城市道路瓶颈通行能力

城市道路瓶颈通行能力（精选5篇）

城市道路瓶颈通行能力 篇1

摘要：随着我国经济的快速发展, 城市内的机动车数量也迅速增加, 因交通事故、路边停车等因素所产生的车道占用问题也随之而来。为了定量研究车道占用对道路通行能力的影响, 建立数学模型对该问题进行求解。以时间段和车流量为参考对象, 定义一个新的衡量道路通行能力的指标——路段通行率, 将实际通行能力分为畅通、较畅通、较拥堵、拥堵和堵塞五个级别, 并用Matlab绘出折线图反应其变化规律。

关键词：车流量,路段通行率,车流模型

一、引言

随着人民收入的增长, 汽车已从原来的奢侈品成为现代普通家庭的代步工具。汽车过于普遍就会造成大量的交通问题, 其中车道被占用导致的交通问题, 困扰着多数城市。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。本文主要研究车道被占用对城市道路通行能力的影响。

二、道路通行能力分析

通行能力的定义, 即道路的通行能力是指在一定的道路交通条件下, 单位时间内某一车道或道路某一断面能通过的最大车辆数, 即可转化为求行驶速度。

由于采集设备故障、通信系统故障、环境因素异常、采集周期较短等原因, 横断面交通采集数据最常出现的就是数据错误、缺失等问题。这些问题的存在一定程度上影响了交通采集数据的管理和应用。为此, 十分有必要对横断面交通采集数据进行预处理。横断面交通采集数据的缺失, 从时间分布上来看, 存在零星时刻的数据缺失和连续长时间数据缺失的不同情况。

(一) 离散型数据缺失修补。如果部分车道数据缺失, 可借用邻近车道数据来填补, 前提是两种车道的交通流相似。如果所有车道数据缺失, 可利用邻近时刻或该处车道的其余路段的数据来填补。前提是所借用的数据与原路段关联密切。

(二) 连续型数据缺失修补。如果部分车道的数据缺失, 可利用相邻车道的均值来修补, 前提同离散型的情况。如果所有车道数据缺失, 可利用邻近时刻或该处车道的其余路段的数据的历史值来填补, 前提同离散型的情况。但缺陷是这种方法修补的数据无法反映交通状况事实的变化。

三、数据处理

本文取同一路段不同时刻的两段道路交通情况, 事故一发生在下班高峰期, 事故堵住了快车道;事故二发生在临近下班高峰期, 事故发生在路边。根据路段通行率拟定五种不同拥堵程度对应的指标值, 见表1。 (表1)

两起事故的对比分析:运用Matlab绘制出的两起交通事故的单位时间内通过交通事故横断面车流量的对比图。 (图1、图2) 。图1中“*”表示事故1中车流量随时间的变化过程, “o”表示事故2中车流量随时间的变化过程。

车流量和路段通行率是评价事故所处横断面实际交通能力的指标, 根据图1可以明显地看出事故中横断面处的车流量整体上比事故二中的车流量小, 所以说明同一横断面交通事故发生在二、三车道比发生在一、二车道对该横断面实际通行能力的影响更大。此结论也可以从两事故路段通行率的对比上得到验证。

四、结论与展望

数据分析表明, 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存在差异, 这是由于:

(一) 两起交通事故的时间点不一样, 一个是临近下班高峰期、一个刚好是下班高峰期, 所以第二个交通事故占路对交通的影响应该小一点。靠近人行道的行车速度最慢, 最里面的属于快车道, 事故一种堵住了快车道, 车辆只能从最慢的车道通过, 整体车速降低, 对该横断面实际通行能力的影响更大。

(二) 发生事故的地点距离下游的十字路口很近, 且第一起更偏向路中心, 而第二起几乎在路边, 三个车道上的车辆行驶目的不同, 车流量比例不同, 车道二、三的流量比例都大于车道一的流量比例, 所以事故1对该横断面实际通行能力的影响更大。

