（系统工程专业论文）行人与自行车对机动车辆行驶的干扰模型研究.pdf

摘要 v 8 7 9 2 接受 混合交通流包括机动车、非机动牟和行人。这几种交通方式的特性 之闯存在着狠大的麓异，并且梳动车驾驶爨、骑车者翱行人的行为也有 羁照鹊嚣剐，混合交通流怒中灞城市交通豹一个主簧特征。这种现象的 存在严羹地于扰了临近的变邋流，并最导致了整个交通效率的下降。除 此之外，混合交通还引起了交遇拥堵摹珏交通事故莓一系列问题。所有这 些都给交通管理带来了极大的困难。 露翦黠混会交渡流褥徽鼹符隽虽然基经有了初步静磅究，键大多都 韪予莲步除段，对混合交避滚戆霹究按乏究分泌疆谂撩导秽研究= 其， 描述混交通流的微观数学模溅也很鼹惹。由于目前在该领域尚寒形成 完饕晌理论体强，弱此目前歼熙对混合交通流的研究寄着极为重要的意 义。 论文薹先奔缓了混合交遥瀛孛撬秘枣、自行率粪褥大各鑫的祷蛙， 氍包括符聋特幢，也包括心理特性，势磊裁行人与囊舒率对扳动苇行驶翡 干扰行为进行了定性的分析；为了能够定髓的说明干扰的程度，避而从 基戳数攥出发，瘦稍视频采集设各在阏个典型的路段私交叉翔避行视频 数据采嶷；然籍弼褪频软件进行数据酌筛选；弄通道概率论和数惩统计 的方法对数据进 j 二分析，从嚣w 以发现籽人稠自抒车对极魂率的干扰匿 素以及机动车所受影豌的程麇瓣援律：壤艇在数据分凝的基础上分别建 立了自彳亍车对机动率的干扰模型和行人对机动车的干扰模型，并鼠分别 对冀进行了验诞：为疆合交通流缒爨纯谤冀系统的建立提供了理论和数 据熬穑。 北京燮通大学硕士举位论文 簸蓐，文章撵出了一些霸霸子辩决混合交逶藏翔蘧秘一些穰关注建 议，并且指出了论文进一步的研究工作。 关键谲；混台交避瀛。交遵镰襄。于扰褥鸯。干扰搂整 a b s h c t a b s t r a c t m i x e dt r a 伍ci sc o m p o s e do f m o t o r i z e dv e h j c l e s 、n o n - m o t 嘶z e d v c h i c l e sa n d p e d e s t r i a n s n o to n l y t l l e r ea r em o r ed i f f 打e i l c e s 锄o n gt h e c h a r a c t e r i s t i c so f e a c hm a n n e lb u ta l s ot h e i rd r i v c r s b e h a v i o r sa r e0 b v i o u s l y d i 恐r e m 丘d me a c ho t t l e lm i x e d - 打a 伍cs t r e 锄si sam 每o rc h a r a c t e r i s t i ci 1 1 m o s tu r b a nt r 瓶c si nc h i n a t h i sp h e n o m e n o nd i s t u f b sm en e a r b yt r a m c n o w s e r i o u s l ya n dr e s u l t si nt 1 1 ed e s c e n to f t h ew h o l e 仃a m ce 面c i e n c y b e s i d e st h i si tm a yc a u s eas e r i e so f p m b l e m ss u c h 嬲仃a m c j a l n s ，t r 锄c a c c i d c n t se t c a nt l l e s ea d dt om ed i 伍c u n yo f 仃a 伍cm a n a g 锄饥t a tp r e s e n t ，t l l e r ew e r es o m ep i l o ts t 嘶e so nt h e1 1 1 i c r o c o s m i cb e h a v i o r s i 1 1t 1 1 e 血x e dt m m c h o w “e bt h es t l l d yo nm i c m s c o p i cb e h a v i o ri sa tt l l e b e g i i l i l i n gs t a g e b u tn o w 也e r e te n o u g hr e s e a r c h h e o r i e sa n dt 0 0 1 sf o r m i x e dn a 蕊cn o w t h em a t h e m a d cm i c r o c o s l i l i cm o d e lw h i c hc a nd e s c d b e m i x e d 廿a 伍cn o wi ss t i l ls c a r c e t b 盯ei s1 a c ko f c o m p l e t et h e o r y 卸d a b u r l d a n td a t a b a s eo nt h i s 丘e l ds oi ti sv e r yi l n p o n a n t l od or e s e a r c ho n m i x e d 仃a m c t h et 1 1 e s i sh a si n 仃。