（交通信息工程及控制专业论文）城市道路小型网络交通组织管理基础问题研究.pdf

摘要 随着交通组织的蓬勃发展，对交通组织的系统研究也日益迫切。本论文仍属于系统研究 的起步阶段。 首先，本论文对以往交通组织的研究进行了深入的分析，并在分析的基础上去粗取精， 系统地5 e 1 纳、总结了以往交通组织研究成果。并且对与交通组织密切相关的通行能力研究及 交通网络分配研究进行了全面系统的归纳总结。 然后，本论文分析了我国城市道路断面、交叉口形式及其适应性，我国城市机动车流、 自行车流、公交车流特性，并且对驾驶员行为从路径选择与交叉口左转两方面进行了分析研 究。 通性能力的研究是基础研究，同时也十分重要。本论文主要针对混合交通流、交通组织 特征对通行能力进行了分析研究。分析了各种断面形式下交叉口的冲突点分布，计算了“双 向+ 双向”、“单向+ 舣向”、“单向+ 单向”三种交义口类型的通性能力，并且分析了自行车 流干扰下的通行能力损失。 本论文对交通分配中的b e c k m a n n 模型进行了修正，目标由路段时间变为路段行程时间 加上交叉口延误时间两部分，并且在每次迭代分配时，根据交义口流量调整信号配时，更新 交义口延误。根据单行线及禁向措施对模型参数的修正也在本论文中进行了分析。并且在此 基础上，提出了修正的f w 算法。最后给出算例，实现了本论文交通分配的成果应用。 关键词：交通组织；单行线；通f i - c j 皂力；交通网络；网络分配 a b s t r a c t i nt h ep a p e r , p a s tr e s e a r c ho nt r a f f i cr e g u l a t i n gi sa n a l y z e d ，t h e nr e s e a r c ha c h i e v e m e n t sa r e s u m m a r i z e ds y s t e m a t i c a l l y t r a f f i cr e g u l a t i n g - r e l a t e dr e s e a r c ho fc a p a c i t ya n dt r a f f i ca s s i g n m e n t i sa l s os u m m a r i z e df u l l y t h e nt h ec h a r a c t e r i s t i c so fu r b a nr o a d sa n di n t e r s e c t i o n sa l ea n a l y z e d s oa l et h e c h a r a c t e r i s t i c so fv e h i c l ef l o w , b i c y c l ef l o wa n db u sf l o w t h ea n a l y s i so fd r i v e r s b e h a v i o ru p o n r o u t ec h o o s i n ga n dl e f tt u mo ni n t e r s e c t i o ni sa l s od o n ei nt h i sp a p e r a sac r i t i c a lp a r a m e t e r , c a p a c i t yi sr e c o n s i d e r e db a s e do nm i xt r a f f i cf l o wa n dt r a f f i c r e g u l a t i n g t h ed i s t r i b u t i o no fc o n f l i c tp o i n t su p o nv a r i o u s i n t e r s e c t i o n si s a n a l y z e d t h e c a p a c i t i e so fi n t e r s e c t i o n so f “t w o w a y + t w o w a y ，“o n e - w a y + t w o w a y ，“o n e w a y + o n e w a y ”a r e c a l c u l a t e d t h ei n f l u e n c eo f b i c y c l ef l o wu p o nv e h i c l ef l o wi st a k e ni n t oc o n s i d e r a t i o na sw e l l i nt h ep a p e r , b e c k m a n nm o d e li sm o d i f i e dt om e e tf a c t sm o r ea c c u r a t e l y t h et r a v e lt i m e c o n s i s to ft r a v e lt i m eo nb o t hl i n k sa n di n t e r s e c t i o n s t r a f f i cs i