缩短，形成车辆排队，反映了交通流中驾驶的自由度变小，而且，有些时间段内车辆排队长度随着时间的推移慢慢变长，但一段时间后又变短消失。这样循环着下去，直到交通事故撤离现场路段交通才恢复正常。从中我们可以定性地分析到车道被占用削弱了城市道路通行能力。而且是是通过影响交通流、流率、车辆的平均行程速度、车辆密度与车头间距等因素来影响道路通行能力。 一、问题重述 车道被占用是指因交通事故、路边停车、占道施工等因素，导致车道或道路横断面通行能力在单位时间内降低的现象。由于城市道路具有交通流密度大、连续性强等特点，一条车道被占用，也可能降低路段所有车道的通行能力，即使时间短，也可能引起车辆排队，出现交通阻塞。如处理不当，甚至出现区域性拥堵。 车道被占用的情况种类繁多、复杂，正确估算车道被占用对城市道路通行能力的影响程度，将为交通管理部门正确引导车辆行驶、审批占道施工、设计道路渠化方案、设置路边停车位和设置非港湾式公交车站等提供理论依据。 视频1和视频2中的两个交通事故处于同一路段的同一横断面，且完全占用两条车道。请研究以下问题： 根据视频1，描述视频中交通事故发生至撤离期间,事故所处横断面实际通行能力的变化过程。 二、模型假设 1.假设从视频里通过目测数数获得的车辆数是正确的。 2.假设通过视频取样估算的平均行程速度与实际的误差小，适合后续计算。 3.假设大型车折算成小汽车的折算系数为3。 4.假设车辆从上游红灯路口进入交通事故路段是随机性的。 5.假设司机对进入交通事故路段时所选取的道路的最后通往方向是熟悉的。 三、符号说明 符号 说明 路段的平均流率 平均行程速度 路段车辆密度 实际通行能力 理论通行能力 车头时距 车头间距 四、模型的建立 4.1模型建立 构建数学模型，分析视频1中交通事故所影响的路段车辆排队长度与事故横断面实际通行能力、事故持续时间、路段上游车流量间的关系。 车流在运行过程中，遇到道路封闭、交通事故时会造成一条或者几条的车道堵塞，经过一段时间后，道路启封，排队的车辆即可启动，车流密度就会减小，产生与车流运动方向相反的启动波，排队的车辆慢慢消散。当启动波的波值大于停车波的波值时，启动波总会在某一时刻、某一位置追赶上停车波，启动波与停车波相遇的位置就是排队消散完毕的位置。排队消散完毕后，车流就会恢复畅通的状态。 根据文献【1】，我们可以知道停车波与启动波模型为如下所示： ①传统的停车波与启动波模型η 格林希尔治模型，如下式（8）所示： …………………………………(8) 式中： 为阻塞密度；为自由流速度。令称 为标准化密度，则有： ; 代入波速公式： 整理得： ……………………（9） 现假定车流的标准化密度 ，以区间平均速度 行驶。在交叉口停车线遇到红灯停，此时 =1，根据式（9），推导得出停车波模型如下： ……………………（10） 由于停车而产生的波，以 的速度向后方传播。经过时间t后，将形成一列长度为的排队车队。 启动时， ; 由 得代入式（9）： …… (11) 由于 是刚刚启动时的车速，很小，同 相比可以忽略不计，因此，这列排队等待车辆从开始启动，启动以接近 的速度向后传播。 传统的人停车波和启动波模型实在交通波模型的基础上，基于格林希尔治模型推导出来的。分析格林希尔治模型的适用条件可知，模型在通常的交通流密度下与实际交通流状况相符，在交通流密度很大时该模型与实际况有情一定偏差。在交通流密度很大时，速度-密度模型可采用格林伯模型。 ②改进的停车波和启动波模型 格林伯速度-密度模型： ………………..(12) 式中： 为最佳速度，Km/h,即交通流达到通行能力的速度。 对于停车波，令 , =0,由格林伯速度-密度模型结合波速公式有： ……………………..（13） 式中： 为停车密度。 式（13）即为采用格林伯速度-密度模型修正的停车波模型。 分析车队的启动过程，启动波波阵面后方为阻塞密度