城市道路交叉口通行能力的建模与优化管理生

城市道路交叉口通行能力的建模分析与优化管理；摘要；本文立足于我国混合交通交叉口的运行规律与特点，研；对于第二个问题，本文基于间隙接受的通行能力计算方；针对机动车与机动车冲突问题，考虑在理想状况下采用；针对行人与机动车冲突问题，就单向车流与单向人流相；针对非机动车与机动车冲突问题，首先针对机动车右转；最后在计算所研究的车流上的各个冲突区(行人一机动；对于第三个城市道路交叉口通行能力的建模分析与优化管理摘要本文立足于我国混合交通交叉口的运行规律与特点，研究混合交通条件下道路信号交叉口通行能力的基础理论与方法。从研究思路、研究方法等方面，分析并综合利用国内外现有相关研究，建立了量化行人、非机动车对通行能力影响的解析模型，最后着眼于混合交通交叉路口的道路建设和交通管理方面，建立了基于遗传算法的信号配时优化模型，对信号交叉口配时方案提出优化方案。首先，在合理抽象和简化的基础上，描述了某一典型混合交通交叉路口的自行车、机动车、行人的情况，并针对给出的交叉路口，从信号控制、渠化分离、安全教育三个方面提出了相应的交通管理方案和建议。对于第二个问题，本文基于间隙接受的通行能力计算方法，以冲突区为着眼点将通行能力的计算分为以下三个方面详细进行讨论计算：针对机动车与机动车冲突问题，考虑在理想状况下采用国内普遍使用的停车线法，就直行车道、直右车道、直左车道三种类型的车道分别计算其通行能力。并依据进口道设计通行能力为各车道设计通行能力之和的原则，对上述数据进行加总即得机动车与机动车冲突区的道路通行能力。针对行人与机动车冲突问题，就单向车流与单向人流相交这一简单情形，建立人车冲突区机动车通行能力的计算模型，依据饱和流与非饱和流的计算，对机动车通行能力进行细化求解。并通过考虑双向人流，对上述模型进行一定的修正，使计算结果更符合实际。针对非机动车与机动车冲突问题，首先针对机动车右转车情形，将非机动车对机动车的影响分为绿灯初期非机动车占用冲突区的影响等四类，求出右转车道上的通行能力。在此基础上，类似的分别计算机动车左转车道和直行车道上的通行能力。最后在计算所研究的车流上的各个冲突区(行人一机动车、非机动车一机动车以及机动车一机动车)通行能力的基础上，根据“木桶理论”的思路，确定车流通行能力瓶颈，进而确定车流通行能力。对于第三个问题，在混合交通条件下，对传统的F.韦伯斯特—B.柯布理论进行了改进，并结合第一问典型交叉路口的相关数据，进行信号配时方案的优化研究。结合我国混合交通状况的实际，构建了以延误时间最小、停车最少、通行能力最大为目标函数的优化模型，采用遗传算法，通过Matlab编程实现交叉口信号配时优化模型的求解。最后与现有配时方案进行对照，对比分析了两种配时方案的效益。在模型建立与求解后，我们对模型的科学性和可靠性进行评述，讨论了模型的优缺点，并提出所建模型的改进与推广方法。最后，在道路建设、科学交通管理、整顿交通秩序、加强政府职能等方面提出混合交通交叉路口管理的方案与建议。关键词：混合交通通行能力木桶原理信号配时遗传算法1.问题重述近年来，随着我国国民经济的发展，城市化进程的加快，城市交通系统得到相当大的改善。但随着我国机动车拥有量的增多，交通拥挤堵塞以及由此导致的交通事故的增加、环境污染的加剧，已经成为我国城市尤其是大城市面临的极其严重的“城市病”之一，严重制约国民经济的进一步发展和人民生活水品的提高。交通拥堵阻碍了我国城市社会、经济与环境的健康发展，成为社会和公众关注的热点问题。国内外许多研究表明，路段上一般不会发生阻塞和拥挤现象。路段是不会因为通行能力不足而产生堵塞，于是交通拥挤现象的症结主要在混合交通路口。混合交通指的是汽车与非机动车或车辆与行人，在同一道路上混行的交通。混合交通是一种客观现象，所谓混合交通在不同国家和不同时代其含意是不同的。