血l c e dm ec h a r a c t e r i s t i c so fm o t o r i z e dv e h j c l e s b i c y c l e s a n dp e d e 鲥a n s i n c l u d i n g t l l eb e h a v i o rc h a f a c t e r i s 矗c sa n d p s y c h 0 1 0 百c a lc h a r a c 涮s t i c s 柚dm e n 粕a l y z e dt 1 1 ed i s t i l r b a l l c eb e h a v i o rt 1 1 a f t h ep c d e s 城a i l sa n db i c ”l e sw e n tt ot l l em o t o rv e h i c l e s mo r d e r t oq u a n i i f y t 1 1 ee x t e n to fi n t e r f e r e n c e ，t h em e s i ss t a r t sf b mb 船i cd a t a ，u s 访gv i d e o c 锄e r a st oc o i l e c td a t ai nf 0 1 l rt y p i c a lh i 曲w a ys e c t i o n sa i l dc r o s s i n g st h e n c a r 】了o nm es c r e e n j n go ft 1 1 ed a t a 、v i mt h ev i d e os o f t 、】v a r ea 1 1 da n a l y z e dm e 3 北京燮通大学硕士学位论文 d a t a 畦h d u g ht h ei n e t h o do f p r o b 曲i l 姆证e o r ya n dm a 壤辟m a t i c a ls t a t i s 蛀c s 证 o r d e r i og e tt h ei m 材f c r e n c ef 酏t o f sa r o u s e db yp e d e s i 秘1 1 sa n db i c ”l e s i n a d d 主重主瓣，翔o | 瓣z e 连v 穗i c l 搴sb e b a v i o f 曲嚣t 藏g 蛀e sw 霉e 越s o 南h h dt 融蟹珏曲 d a t aa 1 1 a l y s i sa n e ra 1 1a b o v e ，b i c y c l e sd i s t u r b a n c em o d e la n dp e 曲8 t r i a n t s d i s t i l r b a n c em o d e lt ot h em o t o rv e l 娃d e sw e r es e tu ps c p a r a t e 】yo nm eb a s i s o f d a t 鑫黼a 重y s i s 蠡n 蛾y 翘dp v 酣t ob ec o 群e c t l y 确e 婶t i m i z 靠s m u l 越i o n s y s t e mo f m i x e dt r a m cn o ww 瓣a l s ob u i l to nt l l i sb a s i s f 搬越l y ，也e 氆锩i s 掣邵o s 。ds o m es u g g e 鲥o n st os o l v e 也ep f o b l 榷l so f m i x e d 仃a 伍c ，a 1 1 dh a sp o i t e do u tm e 缸曲。rr 。s e a r c hw o 嫩 k 日) w 钟d s ：m 妇硝t r 嘎艰e 墨憾艰cs 诵m n 如n ，b i 嚣l h 内磷c eb e h 州o r 2 自妇r 妇m o 捌 毒 1 概论 。 选蘧豹鹜素 1 。1 1 城市交通面临的问越 社会经济的发展对城市道路交通提出了越来越商的要求。如今，交 通拥挤和交通事故难越来越严藏地困扰蓍世界各国的大城市，解决这些 问题的煎大社会、经济意义邑成为全社会的共识。我豳同样面l 鞴着严竣 的交通拥挤问题，并且随着国民经济的高速发展，道路交通矛厨姓得更 蠹突擞。 1 1 2 混合交通存在的问题 作为一个自行车大国，在我国大部分城市交通中，自行车与行人仍 占据着主导的地位，因而我国在解决交通问题时，必颁将这两种方式作 为一个攘要弱因素考悫。在我蓬弱莲鼹交逶孛，辊菲淀行、a 橇瀑行褒 象十分普遍。由于非机动车行驶速度相对技慢、行驶轨迹多变，机非混 行对帆旗苇韵行驶造成较大予扰，严重她影响了道路交通秩序，降低了 道路的遴行能力，g l 发了交通搁堵、交通事故增期等一系列问题。增加 了道路交通管理的难度。“1 蓥羟，混含交懑严重降摄了道路翡遗褥襞力，引发了交通麴墙。