马海潮,马世英,马小泉——兰州市交通方案的优化设计

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1、西北师范大学2013年数学建模竞赛指导教师：万建杰参赛队员：马小泉、马海潮、马世英兰州市交通方案的优化设计摘要:目前，兰州市交通面临着越来越严峻的挑战，交通需求增长的速度明显高于交通设施增长的速度，城市交通供需不平衡的矛盾日益激化。鉴于此，我们对兰州市部分典型路段进行交通分析和实地考察，根据道路功能、结构，科学的组织、协调和疏导交通流，平衡交通道路流量，以充分发挥道路网的综合效率。本文对交通拥堵的成因进行分析，进一步健全交通绩效评价的指标体系，建立了城市交通规划和道路交通标线的优化设计。本文基于对兰州市部分典型路段进行交通分析、实地考察以

2、及交通拥堵成因的分析，初步建立相应的交通绩效评价指标体系，根据此评价体系建立相应的可行性的数学模型，对数学模型进行推到和验算，得出所建模型的解，从而进行最优的交通规划和交通标线设计。关键字:指标体系，道路，交通效率，流量，函数12第一章交通拥堵情况及成因一.拥堵情况目前，兰州市目前交通拥堵较为严重的地方有：城关黄河大桥两侧、中山桥两侧、南滨河中路　、西津路、北滨河中路金城关段、东岗路。二.拥堵原因随着机动车快速增长及道路交通流量迅速增加，交通需求与市区基本定型的道路网络供给能力的矛盾，是导致当前交通问题的根本原因。兰州现有的桥梁为双向四车

3、道，桥梁南、北两侧入口均为两车道，车道数严重不匹配，因此两侧桥头时常有拥堵状况。集中了大量商业、行政及旅游景点，同时又兼具城区东西向交通汇集节点的重要功能，致使该区域成为城区交通组织和疏导和难点。　西津西路与兰石厂铁路专用线平面交叉，对城市交通影响较大。同时南滨河路和西津西路均为平面T型交叉口，大量左转车辆严重影响直行车辆通行。该路段为城区东西向主干道，路幅为双向四车道，与两侧衔接双向六车道不匹配。　北滨河中路机动车道仅有18米，无法满足现在的交通需求。同时九州大道与该段路段连接，进一步加剧了交通压力。由于西向东出城交通汇集于此，南北衔接

4、路网过少，导致车辆在东岗路段无法快速合理分流至南山路和雁滩路网。此外，“行政作为不科学”也是造成交通拥堵的重要因素。2009年9月政府有关部门开始实施全市污水处理工程和西热东输两项利民工程，这本是大好事。但在兰州市仅有3条东西向全贯通主干道的情况下，竟同时在这3条道路上全部动工，开挖南、北滨河路及部分西津路主干道。而且开挖下管后，在长达2个月的时间内无人覆盖。由于前期对道路资源极度稀缺的黄金干线施工没有科学精细的安排，施工完工周期又无人监控，是行政作为的重大失误。在民众投诉和市长牵头协调后，余留工程一个星期内就施工完毕，证明只要政府有作为

5、，问题是完全可以解决的。第二章兰州市交通绩效评价的指标体系根据一般指标体系选取的分析，可采用表1．112所示的指标体系。在实际使用中，可以根据采用的研究理论不同、研究方法以及侧重点的不同，适当增加、删除指标。表1.1本文建议的交通组织方案评价指标体系［1］表1.1对上述指标简单叙述如下：1、路网平均行程车速V行程(km／h)路网平均行程车速是衡量道路网交通畅通度的重要指标。它包括了由于固定间断或交通堵塞引起的停车延误，因此平均行程速度能同时用于间断流和非间断流的运行状态的评价。路网平均车速按下式计算：（1.1）式中：L：道路长度，km12

6、：路段行程时间，m。：车辆在交叉口内行驶时间，m；：车辆在交叉口处的延误，m。2，路网负荷均匀度该指标是衡量城市道路交通系统的运行均衡性的重要指标。理想的路网布局表现为：交通供给的地方大，交通需求也相应较大，路网的交通负荷应该均匀分布，也即各交叉口的饱和度应比较接近。路网负荷均匀度用下式计算：(1．2)式中：n：交叉口个数；：第i个交叉u的进口方向数，如各向都可通行的十字型交叉口有12个车流方向；：第i个交叉口第j个进口方向的流量，pcu／h；：第i个交叉口第j个进口方向的饱和度：：所有交叉口进口方向平均饱和度，3、交叉口平均服务水平12

7、所谓服务水平是指道路使用者根据交通状态，从速度、舒适度、方便、经济和安全等方面所得到的服务程度。服务水平涉及的因素很多，为了简化，这里取饱和度(v／c)指标来衡量服务水平，即用交叉口平均饱和度替代交叉口的平均服务水平。不同交叉口在交叉口集合中重要度的不同，本文建议将交叉曰大致分为重要交叉口和非重要交叉阳两类，相应的，指标也可划分为两个子目标：重要交叉口平均饱和度，非重要交叉口平均饱和度。交叉口的分类可参照相交道路等级来确定，具体划分见表1.2。表1.2　　若重要交叉口数目为，非重要交叉口数目为，则交叉口平均饱和度可按下式计算：(1．3)式

8、中：：分别为重要和非重要交叉口的权重，运用客观权重法确定。124、路段平均服务水平和交叉口一样，为了简化，这里取饱和度(v／c)指标来衡量服务水平，即用路段平均饱和度体现路段的平均服务水平。也