（交通运输规划与管理专业论文）信号交叉口非机动车交通特性研究.pdf

ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt o 保密2 年 t o n g j iu n i v e r s i t yi nc o n f o r m i t yw i t h t h er e q u i r e m e n t sf o r t h ed e g r e eo fm a s t e ro fe n g i n e e r i n g t h er e s e a r c ho nt h ec h a r a c t e r so f n o n m o t o rv e h i c l e si ns i g n a l i n t e r s e c t i o n s c h o o l d e p a r t m e n t ：s c h o o lo ft r a n s p o r t a t i o n d i s c i p l i n e ：t r a f f i ce n g i n e e r i n g m a jo r ：t r a n s p o r t a t i o np l a n n i n g a n dm a n a g e m e n t c a n d i d a t e ：k e r o n gl i u s u p e r v i s o r ：p r o f ib i n gw u a p r i l ， 2 0 0 8 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：丕，j 科酝 a 旷。8 年啦月啪 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名：丕， 科芬 。8 年0 - 月上乡e l 摘要 摘要 本文的目的是研究现阶段信号交叉口非机动车的交通特性。当电动车、燃 气( 油) 助动车加入到非机动车行列后，非机动车的组成发生了变化，以往的 非机动车研究成果都是基于自行车交通的，因此对现阶段非机动车的交通特性 进行研究是必要的。本文基于数理统计知识对大量调查数据进行了深入的分析， 初步研究了当前非机动车的交通特性。 非机动车速度特性研究，重点分析了不同类型非机动车在路段、交叉口内 部、出口道处的速度分布情况。对于路段速度的研究，重点分析了混入不同比 例助动车后非机动车总体速度的分布情况。对于交叉口内部速度的研究，重点 分析了不同类型非机动车的位置选择行为，在此基础上对速度和横向位置关系 进行了研究，建立了相关模型。对于出口道处速度的研究，重点分析了速度和 密度的关系。非机动车到达一消散特性研究重点分析了非机动车的到达数分布 情况，用于和以往研究进行比较；消散特性研究重点研究了消散时间和排队长 度、排队车辆数和车队密度的关系，建立了相关模型。 非机动车特性研究的应用，本文主要研究了信号交叉口出口道处的通行能 力和最短绿灯时间的计算。 关键词：非机动车，助动车，速度一梯度模型，消散时间。 a b s t r a c t a b s t r a c t t h i sp u r p o s eo ft h i sp a p e ri st os t u d yt h ec h a r a c t e r i s t i c so fn o n m o t o rv e h i c l e s o ns i g n a li n t e r e c t i o n w h e nt h ee l e c t r i cb i c y c l ea n dt h em o p e dj o i n e di nt h e n o n - m o t o rv e h i c l e s ，c o m p o s i t i o no fn o n - m o t o rv e h i c l eh a sh a dt h ec h a n g e d t h e f o r m e ra c h i e v e m e n t so f n o n - m o t o rr e s e a r c ha r eb a s e do nt h eb i c y c l et r a f f i c ，s o ，i ti s n e c e s s a r y t or e s e a r c ht h et r a n s p o r t a t i o nc h a r a c t e r i s t i co fm o d e mn o n - m o t o rv e h i c l e s t i l i s p a p e ra n a