在 我国城市交通中，自行车和机动车长期共存，加上我国交通管理较落后 等方面原因，不论是机动车遥照非机动车，为了获褥较大的行驶空问与 行驶速藏，经常蠢瘸附近车道的空藏，特剐是在平蕊交叉路叠，鑫行车 7 北京交域大学硕士学位论文 占用交叉墨裔效避行空闻魏瑗彖更为突出，这些擦占行戈绘邻避鳃车漉 造成干扰。另外，部分车辆为了交通安全，不得不减速并离开机非车道 分莽线一段距离，从而使交通流的整体逡行效率随之降低。据j t 索和上 海鹃调凝：若苹逡之间漫肖隔离设施，簧l 辊动车流、菲机动率流豹车速 相对于蒋隔离设施的车滤会嚣融下降约1 5 。1 。可见，搬 干扰薅薅弛形 式，一种是违规占道，即少数率辆阻鹳辩近车道髓车流：另一秘蹩交通 阻尼，即多数率辆为了安全而降低车速或挝大同附近率道的距离。违规 占遴楚g i 发交避事故静主簧纛瓣；交遗隧怒是干扰静童要表现形式，也 是嚣致攀滚速艘下簿豹主蘩瓣瓣。“ 其次，混岔交通增加了交邋事故的发嫩率。与欧荧日等工业国家的 小轿车交通裙比较，混合交通所导致的交通事故死亡人数均簧离出5 1 0 倍疆土。以中麓姆典型小轿车的美阉为例，二十世纪八十年代初美国 交邋事救的万窜死亡率是3 2 8 入历车，孛嚣是l 辨4 7 天历率，翁惫美 国熬3 2 倍。二十避纪寒美强法1 2 8 入，万攀，中鄹虽下降弱1 7 。3 5a ，万 j 车，仍然是美圜的1 4 倍。从死亡率看，_ = 十世纪九十年代末美国为1 1 ， 中翻已降为2 9 3 7 ，仍为美国酌2 7 倍赢右。中国变通攀故死亡人数所占 e 豢蕊高屠趣赛蓠位。有关淤辩表鞠：不仅中瀚，丽且所宵与中国类 似的以混合交邋为主瓣发展中国家交通安全状况均不健，交邂事故万车 死亡率与致死搴均大大高于以小轿车交避为主的工业辫家。“1 1 。2 国内黪鹣磁窕理状 1 2 1 阐外耕究现状 徽栽交递傍囊的硬究始予上世纪7 0 年拽，迄今已糍多静微蕊变通谤 概论 真模型。如英国的s a t u r n ( s i m u l a t i o na n da s s i g n m e n to ft r a f i c i n u r b a nr o a dn e t w o r k ) 、c o n t r a m ( c o n t i n u o u st r a f i c a s s i g n m e n t m o d e l ) ，日本的m i c s t r a n ( m i c r o s c o p i cs i m u l a t i o no ft r a f i c n e t w o r k ) 、m a c s t r a n ( m a c r o s c o p i cs i m u l a t i o no ft r a f i cn e t w o r k ) 。 这些仿真软件多采用f o r t r a n 语言编写，从路网、车辆、信号、路径选择 等方面较好地模拟了城市道路交通，但大都只是考虑了自行车交通，对 非机动车和行人对交通的影响方面均考虑较少。1 。 此外，还有m i k k o 认为交通规则的优先权不同设置，在引发冲突的因 素中对机动车与自行车的行为起决定作用”3 ，t e t s u o 和t o s h i y u k i 讨论 了自行车如何决策才能在与机动车发生碰撞时受到的伤害最低， t r w a r i 和m o h a n 从事故统计数据出发寻找事故与车速的关系，提出在事故 多发点设置限速的必要条件。3 。国内的段里仁、刘小明也研究了中国混 合交通条件下城市交通事故的生成规律，建立了城市道路交通事故生成 的系统动力学模型。 1 2 2 国内研究现状 目前关于混合交通流的研究，多集中在宏观模型方面，且多集中在 内部有不同车型的机动车流方面，对于非机动车、行人的行为以及它们 同机动车流的相互干扰尚很少涉及。 对混合交通很有实用意义的研究有1 9 9 8 年同济大学谭永朝的混合交 通条件下的公交优先模型，由于发展公共交通是我国解决交通压力的最 有效途径，所以本文认为这方面的研究对中国具有重要的实践意义。 关宏志等人建立了路段内的机非混合交通流的解析模型，罗霞根据 实际数据得到了不经换算的混合车流条件下不同交通总量和不同车型比 9 北京交通大学硕士学位论文 例速度、密度、流量之间的关系，同时对混合车流的合流对公路服务水 平作出了理论解释。 交叉口内的混合交通是研究的难点之一，继对行人设立信号灯后， 杨晓光等又对混合交通信号相位切换进行了评价，将最佳的交通效率和 交通安全作为相位变换的准则，给出了相位变化及参数的确定方法与数 学模型。在优化信号交叉口研究中，陆化普、吴海燕等人通过比较，对 影响交叉口运行效率的因素加以分析，提出分离机动车与非机动车、设 非机动车专用信号、合理配置信号周期等措施；马建明，任福田等人利 用微观仿真模型，讨论了交通组织优化的设计方法与评价方法等关键问 题。 任福田等人通过对自行车成集团流的形式状态与自行车道通行能力 的定量描述得到计算通行能力所需基本参数的参考值，如停车密度为 0 6 5 辆平米，路口内平均车速为1 4 公里小时等数据。 其他对混合交通的研究还有：景天然对机非交通隔离设施进行了研 究，选取典型路段进行对比，得到没有设立隔离带的道路比设立隔离带 的道路的冲突率提高了1 0 一1 5 ，同时车速下降了l o 一1 5 。