交通流参数与非参数模型

《交通流参数与非参数模型》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、交通流参数与非参数模型刘晓伟一、交通三参数模型1历史回顾1933年，格林希尔茨根据观测数据的分析结果，提出了V-K线性关系模型V=a-bk，并推导出了如下关系式，式中:K为车流密度，V为行车速度，Q为交通流量，Vt为畅行速度,Kj为堵塞密度.格林希尔茨给出的速度和流量之间的关系符合抛物线模型(如图1)，它在Vf/2处有最大流量Qmax，与目前的一些观测结果出入较大，其原因在于Greenshields的函数形式V=a-bk是根据当时的观测数据假设得出的，交通量、道路状况以及观测手段与现在均有较大差距，而且交通调查又是在假期进行的，样本量有限，不具备代表性，与交通流的本质特性具有

2、一定的偏差.该理论盛行了约30a，直到1985年的美国通行能力手册仍采用了该曲线.20世纪80年代以后，许多文献将注意力集中到对交通流到达或接近通行能力时交通流状况的研究,Hounsel认为自由流速度几乎可以保持到当流量接近通行能力时,Ha11在1992年指出对应于高速公路的不同区段，速度一流量曲线应分为3部分:第1段为非饱和状态，第2段为排队释放状态，第3段为过饱和状态(如图2).郭继孚等人对北京市内二、三环快速路进行了观测，从结果可以看出，北京城市快速路的交通流特性与国外高速公路存在较大差异，国外高速公路的速度一流量曲线在流量较低时，曲线平坦，速度随流量增加变化不大.而北

3、京的城市快速路的速度一流量关系曲线更符合Greenshields提出的二次曲线关系(如图3)，车流速度随流量增加迅速降低，并不像高速公路那样可以保持在较高的水平.交通流3个基本参数的研究受样本量、观测手段和现状交通现象的影响，而所有的研究都是以实际观测数据为依据得出的结论，其结果受车行量和上路间隔时间的影响很大，并不能真正认识流量与密度、车速的关系本质、车流密度与行车速度的关系2车流密度与行车速度的关系在以往的研究中，3个参数关系式Q=VK假设交通流为自由流的，由物理学中的流体理论导出的，与交通流的性质无关.交通流量首先是由上路行车数量决定的，当车流密度很小时，车辆可以在允许

4、的最大时速Vf下自由行驶，不受其它车辆的影响，此时v与K没有任何关系.当密度达到跟驰密度Kf后，车流状态由自由流变为跟驰流，车速受密度制约，当车流密度达到堵塞密度时，车辆停止行驶，此时V=0.车辆行驶的首要前提是车流密度能保持.车辆行驶速度由车辆本身所能达到的在规定时速下的速度值Vf和车流密度决定，车流密度决定车头间距，车头间距决定车行速度控制车头间距h:应考虑反应时间内行驶的距离dl、制动期间的行驶距离d:},停车后的安全距离d3、车身长度d4、以及前车的制动距离ds，其关系表达式为式中是驾驶人员对前车变化的反应时间内的车行距离，它是速度V的函数，,b是反映时间，一般取b=

5、1s;分别是停车安全距离和车身长度，用计算车长c来表示，，可取m.根据车头间距和密度之间的倒数关系可知，;分别是前后2个车制动距离，根据车辆跟驰特性可知，后车平均行驶速度与前车相同，后车的制动减速度小于或等于前车制动减速度，故有式中:分别为前后车刹车减速度，设，则，满足应对前车刹车减速所需的安全距离d为称为刹车安全度系数，它与汽车的刹车性能及前后车刹车差异有关，是一个变量.当无论前车的减速行为如何，跟驰车辆都能保证以和前车相同的减速度刹车减速时，，刹车安全距离有最小值;当前车以挡墙式停车，而后车以自身期望的减速度停车时，则有,a=，刹车安全距离有最大值.因为前车的行为是不可知

6、的，驾驶者只能凭经验根据实际状况来控制刹车所需距离，车速愈高车辆愈难控制，所考虑的刹车距离越长，所以a值随着车速的根高而减小.车头间距与车流密度是倒数关系.跟驰状况下速度与密度的关系式为速度与密度的关系分3个阶段，第1个阶段是自由流阶段，此时因上路的车辆较少，车流密度较小，车辆能够在大于安全车头间距的条件下，以所允许的期望速度Vf自由行驶，此时两者之间没有交通关联，车速不变.密度随上路车辆的增加而增加.第2阶段是过渡阶段，随着车流密度的增大，车辆行驶开始受到前车的影响，出于安全的考虑，驾驶者需要控制与前车保持足够的距离，以防前车刹车减速.由于在车流形态变化点Kf处的车速较高，

7、驾驶者应当以最不利情况的车头间距控制行驶，刹车距离完全按前车挡墙式停车考虑,a=0.随着密度的增大，速度逐渐降低，对于刹车距离的考虑逐渐减弱a值由0趋近于1，其变化轨迹如图4中虚线所示，此间两者之间的关系式为第3阶段是跟驰阶段，此阶段密度较大，车速较低，车辆容易控制，控制车头间距中已不再包括刹车距离的影响，而是认为能和前车以相同的减速度减速刹车，即=0,a=0，式(12)为此阶段的关系式.当K=Kj=1/c时，V=0，车流停止前行.如果能保证前后车刹车距离相同，则V-K关系函数由式(10)和式(12)组