g n a li su p d a t e df o l l o w i n gt h e c h a n g eo ft r a f f i cf l o w s ，w h i c hl e a d st oc h a n g e a b l ed e l a yo ni n t e r s e c t i o n s t h em o d i f i c a t i o no f m o d e lp a r a m e t e r sa c c o r d i n gt om e a s u r e s o fo n e w a yo rt u mb a ni sa l s oc o n s i d e r e da n da m o d i f i c a t i o no ff wa l g o r i t h mi sp r o p o s e da n da p p l i e di nt h ef o l l o w i n ge x a m p l e k e y w o r d s ：t r a f f i cr e g u l a t i n g ；o n ew a y ；c a p a c i t y ；t r a f f i cn e t w o r k ；t r a f f i ca s s i g n m e n t 声明尸明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取 得的成果，撰写成硕士学位论文= = 越吏道路尘：型匦终蛮遭组织篮理基 础闷壁班究：。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包 含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表 的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：量试 2 0 0 4 年3 月1 2 曰 司济人学t 学硕i 二学位论文 厶幺士 珀百 1 1 课题来源 国家自然科学基金通用“中国科学研究基金”资助项目 “中国城市道路与交通适应性及其改善方法研究”( 7 0 1 2 2 2 0 1 g 0 1 1 4 ) 1 2 研究背景 交通问题是一个长期问题，关丁交通问题的研究也是一个k 期过程。交通问题主要包括 交通拥挤问题、交通安全问题、静态交通问题及交通环境问题。其中又以交通拥挤问题最受 国人关注。 如何解决交通拥挤问题? 最初的对策就是加大交通基础设施的投资力度，加强交通基础 设施建没，修建新的城市道路，改建扩建已有道路，修建立交，高架路等来提高交通供给能 力。然而，交通需求的增长、机动车保有量的增长人大超过了交通基础设施建设的步伐，于 是，“路修到哪，交通堵到哪! ” 要解决交通拥挤问题，首先要知道“交通为什么堵? ”。简而言之，交通拥挤是因为交 通需求大于交通供给。因此，解决交通拥挤应从两方面入手：控制交通需求，提高交通供给。 交通基础设施建设就是提高交通供给的一种手段，但并不唯一。同样的道路在不同交通条件 下的通行能力并不相同，因此，通过包括交通组织管理在内的各种管理方法米提高已有城市 道路网络的通行能力，并进行系统有效的需求管理，也成为解决交通拥挤问题的法宝之一。 一方面，交通组织挑战出行者长期以来形成的出行习惯，一定程度上以牺牲便捷性米换 取效率：另一方面，纵观城市交通，往往呈现交通拥挤点分布而非整个网络的拥堵，因此， 通过对以若干相关堵塞点为源，交通影响范围为区域的小型路网的交通组织管理既可以解决 城市交通拥挤问题，又可以尽可能降低对出行者出行行为的影响。 1 3 研究目的与意义 1 3 1研究目的 针对城市道路交通网络的瓶颈，通过对小型网络交通组织管理来解决瓶颈问题，从而保 障整个城市道路交通网络的畅通。 本论文从我国城市交通实际情况出发，研究交通组织管理在微观层面对通行能力的影 响，在宏观层面对小型交通网络的影响，为今后研究适合我国交通特征的交通组织管理方法 提供基础理论，为城市交通管理决策提供理论支持。 1 3 2理论意义和实际应用价值 城市中新建道路的空间越来越小，在交通供给方面可以提升的空间有限，使我们必须将 目光放剑另一个方面：交通需求。如何有效的控制交通需求对于改善城市交通显得意义重大。 交通组织作为一种重要的交通需求调。1 了手段，长期以来被广泛应用于改善交通。但往往经验 多于理论，更无法在实施前对其效果进行准确的预估。因此，对交通组织，尤其是适应我国 交通特征的交通组织，进行基础理论研究就有着重要的理论意义。 交通组织不仅可以对交通需求进行控制，而且还可以提高交通供给能力。对机动卞流、 非机动车流、行人流的合理组织可以减少不同车流、不同流向之间的冲突，提高各种交通流 同济人学t 学硕j ：学位论文 的通行效率，从而提高道路网络的交通运行状况。 另一方面，城市道路交通网络的瓶颈往往在若干拥堵点。如果能够对这些以拥堵点为源 的小型网络进行交通组织管理解决好局部交通，无疑对整个路网的交通改善也会大有裨益。 