l y s i s m o r ed a t af r o mi n v e s t i g a t i o nw i t hm a t h e m a t i c a ls t a t i s t i c k n o w l e d g e s ，a n dg a i ns o m ep r e l i m i n a r yc o n c l u s i o n a b o u tn o n - m o t o rv e h i c l e s c h a r a c t e r i s t i e w h e nr e s e a r c h i n g1 1 0 1 1 一m o t o rv e h i c l e sv e l o c i t ys t a t i s t i c a lc h a r a c t e r i s t i c s ，t h i s p a p e rm a i n l ya n a l y s e st h ev e l o c i t yd i s t r i b u t i o n so fd i f f e r e n tt y p en o n - m o t o rv e h i c l e s o nt h er o a d ，i n t e r s e c t i o ni n t e r i o ra n de x i tr o a d t ot h er o a ds p e e d sr e s e a r c h ，i ti s m a i n l ya n a l y s i st h ed i s t r i b u t i o no fn o n - m o t o rv e h i c l e ss p e e di n t h ed i f f e r e n t p r o p o r t i o no fm o p e d t ot h er e s e a r c ho fs p e e di ni n t e r s e c t i o ni n t e r i o r , i ti sm a i n l y a n a l y s i st h ec h o i c eb e h a v i o ro fd i f f e r e n tt y p en o n m o t o rv e h i c l e s ，t h e n ，c o n s t r u c ta m o d e la b o u ts p e e da n dt h el a t e r a ll o c a t i o n t ot h er e s e a r c ho fs p e e da te x i tp l a c e , i ti s m a i n l ya n a l y s i st h er e l a t i o no fs p e e da n dd e n s i t y w h e nr e s e a r c h i n gn o n m o t o rv e h i c l e sa r r i v i n g - l e a v i n gc h a r a c t e r i s t i c s ，t h i sp a p e r m a i n l ya n a l y s i st h es t a t i s t i c a ld i s t r i b u t i o n so ff l o ww h i c hi su s e dt oc o m p a r e 奶mt h e a c h i e v e m e n t so ff o r m e r w h e nr e s e a r c h i n gn o n m o t o rv e h i c l e sl e a v i n gc h a r a c t e r i s t i s i ni n t e r s e c t i o n , t h i sp a p e rm a i n l ya n a l y s i st h er a l a t i o n s h i p sa m o n gl e a v i n gt i m e , l e n g t ho fq u e u e , t h ev e h i c l en u m b e ro fq u e u i n ga n dd e n s i t yo fq u e u i n g m a i n t i m e ，t h e m o d e ii se s t a b l i s h e d a st ot h eu s eo fn o n - m o t o rv e h i c l ec h a r a c t