关于车道被占用后道路运行优化的数学模型论文.doc

关于车道被占用后道路运行优化的数学模型
摘要
面对因车道被占用后,城市道路通行能力在单位时间内降低的交通拥堵现象,需要通过建立能够适应实时变化的交通状况,平滑交通流,在一定程度上缓解了交通拥堵的数学模型。本文旨在运用动态规划、排队论等运筹学知识正确估算、研究提高城市道路通行模型优化问题的方法。
问题一,在对实际通行能力的变化过程中,关键在于找出车辆流入及流出量与单位时间的动态变化关系。通过对视频1中车辆通行的统计,据事故所处横断面实际通行能力函数,深入研究事故发生对车辆通行能力影响,并结合统计图表(事故发生阶段,上游车辆流入量与时间的关系;车辆流入与流出量的关系)分析的结论,综合分析交通事故横断面实际通行通行能力的变化过程。
问题二,是在问题一结论的基础上,描述事故中所占车道的不同对横断面实际通行能力的影响差异。找出视频1和视频2中因占用车道的不同对通行量产生的差异性问题,关键在于找出交通信号相位时间T(相位时间=绿灯时间+绿闪时间(3s)+黄灯时间(3s))、各车道流量比例的关系,结合上游路口交通组织方案、统计图进行比较分析,得出同一横断面交通事故所占车道的不同对实际通行能力的差异。
问题三,通过建立停车波—启动波模型来求解车辆排队长度、事故横断面实际通行能力、事故持续时间、路段上游车流量四者之间的关系。据格林希尔治模型:及波速公式:建立停车波与启动波的关系;根据视频1中车辆密度的变化对格林希尔治模型的影响,本文采用格林伯速度密度模型: ,换算得出停车波及启动波与时间的关系,并最终得出车辆排队最远距离S与上述其它三者间的关系:
问题四,是用具体数据对停车波-启动波模型的实际应用,通过事故所处横断面距上游路口的距离140米、上游车流量1500pcu/h对模型的检验,得出从事故发生开始,。
本文最后对两个模型进行评价,从而证实模型科学合理性,并证实了该模型的可行性,而在模型评价中分析了可能因为理想化假设造成的误差。
关键词: 动态规划排队论停车波-启动波模型数理统计通行能力优化
一、问题重述

近年来城市交通需求快速增长,尽管道路越建越多,可交通却越来越堵,交通拥堵似乎成了城市交通的典型缩影。
在城市化高速发展的时代,突发的交通事故、路边的不合理停靠、部分工程占道施工等诸多复杂因素,导致车道被占用,道路横断面通行能力在单位时间内降低的现象,对于具有交通流密度大、连续性强等特点的城市道路具有很大的影响。
如果当车道被意外占用之后,让城市道路的通行能力达到最优化是最紧迫的问题。
问题提出
(1)、根据视频和附件的信息分析和数据处理,利用数学公式套用实际数据、计算机软件形成图表进行图文信息合构建可行的数学模型并表达:
①描述视频1中交通事故发生至撤离期间,事故所处横断面实际通行能力的具体变化过程(车辆流入量与流出量、时间、红绿灯等等细节);
②分析说明同一横断面交通事故所占车道的不同对该横断面实际通行能力影响的差异。
(2)、根据视频和附件中的数据信息,建立数学模型;找出交通事故所影响的路段车辆排队长度与事故横断面实际通行能力、事故持续时间、路段上游车流量间的相应数学关系,以便求出函数交通事故所影响的路段车辆排队长度的极值(min、max)函数关系。
(3)、根据城市道路通行能力的理论基础交通流-密-速模型[1],通过假设某些特定数据,根据已建立的数学模型,改进传统交通流模型,利用格林希尔治模型[2],分析交通事故所影响的路段车辆排队长度M为最大值max时,消耗的时间T;完善模型。
问题分析
数学模型最终目的分析:
有效地利用实时交通数据信息去建立数学模型,正确估算车道被占用对城市道路通行能力的影响程度。通过数学模型为城市交通的交通流更顺畅, 面对交通堵塞情况,帮助人们更好地进行路径选择, 实现路径诱导, 以缩减出行时间, 减少交通拥挤。
最终是数学模型将为交通管理部门正确引导车辆行驶、审批占道施工、设计道路渠化方案、设置路边停车位和设置公交车站等提供相应理论依据。
、对问题1、问题2的分析
通行能力,指(n为通过车辆数,t是时间,v为车辆平均速度,d是道路宽度)[3];是进行公路和城市道路交通理论研究的基础参数之一, 也是道路规划、设计、运行分析以及控制管理过程中不可或缺的重要参数。
对视频和各个附件(3、4、5)进行一系列信息收集、整合、处理、分析,通过计算机软件进行数据处理形成图表;
利用数学公式求出在单位时间内,道路实际通行能力Q与基本通行能力、车辆长度和侧向净宽对通道能力的修正系数、大型车换算成小客车的车辆换算系数、大型车交通流占总交通量的百分比、驾驶员条件对通行能力的修