车道被占用对城市道路通行能力及影响(全国一等奖).docVIP

车道被占用对城市道路通行能力的影响 摘要 车道被占用是导致道路横断面通行能力降低的重要因素，本文利用视频一和视频二统计出的相关数据，研究车道被占用对城市道路通行能力的影响。 针对问题一，从视频一中可以明显看出在开始的4分钟内车辆运行流畅，在这段时间内道路的实际通行能力应为最大，4分钟以后由于碰撞事故导致车辆在事故点出现排队现象，此时道路的实际通行能力降低。另外，从事故发生前后的车流密度图可以看出，事故发生后车流密度明显变小，进一步说明事故发生后道路的实际通行能力降低。 针对问题二，我们利用软件模拟出事故一和事故二发生前后的车流密度变化图，可直观看出发生事故二的车流密度变化比事故一发生时更为明显，此现象反映出发生事故二的道路通行能力稳定性较差，从而说明同一横断面交通事故所占车道不同对该横断面实际通行能力的影响有较大的差异；为了定量说明这一问题，运用流量-车道占用率关系模型分析出流量与车道占用率之间的关系。并且得出事故一和二的实际通行能力：。由此可知发生事故一的道路实际通行能力比发生事故二的道路的实际通行能力更强。 针对问题三，我们从量化的角度上来分析事故所处不同车道上的通行能力。首先利用回归分析得出排队长度与上游车辆总数的相关性最高，其相关性系数为0.984。其他依次为事故持续时间和道路通行能力，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为：；其次利用排队论模拟交通流可以得出当车辆数不断增加，即车辆排队长度不断加长时，车辆的停留时间越来越长，道路的实际通行能力越来越差，但道路系统不会轻易崩溃。 针对问题四，我们考虑到车辆在事故中的时空迁移变化，利用元胞自动机对事故交通流进行计算机模拟，得出当交通事故所处横断面距离上游路口变为140米，路段下游方向需求不变，路段上游车流量为1500pcu/h时，大概经过8分钟后车辆排队长度将达到上游路口。 关键字：通行能力 回归分析 排队论 模型 元胞自动机 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（附件1）和视频2（附件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： 1. 根据视频1（附件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。 2. 根据问题1所得结论，结合视频2（附件2），分析说明同一横断面交通事故所占车道不同对该横断面实际通行能力影响的差异。 3. 构建数学模型，分析视频1（附件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。 4. 假如视频1（附件1）中的交通事故所处横断面距离上游路口变为140米，路段下游方向需求不变，路段上游车流量为1500pcu/h,事故发生时车辆初始排队长度为零，且事故持续不撤离。请估算，从事故发生开始，经过多长时间，车辆排队长度将到达上游路口。 问题分析 这是一个关于车道被占用对城市道路通行的影响的实际问题。 问题一要求描述视频一中交通事发生至撤离期间，事故所处横截面实际通行能力的变化过程。由于车道被占用是导致道路横截面通行能力降低的重要因素，因此我们首先需要得到车道占用率。根据相关信息了解到车道占用率的计算公式为：（为车的平均长度，；为车流密度，辆/）。利用视频一统计出相关数据，再利用软件模拟出流量与占用率之间的关系。从而得出通行能力的变化过程。 对于问题二，同理可得出通行能力的变化情况，采用回归分析得出事故一和事故二的通行量，比较其大小，数据越大说明通行能力越强，据此分析同一横断面交通事故所占车道不同对横断面实际通行能力影响的差异。 问题三要求分析出路段车辆排队长度与事故横截面实际通行能力、事故持续时间、路段上游车流量间的关系。我们将排队长度作为因变量，通行能力、事故持续时间、路段上游车流量视为自变量进行多元线性回归分析。因为在视频中得到的实测数据是有限的且不够精确，我们利用排队论进行模拟车辆数与公路通行能力并计算出每辆车离开上游路口的时刻、到达事故点的时刻和离开事故点的时刻。考虑到出现事故后由原先的三条车道变成了一条车道，出现了瓶颈现象、换道、车速减慢等情况，我们建立了模型得出排队长度的变化率，以更好的分