车道被占用对城市道路通行能力的影响数学模型

车道被占用对城市道路通行能力的影响

摘要：

本文针对问题一，在视频中出相应的数据，利用word及其他制图软件来绘制相应的表格和图像。给出实际通行能力变化趋势，并对其进行分析，得到结论：事故发生至撤离期间，事故所处断面实际交通能力随占用车道和交通流高峰期的出现而有所下降。

针对问题二：与问题一方法类似，用相同的方法得出数据，并对问题一所得到的结论相对比，得出车辆在同一横截面上的不同位置的实际通行能力的影响差异，得出结论：附件1占用左侧间和中间两条车道，与附件2中占用中间和右侧车道的道路流通能力相比较弱。

针对问题三：采用排队理论构建数学模型，到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、路段上游车流量四者联系方程式。

针对问题四：本小题使用问题三得出的结论，计算出事故发生开始经过10.35min会排到上游路口。
关键词：交通事故区横断面分析通行能力车辆排队

（一）问题的提出

一般情况下，在交通事故、路边停车、占道施工等各种因素影响下会造成车道被占用，造成单位时间内车道或道路横截面交通能力的降低。同时，基于城市道路具有交通流密度大、连续性强等特性，即使在短时间内一条车道被占用也会造成车辆排队现象，影响交通。因此，必须出方案建立适当的数学模型来正确估算车道被占用对城市道路通行能力的影响，以上问题解决后将会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非港湾式公交车站等提供理论依据，以减少各种不良因素对道路交通能力的影响。

1、根据视频1，描述视频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变化过程。

2、根据问题1所得结论，结合视频2，分析说明同一横断面交通事故所占车道不同对该横断面实际通行能力影响的差异。

3、构建数学模型，分析视频1中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关系。

4、假如视频1中的交通事故所处横断面距离上游路口变为140米，路段下游方向需求不变，路段上游车流量为1500pcu/h,事故发生时车辆初始排队长度为零，且事故持续不撤离。根据所建模型估算，从事故发生开始车辆排队长度将到达上游路口的时间。

（二）问题分析

1、对问题一的分析：问题一研究的时间段是事故发生至撤离期间，研究对象是事故所处断面实际的通行能力。解决问题首先要根据视频一采集数据，并对数据进行适当处理，做出其表格和折线图，并由处理结果所反映出的现象得出结论。
2、对问题二的分析：问题二需要将视频一与视频二相对比，出视频一与视频二中占用不同车道对通车辆的影响差异，并结合附件3中所给出的信息说明同一横断面交通事故所占车道不同对该横断面实际通行能力影响的差异。

3、对问题三的分析：根据视频一（附件一）中所得数据值，建立数学模型，根据排队论的

理论知识和反复验证，建立合适的模型，出交通事故中所影响路段的排队长度与事故横断面实际通行能力，事故持续时间，路段上游车流量的关系表达式，从而解决实际问题。

4、对问题四的分析：取，取，模型取为事故中，带入三中公式即得从事故发生开始，经过多长时间，车辆排队长度将到达上游路口。

（三）符号说明

—一条直行车道的设计通行能力（pcu/h）

___信号灯周期（s）。

__信号每周期内的绿灯时间（s）。

__绿灯亮后第一辆车启动，通过停车线的时间（s），一般采用2.3s。

__直行或右行车辆通过停车线的平均时间（s/pcu）。

___折减系数，可用0.9.

—直左车道中左转车所占比

——条路段单向通行能力；

—— 第条车道的通行能力；

—— 车道编号，从道路中心至道路边缘依次编号；

—— 路段总数；

—车辆行驶过程中的某个时间点

—初始时刻上下游断面之间的车辆总数

—在t时间内通过上游断面的车辆累计数目

—在t时间内通过下游断面的车辆累计数目

-时刻上下游断面之间的车辆数

-时刻时上下游断面间的实际排队长度

-时间内所有排队长度的平均数

-上下游断面之间的距离

- 时刻上游交通流的车流量

-时刻上游交通流的平均密度

-上下游断面之间的交通流阻塞密度

-上下游断面之间的交通流最佳密度

（四）问题的解

问题一

各种车辆折算成标准车辆时的折算系数如下表：

车辆种类	折算系数	说明
小车	1.0	≦19座的客车和车载质量2t的货车
中型车	1.5	﹥19座的客车和车载质量﹥2t～≦7t的货车
大型车	2.0	车载质量﹥7t～≦14t的货车