e r i s t i cr e s e a r c h ，t h i sp a p e rm a i n l y c o n d u c t st h ec a p a c i t ya n dt h em i n i m u mg r e e nt i m ec a l c u l a t i o no fn o n - m o t o rv e h i c l e i n t e r s e c t i o n k e yw o r d s ：n o n - m o t o rv e h i c l e , m o p e d ，s p e e d - g r a d i e n tm o d e l ，l e a v i n gt i m e 目录 目录 第l 章绪论1 1 1 研究背景1 1 1 1 非机动车在我国的地位1 1 1 2 非机动车的组成和发展2 1 1 3 问题的提出2 1 2 研究目的与意义3 1 2 1 论文研究的目的3 1 2 2 论文研究的意义：。3 t 鲁 1 3 非机动车交通特征4 1 3 1 时间分布特征4 1 3 2 空间分布特征4 1 3 3 非机动车行驶特征6 1 4 论文主要研究内容及方法盏，7 1 4 1 研究内容。：7 1 4 2 研究方法8 1 4 3 论文章节安排8 1 4 4 技术路线9 1 5 本章小结1 0 第2 章国内外非机动车发展及研究情况11 2 1 国内外非机动车发展历史1 1 2 1 1 国内非动车发展历程1 l 2 1 2 国外非动车发展历程1 6 2 2 国内外研究情况1 8 2 2 1 交通流特性研究1 9 m 目录 2 2 2 自行车行驶行为模型研究2 1 2 2 3 信号交叉口非机动车通行能力的研究2 5 2 3 本章小结2 6 第3 章数据采集与分析2 7 3 1 数据采集2 7 3 1 1 数据采集的意义和重要性2 7 3 1 2 调查方案设计2 7 3 1 3 调查实施的基本情况2 9 3 2 调查数据的整理3 1 3 2 1 宏观数据的整理3 l 3 2 2 微观数据的整理3 2 3 2 3 交通流数据分析基础3 3 3 3 速度数据的析取3 6 3 3 1 路段车速数据的析取3 6 3 3 2 交叉口内速度数据的析取4 l 3 3 3 出口道处速度数据的析取4 4 3 4 本章小结4 7 第4 章非机动车速度特性比较及建模4 8 4 1 以往研究成果对比研究4 8 4 2 路段非机动车速度和助动车比例关系分析4 9 4 3 交叉口内非机动车速度特性分析及建模5 l 4 3 1 横向位置选择特性分析5 2 4 3 2 非机动车速度梯度模型5 3 4 4 非机动车出口道速度一密度特性分析5 6 4 4 1 出口道非机动车速度与所处绿灯时段的关系5 6 4 4 2 出口道非机动车流波动分析5 7 4 4 3 出口道非机动车速度与密度的关系分析5 8 i v 目录 4 5 非机动车速度比较5 9 4 5 1 不同类型非机动车速度分布比较5 9 4 5 2 不同位置非机动车速度分布比较6 0 4 6 小结6 2 第5 章非机动车到达一消散特性分析6 1 5 1 非机动车到达数分布特性6 1 5 1 1 总体到达数分布6 l 5 1 2 自行车到达数分布特性6 3 5 1 3 助动车到达数分布特性6 5 5 1 4 结论6 6 5 2 非机动车消散时间分析及建模6 7 5 2 1 分析基本步骤 = 6 7 5 2 2 数据分析6 7 5 2 3 变量寻找与取舍f 7 0 5 2 4 建立多元线性同归模型7 3 5 3 小结“7 7 第6 章信号控制交叉口非机动车特性研究的应用”7 9 6 1 非机动车在交叉口的通行能力7 9 6 1 1 不同假定状态下的通行能力计算7 9 6 1 2 出口道非机动车通行能力计算8 l 6 2 非机动车最小绿灯时间计算8 2 6 3 小结8 2 第7 章结论与展望8 4 7 1 结论8 4 7 2 进一步工作的方向8 6 致 射8 7 v 目录 参考文献8 8 附录9 0 个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果1 0 4 v i 第1 章绪论 1 1 研究背景 第1 章绪论 1 1 1 非机动车在我国的地位 中国是一个拥有非机动车辆的大国，一些城市中非机动车的交通量已经达 到了交通总量的2 5 - 5 0 。因此，在我国城市道路新的交通设施设计、新的 交通管理方案研究以及城市交通规划中，都需要考虑非机动车交通的影响。然 而，目前关于非机动车交通流的研究总体来说是不够的n 1 。