在经济发达国家，公路上行驶的基本是汽车，混合交通是特指车速较高的小型汽车与车速较低的大型汽车所组成的交通，即行驶车辆之间存在的“速度差”；在我国，混合交通所指的是自行车、机动车、行人组成的混合交通，这种混合交通引发的交通拥堵、交通事故增加、城市环境不断恶化、运输效益下降等一系列问题，严重地影响了道路交通秩序，降低了道路通行能力，增加了道路交通管理难度。给我过交通规划、设计、管理、控制及组织提出了更为严峻的挑战。因此，如何从道路建设、科学交通管理、整顿交通秩序、加强政府职能等措施来减少混合交通相互之间的干扰，降低交通事故率是当前人们关注的问题。因此本文就以下三个问题进行研究：1.就某由一典型混合交通交叉路口的自行车、机动车、行人的情况，给出该交叉路口的交通管理方案；2.在适当假设下，建立描述混合交通交叉路口道路通行能力的数学模型，并根量据相花应分另析结要果提表出改散进措滑施；琴3.敢为堵混合互交通铜交叉愿路口颈的道吵路建完设和锤交通朋管理酒提供搜优化对方案全。称2.该模缴型的终假设旷与符轿号说狱明趟2.驴1.号模拖型的袋假设劫1.蚁本及文所失选的签混合搜交叉键路口骨具有许典型螺性，战可以帽代表竹一大莲类交碧通路铁况；端2.灭混载合交带通路废口处险，机凭动车助、行浩人以抄及非假机动佛车都本是随愉机到愁达，信其到亩达概辛率服训从一姑定的晋分布仍，行珍人群肥到达蜜时距颠服从奇移位咐负指腊数分脂布，亩使用艳泊松菊分布耕描述碧非机替动车产的随枕机到排达；物3.奖机父动车划、行抬人以年及非稍机动妈车的驶行为禾特征疼具有积普遍却性，岁研究慢中忽蒜略特阅殊情浓况，敞例如卵违章农情况熔等。肚2.驱2.搬符满号的高说明构Ns婚一猾条有抵直行梦车道吓的设就计通益行能繁力(油pc稿u/自h)终；垦tc健信阵号周守期(稳s)目；束tg畜信陪号周需期的卖绿灯喉时间旅(s论)；衣tr瞎信窗号周兄期的嘱红灯川时间渠(s湿)；铅信号菌交叉得口右指转向羊机动拉车—伙行人拒冲突云区通芒行能冒力；警Ca泼pL奔信痒号交片叉口艇右转胶向机途动车台—行努人冲言突区封左转啊车道斩通行奴能力晒；树V碑信号贫交叉注口右旬转车双道机草动车源—非爸机动歌车冲粗突区凯通行掠能力闹；叨Va浩pB既L抬信号欲交叉葛口左捷转车载道机毕动车罚—非执机动介车冲打突区严通行俯能力畅；裳Va碰pB役T宫信号慈交叉找口直赤行车菌道机槽动车易—非婶机动森车冲苗突区惯通行碌能力完；捷其他圣变量伯符号胞在文沈中使层用时课给出税说明她。条Ca行pp吩r非3.火问农题分箭析钩问题笨一就没某一幸典型乳混合素交叉鸟路口想，在仰合理侮假设繁下，能给出旅了该施路口腊的实厘际存栽在的射交通岛管理荒方案饮，由仰于大昨部分搞混合答交通陈路口紧多为哥信号碧交叉童路口侦，因亩此给住出的桌方案绢即为派信号皱灯的宣相位锤配时默方案践；仰针对照问题画二，逮分析荐了通存行能量力的会定义庸以后体，可饲得一他个路河口的董通行吉能力评可分锋为：叨机动歇车与鲜机动黎车相曾互影昨响下折道路踏的通津行能爬力，腹行人胸影响细下道英路机销动车视的通园行能齿力，船非机茄动车大影响幼下道具路机扫动车赖的通窑行能确力。免计算植通行锦能力锐的方港法国蓄内外滩不一只。在册国内抬，其粗中具蚀有代党表性陷的有颈：停捞车线钥法、愿中国互《城钩市道分路设扇计规暗范》沉推荐根方法醉、冲迁突点崭法。爷国外薄主要但使用辅以下欧方法平：H腥CM符推荐讨的饱碰和流稀率折窄减系需数计爬算方削法，证冲突活技术漂方法预??林通过桂计算丰信号耐交叉调口道晓路通跪行能好力，生可以围得到乐各个研相位梯实际布存在泽的通拌行能惰力，捆据此哨可以毛给出异各个屯相位蚂配时寻时长誉，即颗可给驴出问斗题一然中典奇型交驾叉路赛口处苏交通削管理惨方案宏的改璃进措竿施。杏问题任三简站单而铸言，血就是枝一个社非线绝性优烫化问匙题。珍面对锋信号归交叉坡口相哲位配唐时问冤题的础优化科，本防文使矮用F朽.韦石伯斯孔特-联B.块柯布隶方法嘴对信蓝号配梯时方煎案进负行优封化，财并利铜用遗亦传算舱法设私计出并混合属交通提条件握下的绢信号置配时桐方案烫。沿翅用改角进的改F.绕韦伯视斯特涂-B晕.柯伴布公筑式计撒算了述一些余参数双，为轮遗传次算法末服务松。弹4.姐模鲁型的绕准备锡4.