城市交通拥阻的分析与治理.doc

城市交通拥阻的分析与治理四院一队 向为 王瑛 伍微摘要：我们针对长沙市区一个比较拥挤的十字路口，应用交通工程学的分析方法，提出了从根本上解决该路口交通拥挤的方案拓展、改进车道以提高道路的设计通行能力，采用智能化、人性化的交通管理手段以提高绿信比然后对该方案进行了计算机模拟。根据模拟结果与未改进前的情况进行比较，可见该方案的优越性。最后，就一般情况进行了推广。一 问题描述 请就你所了解的城市的情况，应用数学建模方法提出、分析并探讨解决城市交通拥阻问题：1）在你所在的城市选择一个交通堵塞比较严重的十字路口，在交通高峰期实际调查这 些车流数据，以及现行的交通调度方案。2）分析交通堵塞的原因，提出治理方案。3）对你的方案作计算机模拟，评价其效果。4）将你的调查、分析和解决方案写成一篇简明、通俗的文章，投给当地报刊。1人行人行北2二 问题分析 我们选择泗宾路（南北向）与八一路（东西向）交汇的十字路口为考查对象，原因如下：1. 高峰期时，泗宾路从烈士公园南大门到该十字路口路段上滞留的车辆总长经常超过 350米；2. 长沙交通电台经常播报该路口塞车；2001年7月8日下午3点到5点，根据该电台 的报道，八一路上出现了一起交通事故和一起塞车事件。 经过实地考查，我们发现该十字路口的交通堵塞主要是由以下原因造成的：原因1. 道路太窄，单向仅有两个车道（如图1），导致车流无法畅通； 十字路口其中， 表示自行车、摩托车流 表示机动车流（不含摩托车） 表示步行人流 表示隔离岛 图1 泗宾路八一路交叉口现状示意图原因2. 自行车摩托车流、直右行车流、左行车流未能分开，因混合车流中各色车辆启 动、正常行驶速率各不相同，行驶方向也各不相同（十字路口处主要是左行车 流与直行车流的冲突），直接导致绿信比降低；原因3. 管理落后，交通信号灯运行周期为：绿灯（60秒）黄灯（3秒）红灯 （60秒） 根据高峰期实测数据，左行车流占总车流量的1/41/3，应考虑单独扩建一条 左车道的同时应用带相位的信号灯此设想将在模型建立中详细说明。原因4. 虽已禁止载货汽车7：0022：00通过此路口，但是公交车等大型车辆启动速 度太慢，左转不灵活，直接影响着绿信比，也影响了其他驾驶员的视野。原因5：有些车辆不遵守交通规则，例如：有些车辆在黄灯变红灯的时刻还冲线过十 字路口，造成塞车乃至交通事故；有时自行车流会挡住机动车流的去向 这些都是违反交通规则的(参见文献2).（说明：原因1直接导致2、3无法彻底解决；至于原因4，我们建议公交车改道或使用专用车道，此应属城市交通部门及公交公司的全局规划问题，已超出本题研究的范围，故暂不予考虑；至于原因5属于市民交通意识问题，本题不予考虑） 三 重要术语（参见文献1）交通量：单位时间段内，通过道路某一断面的交通实体数。绿信比：是某一方向通行效率的指标，即一个相位内某一方向有效通行时间与周期长 度之比。通行能力： 道路或道路的某一部分（如某一车道）1小时内所能通过的车辆的最大辆 数。设计通行能力： 指一设计中的道路的一组成部分在预测的道路、交通、控制及环境条 件下，该组成部分一条车道上，在所选用的设计服务水平下，1小时所 能通过的车辆最大辆数。四 模型建立 我们将此问题的目标定为：在现有条件下，以尽可能小的经济代价，改善该路口的交通状况提高道路的设计通行能力，提高绿信比。 由于交通问题一直是困扰人们的一个难题治标则难见实效，短期内可能有效，天长日久即显现出其弊病；治本则兴师动众，投入大，短期内难见收益，遇扩路拆迁，若处理不当，还会引起群众的不理解。下面就治标、治本两个方面，结合长沙的实际情况提出方案。治标方案： 不扩车道，仅采用较先进的交通管理措施弊大于利。治本方案一： 修建立交桥、天桥、地道或者地铁，并辅以智能化管理手段。这是一个规划和投入都比较大的的工程，我们非常欣喜的看到长沙有关部门正在着手做这方面的事情如5年内重要干道的扩修计划（“三纵三横”等）、东风路引进先进的电脑终端机辅助交通管理、公交车专用车道计划等（参见文献5）；但是，作为一个省会城市，长沙在交通方面还有很长的路要走（其目前的公路硬件设施、交通管理设施与手段还远不及武汉）。治本方案二： 考虑到治本方案一所需财力、人力、物力过大，且该十字路口尽管经常塞车，却并非属于长沙“三纵三横”计划之列。但是，该路段是一个应被打通的“瓶颈”，属于较为重要的干道，故我们经过借鉴（参见文献1，3，4）与思考，提出下面的方案： 一，单向拓展为四车道（如图二），实现各种车辆的分流；其中， 表示自行车、摩托车流 表示机动车流（不含摩托车） 表示步行人流 表示隔离岛 图2 泗宾路八一路交叉口改进方案示意图 十字路口 二，采用带左转专用相位的交通信号灯，消除左行与直行车辆的冲突,具体实现如下： 前行信号50秒，前行变左行信号3秒，左行信号17秒，左行变止行信号3秒，止行信号73秒，一个信号周期为146秒。（之所以左行信号与前行信号时间分配之比近似为1：3，是因为根据我们的实测数据，左行车流是总车流的1/41/3）三，拓宽十字路口，并在中心建造以下两种辅助管理设施： 1. 智能化优先疏导系统：距十字路口处350米（4个方向）安置传感器，若某方向滞流的车队长度超过350米，则其它方向的车流暂停一个信号周期，优先该向车道行驶；若有三个方向的滞车超过350米，则该系统报警，交由有经验的交警处理； 2. 四向滞车情况显示仪：即时显示四个方向各车道的车数，扩大了司机的视野，便于司机判断该路口的交通状况，有利于提高绿信比。五 计算机模拟 改进前，根据交通工程学信号交叉口通行能力的理论知识（具体公式参见文献1的159页至161页），由计算机模拟可得道路的设计通行能力为：(见注释)，绿信比为：(见注释)， 改进后，同上理，由计算机模拟可得道路的设计通行能力为：(见注释)，绿信比为：(见注释)； 两相比较可见，(见注释)， 六 总结优点：该方案适于中国国情，对于类似长沙的不便于大规模修整道路的古城，可推广 应用于塞车较严重中小干道，可在资金、人力投入较少的情况下，较好地解决 交通拥阻问题。缺点：由带相位的交通信号灯控制的交叉路口，尽管避免了冲突，却是以车流的通过 量减小为代价的（参见文献6）。七 参考文献1. 王炜、过秀成编著，交通工程学，东南大学出版社，20002. 周忠孝编辑，中华人民共和国道路交通管理条例（最新版），人民交通出版社，20003. 陆化普编著，城市交通现代化管理，