虽然，在非机动车的 行驶速度、横向摆动的安全净空、运动空间等几个个体行为特征指标上取得了 一定的研究成果心翮；但是在非机动车群体行为特性方面，如非机动车跟随和超 越行为，非机动车到达、红灯时的聚集和绿灯时的扩散行为等研究较少；从而 使得我国城市交通问题的解决，缺乏适宜中国城市交通特点的理论研究；因此， 有必要深入研究非机动车交通。 虽然，随着近几年来的经济发展及机动车价格的下降，我国城市居民的人 均机动车保有量有了大幅的上升，但是非机动车交通仍然是人们日常出行的方 式，是城市交通的重要组成部分。据有关资料统计，2 0 0 万人口以上的城市，非 机动车出行量占城市总出行量的比例约为3 6 ，大大超过公交客运量陋1 。 以上海市为例，截至2 0 0 4 年，上海市非机动车保有量已超过9 3 7 万辆，出 行比重占城市总出行量的比例约为3 0 6 ，与上海市机动车保有量对比发现：非 机动车的人均拥有率比机动车拥有率要高得多口1 。在人们的日常出行中，当出行 距离较短时( 骑行不超过3 0 m i n ) ，人们通过骑行就可抵达；即使是长距离的出 行时，人们也常常通过非机动车的交通方式抵达公共交通站点进行换乘，因而 非机动车交通在我国城市交通中还占有很大的比重。而且随着科学技术的不断 进步，更加节能且速度又快的非机动车不断面世更新。人们不再满足与以往人 力自行车的速度( 约1 5 k m h ) ，而追求更快的速度，目前非机动车的速度超过 2 0 k m h 已经不稀奇。所以原本对以人力自行车为主的非机动车研究并不符合现 状，有必要对现在的非机动车进行进一步的分析和研究。 第l 章绪论 1 1 2 非机动车的组成和发展 过去，非机动车主要是指人力自行车、兽力车、人力车( 板车、三轮车) ， 而在城市居民同常出行中使用最频繁的是人力自行车，因而对城市非机动车的 研究更多是对人力自行车的研究。 由于城市的膨胀发展，人们的出行半径不断扩大，人力自行车交通已经不 能满足人们出行的需求，从而，部分城市居民转而选择助动车( 电动车、燃气 助动车) 作为出行的代步工具。随着助动车的广泛接受，其在人们生活中的重 要性和不可替代性日趋明显。2 0 0 4 年5 月1 日实施的中华人民共和国道路交 通安全法首次将助动车纳入非机动车管理范围。非机动车的组成发生了变化， 主要由人力自行车、有动力装置的非机动车( 助动车) 、人力三轮车、残疾人专 用车等组成。据2 0 0 4 年调查数据显示，上海市助动车总量已经超过了1 0 0 万辆 的规模，在非机动车1 2 9 0 万人次日出行量当中，助动车约占1 7 7 h 1 ，而在2 0 0 6 年对中心城7 条道路进行观测的数据显示，助动车在两轮非机动车中所占的比 重达4 7 8 1 。大量助动车的使用使得城市道路原有的交通组成方式发生了变化， 已有的人力自行车交通与机动车交通在城市道路上的矛盾转化成了人力自行 车、助动车构成的非机动车交通与机动车交通分享道路资源上的矛盾。同时， 原有的以人力自行车为主要组成的非机动车道转变成了以人力自行车、助动车 为主要组成。 在城市道路上，一般认为正确处理非机动车( 人力自行车为主) 交通与机 动车交通之间的关系是改善我国城市交通面貌的关键；然而大多数的交通专家 和学者关注于机动车交通，即使对非机动车交通给予关注，也大多是考虑人力 自行车为主要组成的非机动车交通。就现阶段来说，非机动车的构成已经发生 了巨大的变化，因而有必要重新认识在不同的道路与交通条件下的非机动车交 通特性。而如何认识人力自行车与助动车之间的关系从而进行科学合理的非机 动车交通规划、设计与管理无论在理论上还是实践上都还未形成有普遍意义的 成果，因此有必要就此课题展开深入的、理论探索性的研究。 1 1 3 问题的提出 城市经济的发展和科学技术的进步使得城市的交通呈现了多元化趋势，在 空中有轻轨，地下有地铁，而在道路上更是多样：不仅有各种机动车还有大量 2 第1 章绪论 的非机动车。从第一节可以看出，非机动车的发展从最开始的人力自行车、兽 力车等发展到用汽油和液化气作为能源的助动车，一直发展到现在的各种电动 自行车。可以说，非机动车的发展是随着能源这条线索来发展变化的，从一开 始的人力到后来的燃气动力一直到现在的电力。 国内外关于非机动车的研究都集中在对人力自行车的研究上，而对于助动 车( 包括电动自行车和燃气助动车) 的研究并不是很多，因而对非机动车的管 理与控制方面运用的仍然是对人力自行车的研究结果。但是助动车的部分交通 特征和人力自行车有着很大的差别，如车速等，使得原有关于非机动车流交通 特征的认识不符合现有情况，因而对现有非机动车流的交通特征进行研究具有 现实意义。 1 2 研究目的与意义 1 2 1 论文研究的目的 。岔： 以自行车交通流理论及交通控制与管理理论为基础展开研究，将现有非机 动车流的交通特征与以往的研究成果进行比较，挖掘其中的差异，提出更符合 当前非机动车流交通特征的模型，为城市交通管理决策提供理论支持，为微观 仿真提供基础数据。 - 1 2 2 论文研究的意义 我国城市道路网上所承载的交通流大部分是混合交通流，不仅不同类型的 机动车辆混行在同一路段上，而且大多数情况下是机动车、非机动车、以及行 人共同利用同一道路空间。为合理理引导和规范混合交通( 主要是机动车和非 机动车交通) ，通常可以采用改善道路、交通硬件设施和加强交通管理两种方法。 但这两种方法的实施都需要同时掌握机动车、非机动车等交通工具、驾驶员等 交通参与者交通状态和交通特性以及交通流所具有的交通特性。对于机动车的 交通特性和交通流的特性都已经有了相对成熟的理论，非机动车交通特性的研 究过去一直都集中在研究自行车交通特性方面，缺乏对组成发生变化了的非机 动车交通( 自行车+ 助动车) 方面的研究成果，因而进行信号控制交叉口非机动 第1 章绪论 车交通特性研究： 在政策制定上，可以直接或间接地限制助动车的发展，缓解非机动车内部 矛盾。在城市规划上，有助于非机动车交通设施的设计、道路网规划，减少非 机动车对机动车的干扰。在城市交通管理上，有利于观察和分析非机动车的行 为特征和规律，以及和机动车、行人之间的相互影响和作用，为混合交通管理 措施提供理论和数据依据。 1 3 非机动车交通特征 1 3 1 时间分布特征 分析非机动车出行在全天2 4 小时各个时段上的分布量对于城市交通规划、 交叉口设计具有重要意义。根据资料嘲叫1 ，城市道路上非机动车( 自行车为主) 的出行在上、下午均出现高峰，并且早高峰交通量一般大于晚高峰交通量，形 成马鞍形的时变图。并且，大、中、小城市的非机动车时变分布形状大致相同， 但大城市的高峰持续时间较长，且峰值高。 图1 1 曹杨路非机动车流量时变图 从上面的图中可以看出，非机动车的组成虽然发生了变化，但在全天出行 时间上变化不大，峰点一般在8 点、1 8 点左右，早上高峰突然升起，峰值最高， 一般在2 0 左右；晚高峰一般在1 5 左右。 1 3 2 空间分布特征 非机动车是我国城市最普遍和最广泛使用的交通工具，据上海市第三次 4 第1 章绪论 交通大调查的数据分析，上海市非机动车的人均拥有水平已经超过l 辆。 非机动车出行量在地面空间的分布，一般指城市各交通区内部及区域之间 非机动车出行量在空间的分布，它反映了自行车出行在空间的活动规律。在不 同出行距离范围内其出行量分布不同。 据1 9 座城市居民出行距离的调查统计，从5 0 0 万人口的大城市到1 0 多万 人口的小城市，平均出行距离为1 9 - 5 2 公里，平均3 3 4 公里，而统计得这些 城市自行车出行平均距离为2 7 5 公里，平均4 0 5 公里n 幻。以上海市三次交通 大调查的数据为基础，对上海市1 9 8 6 2 0 0 4 年非机动车出行时距进行了整理， 见表( 1 - 1 ) 和图( 1 - 1 ) 。 表1 1 上海市非机动车出行时间比例变化分析 时耗51 02 03 04 05 06 07 08 0 9 0总计 ( 分钟) l o2 03 04 05 06 0 - - 7 0 - 8 09 0 1 9 8 6 年 3 1 4 2 3 6 0 7 1 7 8 6 6 2 54 8 42 2 7o - 3o 3 50 3 5o 2 6l o o 1 9 9 5 年6 9 84 3 5 81 6 41 8 4 95 5 31 8 54 21 0 60 4 11 51 0 0 2 0 0 4 年 5 8 4 5 82 0 51 7 44 71 32 60 70 2o 2 8 1 0 0 图1 2 上海市非机动车出行时间比例变化图 从图中我们可以看出非机动车出行时间段基本上集中在1 0 4 0 分钟的内， 并且由于电动车和助动车的使用，长时距的出行比例有所上升。 5 第l 章绪论 1 3 3 非机动车行驶特征 1 摇摆性 非机动车自身平衡性仅仅能够维持在动态的平衡，也没有如同机动车那样 固定的车道线来限制其的前进路线，非机动车在前进过程中经常偏离原有前进 方向而呈现左右摇摆的“蛇行 前进。同时非机动车转向灵活、反应敏捷，在 行驶中也常因为超车、让车等情况而出现横向摆动。 2 成群性 非机动车在骑行过程中没有固定的线路，车辆在非机动车道宽度方向随意 行驶，同时非机动车体积小、转向灵活，在路段上不严格按照有规律的纵向行 列前进，而是经常出现成群前进。造成非机动车成群前进的原因有两个方面， 一是交叉口的截流、聚集、释放使得在某一时间断面的非机动车流明显高于其 它时间的非机动车流强度，非机动车在路段上也出现成团的状况。其次是共同 出行的非机动车喜欢在道路上并排骑行，从而影响后面的骑行较快的车辆超越， 形成非机动车成群前进的现象。