图2中折线的斜率表示需求量Q1和Q2, 其中Q1持续时间为T1, 随后流量下降到Q2, 对应的密度为K2, 因交通事故堵塞了部分车道, 使通行能力下降为S1, 密度相应的上升为KS1, 持续时间为R1, 随着故障被排除, 通行能力恢复到最大值S, 对应密度记为KS, 持续的时间为TS。图中ODE表示流量的供给。

用几何方法可以求出:

图2中纵轴表示道路中心线上的不同位置L, 每一根折线表示一辆车在空间二维平面上的运动轨迹, 折线的斜率表示该车的速度, 其两折线之间的水平距离表示相应两车的车头时距, 纵向距离为相应两车车头的空间距离。车流中密度不相同的两部分的分界称为集散波。

集散波的波速Wx, y为:

根据事故1绘制的车流运动变化图斜线OD、DH、DE、PM分别表示三个集散波, 每个波前后的状态为 (Q1, S1) , (S1, S) , (Q1, S) , (Q2, S) , 当T1≥TE时, 折线ODE为畅流和拥挤的分界线。横轴与分界线之间的垂直距离表示拥挤车辆所占的路长, D点表示拥挤向上游延伸达到的最远处, 记为LD。

由上述可得:

由 (2) 、 (3) 、 (4) 可得:

对于事故1, 由于交通信号以60秒为周期, 不妨设周期为T,

绿灯时间为[2k T/2, (2k+1) T/2] (k=0, 1, 2, 3…)

红灯时间为[ (2k+1) T/2, (2k+2) T/2] (k=0, 1, 2, 3…)

如图2, 因为集结波与消散波在T>0时没交点, 所以有限的时间内不能消散。

当t1k∈[ (2k-2) T/2, (2k-1) T/2] (k=1, 2…) 时:

当t2k∈[ (2k-1) T/2, 2k T/2] (k=1, 2, 3…) 时:

图2中的T/2-T时间内, 即红灯亮的时间段内车辆排队的长度:

当k=1时, L=L21

当k=2时, L=L21+L22

综上所述, 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:

关系式中, Q1为路段上游车流量, S1为交通事故堵塞后的通行能力, t为交通事故持续的时间, S为故障排除后通行能力的最大值, 对应的密度为KS, 其中S、K1、KS为定值。

参考文献

[1]杨佩昆, 张树升.交通管理与控制[M].北京:人民交通出版社, 1995.

[2]郭冠英, 邹智军.道路阻塞时的车辆排队长度计算法[J].1998.

[3]熊烈强.交通流理论及其在高速公路中的应用研究[D].武汉理工大学, 2003.4.

[4]茹红蕾.城市道路通行能力的影响因素研究[D].同济大学工学, 2008.3.

城市道路瓶颈通行能力 篇2

*■目：m44#№女：￡i口4#№女

道路№行能力是指在特定∞变a条件、道路条件&^为度■标准T单位时间艇№过的最大交通t。在盘通规划过#中，通行能力参数在科学地进行路目规划，眦Ⅱ对做好的方案∞评价中.起到|E常t要的作用。

根据道路方式不目，只*为机动车道、非机动车道、^行道的№行能力，其中机动车谨R报据道路等级划*为高速*路、快速路、主十道、支路等等。本文分剐讨&各种谨龉的通行能力。

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能力。

十宇膨奎X口通行能力计算方法§出现可插闻肺时间nE，次要方向的车流可耻相继通过的睫车时《为B，推

2目能通行能力

日能进行能力是指在通常的道路空a条件T.单位H间内通过道路一缶车道或某断Ⅲ∞A大日能车辆数。

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可能通行能力fw山)cD;3600/h，其

中.k为连续小客车车流￥均车头时距

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1，3证计通行能力

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"形交卫口的通行能力的计算方F在常规#空的A行能力计算中鞍著名的和使月较广泛的公式沃尔卓普。式