“ 1 2 3 存在的问题 尽管目前国内外在混合交通的研究方面已经取得了很大的成就，但 这些研究多集中在宏观领域，目前交通界对于非机动车的微观建模研究 还很缺乏，由于国外普遍没有自行车道，因此没有对非机动车的研究需 求，非机动车交通在发展中国家中也不占主要地位。因此文献可见的关 于非机动车的微观模型研究非常缺乏，多是关于非机动车流的宏观统计 数据调查与分析，如p i e t 根据荷兰的自行车统计数据分析自行车流的出 概论 行人数、出行瓣耀、雩亍攀爨狴等变量之阍浆关系。国内有嚣济大学熬掇 佩隐、彭锐等人对囟行车流的宏观模型作v 较多的工作，特别值樽一提 的是彭锐的博士论文进行了大赞的实她调焱统计，为稳行车交通流参数 的统计特征、参数瀚相互关系、车流驹流体力学比拟、车流的波渤现象 和数蠢现象建立7 襁关的模型，梅戏7 个檩对完整热蹇霞车滤宏观瑾 论髂罴。周溪程对l # 辊魂率道靛时空魄鞠凌进行了磷究，得爨7 怒峰鞋 段自行率流模型与时空饱和度的计算公式。 在徽蕊建模方谢，目翁对稚机动率( 斌者混台车流) 魏处理方法是将 一条车遴接照每米静成死蘩予举道， # 枫劝车在一采觉的车遂上运动， 在予车道内的模型采用跟举模型，车辆可以在一个时蜒步内横向穆动到 相邻的予车道。这种实现方法麓单，势虽霹以在一定程度上体瑷混合交 通的特点，因此是目前计算非机动车流与混合交通流的主要方法。如1 9 8 8 年融n 8 y y a 惑随逡嶷静m 豫l 缱模型采研究撬动车毒 规动车在一条道 路孛混撂麴情魏，s u t 癌霓建立了? r a 躐 e 模蘩采研究在窍信譬妻了静 交叉口出机动率与j # 机动率混行的情况。 s 磷究静意义 梳菲分离被认洚是解决多种交通闷惩鹬有效方法。为了实现机非分 离，夫嚣】在道路瓣麓翻设计、燮遥运掰及管瑾等穷搿彳乍出了多种努力。 和所毒的工程项目一样，人们撩实憨舞在实现桃 分离鲍工穗壤瓣懿及 管避措藏之前t 希望定量地犟援项目及管骥措施鳇交遗效果( 如：延误对 间的减少等) 1 。此时，定最描述非机幼车对机动率流干扰的解析模型极 其必餮。然丽，瑶舂豹分耩、评徐税菲混行的理论和工舞并束宠全其各。 因魏，掰麓对髫毛# 瀵行魏象豹磷究，嗣蘩雩其有理论及蜜藏两方露静意义。 北京交通大学硕士学位论文 1 3 1 研究混合交通的现实意义 目前我国现有城市道路大多是机非混行，只有少数主干道设有专用 的非机动车道。据美国道路通行能力手册所载，当毗邻的自行车车道中 有白行车行驶时，交叉口的机动车进口车速大约降低2 5 英里小时“。 机非混行使车速下降，城市道路的通行能力降低，造成交通拥挤更加严 重，交通事故更加频繁，具体如下： a 在平面交叉路口易造成交通拥挤和堵塞 混合平面交通是我国城市交通的最显著特点，也是造成交通堵塞的 重要原因之一。究其根源，一是历史原因造成的城市路网布局不合理。 许多道路路口较多、路幅较窄、路口间距短，一个路口堵塞，势必带来 相邻近路口、路段的连锁反应。二是经济发展水平决定的城市交通结构 失调。近年来，城市交通结构中，客运出租车、小公共汽车、摩托车占 有率及出行率逐年递增。相比之下，城市公共交通发展缓慢，车辆老化、 技术状况差、行驶速度低、不适应快节奏的城市生活，带来居民乘车难。 而这一问题的存在从一个侧面又刺激了非机动车流量的增长。以机动车、 自行车为主的混合交通流，其离散率、占道率、交通违章率等都显示出 对道路交通的不利影响，极易造成堵塞现象。 我国由于城市机动车和自行车不断增加，道路拥挤己成为一个有目 共睹的现象。如北京市，信号灯控制的交叉路口有2 0 0 多个，经常出现拥 挤现象的路口达4 0 多个，占五分之一。经常拥挤堵塞的街道达3 0 多条。 当处于早晚交通高峰时，交叉路口处的堵车长度长达1 0 0 0 多米。有的堵 车车队从一个交叉路口延伸到另一个交叉路口，这时一辆车为通过一个 交叉路口，往往需要半个小时以上，还不如步行快。 2 概论 露安市藏区道路、南托辅线、东瑶五鼯辘线稻一嚣上静交叉搿，敬 及城市对外交通的主要出入口地段大多处干饱和或超饱和状态，城市交 通运萤状况恶纯，每鲮上嚣，车速下降，摩区车辆运 予速度由8 0 年 弋蜘 2 0 k m h ，下降为1 4 k m h ，低于堵塞的临界值1 6 k m h ，城区道路堵车己 呈现出规律性的发展，处于定时定地段、定量的状态。 在愁黎，撂统谤每天垂予翔挤造戒载按失太约等鼍：1 0 万天数夭工 作时间。世界著名的专门从事交通管理与控制的研究单位一一荚国道路 研究实验室( t r r l ) 报道：在英国一个有l o o 个交叉路口的中等城市中， 居民乘车往来及等待时瓣造成的经济损失每年达4 百万英镑之巨。对翳本 东京2 6 8 个主要交叉路口的调搬估计表明：每年车辆_ 谯宽叉路口时间延误 辑藏经游援失约为2 0 钇美元。要是考虑蘩瘦子在鼹霜处菝繁的纛车，惹 动所造成的燃料消耗、车轮与道路的磨损、环境污染等，损失更令人吃 惊。 誊 挤不仅带来时淹酶滚赞，还导致交遴系统运杼貉无勰刚健，舞公 共汽车不能按时到站等，使人们对自己的旅行时间无法估计，耽误工作 和计划等。 b ；昆台交通彩带来安全问越 从自行车交通的安全性来看，它本身速度不高，冲量较小，在混合 交逶牵，它是弱嚣，魏之它燕嚣友毒摆动律蛇行运动采实现平瓣，穗定 性较麓，所以自行牵引起的交通事故历来都占较大的比重。