计算机模拟在双车道道路通行能力研究中的应用

２００８年第６期（总第１７８期）　交锺与安宝　计算栅模拟　在双车追厘路通行鹾力酮究巾昀应用　章　逵　（安徽省公路管理局，安徽合肥２３００２２）　摘要：利用计算机模拟道路真实情况来分析交通流的特性，并根据需要对模型的参数进行修正，可优化道路设施设置和　公路线形的设计方案。　关键词：计算机模拟：通行能力；研究　中图分类号：Ｕ４９１．１１４：Ｕ４９５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００２—４７８６（２００８）０６－０１７１－０３　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｔｒａｆｉｆｃ　Ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｗｏ－ｐａｔｈ　Ｈｉｇｈｗａｙ　ＺＨＡＮＧ　Ｋｕｉ　（Ａｎｈｕｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｈｅｆｅｉ　２３００２２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｔｏ　ｓｉｍｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｒｅａ］ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｏａｄ　ｆｏｒ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｅｃｕｌｉａｒｉｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｒａｆ－　ｉｔｃ　ｆｌｏｗ　ａｎｄ　ｍｏｄｉｆｙ　ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｄｅｍａｎｄ　ｃａｎ　ｏｐｔｉｍｉｚｅ　ｔｈｅ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｏｆ　ｒｏａｄ　ｅｓ—　ｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐｒｏｊｅｅｔ　ｏｆ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｒｏｕｔｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｔｒａｆｉｆｃ　ｃａｐａｃｉｔｙ；ｒｅｓｅａｒｃｈ　１前言　设计、管理、控制等方面最基础　力，能提高路网运输效率，缓解　道路通行能力是道路规划、　的尺度。研究和确定道路通行能　道路交通矛盾，增加交通安全　本文主要采用乘客总出行费用最小模型和站点　技术研究『Ｄ１．南京：东南大学，２００６．　覆盖率模型分析城市公交站点发展规模，并用两种　【２１深圳市宝安区交通局，深圳市综合交通设计研　模型对宝安区２０１０年公交站点的发展规模进行了预　究院　宝安区公交候车亭总体规划［Ｒ１．深圳：深圳　测，￣［１２０１０年该区的公交站点规模应达到１　９７２个，　市宝安区交通局，深圳市综合交通设计研究院，　考虑到５％的弹性１　２］，其公交站点的合理规模为　２００８．　１８７４～２０７１个，与宝安区发展现状和发展规划相吻　【３１胡刚．城市公交网络及站点优化技术研究［Ｄ］．南　合，这说明上述两模型的适用性较好。　京：东南大学，２００４．　参考文献　『１１葛宏伟．城市公交停靠站交通影响分析及优化　收稿日期：２００８—０３—３１　ＣＯＭＭＯＮｉＣＡＴＩＯＮＳ　ｓＴＡ　ＤＡ　ＲＤｌｚＡＴ１０Ｎ　Ｎｏ．６＇２００８（１ｓｓＵＥ　№ｊ７８）　维普资讯 http://www.cqvip.com