设计№行能力是指道路交通的i行状态保持在某一设计的服务水平时，道路±某一路段的通行能力。

单荣车道设计通行能力日由T或计

机动车道的a行能力太致日分∞i{i奠x口的路段通行能，].埘Ⅱ空x口∞通行能^。

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类幕数，不同道路的丹娄系数ⅢT表I

多车道的通行能力Ⅱ要考露变换车道的影响，目&其*式为

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111§本通行能力

基本a行能力%指道踌与交通处于4想情aT.每一条车道f或每呆道路)在单位时间内能昭通过的最大空№i。

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其中Ⅱ.*m自车道单向通行能力折藏%教。T同车道数目的折毓系数见

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其中，0。为空*段±最大通行能力{辆m】，I为盘织段长度(m】.w为交织段宽度(m｝，c为环Ⅳ道路口…道白勺平均宽度fm)，p为变毁段内奎织车辆与全部车辆±&(%】。

摹本№行能力I：l{=360叭F100mm其中v――行车速度C

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k――车头最小时距(s)，k――车头目

此处通行能力指的是设计№行

万方数据

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探索与研究

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一条T受平面室X口影响的.、连续通行的车谨，路段可能通行能力可以接T式计算-

一条不受平Ⅲ交Z口影响的、连续通行的车道+黯段设计通行能力目以按T盏计算

地道的设计通行能力见表3-

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其中，a自为自行车道的分粪系数，3^#道

^行道、^行横道、^行*桥、^行

车文参贿目内外刊物与书格，从谨路方式、道路等级、通行能力定R等不同

Nsk=3600测，If∞自m5｝

其中，l为连续车流通过观测断Ⅲ的时间段，N测为在｝时间内通过观蒲断面白勺自行车车辆数，u自为自行车道路面宽度。

09。

方面系统地分析7道路通行能力计算公

式。在项目规划研究、软件使用等方面臭有现实意R。闻

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快速路、主干路为0.8，次干路、支踏为

NEwS简讯

阿联酋航空启用中国首条A380定期航线

总部位于迪拜∞目际航空公司阿联酋航空(下称”阿航”)Ⅲ式在其北京航线执、空客A380客机。伴随阿航

目目机场起1，次日清晨04：20、抵迪拜国际机场n航站楼。

目前，阿航在上海、北京和香港分别运营每日月班直1

EK306航班顺利抵达北京首都国目机场T3航站楼，中国首

条A380定期航线E式启用。

这架拥有517个座位白勺A3801机将执1现有的EK，06，307航班。EK

306将于每日｝晨04：】0从迪拜机场

迪拜的航班，以殛每日一班广“直1迪拜的航班。此外，阿

航目前B有II架^3鲫投^《营，执、迪拜i英目伦敦希

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城市道路瓶颈通行能力 篇3

一、基本概念

多元回归分析:回归分析是一种处理变量的统计相关关系的一种数理统计方法。回归分析的基本思想是:虽然自变量和因变量之间没有严格的、确定性的函数关系, 但可以设法找出最能代表它们之间关系的数学表达形式。

通行能力:道路的通行能力是指在一定的道路交通条件下, 单位时间内某一车道或道路某一断面能通过的最大车辆数, 即可转化为求行驶速度。

四级服务水平是指交通流处于不稳定流状态, 驾驶者已无自由选择速度的余地, 所有车辆都以通行能力对应的、但相对均匀的速度行驶, 一旦上游交通需求和来车强度稍有增加, 或交通流出现小的扰动, 车流就会出现走走停停的状态。

二、问题分析

要找到标准车当量数, 先要统计出事故所处断面的单位时间内的车流量, 将车流量分类统计, 并转化成标准车当量数。将通过该横断面的车分为小型汽车、中型汽车、大型汽车、小型货车四类, 根据标准车当量数折算系数将所有类型的车都转化成标准车当量数。

对于统计事故所处横断面的车流量的周期问题, 故以一个信号灯的周期30s作为单位时间来统计事故横断面的车流量;小区路口和红绿灯都对事故所处横断面的实际通行能力有影响, 综合考虑这两个因素, 量化成折算系数, 则该段道路实际通行能力ξ=fαfβQ。

采用多元回归分析的方法构建该路段车辆排队长度与事故横断面实际通行能力、事故持续时间以及路段上游车流量间的关系的模型。先对事故进行数据统计, 对统计数据进行处理, 用DPS软件拟合, 得出该路段车辆排队长度与事故横断面实际通行能力、事故持续时间以及路段上游车流量间的关系的模型。而后将题设中的数据代入到所建模型进行求解, 即得从事故发生开始车辆排队长度将到达上游路口所需要的时间。

三、建立模型

采用四级服务水平时所能通过的车辆数。即:

。具体数据见表1。

利用Excel进行数据的回归分析对数据进行拟合得到公式:TC1=0.1768t4-6.6482t3+84.322t2-402..82t+1651.9.

