车道被占用对城市道路通行能力影响的分析

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1、车道被占用对城市道路通行能力影响的分析摘要随着经济的快速发展，我国的汽车保有量迅猛增加，随之而来的是各大中城市的交通量成倍增加，车道被占用程度逐渐增大，因此，研究城市道路车道被占后道路通行能力的变化，及车辆排队长度与实际通行能力、事故持续时间、上游车流量内在联系具有十分重要的现实意义。针对问题一：我们主要从拥堵状况对通行能力影响的方面分析。首先根据上游路口直行车道和右转车道通行量之和解出理想情况下通行能力，然后求出在堵塞情况下实际通行能力。分析得出实际通行能力随时间下降，阻塞程度逐渐变大，阻塞程度在

2、交通事故发生后的第9个周期即绿灯放行到第9次时阻塞程度达到最大；而在16:47:50到事故结束，交通能力的变化成上升趋势，但交通能力值仍较小，第9个周期后阻塞程度逐渐减缓。针对问题二：我们从标准差检验与单车平均总延误两方面分析。一方面，我们从视频1、2的实际流通量和理想流通量考虑，借助MATLAB编程得到视频1、2的标准差s1>s2，故说明视频1所占车道对该横断面实际通行能力影响大；另一方面根据单车平均总延误求出视频1、2平均每辆车的平均延误时间T1>T2，判断出视频1所占车道影响程度更大。最后综合

3、两方面得出结论：两个交通事故处于同一横截面不同车道存在差异并且内侧车道被占用时对实际通行能力影响更大。针对问题三：我们首先利用车流波动理论分析发生交通事故后路段上车辆排队的过程，推导出排队长度与道路实际通行能力、事故持续时间和上游车流量之间的关系式，然后根据交通事故发生后的数据进行残差分析，最终得出的关系函数为：S=20×(1-68.850-p7.992M×4.167)×（4.16×M-P7.992-68.850.065-P7.992-T）针对问题四：首先我们根据问题三中统计的数据将30s作为一个周

4、期，周期内的实际流通能力为均值，然而在整个过程实际流通能力是不断变化的，故我们利用上游流车辆与实际流通能力之差对时间进行积分，得出汽车数随时间变化的累积量。其次利用第三问中的排队长度和汽车数量求出汽车在此路段的平均密度，再根据事故地点据上游交叉路口的距离140米，求出此路段最大承载汽车量。最后利用积分方程与最大承载的汽车数目相等的关系式，车辆排队长度到达上游路口所需时间为174秒。关键字：车流波动理论标准差检验单车平均总延误时间积分20一、问题重述车道被占用是指因交通事故、路边停车、占道施工等因素，

5、导致车道或道路横断面通行能力在单位时间内降低的现象。由于城市道路具有交通密度大、连续性强等特点，若一条车道被占用，可能出现交通阻塞甚至区域性拥堵的现象。用数学建模的思想来解决车道被占用对城市道路通行能力影响程度的问题，从而为交通管理部门正确引导车辆行驶、审批占道施工、设计道路渠化方案、设置路边停车位和设置非港湾式公交车站等提供理论依据。根据所给附件1、2（视频1、2中的两个交通事故处于同一路段的同一横断面，且完全占用两条车道）分析以下问题：1.根据视频1（附件1），分析视频中交通事故发生至撤离期间事

6、故所处横断面实际通行能力的变化过程。2.根据视频2（附件2），分析说明与视频1（附录1）相比，同一横断面交通事故所占车道不同对该横断面实际通行能力影响的差异。3.构建数学模型，分析视频1（附件1）中交通事故所影响的路段车辆排队长度与事故横断面实际通行能力、事故持续时间、路段上游车流量间的关系。4.假如视频1（附件1）中的交通事故所处横断面距离上游路口变为140米，路段下游方向需求不变，路段上游车流量为1500pcu/h,事故发生时车辆初始排队长度为零，且事故持续不撤离。请估算，从事故发生开始，经过多

7、长时间，车辆排队长度将到达140米。二、问题分析问题一：实际通行能力受车道数、车道宽度、交叉口处、拥堵状况等多种因素的影响，但由于题目信息限制，所以我们主要考虑拥堵状况时对通行能力的影响，从而分析交通事故发生至撤离期间，事故所处横断面实际交通能力的变化过程。当交通事故刚发生时，可理解为该事故还未对路段造成影响，仍为畅通状态为理想状态下的通行能力。由附件四可知上游总车流量由直行与右拐两个方向的车辆组成如下示意图，通过计算行驶至相同截断面的车的总流量，计算出在该交通事故相同截面车道的车流量，即理想情况下

8、通过车道的通行能力。图1：上游十字路口车流向示意所谓道路的通行能力是指在一定的道路交通条件下，单位时间内某一车道或20道路某一断面能通过的最大车辆数【1】。视频中有6次车辆排队长度达到120米的时刻，这些时刻将交通事故发生的时间分为了6个时间段，我们通过视频1将每个时间段流经过的车辆统计出来，并换算成标准车当量数。最后画出理想情况与实际流通量的折线图，来体现交通能力的变化过程。另一方面根据附件4可知该交通事故发生路段的上游路口有一红绿信号灯，信号周期为60秒。我们将车