车道被占用对城市道路通行能力的影响研究.pdf

车道被占用对城市道路通行能力的影响 摘要 本文通过对视频 1、视频2 观察出的数据统计分析，联系城市道路交通的现况，对 城市实际交通能力和车辆排队长度进行了研究，并应用数理统计的方法与 MATLAB ， EXCEL 软件对问题进行了相应的求解与验证。 针对问题一，本文根据查阅的相关资料，建立了基于基本通行能力的实际通行能力 模型，结合视频 1 统计的数据，计算出实际通行能力的大小并运用 MATLAB 软件模拟 出实际通行能力的变化图形，发现实际通行能力围绕它的均值（2195pcu/h ）上下波动变 化，实际交通能力和事故发生前变化不大，建立模型对这种现象进行了分析。 针对问题二，本文采取问题一的解决方法，比较视频 1 和视频 2 相关数据，采用随 机抽样的方法抽取了具有代表性数据，利用 MATLAB 进行方差分析，得出与实际情况 非常相符的结论：同一横断面交通事故所占车道不同对实际交通能力有较大的影响。 针对问题三，采用问题一的数据，并对上游车辆数采用泊松分布的方法随机产生， 利用 MATLAB 模拟出交通事故影响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，路段上游车流量的关系。。 针对问题四，在事故发生所处的横断面与上游路口的距离发生了变化，下游方向需 求不变的情况下，在问题三的基础上对模型？进行再次处理，从而得到从事故发生开始， 经过大约 5 分多钟，车辆排队长度将到达上游路口。 最后，本文对模型进行了评价，指出了模型的优缺点，同时也对模型进行了合理性 的推广，并根据建立的模型对相关部门提出了合理的建议 关键词：MATLAB EXCEL 随机抽样 泊松分布 一、问题重述 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。我们研究以下问题： 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。 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。 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。 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。 二、问题分析 从视频中可以看出，视频 1 和视频 2 拍摄的是一个大中城市的录像，从而可以使用 大中城市道路建设的相关数据。在当今社会，无论是大城市还是小城市，堵车问题频频 发生，本文就是在这种背景下研究此类问题。 问题一的分析： 问题一属于寻找变化规律的数学问题，由于某种突然的变故——发生了车祸，而引 起的车流量，实际交通能力等相关因素的变化。实际交通能力与许多因素相关，与道路 本身有关，与当时交通情况有关，还与司机的反应有关，这些因素都必须考虑在模型当 中，因此需要一个综合的模型。 针对问题一，我们仔细观察视频 1 并记录单位时间内通过的车辆数，我们通过数每 一时间段通过的车辆，车辆分三种，大型车、小型车、电瓶车，以小型车位标准车辆， 即为一个（pcu ），大型车为三个（pcu ）, 电瓶车为0.5 个(pcu)[3]这样便把数据标准化， 观察视频 1，车流的出现有一定的周期性，即车流是不均匀的，在联系交通所处的地理 位置，分析附件 5 可知，该种情况出现主要是受到交通信号灯的影响，因此，在统计数 据时把信号灯的影响也考虑在内，以一个相位为周期，把一个相位分成了两部分，绿灯 和绿闪时间是车辆从十字交叉路口开起的时间，红灯和黄灯是车辆禁行的时间，因