由上式可以看出从交通事故发生到撤离期间, 发生事故的车道上的行车没有及时变道导致拥堵, 即事故所处横断面实际通行能力产生明显下降。经过一段时间后实际通行能力开始有所恢复, 但是随着事故发生持续的时间的增长, 事故所处横断面附近的交通密度逐渐增大, 导致实际通行能力又开始有所下降。

通过SPSS软件对上述数据进行x2拟合优度检验, 得到图1。图1中显示的由上到下依次是统计检验的卡方值、自由度和原假设成立的显著性水平概率值。因计算结果p=0.951>0.05, 故在这个检验中可以认为拟合曲线与实际数据拟合度较高。同样方法处理第2个事故。比较两个事故, 通过建立模型比对其对交通正常通行的影响。

设事故地点和车辆组成了一个系统, 当交通事故发生后, 由于由三车道变成了单车道, 当通过横断面时会堵塞交通, 形成等待制排队系统, 队长约等于正在等待的车辆排队长度。通过利用排队论中忙期和闲期单位时间内通过横断面的最大车流量及分析小区出入车辆对实际通行能力的影响。路段上游车流量的计算是通过统计在一个信号周期 (1min) 内最终通过路口的车流量得到, 并对路口和小区的车进行统计, 将两组数据相加。运用DPS和SPSS软件, 最终拟合得到了它们四者之间的关系:

相关其它系数见表3。对模型进行拟合优度检验, 检验结果如表3所示, 由相关系数R可以验证模型的拟合优度较高。

四、模型改进

上述模型存在较大的误差, 当事故发生后事故的通行能力降低, 如果上游的交通需求超过瓶颈点的通行能力, 将出现一向后的返回波, 当事故排除后, 将出现“启动波”, 同时尾部又有后续车辆到达, 即还有返回波, 两者同时存在, 且都在向后运动。

假设当交通事故发生后, 本车道上游的需求流量下降为q, 对应的密度记为k, 瓶颈点的通行能力下降为S, 车流密度相应地上升为k, 事故持续时间为t, 故障排除后, 排队车辆以饱和流率s驶出, 对应密度记为k。

交通波总是从前车向后车传播的, 把单位时间内集散波所掠过的车辆数称为波流量。流量总是相对于道路的固定断面而言, 而波流量则是相对于移动的波界面来计算的。

波流量的公式为:

波速的公式为:

最终经过统计分析数据得到:

当在高速公路发生交通事故时, 由于在事件发生点的车流量, 超过了发生事件时的允许车流量, 因此在事件的上游区域发生挤兑现象, 从而形成一集结波, 设此时的交通流三参数为Vb按照莱特希尔和惠特汉理论, 这个集结波的初始传播速度为:

当事件结束时, 在事件发生点X0=0处对流量的限制也就解除了, 此时产生位于源位置x0=0波速为Vb= (QfQA) / (kb-ka) 的启动波, 因为波速Vb取决于启动流量Q, 所以称为启动波, 其中k为波面下方速度。

要求Vb>Va, 要求解启动波Vb赶上集结波Va的时刻tb, 就是要求解方程:Vb* (tb-t0) =Vbtb,

解得:tb=Vb*t0/ (Vb-Va) 。

这时排队上游末位置在xb=Vata=Vb/ (Vb-Va) *t0。

当Q=Qx, k=kx时, |Vb|最小, 据此可求得最大上游排队长度和所需时间, 排队长度为:

参考文献

[1] .卢纹岱.SPSS for windows统计分析[M].北京:电子工业出版社, 2006

[2] .张郃生.交通工程学基础[M].北京:人民交通出版社, 2002

城市道路瓶颈通行能力 篇4

1 道路通行能力

道路通行能力又称道路容量, 指道路横断面在单位时间内所能通过的最多的车辆数, 是道路和交叉口规划设计和组织交通的重要依据[1]。

1.1 基本通行能力

基本通行能力是指道路与交通处于理想状况下, 每条车道或每一条道路在单位时间内能够通过的最大交通量, 可表示为

式中:CB为基本通行能力, PCU/h;h为连续车流平均车头时距, s/PCU。

1.2 可能通行能力

可能通行能力是在实际道路和交通条件下的通行能力, 是道路的实际最大容量。实际上, 完全理想的状况是不存在的, 可表示为

式中:CP为可能通行能力, PCU/h;fw为车道宽度修正系数;fHV为交通组成修正系数;fd为方向分布修正系数;ff为道路侧干扰修正系数[2]。

1.3 有效通行能力

拥挤状态下单位时间内通过瓶颈路段的车当量数作为有效通行能力[1]。

2 实际通行能力的影响模型

城市道路可能通行能力指对基本通行能力考虑道路情况和交通条件的影响后进行修正得到的通行能力, 其主要影响因素有车道变换行为和现场交通流特性两类。

2.1 车道变换行为对道路通行能力影响

在事发点上游一定范围内, 车辆频繁更换车道, 降低了车流的稳定性, 上游变道车辆数对通行能力有直接并显著的影响[3]。根据车道变换行为发生率度量指标中关于车辆道路空间的数学表达式可知, 车道变换行为将占用更多的道路空间, 则损失交通量为

由于车道变换行为涉及多个车道, 为了获取道路通行能力修正系数, 需要获取单车道交通量的损失, 从而, 道路通行能力修正系数计算公式为

2.2 现场交通流特性

车流在运行过程中遇到交通事故造成车道堵塞时, 车流密度会即时增大, 产生与车流运行方向相反的停车波。经过一段时间后道路启封, 排队的车辆即可启动, 产生与车流运行方向相反的启动波。

记ts为启动波产生到排队消散完毕的时间;t0为停车波开始产生到启动波产生的时刻;tj为排队持续时间;L为最长排队队长, 公式为

式中:L为车流密度;k1为停车密度;k2为启动密度。

上述两式拟合了L, tj与不同时期车流密度的函数, 根据格林伯速度-密度模型v=vmln!kjki" (其中vm为最佳速度, 即交通达到通行能力时的速度) , 可知速度与密度之间的函数关系, 则上述三式便间接求得有效通行能力分别与排队队长以及阻塞时间之间的函数关系。

3 车流波动理论

车流波动理论运用流体动力学的基本原理, 模拟流体的连续性方程, 建立车流的连续性方程, 在分析瓶颈路段的车辆拥挤问题时, 具有较高实用性[4]。图1中每条曲线表示一辆车运行的时间-空间轨迹。横轴表示时间, 纵轴表示与事故点的相对位置, 原点O表示事故发生点, 纵轴的负半轴表示事故点的上游, 正半轴表示事故点的下游, 虚线OA, AB表示集结波, CB表示消散波, 其斜率的绝对值表示波速, 斜率的正负号表示波传播的方向。两波相遇的时间为T, 当集结波与消散波在T>0的范围内有交点时, 表示车队可以在有限时间内消散, 否则不能消散。

首先假设两波相遇之前该路段车流量始终为Q1, OA与CB相交处表示排队向上游延伸达到的最远处, 设两波相遇时的时间为T, 事故持续时间为T0, 集结波波速为W12, 消散波波速为W23, 则根据两波相遇时波传动的即离相等这一关系可知

式中:Q1为车流量;Ki为车流在i状态下的密度;Ci为车流在i状态下的通行能力。

若T>T1, T1为在流量为Q1的持续时间, 说明在车队消散之前该路段上游需求流量发生了变化, 车流量变为Q2。由统计数可知, Q2发生了多次变化, 且持续时间较短, 因而笔者仅考虑车流量Q1始终不变的情况。则交通事故所影响的路段车辆排队长度L与事故横断面实际通行能力Ci、事故持续时间T0、路段上游车流量Q1间的关系为