购1.骗相披关术辅语解假释长1.设信竟号交胶叉口名：各肤种城唤市道戴路交速通流原汇集叔、交振汇、腥混杂既的瓶销颈之养处；箩2.铲信胃号相足位：漏在一播个信渴号周正期内侧分配拘给一韵股或境多股诚独立薯交通孔流的生一组验绿、识黄、领红灯剧变化训的信慈号时截序；睁3.威通缠行能昌力：反饱和唐交通蛋条件判下重尽要的盏交叉浴口交酱通运让行效璃率指努标，绵是决烧定交沫通状捷态、耕表征菌交通访供给肤的最絮重要勇的指涌标之赤一[捉1]戴；监4.洽信近号交肚叉口侨机动决车通漂行能乏力：味在一婶定道谋路、骨交通汁、环飘境、徐控制敲条件初下，鲁一段碑时间卸内能赚够通演过交她叉口积某一挽车道筒或车袭道组洁的停汉车线荡（或大冲突铺区）卫的最河大车梨辆惧流率谷；据5.斗交迅通冲隆突：勉在交侨叉口钟安全静评价之中，脂交通钳冲突津是在顷可观迁测条街件下害，两桶个会朝两个邀以上吃道路秃使用系者在作同一狂时间赞，空隔间上喂相互雾接近渠，如赵果其半中一她方采坡用非雅正常哀交通星行为粥，想残转换相方向蒸、改根变车斗速、滔突然谋停车饼、交工通违胞章等菜，除义非另必一方舌也采团用避亦险行剧为，炊否则建，会疫处于虾碰撞宏的境马地；塞6.介冲狼突区猴：导骆致信装号交皆叉口毕交通勤混乱谜、事蓄故多罚发的闹主要拆根源笔，就促是交受叉口她处混坝合交效通流岂产生灶的大蹄量冲券突点啊。当株两股顷不同卧流向遍的交昏通流寻同时幕通过轰某空田间某秀点时矮，就持会产践生交徐通冲科突，助该点五就称宾为冲腰突点早，冲岭突点圈所在斤区即篮为冲奇突区租。柿5.率问驶题一削典匠型混展合交乓叉路三口交幅通管旅理方供案桥以图岸1哀所示脱信号佩交叉窃路口威作为帜一典尿型混建合交宾叉路车口，果该交泊叉口磨处于比普通例地区你，各叔个入叨口的盘直左爸、直浙右机绳动车服道宽扰度均波为鸟3m矮，坡席度为舌0，岗基本库饱和恩流量暗分别的为1蔑65添0、婶15芝50检ve准h/追h，护各进患口人灯行横灶道双添向行妖人流翠量为尤80枣0p极ed伶/h值。巡图队1典饰型信汤号交糕叉路激口示义意图易针对蛾此信搭号交摄叉路巷口，交交叉编口对甜机动李车采忘用2卡相位裁信号薄控制辨，对平行人秆采取头只允累许行践人随沉本向围直行家机动溉车同碗时通症行的疫控制析方式麻。根唇据该吵交叉吵路口殃的机废动车辞、自季行车顺、行惹人的缺情况摘，给寺出具捎体交撤通管晶理方厉案如苗下：居1.油两须相位纤控制顶，周冶期时堂长为夸75豆s，砌其中栽南北恨方向户绿灯胡时间鱼25痒s，款东西母方向僻绿灯逢时凝间4季0s凳，黄描灯时垃间3积s，际各相嘱全红市时间棕为2世s，传红灯锯期间路允许尸右转熟，相兔位图般见图摧2鱼；脖2.述东停西南糊北进药口车典道均妻为2吨条，蒜其中盏直左及合用外车道凶1条租，直纤右合织用车蝇道1候条，盐宽度怨均为偿3m遗；酸3.葛东肃西向思与南殃北向喉的外姓侧均匠设有作4m凉宽的踪供机仗动车湖和行状人通岩行的森非机竖动车滤道和碍人行榴道。添图封2交禽叉路即口相责位图吩除此建之外箱，为专增加氏交叉残口通浙行能早力，震提供霞了相腾关改枝进建俊议：特1.裳信近号控博制兼通过鸭信号利灯的益设置幅，从罪时间聪上分榨离产呈生交信通冲消突的鲜车流坏，可霞采用贡：据(1燕)收设置顺自行搅车专俱用相奔位；烟(2渴)骗两次筐绿灯花法，溉非机史动车眼绿灯慧提前浙启亮帆，使首自行三车在亭时间挺上优窑先通箱过信咳号交圣叉口。登2.皂渠丈化分世离尺通过源渠化遵措施象，优督化交逆叉口疼，在船空间趁上分瓣离产胶生交北通冲武突的届车流赏，可奥采用雀(1刚)猫右转建弯专榜用车鸽道；蜘(2锄)纠左转剩弯专亭用车昼道；尖(3浆)魂左转堆自行滚车二诱次过案街。蜘3.观安马全教稻育养通过翻安全帝教育手和安滴全法猾规制瓜度来叉规范谦行人商和驾色驶员头行为丙，使腔交叉镇路口待各行辟进方吴向的矛参与救者，活能遵档守交肉通规舞则，散使各槽行进谦的交促通车摩流能娇规律巧有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