英国人研究 证明，骑车人每次出行的危验性是汽车司机的两倍，警故死亡零是汽车 司桃的4 5 倍。在我潜城市中自行车事敲死亡人数约占3 0 左右，与自行 车有关的事故占6 0 左右。 e ， 橇动车交透戆持续邋长不利于舞会理秘窭 举结构转靶 北京蹙通大学硕士学位论文 白于自辛亍车积行静合理孝子程为8 k m 左右，两藏市的用遣面积远在这个 范围之外。如果今后仍以自行车作为重鬻的城市客运工具，则不利于向 合理蛉出行结梅转纯，也与怏节奏、高效率鲍现代纯城市生活气息不楣 适宜。非机动车受到速度和躐离的制约，其出行比冀过大会给城市的发 展、舰模的扩大带来困难和瓣响。 磷究混台交遗辘毽蘸篷为了更好逢发褒鬣台交避现状中孝在熬赫 题，了解其内在规律，找出造成问题的原因，从而从根本上解决混合交 通带柬躲问题。 1 3 2 研究混台交通的理论意义 秘翦，交通流豹研究还没有形成统一的理论，蕊本上是巢翔数学、 物理上的一些成熟的方法或寇律来解释交通问题。就是这些成熟的方法， 也都瞧予其产生她敬美国家的交通流是以小汽车必主，嚣虿大逡赐予我 国机非混行的交通流。跟踪彳亍驶是交通状态中普遍存在的一种现象。对 于多率道道路，随着交通量的增加，车道选择机会越来越少；对单车道 遘路，这瓣撬会粼完全丧失。函忿，跟车孝亍秀豹磺究霹深入溪究器释交 通现魏的本质，更有效的优化交通控制有着重要的徽义。经典跟车模型 是建立在匿方发选圜家的交通情况上，蕊且主要是在快速千道或赢速公 路上。这种车流窜速高，受环境的干扰少，研究起来比较方便，得到的 模型较简单而理想。 健楚在孛蓬，捱魂车与嚣瓿袭车( 妻要据叁 亍车) 瀑牙，装瑗一个 车道的现象很普遍。白行车在道路上是相互穿插地行进的，不像机动车 那样，规则地一辆接一辆地按车道跟踪行驶，这是因为后边跟踪行驶的 自行车并不是仅驭前车作为停车稍动静标准，看到前牵的停车丽捧车的。 概论 人们骑自行车时，视野都是很广的，他们会看到前车前边更远处的情况， 能够“预料”到前边自行车的停车而提前采取行动，并不是死盯着前边 一辆车。由于自行车行驶的灵活性和随意性，对机动车的干扰很大。虽 然从总体情况来看，还是一辆车跟随另一辆车，但是机理已经完全不一 样。 所以急需对我国独特的交通流展开理论研究，寻找一套适宜我国国 情的理论，用于指导交通建设、特别是当前许多国家都在对被誉为2 1 世 纪的道路交通系统一一i t s 开展研究，我国更应走在世界的前列，先期对 混合交通进行有指导意义的理论研究。 1 4 论文的主要工作 论文首先介绍了混合交通流中机动车、自行车和行人各自的特性， 既包括行为特性，也包括心理特性，并且就行人与自行车对机动车行驶的 干扰行为进行了定性的分析；为了能够定量的说明干扰的程度，进而从 基础数据出发，应用视频采集设备在四个典型的路段和交叉口进行视频 数据采集；然后用视频软件进行数据的筛选；再通过概率论和数理统计 的方法对数据进行分析，从而可以发现行人和自行车对机动车的干扰因 素以及机动车所受影响的程度和规律；最后在数据分析的基础上分别建 立了自行车对机动车的干扰模型和行人对机动车的干扰模型，并且分别 对其进行了验证，为混合交通流的优化仿真系统的建立提供了理论和数 据基础。 北京交通大学硕士学位论文 2 混合交通中个体的特性及干扰行为描述 2 1 机动车的特性分析 2 1 1 机动车行为概述 机动车是城市交通的主要部分，也是目前交通理论研究的主要对象。 机动车的行驶特点是速度快，速度差大，但是启动与制动需要时间，车 辆沿车道中心线行驶。机动车驾驶员根据自己的技能水平、车辆性能、 交通状况、道路条件以及环境因素综合决定车辆行驶方式，根据交通流 状况随时凋整自己的车速和车道位置，在保证安全的条件下，按照驾驶 员的意愿选择适当的方式行驶。通常，机动车辆处于自由行驶、变换车 道或跟驰行驶三种状态之一，下面对这三种行驶状态的特性进行分析。 2 1 2 机动车运行特点 a 自由行驶 在略段上行驶的车辆，当其前导车车速远远高于后随车车速或前导 车与后随车车头时距远大于最小车头时距时，则可以认为跟随车在行驶 中不受其它车的干扰，驾驶员驾驶自由度很大，可以按照自己的意愿自 由的选择行驶速度，此时车辆处于自由行驶状态，其行车状态满足一般 的动力学关系。 b 变换车道 在路段上行驶的车辆，如果后随车与的导车之间的距离没有足够大 到驾驶员可以按照自己的意愿自由的选择行驶速度，且在道路上的某一 到驾驶员可以按照自己的意愿自由的选择行驶速度，且在道路上的某一 6 混合交通中个体的特性及干扰行为分析 点。褪蘸蠹驽虽籀邻车道上枣在满足车遥变换瑟零黪安全交换蠲遴薅， 后随车就要进行率遭变换。“” c 跟驰 在路段上行驶的车辆，鲡巢本车与帮学车之间盼距离没有嫩够大到 驾驶员可以按照自已的意愿自由的选择行驶速度，间时受道路条件限制 或箕宅车辆戆于扰，又不能避嚣事遭变换瓣，到该率楚手鼹驰行驶获态。 此时，车辆的行驶速度受到冀前面相邻率辆行驶速度的制约，驾驶员只 能按前车所提供的信息来决定自己的车速，其速度总楚在前车遴度附近 波动，不会长时潞缱过薪车速度，否刘，会由于车辆黼距小于安全距离 ( 安垒距离不是个恒定的数值，当速度简时，安全距离也须相应地增 大) ，紧急情况下来不及蒯牵，导致追愿碰撞。