同时由图1可知车队持续时间

4 车流波动理论优化模型的建立

由于交通波模型一般假设交通流是连续的, 这与实际中交通流内存在随机扰动现象不符。为此, 一般可以将信号交叉口前的排队分解为两部分, 一部分由均匀到达的车流产生, 另一部分由交通流的随机扰动产生。

假设一:上游路口受信号灯控制的车流为均匀到达车流。假设二:交织区车流 (即两小区路口和不受信号灯限制的上游右转车道产生的车流) 产生的排队长度近似为车流随机扰动产生的排队长度, 即集结波的来源由信号灯与交织区产生的集结波组成 (见图2) 。

由于不能保证每次由信号灯产生的集结波都能在一个绿灯时间内完全通过事故点, 因而将此集结波分为两部分讨论, 即在一个信号周期内, 因为绿灯产生的启动波Wq和后半部分红灯时, 道路上仍存在未及时通过事故点的车流产生的队长 (见图2) 。在第二种假设中, 虽然信号灯变为红灯, 但绿灯产生的车流并未完全通过事故点, 堵塞道路。造成该点具有下游红灯的相同效果。因而考虑增加假设三:将交通事故发生点看成一个停车信号灯 (当后一列车辆行至事故点时前一列车辆正占用此通道) 与上游信号灯可建立关联信号灯排队长度模型。

集结波W12分为两部分, 即集结波W12由上游信号灯产生的启动波Wq、交织区 (包括两个小区入口车辆及上游右转车辆) 产生的聚集波W交。在现有车流波动理论的基础上考虑了启动波Wq的影响, 兼顾事故发生处 (近似下游红灯) 造成的停止波Wt, 提出总排队队长的函数关系式为

式中:L交, Lq分别为聚集波W交, 启动波Wq经过相应的时间产生的队长;Lt为停止波排队队长。

4.1 车流波动理论优化模型的波速求解

假设绿信比λ=1/2, 交织区理论通行能力Cw=636, 相位差T=30 s, 干道运行车速vL=10 m/s, L总=480 m。

1) 启动波Wq。在考虑排队队长消散时间T内, 绿灯导致启动波的有效时间应小于两波相遇时间 (即Tq

2) 交织波W交。交织波W交由三部分组成, 分别为两个小区入口车辆和上游路口右转车辆产生的集结波, 该交织区的车流不受信号灯控制, 在整个相遇时间内, 交织波不断产生排队队长L交, 且L交=W交×T。W交与交织区车速相等, 可由交织区理论通行能力CW求得, 而交织区通行能力同交织区长度、车道数、交织流量比、总交通量和交织区车道构造有关, 且CW=CWrsrNrLrv R=636。

利用模型准备中C与v的函数关系式, 反解得v交=18 km/h, 即W交=18 km/h。

4.2 车流波动理论优化模型的排队队长求解

1) Lt产生的原因。一个周期内, 上游绿灯产生的启动波Wq所形成的一列车辆并未完全通过事故点, 将会产生一个额外的队长Lt (即在事故点处滞留的车队长度) , 等价于事故点特殊的停车信号灯产生的停止波Wt经过相应的时间产生的队长。此时, Lt的求解与关联信号灯排队长度计算模型中Lt的求解相同[5]。

2) 关联信号灯排队长度模型的生成机理。设两信号控制交叉口间距为G, 周期为b, 上游交叉口绿灯时长 (干道方向) 为g1, 下游交叉口绿灯时长为g2, 相位差为t, 干道运行车速为v, 依据车队的到达时刻及车队比例将相邻信号交叉口的排队生成类型划分为6种, 每种类型的车队到达与排队生成机理见第105页表1。