交曩与安呈　２００８年第６期（总第１７８期）　性，保障道路畅通，最终使道路　点，采用概率论、排队论、计算　从微观角度着重考虑驾驶员　的设计和营运管理具有最大可能　机模拟技术以及高新检测技术，　的驾驶行为和车辆动力性能对车　的功效。根据《公路工程技术标　对路段交通流进行计算机模拟．　辆运行规律的影响．建立双车道　准》中的规定：“二级公路为供汽　建立一套适合安徽省情况的简单　公路路段驾驶模型和行车模型。　车行驶的双车道公路”，双车道　有效的通行能力研究方法和指标　３．２．４计算机模型模拟研究　公路是安徽省现有公路系统中最　体系。该体系不仅可以用来对已　在通行能力一般分析方法的　普遍、总里程最长的一种公路．　有路段进行通行能力验算，发现　基础上，采用计算机模拟技术．　故对其路段通行能力进行研究具　制约通行能力提高的关键因素．　建立双车道公路路段的模拟模型　有十分重要的意义。　也可以模拟未来或某种特殊道路　框架。研究产生服从指定分布随　２研究方法的确定　交通条件下的交通流状况，为道　机数序列的方法，以微观交通模　在传统的道路通行能力研究　路通行能力研究、交通规划、交　拟为基础．建立双车道公路路段　中．道路通行能力及交通流的基　通组织与管理提供快速有效的资　交通模拟模型．利用实地交通调　本参数是通过实地观测数据．再　料和依据。　查数据，对模拟模型参数进行标　进行数理统计分析得出的。这样　３．２研究内容　定。　做需花费大量的人力、物力．且　本课题的研究内容为：在现　４试验方法和技术路线　许多影响因素也很随机，还给进　有双车道公路路段通行能力研究　交通流模拟是利用交通工程　一步深入、系统的研究带来了很　成果的基础上，针对道路交通系　与计算机模拟相结合来进行研究　大的困难。　统人、车、路三要素，采用系统　的，模拟分为宏观模拟和微观模　采用计算机模拟的方法．只　的方法．具体考虑双车道公路基　拟两大类。宏观模拟针对车流整　需正确建立符合交通系统真实情　本路段上车辆行为特性．建立与　体，依据交通宏观参数来描述交　况的模拟模型，就可利用计算机　道路、交通、环境等条件相关的　通流状态．可得到相对精确的结　的重复性、实时性、延续性、易　模拟模型。进行计算机模拟研　果；微观模拟是通过一系列描述　控制等特点。真实地再现各种交　究。研究对象为双车道公路基本　反应车辆个体的行驶状况，需要　通条件下的车流运行状况。模拟　路段。其交通流为连续流．主要　较多的参数进行标定。但比前者　未来或某种特殊道路交通条件下　的研究内容有以下几种。　更灵活。适用性更大。根据现有　的交通流状况。深入地分析车　３．２．１双车道公路交通流特性分　干线公路的特点。本次研究宜从　辆、驾驶员和行人、道路以及交　析　微观人手　通流的交通特性。有效地进行道　进行通行能力研究之前．有　４．１　交通流特征分析　路通行能力、交通规划、交通组　必要对双车道公路的交通流特性　４．１．１交通流的度量　织与管理等方面的研究。　作一个清晰的了解，掌握双车道　任何已知交通流的运行状态　此外。通过计算机模拟方　公路交通流的独特性、车辆运行　都是由速度、流量、密度三种主　法。还可避免进行一些费用昂贵　特性及行车模型。特别需就双车　要度量指标来确定的，另外，对　且周期长的交通调查和现场试　道公路上慢车的特性进行探讨。　于双车道公路。需要考虑交通量　验，用安全、经济和便捷的方　以确定研究方向。　在方向上的分布。　法，获得难以调查的数据，再现　３－２＿２双车道公路通行能力分析　４．１．２交通流的三参数关系　多种交通现象。从而在大范同、　本课题将在双车道公路交通　基本关系：Ｑ＝Ｋ・Ｖ，考虑到　深层次上对问题展开研究。　流三参数基本关系研究的基础　通常的交通条件和道路条件。需　３研究目标和内容　上，通过实地交通调查。初步探　对连续流和非连续流进行必要的　３．１研究目标　讨本省双车道公路三参数的关系　修正。　本研究旨在对国内外交通流　及理想条件下的通行能力值及相　４．１．３交通流运行特征　模拟技术研究的基础上。结合安　关的特征参数。　在双车道公路上．只有在对　徽省干线公路上双车道公路的特　３．２．３双车道公路交通行为分析　向车道上才有变换车道和超车的　Ｎ‘　２ｏ０８（　ｓＳｌ　落　№１＿ｌ　Ｂ）　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年第６期（总第１７８期）　交癌与安呈　作的响应过程．是对驾驶员驾车　过程的模拟。　评价车辆动力性能的主要指　体现在以下几个方面。　５．１　能够提高通行能力　可能。因此不同于其他类型连续　流的公路．