干线公路交通流模拟研究

论文摘要

道路交通流特性是研究通行能力、道路规划和管理等最基本、最关键的环节。研究和确定道路交通流特性和通行能力,能够提高路网运输效益,缓解道路交通矛盾,增加交通安全,保障道路畅通,最终使道路的设计和运营管理具有最大可能的功效。然而多年来,我国道路交通流特性的研究一直是一个薄弱环节。虽然在高速公路的交通流特性及通行能力研究方面已做了大量工作,取得了较为成熟、系统的成果,但是在我国具有极其重要地位的双车道干线公路(国、省道),其交通流特性的研究工作开展的相对较少,并且不够深入或难以实际应用。与高速公路及一般双车道公路相比,双车道干线公路的道路条件、交通组成、驾驶行为等等都有着很大的差别,因此本文针对干线公路的不同特点,依托安徽省科技计划项目“安徽省干线公路通行能力模拟研究”课题,运用计算机模拟技术对干线公路的交通流特性进行了深入的研究。论文从道路交通系统的人、车、路三个基本要素着手,分析了三个要素的自身特性及各要素之间的相关特性。通过对安徽省5条干线公路的实地调查,深入研究和分析了双车道干线公路所特有的交通组成、时空分布、速度、车头时距等交通流特性。在此基础上,确定了干线公路的车型分类标准,对双车道干线公路的交通行为和车辆运行特性进行研究,从微观角度着重考虑驾驶员的驾驶行为和车辆动力性能对车辆运行规律的影响,特别就慢车特性进行研究,以确保符合干线公路的实际交通状况。论文采用计算机模拟技术,以微观模拟方法,建立了干线公路路段交通流模拟模型,包括一般路段、集镇路段、养护施工路段、交叉口路段等模型,开发了干线公路交通流模拟软件,能够最大限度地反映干线公路路段实际交通流运行状况。利用交通流模拟软件,对不同交通和道路条件下的车辆换算系数(PCE)进行模拟,得到各种条件下的PCE建议值。利用模拟软件还对行车的横向干扰进行研究和模拟,提出横向干扰修正系数的建议值。在此基础上,对双车道干线公路的通行能力和服务水平进行了分析,提出不同条件下的通行能力建议值。同时,对双车道干线公路的速度流量关系做了初步的研究和分析。论文的研究成果可以广泛应用于双车道干线公路的规划、设计、管理及改扩建等各个方面,论文推荐的各项建议值,对安徽省双车道干线公路具有实际应用和指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 研究问题的提出
• 1.4 研究对象与主要内容
• 1.5 研究技术路线
• 第二章 干线公路交通特性及交通行为分析
• 2.1 干线公路交通特性分析
• 2.1.1 人的交通特性
• 2.1.2 车辆的交通特性
• 2.1.3 交通设施的特性
• 2.2 干线公路交通流特性分析
• 2.2.1 交通组成特性
• 2.2.2 时空分布特性
• 2.2.3 速度特性
• 2.2.4 车头时距特性
• 2.2.5 车型分类
• 2.3 干线公路交通行为和车辆运行特性
• 2.3.1 干线公路交通行为特性
• 2.3.2 干线公路车辆运行特性
• 2.4 本章小结
• 第三章 干线公路交通流计算机模拟模型
• 3.1 模拟模型总体框架
• 3.2 道路设施模型
• 3.2.1 道路基本模型
• 3.2.2 特殊路段模型
• 3.2.3 建模的方法
• 3.3 人车单元
• 3.3.1 人车单元属性数据
• 3.3.2 人车单元行为描述
• 3.4 交通行为模型
• 3.4.1 自由行驶模型
• 3.4.2 跟车行驶模型
• 3.4.3 超车行驶模型
• 3.5 影响因素模型
• 3.5.1 道路条件影响模型
• 3.5.2 特殊路段影响模型
• 3.6 人车单元模型参数的标定
• 3.7 本章小结
• 第四章 干线公路计算机模拟程序设计
• 4.1 模拟程序框架设计
• 4.1.1 模拟对象及模拟内容
• 4.1.2 模拟程序框架
• 4.2 模拟程序输入设计
• 4.2.1 交通条件输入
• 4.2.2 道路设施输入
• 4.2.3 人车单元参数
• 4.3 模拟随机数设计
• 4.3.1 随机数的产生
• 4.3.2 随机变量的产生
• 4.4 发车模型程序设计
• 4.4.1 车辆组成比例
• 4.4.2 车头时距分布
• 4.4.3 车速分布
• 4.4.4 功率质量比分布
• 4.4.5 模拟程序运行机制设计
• 4.5 模拟结果输出设计
• 4.5.1 输出的项目
• 4.5.2 输出文件类型
• 4.5.3 结果分析方法
• 4.6 模拟程序参数调整设计
• 4.6.1 人车参数调整
• 4.6.2 人车行为模型调整
• 4.6.3 发车模型车速分布调整
• 4.6.4 超车概率分布调整
• 4.6.5 模拟程序的更新
• 4.7 模拟程序的验证
• 4.7.1 验证一近理想段
• 4.7.2 验证二纵坡段
• 4.7.3 验证三平曲线段
• 4.7.4 验证四集镇段
• 4.7.5 验证五大交通量段
• 4.7.6 验证结论
• 4.8 本章小结
• 第五章 干线公路路段交通模拟
• 5.1 干线公路路段交通模拟应用的特点和范围
• 5.1.1 干线公路路段交通流模拟应用的特点
• 5.1.2 干线公路路段交通模拟应用的范围
• 5.2 模拟确定车辆换算系数
• 5.2.1 模拟的方法
• 5.2.2 模拟PCE 的交通条件
• 5.2.3 模拟PCE 的道路条件
• 5.2.4 模拟PCE 的结果
• 5.3 通行能力估算
• 5.3.1 标准条件下的通行能力
• 5.3.2 一般路段通行能力
• 5.3.3 集镇段通行能力
• 5.3.4 养护施工段通行能力
• 5.4 服务水平分析
• 5.4.1 延误的车头时距分析
• 5.4.2 服务水平指标的量化及服务水平分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 实例应用
• 6.1 路段简介
• 6.2 交通模拟
• 6.2.1 数据处理
• 6.2.2 交通模拟
• 6.3 结果分析
• 第七章 结论与展望
• 7.1 主要研究成果
• 7.2 下一步研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介