由表1可知, 队列尾部由于遇到红灯而不能跟随队首车辆直接通过路口的车辆称为剩余车辆, 其产生的排队长度记为Ls, 如到达类型Ⅱ, Ⅲ所示;队列头部由于遇到红灯或排队车辆未完全消散而需要停车排队的车辆称为停车车辆, 其产生的排队长度记为Lt, 如到达类型Ⅲ, Ⅴ所示;若队列头部和队列尾部在同一红灯区间内到达, 其产生的排队长度记为Ls, 如到达类型Ⅳ所示, 记排队消散长度为Lx, 相邻信号交叉口排队长度可由下式计算得出

式中:L2为随机因素导致的排队长度增量, m。

3) 关联信号灯排队长度模型的应用和Ls, Lt的求解。将发生事故点看成一个特殊的信号灯, 则其与上游信号灯可建立关联信号灯排队长度计算模型。此时, 事故点为一个绿灯时间为零的信号点, 即一直保持红灯状态。则此时满足表1中到达类型Ⅴ的情况, 可知Ls=0, Lt>0, Lx=Lt。

考虑到信号交叉口群内两相邻交叉口之间的间距一般在1 000 m以内, 车辆在两交叉口之间的运行时间一般在2个信号周期以内, 在实际地段, 上游信号灯与事故点的距离较短, 且车辆在这两处的运行时间在1个信号周期以内, 故只需求得一个信号周期内Lf的表达式。可知

4.3 车流波动理论优化模型的其他参数求解

对于启动波波速vx, 设绿灯启亮t1时段后, 启动波阵与停车线的距离为L1, 假设饱和流的车流密度为Kb, 停止车流的车流密度为Kt。考察L1断面内在0~t1时刻车流的变化情况, 依据车流守恒, 有

式中:S为下游出口饱和流率, PCU·s-1, 故S等价于式 (11) 中的W23。可知启动波波速计算公式为

其中:启动波vx与Wq相等。而对于停车波波速vt, 令停止车流的车流密度为Kt, 驶入流量为f, 依据车流守恒, 有

其中:f即为Q1, 由此得到停车波波速计算公式为

4.4 车流波动理论优化模型表达式

至此, L交, Lq和Lt均已求得, 将式 (17) ~ (20) 代入式 (16) , 得到等式

且Kt=Kc1, Kb=K1。

得到交通事故所影响的路段车辆排队长度L与事故横断面实际通行能力Ci、事故持续时间T0、路段上游车流量Q1间的最终关系式

式中:Kc1为停止车流的车流密度;K1为饱和流的车流密度;Kc2为恢复时期的车流密度。

5 数值模拟

其中, 由于事故持续不撤离, 车辆排队长度将到达上游路口的时间T=T0。在道路事故清除后, 假设恢复通行能力C2=C1 (1-6%) =1 836.76 PCU/h。

将所有数据代入式 (3~17) , 最终求得T=6.7 min, 而将所有数据代入未优化的经典车流波动理论模型中, 求得T=11.477 min。结合实际数据, 从发生交通事故到排队长度到达120 m的时间约为8 min, 可以看出与优化后的结果比较接近, 证明优化后的模型准确性更高。

摘要：笔者基于改进的车流波动理论, 利用车道变换数、总延误时间、排队队长三个指标, 研究交通事故所影响路段的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优化函数关系。

关键词：交通事故,城市道路,车流波动理论

参考文献

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城市道路瓶颈通行能力 篇5

1局部路段道路横断面前后不统一, 形成通行瓶颈

由于道路建设时序、工程拆迁等方面的原因, 个别道路局部横断面前后不一致。路段通行能力受“短板效应”制约, 仅取决于横断面宽度相对较窄的路段, 通行能力受到限制。若将局部断面较窄的路段进行加宽, 与前后道路断面通行能力进行匹配, 则将提高整条道路的通行能力, 最大限度的提高现有道路的通行能力。