我国现在有很多城市面临着这种局部交通拥挤问题，如果能够通过对这些小型网络交通 组织管理缓解交通拥挤，其实际应用价值是巨大的。 1 4 研究内容与方法 1 4 1论文章节安排 论文章：1 7 安排如下： 第l 章绪言 提出课题来源、研究背景、目的及意义。简要介绍了论文主要内容及技术路线。 第2 章城市路网交通组织研究现状与发展趋势 对国内外的交通组织及与其相关的通性能力、交通分配研究进行了全面的回顾与总结， 找出需进一步研究的理论问题，从而确定本论文的研究方向与研究重点。 第3 章国内城市交通系统特征分析 从道路条件、交通流特征与驾驶员行为三个方面分析我国城市交通系统不同于国外系统 的特征，结合第2 章的通行能力、路网分配归纳总结，为研究适应我国道路交通条件的交通 组织管理方法提供理论基础。 第4 章交通组织对通行能力的影响 从冲突点通i ；j 厶匕h e , 力研究着手，进而得出一般交叉口的通q 一- j “f i b 力计算公式，以单行线交通 组织管理为代表，分析了不同单行线类型交义口的通行能力公式。最后研究了自行车干扰下 的通行能力损失情况。 第5 章交通组织对路网交通模型的影响 交通分配受到交通组织的影响，通过交通组织管理改变路网中交通流的分配，使整个路 网交通流分布从用户均衡向系统均衡转化，从而更趋合理、高效。通过交通模型参数的修正 使其将交通组织管理包括在内。 第6 章算例 将第4 章、第5 章的成果结合第3 章中总结出的我国的交通特征，综合运用到算例中， 研究如何应刚交通组织管理方法取得良好的系统效益。 第7 章结论与展望 总结论文的研究成果与创新，提出论文的不足之处及有待进一步研究的问题。 1 4 2主要研究内容 交通组织管理需要研究的内容很广，包括交通组织管理方法的特点、适用条件及其评价。 但是，有几个基础问题作为这些交通组织管理共有的基础理论，首先需要得以解决。本论文 即针对这儿个基础问题展开研究： 国内道路交通系统特征分析 任何交通组织管理都必须符合国内的道路交通系统特征。因此，本论文对国内的道路特 征、交通流特征、驾驶员行为均进行了分析研究： 交通组织管理对通行能力的影响 各种交通组织管理方法的实施，首先会改变道路上的交通运行方式，直接导致道路通行 能力的变化。因此，本论文研究交通组织对通行能力的影响。 交通组织管理对网络分配的影响 2 同济人学- t 学硕t ：学位论文 各种交通组织管理方法实施之后，要从系统的角度来进行评价，就离不开交通流的重新 分配，因此，本论文针对交通组织管理研究相应的交通分配模型及算法。 1 4 3 技术路线 本论文的技术路线如图1 1 所示： 1 5 本章结语 图1 - 1 技术路线 本章阐述了论文论题的来源、背景，论文研究的目的及意义。 对论文的整体架构及内容给予描述对论文的关键技术提出了研究思路和技术路线。 本章参考文献 1 薛冰北京步入私车消费时代2 0 0 8 年将达到3 5 0 万辆北京晨报( 2 0 0 3 8 5 ) 3 同济人学t 学硕。l ：学位论文 2 城市路网交通组织研究现状与发展趋势 城市道路交通组织管理，是指通过采取一系列的交通组织管理措施以及实施必要的j 二程 措施、设置相应的交通管理设施，调节疏导和优化组织路网交通流，缓解交通节点的供需矛 盾，均衡分布路网交通流，减少各类交通流之间的干扰，使交通运行有序化，从而达剑“提 高路网利用率、充分挖掘路网交通潜力”的一种管理手段。 交通组织与通行能力、路网分配关系密切，因此，本章除同顾与展望国内外交通组织研 究进程之外，也对与之相关的通行能力、路网分配研究进行了归纳与总结。 2 1 交通组织关联研究 2 1 1通行能力研究 通行能力包括路段通1 z - j - - 日匕p _ 力和交叉口通行能力。其中路段通行能力义包括基本通行能 力、可能通行能力和设计通行能力。其定义如。i - t 1 1 ： 基本通行能力道路与交通都处于理想状态下，由技术性能相同的标准乍，以最小的 车头间隔连续行驶的理想交通流，在单位时间内通过道路某段面或某一车道的最大车辆 数。也称为理论通行能力。 可能通行能力可能通行能力是在基本通行能力的基础上，对不符合假定的和理想条 件的各种道路交通条件进行修正，所得的是实际道路所能承担的最人交通量。 设计通行能力又称实刚通行能力。指住道路规划设计时，按照道路的类型、特性和 对服务水平的要求，所能够容许的交通量( 即道路在不同的服务条件下，所具有的通行 能力) 。 交叉口通行能力各进口车道通行能力之和即为交叉口通行能力。 2 1 1 1国外通行能力研究现状 国外对通行能力的研究，最具系统性、代表性的是美国交通研究院( t r a n s p o r t a t i o n r e s e a r c hb o 刹，简称t r b ) 。1 9 5 0 年出版第l 版道路通行能力手册( h i g h w a yc a p a c i t y m a n u a l 简称h c m ) 。其后，t r b 将道路通行能力作为长期的研究课题。