根据实际的观测，非机动车“团 是一个动态 的过程，当后面期望车速较快的非机动车寻找到空档完成超越后，非机动车团 就消失，在下一个较慢的车辆集中处，又会形成新的非机动车团。 3 分散性 与成群性相反，有些骑车人不愿在陌生人群中骑行，也不愿紧紧尾随别人 之后，往往冲到前面个人单行，或滞后一段单行，女性尤为显著n 对。 4 多变性 由于非机动车机动灵活、易于转向、加速或减速，因此非机动车速度与方 向经常发生变化。骑行速度较快者经常穿插空档，因此非机动车的速度、方向 呈现多变的特点。速度与方向的变化与非机动车流量大小有关。当流量很低的 时候，非机动车能够自由骑行，这时非机动车的速度不会发生太多交化，而方 向则会呈现自由摆动。当流量上升到一定程度后，非机动车的速度变化增加， 方向变化则明显更加强烈，主要方向变化在于寻找前方的空档超车穿行，但流 量继续上升以后，非机动车行驶受到限制，基本没有空当可以穿插，这个车队 的速度都保持较为均一，方向变化也减少。 5 弱动力性 根据调查口1 ，成年男子付出的功率为0 2 2 k w ，成年女子付出的功率为 6 第1 章绪论 0 1 5 k w ，而同付出的功率为0 0 7 k w 。若持续蹬车3 0 分钟以上，成年男子只能付 出0 1 5 k w ，成年女子可能付出的平均功率约为男子的7 0 。行时时间越长，骑 车人能够付出的功率越小，骑行速度就越慢。 1 4 论文主要研究内容及方法 1 4 1 研究内容 本文研究的内容主要包括： 1 研究非机动车的速度特性。 包括研究路段非机动车速度特性、通过交叉口的非机动车速度特性以及交 叉口出口道非机动车的速度特性。通过现阶段非机动车速度特性的分析，将其 和以往成果进行对比，并对车流量和助动车混入比例对车速产生的影响进行描 述，同时还对非机动车速度和横向位置的关系进行描述。 2 观测信号交叉口非机动车运行情况，分析非机动车流的有关参数的统计 分布特征。 信号交叉口非机动车主要特征参数如到达分布、消散特征，都存在一定的 随机性，服从一定的统计分布规律，了解有关参数的统计分布特征，有利于对 信号口非机动车运行特征了解。本文将运用数理统计知识，对非机动车车辆到 达和消散特征进行观测与分析研究，建立非机动车消散时间模型。 3 运用车流波动理论对非机动车出口道的速度一密度特性进行研究。 在交叉口出口道上，膨胀的非机动车流要集聚到一定宽度的非机动车道上 去，因而形成了不同密度的车流，也就产生了在不同密度车流间移动的车流波。 通过应用车流波动理论对出口道非机动车的速度一密度特性进行研究，获得现阶 段非机动车流的速度一密度模型。 4 应用研究 将上述各研究应用到实际中，可获得到规划、设计和管理中所需要部分的 算法或者建议值，并可解决交叉口非机动车通行能力、非机动车最短绿灯时间 等实际问题。 7 第l 章绪论 1 4 2 研究方法 论文遵循的研究方法为： 交通现状调查和录像采集数据相结合 概率论与数理统计分析相结合 类比分析 1 4 3 论文章节安排 论文共分为七章，章节安排如下： 第一章绪论 介绍研究背景、目的及意义，指出研究的主要内容。 第二章研究现状与发展趋势 首先对国内外非机动车发展趋势进行了分析，说明了研究的迫切性。然后 对国内外的非机动车交通研究现状给予了全面总结和分析，找出了研究中存在 不足的地方，明确研究方向和研究重点。 第三章数据采集与分析 本章主要是对调查工作和调查数据进行处理。包括选择典型信号交叉口进 行数据采集、设计数据采集方案以及数据的分析，建立非机动车行为数据库， 为下面的工作做准备。 第四章非机动车速度特性分析 本章主要分析了非机动车路段速度、交叉口内运行速度及出口道速度特性， 对不同流量和助动车比例下的路段速度进行了描述；对交叉口内骑行者的选择 行为进行了描述，同时还对非机动车速度和横向位置的关系进行了描述，并建 立了相应的速度梯度模型；最后运用车流波动对交叉口出口道非机动车速度、 密度关系进行了分析，得到了出口道非机动车速度一密度模型。 第五章非机动车到达一消散特性分析 通过现阶段非机动车总体到达分布情况的研究，将其和以往研究成果进行 对比，分析了差异及产生的原因；同时还对不同类型的非机动车到达情况进行 了分析和比较；最后分析了消散时间与排队车辆长度、密度和车辆数得关系， 建立了非机动车消散回归模型。 第六章信号交叉口非机动车交通特性研究的应用 r 第l 章绪论 根据第四、五章的研究，对交叉口非机动车通行能力的测算、非机动车绿 灯时间的确定和非机动车管理措施提出了一些个人的见解和观点。 第七章结论与展望 总结论文的研究成果，提出有待进一步研究的课题与方向。 1 4 4 技术路线 文章在总结国内外对自行车交通特性研究的成果的基础上，对现有非机 动车速度特性、到达特性、消散特性作了详细的考察和观测，建立了相应的模 型并标定了参数。