交通拥堵探究与治理(东北赛区)

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1、交通拥堵探究与治理刘鹭荆荣冰王竣霄指导教师：么焕民（数学科学学院）摘要本文通过深圳市交警部门记录的各主要关口进出信道瓶颈断面代表时段的交通流量、对应车速资料和行车道数对拥堵严重的默林关还以样本抽取方法给出了部分与关口广场连接道路对应时段的相关参考数据，采取随机抽样的方法，运用VFP有效的筛选提取数据，EXCEL处理数据，剔除了其中的无效数据。利用数学分析方法，得出有关拥挤指数θ的公式，进一步运用了minitab软件画图归纳出变量之间的关系，明确地确定了公式的成立。运用统计模型（正态分布、泊松分布等）确定θ与时

2、间的函数关系，进而对深圳市各关口的交通拥堵问题提出有效可行的建议和实施方案。问题一：我们通过数据分析，得出了由车流量、车速、车道数确定的拥挤指数θ，推出相关的公式（1）。详见4.1.34.1.4。问题二：利用谷歌地图和已建立的模型参数，画出深圳市道路交通拥挤情况的简化图。详见4.2.2问题三：通过已画出的圳市道路交通拥挤情况的简化图，进一步分析深圳市关内交通情况，给出在不考虑成本的情况下，如果增加关内通道，比较合适的地方。详见4.3.4关键词：统计分布模型随机抽样excelminitab软件进出口车辆相关参考

3、数据一、问题的重述与分析交通拥堵已经成为各大城市的棘手并且难以解决的重大问题，尤其是比较发达的城市更为严重。交通拥堵，不仅会为市民出行带来不便，还会引发更深刻的交通问题。深圳作为我国众多发达城市之一，当然也逃避不了交通拥堵的问题。并且，由于历史与地形的原因，深圳市分为关内与关外两个部分，有相当的一部分人口在关外居住，在关内上班，导致在上下班高峰期各关口进出通道经常成为交通最拥堵的地方，尤其以布吉关、默林关等处为甚，在高峰期发生道路交通事故更会严重影响到广大市民的工作和生活。为了解决这一长期困扰深圳发展的问题，

4、政府在道路建设上投入了大量的资源。目前，主要关口道路的互联互通程度越来越高，直接增加了关口交通管控工作的复杂度。与此同时，大规模的基础设施建设也对交通信息采集设备的完好性和可靠性造成了不良影响，从而使关口交通管控和事故应急处理决策愈加困难。因此，使用数学方法对不完整的交通信息进行建模分析，就成为定量分析关口交通特性及构成要素的重要手段。拥挤指数θ的确定，能够有效的改善道路拥挤状况的评估体系；α—分布模型的确定，进一步完善所建的数学模型。利用谷歌地图，简化地图画出了深圳市道路拥挤状况概括图，使深圳市的交通状况更

5、加明了清晰，为制定方案提供了方便。问题一：分析造成各关口拥堵的深层原因。以默林关为例，考虑信息不完备的影响因素构建关口交通模型，分析造成关口广场区域高峰期拥堵的直接原因，定出拥堵指数θ；根据模型参数，给出了今后进一步研究关口广场拥堵问题所需交通资料的采集侧重内容建议。问题二：利用谷歌地图和已建立的模型参数，画出深圳市道路交通拥挤情况的简化图，并对能否在不增加关内外通道数的情况下，通过调整城市分区功能、改变关口区域功能架构以及改善交通管控措施等来缓解梅林、布吉等关口的交通拥挤的问题进行分析。问题三：通过已画出的

6、交通拥挤情况简化图，着重分析关内的道路情势，给出在不考虑成本的情况下，比较适合在关内增加通道的地方。二、模型的假设与符号说明2.1模型假设1、对于给出的数据大体上可以认为是真实有效的，除去错误数据（由于车速不可能是0，所以车速为0的数据组是无效的），对于过大或过小的数据由于数据较少有限的原因也认定为有效。我们对有效的数据信息进行分类整理。2、根据拥挤指数θ来判断该路段是否拥挤。3、由于深圳市地图是历史资料，所以所画简化图可能与实际存在差异，这里忽略不计。2.2符号设定x车道数v车速l流量t时间θ拥挤指数拥挤指

7、数与早上或下午相比较略微下降拥挤指数略微向上升拥挤指数有明显的上升拥挤指数有明显的下降畅通比较畅通比较拥挤拥挤严重拥挤早峰期，晚峰期注释车辆通向方向三、模型准备在excel中对数据进行筛选与处理，剔除了无效数据后，对数据进行了新的分类与计算。如图3.1.1(此图为部分原数据未经转置时的截图，附录1的数据为转置过后的数据)图3.1.1说明：筛选有用的数据可以为进一步建立模型提供便捷，使参数模型的确立更加合理。四、模型的建立4.1道路的划分4.1.1提取数据：通过随机抽样的方法，随机从有效的样本总体中抽取了样本（

8、从数据中不同车道数的道路中选取一个作为代表），从而得到了一个样本群体。我们通过对这个样本群体的研究，来得出对总体的分析。（样本群体：107国道（广深公路）南头检查站南行-北-战略G4（广深高速）（2260km+969m）南行-北-战略保洁路清水河检查站出-南-战略）4.1.2绘制图表：用随机抽样抽取出来的数据用excel画图工具进行画图。如图4.1.2107国道（广深公路）南头检查站南行-北-战略0