1 9 6 5 年，t r b 将 1 9 5 0 年1 9 6 5 年的研究成果，汇总出版了h c m 第2 版；1 9 8 5 年，根据1 9 6 5 年1 9 8 5 年 的研究成果出版了h c m 第3 版；1 9 9 4 年，为及时反映当时各国在道路通4 1 - j - ：z 日匕p , 力研究领域的 研究成果，t r b 对h c m 第3 版做了较人的修改，出版了h c m 第3 版修订本；1 9 9 7 年再次 修订h c m 第3 版；2 0 0 0 年，h c m 第4 版山版。1 2 儿副 h c m 第1 版 h c m 第l 版，首次严格地确定了基本通行能力，可能通行能力和实际通行能力的概念， 采用后两种通行能力作为计算标准，根据车速变化，给出计算取值( 见表2 1 、表2 2 ) 。 4 司济人学t 学硕十学位论文 表2 - 1 双车道道路通行能力( p c u l a n e ) 区间车速( m i l e h ) 2 5 3 03 0 3 53 5 4 04 0 4 54 5 5 05 0 5 5 5 5 ，一6 0 可能通行能力 1 7 0 01 9 5 01 7 0 01 4 0 0 1 1 0 07 0 03 5 0 实际通行能力 1 4 0 01 6 0 01 4 0 01 1 5 0 9 0 0 6 0 0 3 0 0 表2 - 2 多车道道路通行能力( p c u l a n e ) 区间7 f 速( m i l e h ) 2 5 3 03 0 3 5 3 5 4 04 0 4 54 5 5 05 0 5 5 5 5 6 0 可能通行能力 1 8 5 02 0 0 01 8 5 01 5 0 0 1 2 0 01 0 0 07 5 0 实际通行能力 1 5 0 01 8 0 01 5 0 01 2 5 01 0 0 08 0 0 6 0 0 h c m 第2 版 在h c m 第2 版中，不再采j j 可能通行能力和实际通行能力作为计算标准，而是根据车 流在路上反应f j 的特征，划分为a 、b 、c 、d 、e 、f 六级服务水平( l e v e lo f s e r v i c e ) 。不 同等级的道路选用不同的服务水平作为设计标准。对通行能力的取值基数也做了相应调整。 h c m 第3 版 第3 版中对道路通行能力的论述更符合实际。一种设旋的通行能力，规定为在一定时段 ( 通常为15 m i n ) 和通常道路、交通、管制条件下，人和车辆能合情合理地通过车道或道路 的一点或某断面上的最大小时流率。第3 版中基本路段的服务水平标准见表2 3 、表2 4 ： 表2 - 3 基本路段的服务水平标准 最大密度最小速度 最人服务流率 服务水平 最大v c 比 ( 单向) c a r k m ( k m h ) ( 单向) c a r h 自由流车速= 1 】2 c, k m h a6 31 1 2 07 0 0 o 3 1 8 0 3 0 4 b1 0 o1 1 2 o1 1 2 00 5 0 9 0 4 8 7 c1 5 01 0 9 61 6 4 40 7 4 7 0 7l5 d 2 0 0 1 0 0 82 0 1 50 9 1 6 o 8 7 6 e2 2 9 2 4 8 9 6 0 9 2 82 2 0 0 2 3 0 01 0 0 0 f不定量不定量不定量不定量 表2 - 4 各自由流速度下的最大密度( 单向c a r k i n ) 服务水平自由流速度1 0 4 0 k m h自由流速度9 6 0 k m h 自由流速度8 8 0 k m h a 6 36 3 6 3 b 1 0 ol o ol o 0 c1 5 o 1 5 01 5 0 d2 0 o2 0 o 2 0 0 e2 4 6 2 7 1 2 5 9 2 8 82 7 5 2 9 9 f 不定量 不定鞋不定量 h c m 第4 版 第4 版中根据地区不同相应的饱和流率见表2 5 ： 5 闻济人学t 学硕十学位论文 表2 5 根据地区分类的饱和流率 地区平均值( v e h h l n )范围( v e m m n ) c b d1 7 0 01 6 0 0 1 8 0 0 其他 1 8 0 0 l7 0 0 1 9 5 0 考虑服务水平等其他因素后城市道路的服务流量见表2 6 ： 表2 - 6 城市道路服务流量 车道数服务流逞( v e h h ) abcde 一级 l8 6 09 3 01 0 2 01 1 4 0 21 7 2 01 8 6 02 0 3 02 2 8 0 3 2 5 8 0 2 7 8 0 3 0 5 03 4 3 0 43 4 5 03 7 1 04 0 6 0 4 5 7 0 嚣尊、“如f z 矽铭# ：o、 5 哥| 鼎? o ，麓i “一o ! 。女g嚣| 话磕。o o 觥# 诚 二级 l6 7 08 5 08 9 0 2 1 4 7 0 1 7 0 01 7 8 0 32 2 8 02 5 5 02 6 7 0 43 0 9 03 4 0 03 5 6 0 彬缘g 镕稚，4 搿$，。