课程设计答辩

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1、起动波波速调查及模型验证44100420魏雪延2012.09.13基于格林伯对数模型的交通波模型由交通系统分析课程学习可知，在对数模型条件下推到出的起动波波速表达形式为：1.1调查方法分析1.1.1实际波速调查原理调查方法：调查时选择在人民大街与南湖大路交汇处北进口等待红灯的车队为调查对象，则每一周期绿灯放行排队等待车队中就会产生一个起动波，调查时取车队中连续八辆车为调查对象，分别记录相应的a、b、c位置和相邻两车间的，再根据公式（1—2）计算出多个波速，取平均值作为本周期的起动波波速，调查多个周期，可以认为在调查期间内每个周期的起动波波速大致相等，则各周期的波速取平均值，即为人民大

2、街与南湖大路交汇处北进口等待车队的实际起动波波速1.1.2理论波速计算依据K可由密度与车头间距的关系计算得出，即公式（1—4）。（1—4）其中单位为m，K单位为veh/km。在本调查中，即为，数据处理时仍取每个周期内所得的平均值为该周期的，从而计算出该周期的K；由密度的定义可得：（1—5）其中L为n辆车之间的总距离，n在本调查中取8；=30km/h，进而计算出该周期的波速，再对所有周期波速取平均，就得到人民大街与南湖大路交汇处北进口等待车队的理论起动波波速。1.2调查数据处理调查期间八个周期内所记录的连续八辆车的相应参数如表一所示：参数记录表表一1.2.1调查原始数据记录1.2.2数

3、据处理由表一中数据可以计算得人民大街与南湖大路交汇处北进口等待车队的实际起动波速和理论起动波波速，如表二所示：各周期波速计算表表二各周期实际波速变化折线图各周期理论波速变化折线图各周期实际波速与理论波速比较由图可以看出，各周期得实际波速与理论波速分布都比较集中，且曲线的大致走向相同，也说明数据处理时认为各周期波速的平均值即为调查期间所要测得的波速。可以看出理论波速波动比较小，基本维持在25~26km/h，实际波速有一定波动，第五、六周期数值较大，但总体基本维持在15~17km/h。实际波速与理论波速相差较大，但明显可以看出当实际波速较大时（如第五、六周期），与理论波速基本相近。从交通

4、调查中发现，车辆的启动速度、前车与后车的车头间距都与车辆本身的性能，驾驶员的性别等特征有着密切的关系。而调查现场很多司机关注调查者的调查，对反应速度造成了一定的影响，导致实际波速较理论波速偏小。1.3结果分析2.交通波动力学模型2.1动力学模型基本原理与调查分析2.1.1动力学模型基本原理动力学模型原理图动力学模型基本原理图中，规定N车起动时的时间为0时刻，经过△T时间后，N+1车起动，假设被调查车辆的动力性能一样，即车辆启动时的加速度A一样，经过的加速时间Τ也一样，最后匀速运动时的速度U也相同，当N车行驶到标记位置Q时的时间记为TN，N+1车行驶到标记位置Q时的时间记为TN+1，在

5、此过程中N车驶过的距离为XN，N+1车驶过的距离为XX+1。则根据动力学知识可得：对（2-1）整理可得：（2—2）又由于车头间距与密度存在函数关系，且xn与xn+1间的距离恰好为两车间的车头间距，即得：（2—3）将式（2—2）与式（2—3）联立整理得：（2—4）其中，为饱和车头时距，并假设起动时车辆以饱和状态离散。（2—2）由对数模型原理可得：（2—5）将式（2—4）与式（2—5）联立整理得动力学模型起动波波速计算公式：（2—6）2.1.2调查方法分析在图五中，P、Q为观测点PQ=2m，调查时用摄像机记录对数模型中被调查车辆通过量观测点的时间，并计算出相应的车头时距，代替饱和车头时距

6、，每周期中所得车头时距取平均值作为该周期的平均车头时距，将所有调查周期的平均车头时距取平均值，即得到调查期间内车队的平均饱和车头时距。则可得车辆匀速行驶时的速度计算公式：（2—7）的调查方法与对数模型相同，由于被调查车辆相同，故可取对数模型中的来代替。2.2调查数据处理2.2.1调查原始数据记录各周期饱和车头时距参数记录表表三阻塞密度表四各周期的阻塞密度数值表如表四：2.2.2数据处理对数据进行处理可得表五：动力学模型计算结果表五车头时距分布图动力学模型波速分布2.3结果分析从动力学模型的计算结果可以看出，起动波波速基本在15km/h上下波动，与对数模型的的实际观测数据15~17km

7、/h相差不大，即对于同一组调查对象，无论用对数模型计算还是用动力学模型计算，计算出的实际波速相差不大，但都明显低于理论波速。分析原因，在实际调查计算过程中，加入了较多理想假设条件：1.假设被调查个车辆的动力性能相同；2.假设驾驶员的驾驶行为大致相同，且为正常状态；3.假设车辆在被调查路段的最佳车速为已知，且为30km/h；4.假设车辆停车排队时的密度为交通波上游的阻塞密度；5.在计算起动波波速时采用微小距离内的行程速度来代替瞬时速度；6.假设被调查的连续八