月对，矗车速度瞧不会 长时问低于前车，谱则延误增大。由于驾驶员从感觉到前车运行状态改 变，经大脑做出相应的操作到实现相应的速度调整，需要一个过程和一 定对 垂，静存在爱应癌阑，遗袋嚣车速寝疑有滞嚣穗。 2 2 囱行车特性及干扰 彳为分析 2 2 1 自行车行为概述 蜜行车是一种门蓟门、连续往靛个体交遴工具，它对行驶遂鼹无特 殊要求，适应在一切道路和小巷内行驶，楚适合中建骑行半小时以内出 行距离的短程找步王县。可戥连续骑行，单独完成如行淫动，也霹短途 至公共交通站点( 备有公交车场地的公交站点) ，驻率换乘公交率辆。由 于它灵活机动，对行驶路线有很大的选择性，如遇交通受阻，即可绕道 毒亍驶，魄莛辍凄车辆在对闰上蠢更大戆绦诞。建终，还节富麓深，没存 北京变通大学硕士学位论文 空气污染，并量青薤毽痰，年龄静适敷性也较大等等。因藏，在我国城 市中一向为人们所喜用于工作、学习、上下班及工作出行“。 盎行车交邋在我国的城市交通中占霄独特约越位，它是我隔屠民出 行的定要方式。图内除不道窳用自行车的城市外，城市中自彳亍筚的拥有 量基本己达饱和状态，骑车年龄人口几乎每人一辆车，用途极其广泛。 据统诗，灭鑫太子2 0 0 万数簸枣，垂行军趣行量豹乎筠篷约巍城帑总密毒亍 量的3 5 ，与公交车出行量的平均值之比约为6 2 ：3 8 。在人口为l o o 万到 2 0 0 万的中等城市，自行车出杼量约为4 0 ，与公交窜出行量的 e 值为7 2 ： 2 8 ：袭人口小于l 万豹小城市，自行车出行量翡占左右，公交车出 行量平均只占4 7 2 ，两者的比值为9 2 ：8 ，居民出杼基本靠步行与自行 车。憨俸来说城枣中垂行车瓣盛行量，一般要占蜃聚出雩亍葸量熬4 0 一6 0 t 1 ”。 自行车无节制的发展不是大城市交邂的发展方向，但对小城市和相 当一部分孛等城市，有适宣豹垂行车活动条俘。尽繁各城市聪露行车静 政策方针不同，但在现阶段和今后相当长一个时期内，自行车仍将是城 市鼹琵近距离出褥浆合适工蒸。壹行车较远瓣出蟹鼹囊在6 公受楚1 0 公里 之间，它的优点和用途在3 k m 范围内是公藏交通和其宦交通工人凭法替代 的。 2 2 2 自行车的骑行特裰 a 苓稳定憾 自行车的运动轨迹呈蛇形，而不是像机动车一样呈线形。据实测， 自行车的速度一般在l l 1 8 公里小时，左右摆动范曝各o 2 米，车把宽 0 ，s 采，因魏运劫中需要占攥l 米宽秘空闻；运动时稳定性差，行驶过程 混合交通中个体的特性及千扰行为分析 中穗纛干扰较大，翳；l 超整个鑫行车流驰渡动；蠡行车在道路上横自移 动灵活。是穿插行驶，而不是像机动车规则地按照车道跟踪行驶。 b 出行距离蠖 自行车行进的动力由人体发出的，行驶时间越长，骑车入所发挥出 的功率越小，因_ 耐速度越慢。所以自行车不适宜于远程交通。自行车出 霞对躐大多数不越避5 0 分铮，怠在3 0 努镑蠹疆耋牙事方式密孬魏雾。 c 启动快 与机动车相比，自行车启动快。在交叉口，自行车的启动一般比机 动车快。根据中翻学者做盼试验。自幸亍率在交叉日扁动眈祝动车据旱一 秒种以上，但后来机动车的速度就比自彳予车的快“。 d 。戏群性 自行车在运动时不像机动率一样严格地保持一定的间距、直线的成 队列行进，而总是成群成团地行进。自行车也不经常减速，更不喜欢停 下来，警藏方静蠡行车减速或符车霄，霸嚣酶自行率会向旁透阏涟并超 越前率。 e 灵活性 与机动车相比，自行车是一种机动能洋廿灵活性都较强静工其，易于 专向、加速或减遮，在机非混行的时候，如果机动车德度较低，骑车人 可强程壤魂车静溺臻孛“寥行”“”。 2 2 3 自行车对机动车的平扰行为 自行车速度较慢，行驶轨迹多变，机动车与自行车混行时严重干扰 了交通流的有序性，降低了道路通行能力，增加了交道拥堵和交通事故。 给道路交通管瑾也造成了较大的困难。 北京交通大学硕士学位论文 自行车对辊韵车蘸于我行为主要表现为两个方蕊；一释是凌路段上 的影响，另一种是在交叉口她的影响。在路段上主碧表现为非机动车集 结在一起，按占搬动车道，降低了机动奄驰通行能力，也增热了机动车 的分散行为。交叉口处主要袭现为非机动车穿越交叉i 的无序蚀，降低 了机动车的通行能力，增加了事故的发生概率“。 在遴路上行驶时，当撬秘攀遒与菲撬鹚车道之溷没有隔离裁熬静时 候，非机动车会受到横向的心理压力而与机动车道拉开一定的躐离。同 时，非机动车为了超越前车，也可能会占用机动车道，扶而对机动车滤 造成干抗。特别燕由于自苻奄的启动速艘比枧动车快，所以在绿灯初赣 自行军流会形成侧向膨胀，对交叉口处的机动车交通干扰严重。目前我 国城豢熊丈聱分遂黪没毫设立掇 蕊襄繁，睫若搬动车交逶鑫载增长， 为了确保自行车交通安全，并充分提高机动车交通的效率，在交通量较 大的地区机动车变通与自行车交通分流势在必行。 霞交叉叠赶，梳动车与 # 辊动车静予挽彳亍秀还胃叛具体分势班下凡 种情况：直行机动车流与左转机动车流冲突、右转机动车流与崴行自行 车滚萋鞋左转皂章亍举淀冲突、发辏搬动车淡与壹行皇行车滚冲突。 