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原文传递城市道路路段交通流特性分析与模型研究

论文题名：	城市道路路段交通流特性分析与模型研究
关键词：	城市道路路段;交通流;道路设施水平;交通管理
摘要：	城市是人口居住、社会活动、商务往来、物流集散和文化休闲高度集中之地，而交通则是城市的血液和命脉。本世纪是我国经济发展的关键时期，交通运输系统的完善和优化已经刻不容缓。总体来看，我国用于道路交通基础建设的资金十分紧张，需要高度重视规划与管理的预研工作，即通过道路交通流的理论分析研究，正确构建相关预测模型，使得交通建设具有很强的针对性。传统的交通流理论是运用概率统计与流体力学知识，从宏观与微观的角度来研究一定条件下间断、连续与混合车流的时空变化规律，理论范畴极其丰富。依托国家杰出青年科学基金项目“城市交通管理规划体系研究”(编号：59925819)，在深入研究国内外已有成果基础上，针对影响我国典型大城市道路交通流现状的主要因素，通过大量相关实验调查，本文力争全面认识城市道路路段交通流特性，从而构建一较为完整的、基于路段的针对性、实用性与操作性强的城市道路交通流模型系列，获得交通流控制的方法与交通流规划的技术，最终达到城市道路交通流合理分布、有序运行的目的。本文针对城市道路路段交通流，具体在以下几方面进行了一定探索： (1)道路路段交通流理论分析我们对有关道路路段交通流特性和道路路段交通流模型的基础知识进行了阐述。在交通流参数基本概念基础上，从宏观与微观层面上分析了影响道路路段交通流的各种因素。在明确了道路路段交通流建模的思想方法后，简要介绍了交通流三参数模型；进而，详细研究了基于道路阻抗的交通流模型；最后还讨论了考虑超饱和状态的交通流模型。 (2)道路路段交通流调查方法与数据处理研究作为一项应用基础性工作，交通流特性分析和交通流模型研究往往需要大量可靠、翔实的交通流实测资料。为此，必须足够重视道路路段交通流数据采集和处理的方法。首先较为详细介绍了道路路段交通流参数的调查方法，而后引入了交通调查方案设计的正交实验法，并确定了调查路段的范围。在满足数据样本容量要求下，最后重点研究了统计时间间隔选择和数据筛选二种关键、实用的数据处理过程。 (3)道路设施水平影响下道路路段交通流特性分析道路设施水平决定了道路路段交通流所受影响的性质与程度，通过全面系统地交通流特性分析，可以清楚认识不同道路设施水平的作用大小。首先基于正交实验方法设计了典型道路设施水平的调查方案；其次提出“计算-标定-扰动-标定”四阶段法来较为准确地求取道路路段实际通行能力和畅行车速；随后依次讨论了各种车道属性、各种中央/机非隔离带型式、路段开口、车道数突变、上下游交叉口距离与高架(隧道)的合(分)流对道路路段交通流各相关参数的影响分析。基于现场观测，通过全面分析比较，可掌握不同道路设施水平对道路路段交通流的影响规律。 (4)交通管理措施影响下道路路段交通流特性分析交通运行管理可在现有道路设施条件下充分挖掘交通潜力以提高道路使用效率，使道路交通达到安全、有序、畅通的目的。实践证实，运用一系列合适的交通管理措施来解决城市交通问题能收到了很好的效果。首先设计了主要交通管理措施的正交实验方案；其次依托国家“十五”攻关项目——城市公共交通系统优化技术(编号：2001BA4202A04)，比较研究了设置标线隔离式、物理隔离式公交专用道条件下道路社会车辆与公交车车速的变化；再次考察了道路实行单向通行后的交通流运行特征；而后重点研究了公交站点实际通行能力与无公交专用道道路非港湾式公交站点停靠对社会车流车速的影响，同时，还给出了无公交专用道道路港湾式公交停靠与标线隔离式公交专用道道路非港湾式公交停靠下的关系结果；最后对道路上设置路段人行横道与规划路边停车等措施进行了相应分析。 (5)交通组成影响下道路路段交通流特性分析目前，我国城市道路上车型复杂、性能不一，行驶状态各异，对路段上车辆类型不予区分来反映交通流状况将是很不合理的。首先讨论了交通组成的时效性与空间性，然后分析了典型车辆的运行特性，并针对混合机动车交通进行了车辆换算系数的分析与计算，最后改进研究了道路路段理论通行能力。 (6)典型道路交通条件下道路路段交通流模型研究我国非常普遍的混合道路交通状况决定了不能简单照搬国外现有一些成熟的交通流模型，并且随着城市持续高速发展，城市道路交通系统发生了根本性改变，即便是以前适用的交通流模型也难免失真。因此，必须认真着手研究反映我国当前交通流状况的有关模型。我们重点研究了不同路幅、公交专用道和单向交通条件下道路路段交通流车速模型；根据车型分布的空间特性，仿真构建了若干具有典型意义的分车道、区位与断面的交通流模型，以及考虑各种车型比例的BPR统一模型；在分析公交站点公交停车影响下社会车辆车速关系后，适当改进了路阻函数模型。并从系统论观点出发，提出了道路交通综合影响因素相应的车速模型形式，为后续研究提供了一种可行思路。 (7)超饱和状态下道路路段交通流研究实际上，道路流量不会超过其通行能力，但在道路交通网络规划中，经常需要模拟各种道路设施水平与交通管理措施下交通流重分布，故仍需要预测超饱和状态交通流参数。为此，首先在超饱和交通流理论分析基础上，建立了改进S形曲线模型，并通过设计特定实验方法予以验证；然后改进了若干典型道路交通条件下道路路段车速模型以考虑超饱和状态交通流，以及构建了与道路空间特征相关的交通流关系和考虑各种车型比例影响的改进S形曲线统一模型，最后给出了可推荐使用的各种道路路段交通流车速模型。该研究工作具有一定开拓性，将为道路交通流需求预测中关键技术问题的解决探索出一条新途径。
作者：	郭中华
专业：	交通运输规划与管理
导师：	王炜
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文