道路交通流量分析

1、問題描述交通擁堵是困擾當(dāng)前城市交通的重要難題，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，我國的機(jī)動(dòng)車的擁有量及道路交通流量都必將會(huì)急劇地增加，日益增長的交通需求和城市道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將會(huì)成為當(dāng)前城市交通的主要矛盾，因此，交通擁擠和阻塞現(xiàn)象必然會(huì)頻繁發(fā)生。在很多城市的交通擁堵問題，嚴(yán)重地影響了人們的日常出行活動(dòng)，造成了時(shí)間的浪費(fèi)、工作的耽誤，直接或間接的帶來了相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)損失，制約了城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。問題定義及分析交通擁堵是指在一定時(shí)間內(nèi)想要通過某路段的車輛總數(shù)（交通需求）超過了某路段在該段時(shí)間內(nèi)道路所能通過的最大車輛總數(shù)（道路的通行能力），從而導(dǎo)致車輛滯留在道路上的交通現(xiàn)象。道路對(duì)交通的供給

2、，是通過道路的通行能力來反映的，導(dǎo)致路段單元道路通行能力變化的原因有很多，主要有以下幾個(gè)方面：1) 駕駛員和行人等的安全交通意識(shí)，如闖紅燈、超車等2) 非機(jī)動(dòng)車對(duì)交通的影響3) 雨、雪、霧等惡劣天氣的影響4) 交通事故5) 道路本身的通行能力車輛在以自由狀態(tài)行駛的時(shí)候，時(shí)間是與距離成正比的，但是在實(shí)際的城市道路中，車輛不可能以自由狀態(tài)行駛。行駛過程中會(huì)受到各種干擾因素的影響，或多或少的阻礙了車輛運(yùn)行過程中的通暢程度。 路段行駛時(shí)間和流量的關(guān)系建模進(jìn)行道路交通流量分析建模的主要目的：1) 分析目前交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況2) 發(fā)現(xiàn)當(dāng)前交通網(wǎng)絡(luò)的缺陷，為后面交通網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供依據(jù)3) 評(píng)價(jià)交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)

3、劃方案的優(yōu)劣性、合理性4) 最大限度的減少交通阻塞的發(fā)生，提高交通系統(tǒng)服務(wù)水平由交通流理論可知，交通量(Q)、速度(V)和密度(K)三參數(shù)之間的關(guān)系為其中，Q為路段的車流量，K為路段車流密度，V為路段行車速度。當(dāng)某一段公路上的交通量逐漸增大, 達(dá)到時(shí),道路上的車輛將開始產(chǎn)生擁擠，此時(shí)所計(jì)算到的交通密度稱為最大密度, 用來表示,而所對(duì)應(yīng)的交通量就是路段通行能力。 此時(shí)如果該路段的車輛仍不斷增加, 將最終導(dǎo)致交通阻塞，從而使速度最后達(dá)到零，整個(gè)路段道路( 車道) 被車輛全部占據(jù)，我們稱此時(shí)道路上的交通密度為交通阻塞密度(又稱為最大密度)對(duì)應(yīng)的交通量顯然為零。 理論上通過該路段的時(shí)間為無限長， 這種規(guī)律關(guān)系見下圖。又由速度-密度的線性關(guān)系表達(dá)式可知其中，為自由流行駛時(shí)的行車速度，為路段擁堵到流量為0時(shí)的車流密度，其它的同式(1)由 (1) 式和(2)式可知路段流量和路段車流密度之間的關(guān)系為上述表達(dá)式令,可以得知，當(dāng) 并且 時(shí)，式(3)取最大值，我們令最大值為C，則有式(4)中，我們把C稱之為路段的通行能力將速度-密度的線性表達(dá)式(2)化為將表達(dá)式(5)代入流量和密度的關(guān)系表達(dá)式(3)中并化簡，可得假定某路段a的長度為,則有其中，為在自由流狀態(tài)下的路段a的行駛時(shí)間。將式(7)代入式(6),可以得