2 0 港台交通中个体的特性及千拙行为分析 收在机动车邋麟的冲寨点 鬻薅两循祷_ 寰非瓠硌车造后增加蘸：中囊盎 圈2 一l 信号交叉口冲突点示意图 2 3 行人特性分析 2 。3 。 行人跨荛溉逑 步行是以人的体力为依据的基本交通方式，不管交通如何发达，每 次窭行翁始终壤薅霞步行蟊疆。因磊，圣亍天交逶在交邂系统孛怪占有缓 北杂交通大学硕士学位论文 大的比熬，据2 0 世纪9 0 年代翘的统计，在大于2 万人口的城市，约 占出行总量的3 5 ，1 0 0 2 0 0 万人口的城市，越占4 0 ，少于1 0 0 万人口 酶城市翁占4 5 盔嚣。在经济发达匿家步行的院蓬礴低，鲡鹜本翁占 2 g 、勰，美营褥占l 销2 隅，焚雪鳃蠢3 潞。 从w 达性米看，步行常优于车辆，机动车无法抵达，步行则可达， 特剐是从绿色交通与持续发展恩想的提出步行设施在政府的政策，教育 与交通投资中应具有优先的资源赋予，其次是自行车，再次为大众设施 e i 2 3 2 行人j 曩街行为特性 在鼹上行走的过程中，行人一般霹馁予走在静除之上，过马潞驰时 候酋选过街天桥和地下通道。这样可以避歼复杂的机动车和非机动车群 体，增嬲安全系数。 毽凌信号交叉鞠妊，各种交通方式混行静清嚣下，行人避衡静特经 也比较复杂。行人横过街道有单人穿越和结群两避之分，单就单人过衡 研究，丈体可归纳魏三神情蕊四种类型。第一种蟥况怒特机谣过，行人 等待汽车停驻或车流中出现足以过街的空隙，再行过街。在彳亍人傣号为 红汀对蠲，大部分行人会程路边等铸，警绿灯信号开始对离，行人获客 过籀。簿二穗特嚣燕缝行逡衡，车浚孛本惹碍瓷避褥鹩阗黥，遵衡天抉 步穿越。第三种情况是适时过街，行人走到人行横道端点，恰巧率流中 出现可瓷过街的阃隙，过衡人不需要等待，逐即穿越。 在避街入通过街道时，第一种类型是均匀步速前避，第二种类型是 申途缚鹱，第三耱类型是中途鸯瑟捷，多半楚建中线矮救蚨嬲步，戈其是 在缘炷快然束镗入述没有进器弱时候或蠹嚣经是绞炷搿始对耀蜇人还未 2 2 涡台交通中个体的特性及1 二扰行为分析 完全过褥的壤况，大部势抒a 衾搬快速蒗或者雾跑避衡t 第黪荦孛类型是 中途放慢，多半是过中线后放慢步速“”。 2 。3 。3 亍入滚畿，莲将瞧 程考虑行人摸穷马路戴邋过人撑横道的特毪对，行人豹心理特征对 萁行为瞧起善决定瞧静捧溺： a + 斑高的依赖机动车不敢攮人 突出表现在当机动车驶近鸣笛时，许多行人照襻横越马路。 b 嘲省时省力 突壤表毽在努搽近路，毒藏人翳穿、抉步捻露，或者在辊渤车滤中 危黢穿纷。 c 集团心飘 当一个人道马路时感到入革力薄，般都小心翼翼，蔼当成群结伴 横躺道路对，假乎弼禹豹人楚一道屏障，在心理上产生安全感，很少考 虑避让机动车蛉阔灏。 d 。从众心璧 行人在随着大规模的群体，行人群体威者自行辈群体过街的时候， 无论楚在行入信墨绿汀对黼还憝红灯时两一般都纥较飙容。行人在横越 道路黠，看到澍入搽近路穿越或者在行入红汀霹瓣穿黻，收到影响，也 跟着趣去采取同样的行动。d a n n c k 的研究结论中袭踞，褥遵守交通 规则的行人的在场能极大姚增瓤行人在禁止通过时灏不穿越马鼹鲍凡 率。“ e 。燎洼失播 在遗裂复象、突然基现懿交通演凝黠，垂予豫键、着意群打巍了步 北京交通大学硕士学位论文 调，不加考虑的乱跑、乱闯或跑过去又跑回来等。 2 3 4 行人对机动车的干扰行为 在路上行走的时候，行人大多是走在台阶之上，横穿马路的时候一 般是走过街天桥和地下通道，从而可以避开道路上的各种车辆，因而对 机动车的干扰一般较小，这里我们也就不再做详细讨论，但在信号交叉 口处人机混行时，由于行人过街行为的无规律性及复杂的心理特征仍然 给机动车带来了较大的影响。尤其是在早晚高峰时期，人流众多混杂， 交通拥挤，严重降低了道路通行能力，干扰行车，降低车速，造成车辆 延误，形成受阻长龙。下面我们重点看一下交叉口处的人机混行行为。 由于信号交叉口的类型的不同，道路、交通和控制条件相差甚远， 行人和机动车冲突的类型也各有特点。这里仅以最典型的十字交叉、两 相位控制的平面交叉口最为研究对象，探讨其中人行横道处的人机干扰 行为。 尽管十字交叉口采用两相位控制，已经去除了相当部分的行人一机 动车冲突点，但是为保证通行效率，考虑了信号相位数和周期长度的限 制，信号控制中仍然存在行人一机动车冲突点。当各进口单方向只有一 条车道时，某方向入口处的人行横道中，行人一机动车的冲突情况如图 1 ( a ) 所示。图中包括3 类行人一机动车冲突点：是指行人与相交进 口右转机动车的冲突点( a ，b 与a 的冲突点) ：是指行人与相交进口左 转机动车的冲突点( a ，b 与b 冲突点) ；是指行人与相邻进口右转机动 车的冲突点( a ，b 与c 冲突点) o “。 混合交通中个体的特性及干扰行为分析 鼬渤 图2 2 单双车道进口条件下行人一机动率冲突的 证攫示意图 注：a 、b 、c 表示桃动车流，a 、b 表示行人流 当交叉口各进l ：= 】的单方向有2 条车道时，行人和机动车的冲突情况 如图2 2 ( b ) 掰示。除了与圉2 2 ( a ) 存在籀簿豁行a 一爨动车诤燮点捧， 行人与相交进口庄转机动车的冲突点变为2 个。 北京交通大学硕士学位论文 3 数据采集等筛选 3 。 数据采集 3 1 。1 数据采繁的必要性 准确、可靠、广泛的数据对科学研究有着重要的意义。