城市道路施工区交通流建模与排放研究

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1、国内图书分类号：U491.2密级：公开国际图书分类号：656西南交通大学研究生学位论文城市道路施工区交通流建模与排放研究年级2015级姓名周小霞申请学位级别工程硕士专业交通运输工程指导老师蒲云教授二〇一八年四月ClassifiedIndex:U491.2U.D.C:656SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONTRAFFICFLOWMODELINGANDEMISSIONOFURBANWORKZONEGrade:2015Candidate:ZhouXiaoxiaAcademicDegree

2、Appliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:TransportationEngineeringSupervisor:Prof.PuYunApril.2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密□，使用本

3、授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：-日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：（1）本文从微观交通流层面，分别提出了信号交叉口施工区和路段施工区微观异质交通流模型。新建立的信号交叉口施工区交通流模型在现有研究基础上完善了模型中的跟驰力、间隙力和排斥力，并首次提出异向车摩擦力概念用于体现不同方向行驶的车辆之间的社会作用力。新建立的路段施工区交通流模型将车辆所受的力进行了分类，即前向驱动力、车辆间作用力和车与边界的作用力。利用施工条件下的多个施工区的交通流数据对模型进行标定

4、与验证，本文所建立的针对两类施工区的模型具有很高的适用性，标定得到的绝对相对误差值都低于10%，模型具有较好的适用性。（2）分析了影响两类施工区交通流的影响因素，利用Matlab分别搭建两类施工环境下的信号交叉口施工区仿真平台和路段施工区仿真平台，并进行仿真与特性分析，即研究不同因素对于施工区环境下车辆流量及平均速度的影响。对于信号交叉口施工区，分析了未占用车道(开放车道)宽度的影响，同时还研究了施工区上边界与中央分隔线距离、大型车比例和非机动车对车流量以及车辆平均速度的影响，仿真时间取120s。对于路段施工区，主要分析了施工区长度、宽度、合流区长度、大型

5、车比例以及车辆限速对仿真路段的车流量以及车辆平均速度的影响，仿真时间取900s。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要近年，国内大力建设新的交通设施，高速公路和城市干线上施工频繁。特别是在城市道路上，其交叉口以及路段上广泛存在施工区，施工区的设置降低了车辆在信

6、号交叉口以及路段上的通行效率，造成大量排队从而增加了汽车能耗及尾气排放，这对大气造成了严重的污染。由于城市道路上车辆异质性明显，并在设置施工区后道路特性发生改变，这使得交通流建模及排放研究变得较困难。虽然对于施工区进行了大量研究，但大多数研究集中在高速公路，城市道路施工区的研究相对较少。因为城市道路车辆异质性明显，汽车，大型车辆，行人，非机动车的行驶很难找到一个统一的规则。此外，存在施工区的交叉口或路段具有无车道划分、行驶边界不规则等特性，一些传统的交通流模型并不适用这种复杂的交通场景。本文主要关注城市道路上的信号交叉口施工区和路段施工区，通过分析不同的车

7、辆驾驶行为，建立了两类交通流模型。利用实际采集的交通流数据用于标定和验证模型。将微观交通流模型与微观排放模型CMEM进行耦合，参考CMEM模型中燃油消耗和CO2气体排放量的公式，给出机动车燃油消耗和CO2气体排放量与速度、加速度等变量的关系。通过改变部分因素的取值，分析其对信号交叉口施工区及路段施工区的交通流、机动车燃油消耗以及CO2排放量的影响，这些因素包括：车辆限速，大型车比例，非机动车到达率，施工区的尺寸与位置等。通过研究主要得到以下结论：施工区上边界距交叉口进口道中央分割带的宽度对信号交叉口交通流和车辆平均通行速度的影响最显著；大型车比例和非机动车

8、对交通流产生一定程度的影响；施工区宽度、大型车比例和车辆限速将对路