最后，将研究成果应用于通行能力的计算和最短绿灯时间的 计算。具体技术路线如图1 3 所示。 ( 二数据收集& 析取二) 蓬 土1 l ( 速度特性分析& 建模)( 到达一消散特性分析二) 。一 上、 fii r+ iif i 路段 l 交叉u 出r - i 道i 到达分布特性消散时间特性 ili 1 r ( 研究的应用 ) 图1 3 技术路线流程图 9 第1 章绪论 1 5 本章小结 本章阐述了论文研究的背景、目的及意义。 然后，对论文的整体框架和内容给予描述，对论文的关键技术提出了清晰 的研究思路和技术路线。 1 0 第2 章国内外1 f 机动市发展及研究情况 第2 章国内外非机动车发展及研究情况 本章首先分析了国内外非机动车的发展历程。通过对若干大城市助动车拥 有量的分析，从宏观上探索了我国非机动车交通的发展趋势；再通过对上海市 若干道路的调查，从微观上分析了非机动车组成的变化。接着对国内外非机动 车交通研究现状进行了分析，寻找研究中存在的问题和不足，在此基础上进一 步明确了论文的研究方向和重点。 2 1 国内外非机动车发展历史 2 1 1 国内非动车发展历程 同济大学宫磊在其硕士论文中对我国非机动车发展进行了研究，提出我国 的非机动车发展大致分为四个发展阶段，其中前三个阶段非机动车的主体为自 行车，在第四个阶段出现了助动车和电动自行车等新型非机动车种类，非机动 车组成开始变得复杂。下面分别简要介绍一下各个阶段的大概起止时间以及各 个阶段非机动车发展情况的大致特点。 第一个发展阶段：建国初期到2 0 世纪7 0 年代末，为自行车的初步发展时 期。当时全国仅有5 - - 6 家自行车生产厂，城镇居民自行车的拥有量较低。第二 个发展阶段：2 0 世纪7 0 年代末至8 0 年代末，这个时期是自行车迅猛发展的时 期。由于改革开放促进了经济迅速发展，居民的收入不断增加，以及自行车的 生产量成倍增加，自行车开始真正进入居民家庭。自行车的拥有量从7 0 年代末 的不足1 亿辆，猛增到8 0 年代末的4 亿辆。城镇居民中，户均2 辆 - - 3 辆，人 均o 7 辆，基本上达到适龄骑车人人均1 辆的水平。第三个发展阶段：2 0 世纪 8 0 年代末至2 0 世纪9 0 年代中期，自行车处于饱和状态，上下略有波动，但变 化不大。第四个阶段：2 0 世纪9 0 年代中期至今，非机动车种类发生了变化，不 仅不含传统的自行车，还包含助动车和电动自行车，自行车拥有率逐年下降， 见图( 2 1 ) ；同时助动车和电动自行车的拥有率和使用率逐年上升，见图( 2 2 ) 和( 2 3 ) 。以上海为例：2 0 0 4 年，上海市非机动车日均出行量1 2 9 0 万人次，助 动车约占1 7 7 。2 0 0 6 年于中心城7 条道路进行了现场观测，助动车在两轮非 第2 章国内外非机动车发展及研究情况 机动车中所占出行比重已远远超过1 7 ，平均比重已高达4 7 8 。见图( 2 3 ) 蛳 擒 撕 t 犯 i ：1 秘 墨 柏 5 。一 _ ， - i 、h 、 多 一 ， ) h 一， - _ 卜1r k _ ；- 一 、 _ _ _ d r d，一h 。 7 - 、 l l ，“ _ 一 一， ，一 一 一 b 一一一 ， - - _ j 一 一0 一一 ： 、 、 ! ；l茎；l l1 年骨 - 全疆- 地索”一、上海_ ，。矧i _ 走沸 图2 1 我国城镇居民百户自行车拥有量变化图 数据来源：中国统计年鉴、上海统计年鉴、北京统计年鉴、 广州统计年鉴、广州年鉴、广州 五十年、天津统计年鉴。 ，一一?。、 。，。，l 一一多， 步厂一 图2 2 我国城镇居民百户助力车拥有量变化图 注：助动车( 包括燃气助动车和电动自行车) 数据来源：中国统计年鉴、上海统计年鉴、北京统计年鉴、广州统计年鉴、广州年鉴、广州 五十年 、天津统计年鉴 1 2 们i1 0 矾 3 0 4 0 5 d 瞒7 0 1 图2 3 上海市部分道路非机动车出行比重图( 2 0 0 6 ) 自行车发展历程 我国自行车的迅速发展是在改革开放之后才开始的，之前由于居民经济水 平等因素，居民出行一般都是采用公交车方式。1 9 7 8 年以后我国自行车交通的 发展态势可以通过我国城镇居民自行车百户拥有数量的指标清晰地看出，如图 ( 2 1 ) 。从图中可以看到，1 9 7 8 年起自行车百户拥有量开始快速增加，在1 9 8 2 年前后全国出现自行车热，在1 9 8 8 年前后达到饱和，城市适龄人口人均一辆自 行车。各地城市在时间上略有差异，但是相差不大。近十余年来，自行车的拥 有率在逐年下降，并由通勤交通工具的单一角色向通勤工具、健身休闲娱乐工 具的综合角色转变。 