真宓可靠的 数据是得出正确的结论和模型的前提和基础，而缺乏真实，有效的数据 是不可能褥崮正确静结论。 3 。1 2 。数据采集的意义 论文研究的混合交通流的微观行为影响，目前在国内外仍处于起步 阶段，并没有形成成熟、完善盼理论体系襁行为数据蓐。丽交通个体( 极 动车驾驶员、自行车、行人) 的基本行为模型都是程对大量实地采集的 数据的基础上进行分析，并结合某些基本理论得出的。只有对交通个体 霉亍为数据避行大鬟麓采集，才髓保证磊续戆数据势攒褒建模蝥王络是在 一个正确的，稳固的基础上进行的。可阻说，交通个体行为数据库的建 立是交通行为理论研究的基础。 托外，飙交通模攒模型的是度上看，实际数据怒模叛程序基本理论 模型的慕础。因此，可以说交通个体行为数据库也是蹩个模拟软件成功 与否的关键。通过个体行为数据痒中数攒鲍正确牲、 弋表性、帮霹靠程 度对燮通个体的基本行为模型，对整个模拟软件都有极大的影响。 数据采集与筛选 3 。 3 数据采集静方法 在整个课题的进行过程中，我们选择了摄像法作为采集样本的警段， 主要是闲为本课题的主要蘑豹怒掰究灌台交遴流中， 撬动车和行人对 机动车的影响。但是个体之间的冲突是很难进行定量的描述，而通过摄 像法就毯以把某个避程班萤疆鞠澎式连续地震琨出来，飙两可班绘调查 者以直观的判断。 3 。 。4 。数据采集瓣基本要求 a 设备：两台兼有摄影功能的数字摄像机( 双向同时进行) ，两个三 受橥，皮足( 爱予测量标志秘之翊憨距离。 b 最气：天气状况应选择晴朗无大风的夭气，这样的天气不会对 自行车鞠萼亍人的交通行为和交通心理产生照著影响；成避免雨、霉、冰 雹、大风等异常天气。 c 间段：为保诞样本数据的代表性，食品数据采集的时间段废选用 工终嚣融黼( 惩一至趱五) ，将攀、藐裹蜂耪棼裹峰嚣雩段蠡鼋数据都逡行分 类采集，供日后分类使用。一般早高峰时段为7 ：o o 一9 ：0 0 ，晚黼峰时 段为1 6 ：3 0 1 8 ：3 0 d ，懿点：应选样典鳖静路段耀交叉霜，鞫时为傈诞霄足够鹣群零和 具有代表性，该交叉口应有较大的混合交通流且存在冲突。此外，该交 叉口应其备较驽的掬摄地点，如驸近有人行天桥等一拨制蔫点。 e 标志物：正式拍摄数据之前，要对抬摄地点进行初步考察，确定 摄像机的摆放位置厝，要在拍掇的地点选取一些标志物，并测量出所需 要鹃疆离，醴备瑟瑟努辑数据黪胡。 北京交通大学硕士学位论文 3 1 5 数据采集基本情况 本课题共进行了四次视频数据采集，分别选取了两个路段和两个信 号交叉口，从而涵盖混合交通流的各种情况。 a 万寿寺( 西三环) ：苏州桥南进口附近 天气状况：天气晴，南风2 3 级，最高气温约2 5 摄氏度。 采集时间：2 0 0 5 年5 月2 3 日7 ：3 0 一9 ：0 0 ，1 6 ：3 0 一1 8 ：3 0 。 采集地点：万寿寺( 西三环) 采集方法：两台数码摄像机分别放在人行天桥的两端，双向拍摄通 过该路段的混合交通流情况。 路段示意图如图3 一l 所示。 数据采集与筛选 耧 | | |棼 靼 iil1 蘩 玲“坐l | ll | 鎏d n 协 l 渤1 1 11 濯 ，儿 幽 3 2 、r tr 黼 啦馥天桥 l l 、0 7 i l 蛩 l 鼻|鞠 洲8 湫9p 萋 丰一嗣字l 簿 萋 i 】 l i 。霉 郭毒 r - l l | 羹 毫 骱 ：露i 11 藿 li l | 釜 l 饕 ll i 委 j i j 比例：11 0 0v ：观测点囵：嘲离惜o ：弗麓 圈3 1 万寿寺路段 路段特点：该辅路路段段机动车道宽度约为3 7 7 m ，共两条机动车 道；非撬动车逡宽疫约为2 2 7 臻。瑶铡鞴路旁寿中黧毒年政治学院韵枫 动车进出口。公交万寿寺站在西侧拍摄处( 天桥) 以南约1 0 0 m 处。东倒 辅路势有一支路( 宽度小于7 m ) 。图中所标注的尺砖为数据采察对的参 照距离。 b 北太平庄( 北三环) ：j e 太平桥荫进口附近 天气竣况：天气囔，鬻菇2 3 级，簸薅气滋约2 5 摄氏度。 北京交通大学硕士学位论文 粱集黠闻；2 0 潞年5 胄2 8 穰7 ：3 0 一；0 0 ，1 8 ：3 0 一1 8 ：3 0 * 采集地点：北太平庄( 北三环) 采禁方法：两台数码摄像枫分g g 救在人行天桥韵两端，鼹向籀摄通 过该踌羧豹混合交邋流情况。 鼹段示意图如耀3 2 艇蠢。 此弼t ：1 v ：艘测点固：骗离榷0 ：井靠 就e 图3 2 北太平庄路段 。，赢成门肇联穴厦交义口 数据采集与筛选 天气状况：天气晴，南风2 3 级，最高气温约2 5 摄氏度。 采集时间：2 0 0 5 年6 月1 日7 ：3 0 9 ：o o ，1 6 ：3 0 一1 8 ：3 0 。 采集地点：阜城门华联大厦的交叉口。 采集方法：两台数码摄像机分别放在两个人行天桥上负责拍交叉口 情况，两台数码摄像机至于地面负责拍信号灯配时。在进行视频数据采 集时将两台同步的数码摄像机分别安置在l 形人行天桥上。 交叉口特点：阜城门华联大厦的交叉口是一个在混合交通流状况下 典型的十字型信号交叉口，是阜城门外大街与南礼士路、北礼士路的交 叉口，其中阜城门外大街为主干道，此干道共有十个机动车道，道路两 边自行车道