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车道被占用对城市道路通行能力的影响
摘 要
本文对城市道路通行能力问题进行了研究,采用了单因素方差分析和控制变量等方
法,建立了通行能力评价、车辆排队等模型,解决了题目中提出的问题。
针对问题一,首先,在事故发生至撤离期间等距取 13 个时间点,并对视频 1 进行
定点统计,提取出在每个时间点选取道路段的车辆数,再将其换算成标准车当量数,且
对缺失数据进行插值处理。其次,先利用基于跟驰理论的通行能力计算模型得到了通行
能力与车流速度的二次函数关系;再利用Drake 在 1965 年提出的速度-密度模型得到了
车流速度与密度的关系。最后,综合得到的两种关系建立了通行能力评价模型,并用
matlab 软件求解出结论(具体见正文图 3)。
针对问题二,首先,利用问题一的通行能力评价模型对事故二发生至撤离期间,通
行能力的变化进行研究。其次,通过单因素方差分析得到两次事故对实际通行能力的影
响不存在显著性差异。最后,就交通事故位置示意图中标识的车道流量比例对两次事故
对通行能力造成的影响为:从事故发生瞬间来看,事故一大于事故二;从持续占道的时
间段来看,事故一小于事故二。
针对问题三,首先,统计出各时段上游车流量的数据,并对其进行了统计学分析,
得到上游车流量是服从自由度为 2 的 2 分布的。然后,通过考虑车辆排队形成的原因
及过程,建立了车辆排队长度数学模型。再根据此模型对题目中所提出的区域性拥堵进
行讨论,得出:在没有第三方介入疏散的情况下,占道持续时间达到十分钟时,将造成
区域性拥堵。最后,通过控制变量和进行基于 2 分布的模拟仿真,获得导致区域性拥
堵因素(通行能力、上游车流量、事故持续时间)的临界值。
针对问题四,首先,根据题目条件将道路通行能力修正为0.39p cu / s 。由于事故持
续不撤离,可将车道二、车道三视为完全瘫痪,此时从上游路口驶进该路段的车辆都在
车道一进行排队,由此建立事故发生后车辆排队时间与排队长度的数学模型,得到事故
发生后约 16 分钟,车辆排队队伍到达上游路口。
论文最后,分析了所有结论的合理性,并对模型进行了评价与推广。
关键字:跟驰理论 通行能力 单因素方差分析 模拟仿真
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一、问题的提出
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,就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。
附件中的视频一和视频二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。要求研究以下问题:
1、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。
2、根据问题一所得结论,结合视频 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,分析视频一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、假如视频一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 1500p cu / 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。
注意,在计算交通流量时只考虑四轮及以上机动车、电瓶车,且要求将其换算成标
准车当量数。
二、基本假设
1、没有发生交通事故时道路不会出现堵塞现象;
2、不考虑天气等环境因素对通行能力的影响;
3、视频中的道路为城市主干路;
4、车辆在排队时前后两辆车的平均间距为 0.5 米;
5、下游路口的转向流量比能代表每条车道流量比。
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