一* o e 凇 ，口一泌枯他；舶蝌槲$ t j 靠二秘 彩 二级 1 4 8 0 7 8 08 5 0 2 1 0 3 0 1 6 0 01 6 9 0 31 5 6 0 2 4 l o2 5 4 0 4 2 1 4 03 2 2 03 3 9 0 t 怒# 韶孙t 船i t n $ 4# i # i 一0 一，镕i m 四级 l5 4 07 8 08 0 0 21 2 0 01 5 7 01 6 2 0 31 9 0 02 3 7 0 2 4 3 0 42 6 1 03 1 6 03 2 5 0 6 同济人学- t 学颐一l 学位论文 表2 - 6 中的道路分级标准见表2 7 ： 表2 7 道路分级标准 一级二级三级四级 信号灯密度( s i g m i ) 0 8 3 5 1 0 自由流速度( m i h ) 5 04 03 53 0 信号周期长度( s ) 1 1 09 08 07 0 有效绿信比0 4 50 4 50 4 5 0 4 5 饱和流率 1 8 5 01 8 0 01 7 5 01 7 0 0 到达方式随机到达队列剑达队列剑达队列到达 单位绿灯延长时间( s ) 3333 初始排队乍辆数 o0 o o 其他延误 o0oo 高峰小时系数 0 9 2o 9 2o 9 2o 9 2 转向车辆比例( ) 1 0 1 01 0l o 左转待行区有有有有 日本的道路通行能力见表2 - 8 ：1 1 1 表2 8 日本对各等级道路通行能力的规定 设计乍速乍道宽 地形等级基本通行能力可能通行能力设计通行能力备注 ( k m ，h )( m ) 市区 第一级8 03 。52 5 0 02 1 9 01 9 7 0 第二种 ( 多车道) 第二二级6 03 2 52 5 0 02 0 6 01 8 5 0 道路 第一级6 03 2 52 5 0 01 3 8 01 2 4 0 市区第p u 种 ( 多车道) 第二级6 05 0 4 03 0 02 5 0 01 2 5 01 1 3 0 道路 第三三级5 0 4 03 03 0 02 5 0 01 2 5 01 1 3 0 第一级6 03 2 52 5 0 01 2 0 01 0 8 0 市区第四种 ( 双车道) 第二级6 05 0 4 03 0 02 5 0 01 0 1 09 1 0 道路 第三级5 04 03 03 0 02 5 0 09 4 08 5 0 2 1 1 2国内通行能力研究现状 国内通行能力研究现状分路段和交义口两部分进行综述。 ( 一) 路段通行能力研究现状 ( 1 ) 路段基本通行能力 路段基本通行能力即饱和流量由车头时距决定【4 】： c o - 等2 纛2 半2 1 0 0 0 v 菇v t + 型2 5 4 4 + ，+ ， 3 6 5 7 ( 式2 1 ) 同济人学t 学硕+ j 学位论义 式中： c o ：路段基本通行能力( p c u h ) ； l l o ：稳定车流的最小车头时距( s ) ； 1 0 ：稳定车流的最小车头间距( m ) ； v ：稳定乍流的行驶车速( k m h ) ； t ：驾驶员反应时间( s ) ；般驾驶员的平均反应时间为l s ； k l ：前车制动系数： k 2 ：后车制动系数：根据道路行卞的一般情况，k 2 一k l = o 6 0 7 ，一般取0 6 7 ： ：道路附着系数：水泥路面和沥青路面在大气干燥的情况下其附着系数基本相 同，为0 7 ；沙石路面的附着系数相对较小，为o 4 ： l 。：两车间最小的静j 卜安全间距( m ) ；一般取2 m ： l v ：车辆长度( m ) ；一般小汽车车辆长度为5 m 。 当坡度为0 ，其他参数取默认值( 西= o 7 ) 时，c 旷v 关系曲线见图2 1 ： 著1 咖_ 巧1 6 0 0 一i 一一一一7 ， 1 0 01 5 0 v ( k m l h ) 图2 1c 矿- , v 关系曲线 从图中可以看出，当w - - 4 3 k m h 时，c o 取最人值1 6 6 0 p c u h ，此时，最小车头时距1 3 0 = 2 1 7 s 。 荣建笛利崩交通仿真模型求解的路段基本通行能力为2 2 0 0 p c u h l a n c 。【5 】 饱和流量随道路和交通条件的影响，变化较人，从1 3 0 0 - - 2 2 0 0 p c u h i a n e 不等。因此， 应尽量采用实测数据。 ( 2 )路段可能通行能力 路段可能通行能力在基本通行能力的基础上根据实际的道路和交通状况进行折减。道路 路段的可能通行能力为：【6 j c ，= c o 7 i 7 2 y 3 厂4 y 5 ，6 ( 式2 2 ) 式中： c p ：路段可能通行能力( p c u h ) ： c o ：路段基本通行能力( p c u h ) ； 7 ，：下道宽度修止系数； r 一 一 一 一 一 一 二 一 一 | 一吖咕 加 同济人学t 学顺七学位论文 y 2 ：侧向净空修正系数； 乃：纵坡度修正系数： 7 。：视距不足修正系数； 7 s ：沿途条件修正系数： 九：交通条件的修正( 主要指车辆的组成) 。 其中，交通组织管理主要对侧向净空修正系数、交通条件的修正系数两个指标产生影响。 ( 3 )路段设计通行能力 设计通行能力即实际通行能力，为可能通1 ”j “i i 匕力乘以服务水平( l 0 s ) 即得。 ( 二) 交叉口通行能力研究现状 交义口通行能力研究分为信控交叉口与非信控交义口两部分分别阐述。 ( 1 )信号控制交叉口 经典的信号控制交义口通行能力计算主要包括停车线法、冲突点法。停车线法可参见参 考文献f 7 】，冲突点法可参见参考文献【8 】。 此外，有的学者将有序度、交通熵等加入到通行能力计算中。【4 】f 9 1 影响交义口通行能力的冈素有很多，如交义口的控制方式，车流的组成比例，行人和1 f 机动乍的干扰，支路车辆是否完全地遵守优先规则等。这些冈素的综合就构成了交义口车辆 运行的有序程度。 交义口在信号控制下，车辆运行严格按规则进行，其有序度定为1 o ；交叉口无任何规 则，完全处于无序状态，有序度定为0 ；其他情况下，有序度介ro 1 之问。 “交通熵”反应机动乍的乍种组成。车种组成越复杂，交通熵值就越高。其定义如下： 她q 一古薹c 引，叫“加( 芳) 力( 分) 朋，式( 2 3 ) 式中： h ：混合交通熵： q ：当量交通量( p c u h ) 。 q i ：第i 种车当量交通量( p c u h ) o 1 1 ：车种数。 ( 2 )非信号控制交叉e l 在常规环交的通行能力计算中较著名的和使用较广泛的公式为沃尔卓酱公式： q n l 3 5 4 w ( 百1 + i e w 广) ( 1 - p 3 ) ( 式2 - 4 ) 式中： q 。：交织段上最人通行能力( p c u h ) ； l ：交织段k 度( m ) ： w ：交织段宽度( m ) ： e ：环交入口引道平均宽度( m ) ； p ：交织段内进j 亍交织的车辆与全部下辆之比，以百分率计。 9 叫济火学t 学硕- j ：学位论文 类似信控交义口的等饱和度原理，非信控交叉口有基于等比通行能力的算法。等比 通行能力定义如下： 当蓄c - i ( i ) = 譬一= 譬时，利岵言c ”让路车流i 及其优先车流组总的等比 通行能力，c ? 称为车流p 的等比通行能力。 运用车头时距概率分布理论、可穿越空档理论和饱和流量的有关知识，可推导出让路车 流i 的通行能力c i 与它的优先车流组的流量入之间的对应关系如下： 纠 o 5 + 一卜一 0 5 + 斟嘲) c 一 式中： 入：优先车流组的总流量( v e h s ) ： c ：优先车流组的饱和流量( v e h s ) ； 毗：当旯_ c 时，车流i 的一串车辆连续通过冲突点时的平均车头时距( s v e h ) ： a l ：当五_ o 时，车流i 的一串午辆连续通过冲突点时的平均车头时距( s v e h ) ； c i ：车流i 的通行能力( v e h s ) ： c t o ：表示车流i 通过相遇地点时的难易程度的1 个参数，a o 愈小，愈容易通过。( s v e h ) 2 1 1 3 。 混合交通流通行能力研究 混和通行能力的研究分为二部分：机动车混和通行能力研究与机动车1 f 机动车混和通行 能力研究。 国内现状机动车混和通行能力的研究主要讨论车种比例【9 】，而不同比例车种不同排列方 式的通行能力研究仍较匮乏。 机动车混和通行能力与混和机动车条件下的车头时距密切相关。根据相邻两辆乍的排列 方式( 大车大车、大车小车、小车人车、小车小车) 观测各种不同方式的 车头时距，然后根据各种排列方式的比例加权平均即得平均车头时距。【川【1 2 】 机动车与非机动车混和通行时的通行能力研究现状主要采用两种方法：【i 习 ( 1 ) 将非机动乍转换成标准车： ( 2 )根据非机动车流量的大小测算需要的行驶宽度，然后在计算通行能力时，在路 面宽度中扣除。 2 1 2网络分配研究现状 网络分配模? l ! ! 分为两人类：均衡模型( 使用w a r d r o p 原理) 和非均衡模型( 不使用w a r d r o p 原理) 。 w a r d r o p 的道路网交通均衡的定义是： 在道路网的利用者都知道网络的状态并试图选择最短路径时，网络会达到这样一种均衡 状态，每对起讫点之间各条被利刚的路径的走行时间都相等而且是最小的走行时问，而没有 l o l 叫济人学t 学硕t j 学位论文 被利用的路径的走行时间都大于或等于这个最小的走行时间。 这条定义通常称为w a r d r o p 第一原理。 最初研究起讫点间的流量分配，主要有l o g i t 模型及其对应的d i a l 算法。t i 4 1 1 1 5 1 l o g i t 模型表达式简单，易于计算，在交通分配中被广泛应用。但是l o g i t 模犁存在两 个缺陷：第一，它假定各条路径彼此独立；第二，它认为路径的选择概率只由路径之间的阻 抗绝对筹来决定。 基于p r o b i t 模型的概率加载方法克服了l o g i t 法的这些缺陷。对应的算法为m o n t e c a r l o 方法。 非均衡分配模型主要包括使用者最优概率分配模型，逻辑型分配模型，马尔可夫链分配 模型等。【1 6 】 1 9 5 6 年b e c k m a n n 提出了一种满足w a r d r o p 均衡原理的数学规划模型，即b e c k m a n n 模 型，随后，在b e c k m a n n 模型的基础上扩展了弹性需求交通分配模型、随机用户最优分配模 型等。 