一个方向上的正常车　流影响另一方向上的车流，当交　通量增长，超车能力下降时就会　限制驾车者的行驶速度。　４．１．４交通流分布假设　交通流的统计分布特性对公　路通行能力分析有着重要的意　通过系统在计算机上对不同　治理形式的模拟，确定在横向干　扰最小情况下的治理方式，提高　了整个路段的可通行能力，保障　了行车畅通。　５．２能够使交通标志、标线的　标有最高时速、最低车速、可克　服的最大坡度、加速性能、滑行　性能、制动性能等。针对实际情　况．选取合适的车辆动力性能参　数，建立车辆响应模型。　义，能预测交通流的某些具体特　４．４计算机模拟研究　设置更加合理　性，并对未来状况做出预测。双　从对车流的统计中得出交通　系统中的道路设施模型和人　车道公路车辆到达分布可假设服　参数数据，通过建立一系列变量　车模型（ＤＶＵ）可以模拟驾驶员的　从泊松分布、二项分布和负二项　描述车辆个体（Ｄｒｉｖｅｒ－Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｕ—　驾车过程．在模型参数中可以不　分布；车头时距分布可假设服从　ｎｉｔ，ＤＶＵ）的行驶状况来模拟交通　断改变交通标志、标线的设置位　负指数分布、移位负指数分布、　流。具体包括：　置、尺寸大小和形式．通过对参　复合负指数分布和爱尔朗分布；　ａ）模拟对象主要为双车道公　数的不断修正和优化，最后计算　车速分布假设服从正态分布与对　路路段交通系统．人车单元　出最佳参数，确定交通标志、标　数正态分布。　（ＤＶＵ）为模拟系统的基本元素；　线的最佳尺寸、位置和形式。　４．２通行能力分析　ｂ）基本模块有道路设施模　５－３优化道路线形设计　在对三参数基本关系分析的　型、人车模型、交通产生模型、　对于事故多发地段．可以利　基础上，进一步研究其特殊形式　交通控制模型、人机交换模型；　用系统对车辆速度、车辆到达和　Ｇｒｅｅｓｈｉｅｌｄｓ线性模型、Ｐｉｅｃｅｗｉｓｅ　ｃ）模拟条件为典型的干线公　车头时距分布进行模拟．查找出　线性模型、Ｇｒｅｅｂｅｒｇ对数模型、　路，路宽分别为９ｍ、１２ｍ、１５ｍ，　引起交通事故的原因。如果原因　Ｕｎｄｅｒｗｏｏｄ指数模型、Ｅｄｉｅ两阶　等级为二级　是由道路线形或路面引起的．系　段模型和钟形模型等。各模型都　模拟中，计算机主要运用　统可以对设计参数进行优化．确　有自己的使用条件，此次研究旨　Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ设计程序．路段入口　定解决问题的办法。　在找到一种拟合最好的关系模　采用按随机产生车头时距或车头　参考文献　型，以适用本省双车道公路路段　间距的发车模型．以模拟路段上　［１】刘以成，杨盛福，贾日学，　的交通运行状况。　的期望车流密度作为交通状况控　等．交通工程手册『Ｍ１．北京：人　通过对车头时距的测量．从　制参数，不断改变此参数，获取　民交通出版社．１９９８．　混行车辆中抽取理想的数据．计　不同期望车流密度下的车速和交　［２】艾贺申，李强．我国公路通　算三参数．建立三参数关系模　通流量值。模拟时，按制定的时　行能力研究现状［Ｊ］．公路，２００１，　型，从而就可以对通行能力进行　间间隔（设为Ｉｓ）对路段上的ＤＶＵ　（９）：１０１—１０４．　求解。　进行扫描．计算其行驶状况参数　［３］王炜．过秀成．交通工程学　４－３交通行为分析　并模拟驾驶员决定下一时段将进　［Ｍ】．南京：东南大学出版社，　交通行为分析模型主要指对　行的操作。以车流状态参数作为　２０００．　驾驶员一车辆单元在系统中的行　模拟的输出结果．而不是模拟的　［４］肖海峰，陈小鸿，林航飞．　为分析，包括驾驶员操作模型和　控制参数，道路上的实际交通状　面向交通诱导的仿真系统功能和　车辆响应模型两部分。　况由输出的参数来反应。　核心模型［Ｊ】．公路交通科技，２００１，　操作模型中考虑驾驶员的反　５研究成果的应用　（４）：７０—７３．　应时间、判断能力、驾驶倾向性　该课题的研究成果对于提高　作者简介：章逵（１９７０一），男，安徽省　和稳定性，描述驾驶员接收道路　安徽省公路管理水平具有重大意　公路局高级工程师。　和交通信息，进行判断并做出操　义和良好的技术经济效益，主要　收稿日期：２００７—１２—１１