工程实例:金纬路 (狮子林大街~中山路) 。现状金纬路 (狮子林大街以北) 车行道宽度为28m, 双向六车道布置;金纬路 (中山路以南) 车行道宽度为35m, 双向六车道布置。现状金纬路 (狮子林大街~中山路) 车行道宽度30m, 三块板断面, 双向四车道布置, 两侧为6m非机动车道。由于金纬路 (狮子林大街~中山路) 机动车道条数少于前后道路, 导致该段成为道路通行的瓶颈, 早晚高峰该段经常因路段通行能力不足造成交通拥堵, 进而引发金纬路全线的排车缓行。改造方案:将金纬路 (狮子林大街~中山路) 现状侧分带拆除, 三块板断面改为一块板断面, 30m车行道宽度不变, 布设为双向六车道, 两侧为3m非机动车道 (见图1, 2) 。

2路口各方向进出口道条数不匹配, 单个灯时通过路口的交通量不足

目前本市个别路口进出口道条数不匹配, 导致路口通行能力低下, 单个灯时通过路口的交通量不足。高峰时段交叉口极易产生交通拥堵现象, 同时影响相交道路路段车辆正常通行, 进而引发“由点到线”的交通拥堵情况。

工程实例:金钟河大街与万柳村大街交口。现状万柳村大街进出口道条数均为2条 (一条机动车道、一条机非混行车道) , 王串场一号路、进出口道均为5条, 金钟河大街进口道为5条, 出口道为4条。万柳村大街进出口道条数与相交道路严重不匹配, 导致高峰时段此交叉口极易发生交通拥堵。影响此交叉口以北东纵快速路辅道以及与万柳村大街相交的金钟河大街、王串场一号路方向交通流。改造方案:将现状万柳村大街进行拓宽, 增加进口道条数, 将进出口道机动车、非机动车进行分离, 提高进、出口道通行能力。同时在交叉口西侧新建地面道路, 供万柳村大街右转进入金钟河大街车辆提前分流, 变相增加一条进口车道, 减轻路口压力 (见图3, 4) 。

3路口交织段长度过短, 交通组织形式不合理

由于工程设计年代久远、交通组织形式不甚合理等原因, 本市部分路口路段出现交织长度过短的现象, 影响了道路的正常通行速度。通过优化交通组织形式, 避免或减少交织段的产生, 可以提高此类路口路段的通行能力。

工程实例:红旗路与西湖道交口。现状红旗路与西湖道交口为信号灯控制的平面十字交叉口, 雅安道与红旗路T型交叉, 采用“右进右出”的交通组织形式。雅安道与西湖道间距约为100m。雅安道右转进入红旗路车辆存在继续左转进入西湖道交通需求, 由于雅安道与西湖道间距过近导致此段道路交织距离过短。上述交通流的存在极大的影响了红旗路方向车辆的正常行驶, 产生交通拥堵。

改造方案:将距红旗路西侧约300m的现状小区路 (云阳道) 进行打通, 而后将雅安道由西向东进入西湖道的车辆分流至云阳道进行绕行, 同时将红旗路由北向南方向左转车道采用分隔护栏进行封闭, 防止雅安道进入红旗路车辆左转进入西湖道, 从根本上避免交织段的产生, 提高道路通行能力。 (见图5, 6)

结束语

随着城市交通总量的进一步发展, 如何解决城市道路交通拥堵问题将越来越受到市民和政府的重视。在新建交通设施、完善规划路网、发展公共交通的同时, 提高既有道路的通行能力、打通现状存在的通行瓶颈无疑是行之有效且立竿见影解决办法。与此同时, 针对道路工程设计本身, 如何使道路交通组织方案达到最优化, 避免工程完工后产生新的通行瓶颈, 将是每个道路设计工作者需要认真思考和总结的。

摘要：随着我国城市机动车保有量的逐年增长, 城市道路交通拥堵现象不断蔓延。由于城市化进程不断加快, 可以预见远期城市交通总量还将持续上升。如何解决城市道路交通拥堵问题已经是摆在城市建设者面前的一个刻不容缓的问题。对现状道路进行局部改造, 优化其交通组织结构, 打通现状通行瓶颈, 深挖现有路网潜力, 在较少的工程投资下最大限度的释放道路通行能力也是一个行之有效的解决办法。本文从改善城市道路交通微循环入手, 结合天津市打通瓶颈路段及路口拓宽改造工程实例, 分析现状道路交通拥堵常见原因, 同时提出解决办法, 提升道路通行能力。