1 9 7 5 年由l e b l a n c 等学者将f r a n k w o l f e 算法用于求解b e c k m a n n 模型，形成了目前广 泛使用的既严格又实崩的f r a n k w o l f e 算法。 b e c k m a n n 模型建立在w a r d r o p 第一原理( 州户最优原理) 之上。另外，w a r d r o p 还提 出了第二原理( 系统最优原理) 。 w a r d r o p 第二原理：在交通网络中的交通量应该按某种方式分配，以使网络中所有交通 元的总阻抗最小。 系统最优原理的数学规划模型如下： m i n 吒t 。g 。) ( 式2 - 6 ) a s t l r = q 。，v r ，s ( 式2 - 7 ) f 2 0 ，v ，s ，k 其中： 吒= e 仃吆，v a 式中： x a ：路段a 上的交通流量； t a ：路段a 的交通阻抗； t 。( x 。) ：路段a 的以流量为自变量的阻抗函数； f k 巧：点对( r ，s ) 间的第k 条路径的交通流量； ：点对( r ，s ) 间的交通量； 。，f l ，如果路段a e ( r ，s ) 问的第k 条路径上； o a , k 一10 ，其他情况： ( 式2 8 ) ( 式2 - 9 ) 将均衡与随机相结合，即为随机用户均衡分配( s u e ) ，定义为： 交通网络中每个用户都认为自己所选择的路径是“阻抗”最小的路径，再没有用户相信 能依靠单方面改变路径，可以减少其阻抗。 定义中的“阻抗”是用户的感知阻抗，是一个随机变量。 1 9 8 0 年f i s k 提出了一种s u e 模型，c h e n 和a 1 f a ，b e l l ，以及l a m 和h u a n g 提出了f i s k 模型的一些算法，但尚不成熟。l l 7 j 此外，不少学者将各种新型算法鹿用到交通分配中，如：蚂蚁算法、遗传算法等。【1 8 】f 1 9 1 同济火学t 学硕 ：学位论文 2 2 交通组织研究现状 2 2 1国外交通组织研究现状 美国1 9 0 6 年开始采用单向交通，现在5 万人口的城市有5 0 的街道采用单向交通，1 0 0 0 万人口以上的城市有8 0 的街道采用单向交通。法国巴黎市4 3 3 3 条街道中已有1 4 0 0 多条 实行单向交通，总长超过4 0 0 公里。日本东京市有3 0 的道路、大阪市有3 8 的道路实施 单向交通；横滨市行乍道宽5 5 米的道路5 3 2 0 公里中有6 6 1 实行了单向交通，宽5 5 1 3 米的道路4 3 0 公里中有2 8 6 实行了单向交通。原苏联规定宽度小于1 8 米的街道原则上 采用单向交通，莫斯科采用单向交通的道路已达1 2 0 多条。其他如奥地利、西班牙、德国、 意大利、瑞典、希腊、新加坡等也都采用单向交通。发展中国家泰国首都曼谷市的旧市中心 有5 0 的街道实行单向交通。菲律宾等国的许多城市也广泛地采用单向交通。1 2 0 j 随着i t s 的发展，a t i s 的应用，国外交通出行发生了很人的改变，更多的加入了智能 化冈素，交通出行的变化也比以前更快，这就导致交通组织也向动态交通组织演进。国外关 于交通组织的研究除传统领域外，对以下领域也进行了研究： ( 1 ) “以动应动”，对驾驶行为通过可变信息板和车载装置进行诱导的信息诱导系统的 研究： ( 2 ) 对拥挤道路实施拥挤收费的政策、方式、公平性等方面的研究：1 2 i j 【z z j ( 3 ) 对h o v 设置优先通行空间的可行性、设置方法以及实施效用的评价等方面的研 究： ( 4 ) 对交通t h t l l , 政策、法规的制定、实施方案的研究： ( 5 ) 交通组织对驾驶员行为的影响的研究。i z j j 2 2 2国内交通组织研究现状 国内交通组织的研究范围很广，从交通组织的原则、措施、评价方法等各方面进行了广 泛地研究。对各种具体交通措施的原则、优缺点及评价方法也进行了研究。此外，根据我国 特有的交通特征，对自行车交通组织也进行了研究。 2 2 2 1交通组织原则 综合现状中交通组织原则方面的研究，交通组织的原则主要有以下几点： 2 4 1 ( 一) 以人为本 ( 二) 安全、畅通、便捷、舒适 ( 三) 充分合理利用现有道路资源、挖掘道路通行能力 ( 四) 交通分离 ( 五) 控制、调节交通量 ( 六) 按交通性质疏导不同性质的乍辆 ( 七) 均衡分布 1 2 同济人学t 学硕j 二学位论文 2 2 2 2交通组织措施 现状研究中主要涉及到的交通组织措施综合如下：【2 5 】【2 6 】 ( 一) 调节、疏导路网流量的交通管理措施的设置 ( 1 )单行线的设置 ( 2 ) 禁止车辆转向 ( 3 ) 禁止货车通行 ( 4 ) 平面交义口的交通组织管理 ( 5 ) 行政措施影响行车时间分布 ( 6 ) 道路收费 ( 二) 保障道路安全、畅通有序和改善环境的交通管理措施 ( 1 ) 路段限速 ( 2 ) 禁l = 超车 ( 3 ) 禁i ：停车 此外，部分学者根据中心区( c b d ) 特征，运j l j 上述各种措施进行中心区的交通组织 研究。