浅析城市道路通行能力影响因素教程.doc

2013高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承 诺 书 我们仔细阅读了《全国大学生数学建模竞赛章程》和《全国大学生数学建模竞赛 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 2013高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编 号 专 用 页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）： 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）： 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：  浅析城市道路通行能力影响因素 摘 要 作为城市道路交通建设的一项基础性工作，城市道路通行能力及其影响因素研究，不仅可以确定城市道路建设的合理规模及合理建设模式，还可正确估算车道被占用对城市道路通行能力的影响程度，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非港湾式公交车站等提供理论依据。 根据视频所给的城市实际道路的交通条件，确定了本文研究思路和研究方法应该从实测数据入手。车流量、车流密度、车流速度是研究通行能力的三个重要指标；通过所给的视频文件，采集与上述三个指标相关的数据，分析不同车道被占用时，事故所处横断面实际通行能力的变化过程，并加以对比。本文借助了EXCLE和MATLAB，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显著性差异；最后，通过构建数学模型，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。 针对问题1，首先对附件1中的视频文件进行数据采集，采集与车流量、车流密度、车流速度相关的数据，计算不同时段三个指标的值，进而计算出不同时段的通行能力，根据计算的结果来分析实际通行能力。 针对问题2，使用与问题1相同的方法，得到视频2中的各项指标的数据，通过EXCLE软件对同一横断面交通事故所占用车道不同对该横断面交通实际能力的影响采用独立样本T检验来分析两个视频中的通行能力是否有显著性差异。 针对问题3，根据车流量、车流密度、车流速度三者之间的关系引入事故横断面实际通行能力、持续时间、上游车流量，考虑上游路口与红绿灯的实际情况，构建以60秒为周期的数学模型，从而得到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。 针对问题4，利用问题3构建的数学模型，根据题目所给上游流量值，初步判定是绿灯亮的时刻，运用视频1中的样本数值对模型的参数进行估计，进而得到排队长度为140米时候的可能时间。 关键词：车流量 车流密度 车流速度 显著性差异 上游路口 红绿灯 一 问题重述 车道被占用是指因交通事故、路边停车、占道施工等因素，导致车道或道路横断面通行能力在单位时间内降低的现象。由于城市道路具有交通流密度大、连续性强等特点，一条车道被占用，也可能降低路段所有车道的通行能力，即使时间短，也可能引起车辆排队，出现交通阻塞。如处理不当，甚至出现区域性拥堵。 现要求通过数学建模来完成以下任务： 问题1：根据视频1（附件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。 问题2：根据问题1所得结论，结合视频2（附件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。 问题3：构建数学模型，分析视频1（附件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。 问题4：假如视频1（附件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。请估算，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。 二 问题分析 问题1：要求根据视频1（附件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。车流量、车流密度和车流速度是判断路段通行能力的三个重要指标。车流量、车流密度、车流速度这三个指标与时间、车辆数、横断面长度息息相关；本题通过附件1中的视频数据确定一个固定周期，采集不同时段、相同横断面长度的车辆数，进而得到车流量、车流密度、车流速度，通过这三个指标得出不同时段横断面实际通行能力（见附表），分析事故所处横断面实际通行能力的变化过程。 问题2：要求根据问题1所得结论，结合视频2（附件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。将两个视频中的车流量、车流密度、车流速度分别进行比较，得到占用不同车道时，对横断面实际通行能力的影响；然后，对同一横断面交通事故所占用车道不同对该横断面交通实际能力的影响