燃气助动车发展历程 我国生产燃油助动车的历史可以追溯到上世纪六十年代，但真正全面发展 是在8 0 年代末和九十年代初。1 9 9 1 年3 月，公安部和原轻工业部在广东南海联 合召开了“全国助力自行车研讨会 ，会议决定加强行业管理和交通管理，并明 确提出：“助力自行车气缸容积小、车速低，在行车、停车动静空间及交通流量 等特性方面完全沿袭并优于自行车，流量快、道路利用率提高2 5 - - 5 0 ，适宜 在非机动车道上行驶”。这次会议有力地推动了我国助力自行车地迅速发展，从 而使助力自行车成了广大消费者十分欢迎的产品。 于1 9 9 3 年颁布的q b l 8 3 9 9 3 汽油机助力自行车行业标准对燃油助动车 的性能、结构、排放等做了明确的规定，以规范燃油助动车的生产。并于1 9 9 8 第2 章国内外非机动车发展及研究情况 年3 月2 5 日颁布了6 b1 7 2 8 4 - 1 9 9 8 汽油机助力自行车国家标准代替1 9 9 3 年 颁布的行业标准，对燃油助动车标准规定如下： 汽油机助力自行车为装有汽油机、具有两个车轮，能实现脚踏、机动两种 功能的特种自行车，并应具备下列基本条件：一是助力车的气缸工作容积应不 大于3 0 m l ；二是助力车的整车净重应不大于4 0 k g ；三是助力车在机动离合器脱 开的状态下，应能由人力脚踏驱动；四是3 0 m i n 脚踏行驶距离应不小于7 k i n ；五 是助力车的最高车速应不大于2 0 k m h 。 自1 9 9 0 年上海市丌始发放助动车牌照，1 9 9 3 年l o 月，经上海市政府批准， 上海市公安局发布了上海市助动车管理暂行规定，于是上海市的助动车如虎 添翼，迅速扩展起来，上牌数从1 9 9 2 年底的5 1 7 5 辆猛增到1 9 9 6 年的4 7 7 5 6 4 辆，销售品种达到上百种。一时间，助动车被誉为中国2 0 0 0 年的工薪族自行车 的升级换代的首选产品1 然而经过几年的发展后，燃油助动车出现了“废气排放超标 、“噪音太响 、 “轻摩化愈演愈烈，车速过快，事故多发”等严重问题。为此，南京市首先于 1 9 9 6 年5 月2 8 日宣布停止燃油助动车审照，紧接着上海市政府于1 9 9 6 年7 月 果断停止对燃油助动车的上牌，同年8 月，市政府拟定了“严格控制，严格管 理，平稳过渡，逐步取代”的指导方针。以后为解决一些遗留问题，对1 9 9 7 年 2 月5 号前符合一定条件的已购助动车准予上牌，登记上牌总数为4 9 0 3 6 3 辆。 广州市政府1 9 9 8 年3 月1 6 日宣布暂停燃油助动车的审照。此外，北京、天津、 杭州等城市对燃油助动车实行禁止销售和使用的措旋；福州、昆明等城市对燃 油助动车实行了限禁措施。 根据上海市有关燃油助动车使用年限的规定，所有燃油助动车在2 0 0 5 年底 均已达到八年使用期限，强制报废，于2 0 0 6 年1 月1 日起，全面禁止燃油助动 车在外环线以内上路行驶。自此，在上海，燃气助动车将取代燃油助动车的位 置，不过燃气助动车虽然减轻了燃油助动车废气超标的弊病，但是仍然无法避 免车速过快和噪声较大的缺点。 电动自行车发展历程n 5 m 1 我国的电动自行车经过8 0 年代到9 0 年代初期的二次起落后，进入第 三个发展时期，从研制开发到1 9 9 7 年的小批量投放市场至现在其生产和销售呈 逐年大幅增长的势头，据中国自行车协会助力车专业委员会不完全统计，1 9 9 8 年为5 4 万辆，1 9 9 9 年为1 4 万辆，2 0 0 0 年为2 9 万辆，2 0 0 1 年为5 8 7 万辆， 。 1 4 第2 章国内外非机动车发展及研究情况 2 0 0 2 年为1 5 9 5 万辆。每年都以成倍的速率增长，应该说，电动自行车己进入 了成长期。 电动车因为其可以在人力或电力下运行，可以归为半自动化摩托车。电动 车因其价格便宜和私人化吸引人们放弃公共交通和自行车，使其成为中国很受 欢迎的一种交通方式。早在上世纪6 0 年代，我国第一代电动自行车样车就曾问 世，但生不逢时。8 0 年代电动自行车再度兴起，后来由于电源技术不过关，售 后服务又跟不上，因而中途夭折。9 0 年代后，由于技术的逐步完善，电动自行 车再次东山再起。到1 9 9 9 年，全国已有数十家整车厂，3 0 多个品牌的电动自行 车推向市场，电动自行车开始大规模生产进入人民生活。1 9 9 8 年我国大陆电动 自行车的产量约6 万辆，1 9 9 9 年产量翻番，接下来的几年来，电动自行车的产 量一直呈飞速增长态势，如图( 2 4 ) 所示。2 0 0 5 年，有关专家预计中国有 2 0 0 0 2 2 0 0 万辆电动车，生产量预计在将来的5 年中以8 0 每年的速度增长。 s v 巅 毒 筻 馨