1 2 7 1 2 8 】【2 9 】 从机动车、非机动车分离的思路出发，不少学者也对白行下，尤其是交义口的自行车组 织进行了研究，从自行车专用信号、二次过街、自行币与机动车对向单行等各方面进行了不 同程度的探讨。 3 0 1 3 1 】【3 2 】 各种交通组织措施中，研究最多，应h j 最j 。泛的就是单向交通。具不完全统计，1 9 9 0 年截止，北京实行单向、禁左、右进右出的道路已达1 5 6 条；j 州市单向道路8 4 条，总长 5 4 公里，i 市区道路总长的1 3 5 ；天津市7 7 条单向交通道路，总长约为7 5 4 公里，占市 区道路里程的9 7 ；上海市市区道路实行单向交通的为3 6 条，南京有3 3 条单向道路，哈 尔滨1 2 条，济南市1 0 条，贵聊l5 条。此外，沈阳、重庆、兰州等城市亦都采用单向交通。 而剑目前为i ：( 2 0 0 3 年) ，几乎所有的人中城市的c b d 均有单向道路。 单向交通研究涉及各项，如单向交通的通行能力研究； 3 3 1 1 3 4 1 单向交通的适用范围，实 施方法及步骤，优缺点的研究。1 2 0 3 5 1 2 2 2 3交通组织方案评价 交通组织方案评价研究包括评价指标体系研究、评价方法研究以及评价系统开发研究。 ( 一) 评价指标体系研究 交通组织方案受剑的影响因素很多，要达到的目标往往也不单一。因此，方案的评价指 标也很多，综合现状研究成果，主要有以下指标： 2 4 】 ( 1 ) 交通安全评价指标： 通常采川的交通安全评价指标包括： 交义口冲突点减少情况： 路段干扰程度； 驾驶员视认性情况； 交通安全设施没置完善、合理化程度； ( 2 ) 交通拥挤情况评价指标： 交义路口阻塞率； 1 3 同济人学t 学硕l ：学位论文 交叉路口平均延误： 交义路口日均拥挤持续率： 路段阻塞率； 主要道路的加权平均行程速度与设计速度之比 路网符合均匀度； ( 3 ) 环境污染评价指标： 机动车尾气污染物的排放总量： 城市快速道、主、次干道的交通噪声值。 ( 二) 评价方法研究 交通组织方案评价方法多采用多目标、多因素综合评价的方法。具体如下：1 2 4 】 ( 1 ) 层次分析法( a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ，简称a h p ) 层次分析法是美国著名运筹学家、匹兹堡人学教授t l s a t t y 于2 0 世纪7 0 年代末提 出的一种多层次权重解析决策方法，是一种定性与定量分析相结合的多目标决策分析方法。 其实质是一种决策思维方法，它把复杂的问题分解为各个组成因素，按支配关系分组，形成 有序的递阶层次结构，通过两两比较的方式，确定层次中诸因素的相对重要性，然后综合人 的判断，决定决策诸因素相对重要性的顺序。层次分析法的基本过程是：把复杂问题分解成 有序的递阶层次结构，构造一个各因素之间相互联接的层次结构模型。在此基础上，通过两 两比较方式判断各层次中诸冈素的重要性，然后综合这些判断，计算单准则排序和层次总排 序，从而确定请元素在决策中的权重。这一过程体现了人们决策思维的基本特征，即分解、 判断，再综合。 ( 2 ) 模糊综合评价法( f u z z yd e c i s i o nm a k i n g ) 模糊综合评价法又叫模糊决策法，它也是应剧模糊关系合成的原理，从多个冈素对被 判断事物的隶属等级状况进行综合评判的种方法。虽然对一个方案的优劣可以用综合评价 指标体系下的一组指标值来反映，但可能没有一个方案各个指标均为最优，这时就需要寻求 一个能起到综合评价作| 咐的评判指标值( 如计算加权相对偏差距离) ，再按评价指标值的大 小，从中选择最优方案。 ( 3 )j 义函数法 广义函数法也称价值分析评价法，是指通过构造j ，义价值( 或效用) 函数u ，计算u 中各单项评价指标的指数( 价值) ，经过加权求和，得到一个总的指数( 价值) ，然后针对不 同城市( 或不同城市的不同时期) 的交通组织管理方案给出相对的比较分析，或根据事先制 定好的档次表，确定某个城市某个时期交通组织管理方案的预期效果。 ( 4 )灰色关联系数法 目前常川的系统分析的餐化方法人都属丁数理统计的方法，如回归分析法、方差分析 法、主成分分析法等，其中以回l f l 分析法的使用最为频繁。但是，同归分析法不仅要求大量 的样本，还要求样本有较为稳定的分布规律，这在一些发展变化快、有突变和创新的系统中 是不适圳的。灰色系统理论提出了一种新的分析方法：灰色关联度分析法，它是根据系统内 各因素之间发展态势的相似或相异程度米衡量冈素间关联程度的方法。 由于灰色关联度分析是按照发展趋势作分析，因此对样本量的多少没有过分的要求， 也不需要典型的分布规律，而且计算量较小。 注：上述各种系统分析方法可以在实际中综合运用，如片j i 层次分析法或模糊综合评价 法确定各评价指标的权重值，再采用广义函数法得到某个交通组织管理方案的综合评价结 果。 1 4 列济人学t 学硕+ i ：学位论文 ( 三) 评价系统开发研究 交通组织方案的评价往往涉及到路网，j 【作鼍人。靠手工很难完成，因此。运用先进 的计算机技术，进行评价系统的研发，也受到了不少学者的关注，并取得了一定的