“禁摩限电”综合分析

1“禁摩限电”效果综合分析问题摘要本文对深圳市交通状况的调查数据进行分析，从交通资源总量、交通需求结构、各种交通工具的效率及对安全和环境的影响出发，对深圳市“禁摩限电”政策展开可行性分析，并进行仿真测试验证结论。对交通资源总量的研究。首先对深圳市道路和交通条件进行数据的调查分析，得到了影响交通条件的主要因素。通过建立流体动力学模型，采用特征线分析，运用单因素方差分析和t检验法进行合理性验证，总结出边际递减的原因和规律。得出由于摩托车和电动车的影响，导致换道频率的增加，是深圳市道路通行能力递减的主要原因。对交通需求结构的研究。首先运用城市的交通调查资料、城市远近期的社会经济发展战略规划和土地使用规划资料，从多方面找出城市居民在选择城市公共交通和私人交通工具之间的规律性。通过对出行时耗作“争夺区”分析，定量与定性相结合地确定该城市的交通方式结构，从而得出“禁摩限电”政策的理论性依据，为进一步制定相应的发展政策提供有力的依据。对交通工具效率的研究。首先建立生态足迹模型，以道路空间利用率、时间效率和运输成本为影响因素，通过模型分析找出各因子之间的相关关系，从而得到各交通工具运输效率。计算得到了深圳市各交通工具的占路面积比率，也得到了各种交通工具的出行所需费用，利用SPSS软件绘制出各种交通工具出行时间效益图，进而直观地比较这些交通工具的效益比。交通工具对安全和环境的影响的研究。建立运动学理论模型，对各种交通工具的安全性进行研究，得出安全制动距离的前提下，摩托车与电动车发生事故率最高、伤害最大的最小距离。利用MOBILE模型计算得到了深圳市2015年不同交通工具污染排放清单。本文构建了多种模型，结合了物理学、数学等方面知识，利用数学软件对“禁摩限电”政策进行系统科学的分析，以实际数据进行对比修正，使研究的灵敏性更高、误差更低。本研究得出“禁摩限电”这一政策实施的必要性和对缓解深圳市道路交通压力的重要影响力。此外，也可作为理论性依据推广以方便深圳市居民的出行，并对深圳市交通的缓解做出一定的理论指导。关键词：流体动力学模型禁摩限电生态足迹模型对比修正MOBILE模型2一、问题重述随着社会、经济的发展，深圳市摩托车、电动车数量日益增多，对城市的安全和环境造成了不好的影响。因此为了解决这一问题，深圳市采取了“禁摩限电”的措施，进而促进城市很好的发展。本题要求我们通过自行收集的数据，从深圳的交通资源总量（即道路通行能力）、交通需求结构、各种交通工具的效率以及对安全和环境的影响等因素和指标出发，建立数学模型并进行相应的定量分析，进而对“禁摩限电”这一政策进行不带意识形态的论证，并提出一个可行的方案。二、问题分析2.1深圳市交通资源总量的分析针对深圳市交通资源总量的分析，我们通过道路通行能力来度量道路的性能。根据题目要求，我们对不同性质道路的道路条件和交通条件进行研究。为使模型和问题吻合，我们观察记录了几条不同车道的交通量，通过对其道路疏导车辆的能力、车道数、交叉点以及交通量分析，来确定车道数对道路的通行能力的影响。同时固定车道数，运用单因素分析法，分析摩托车和电动自行车换道频率和规律，和其对道路通行能力的影响。通过建立流体运动学模型，分析如何才能最大限度地减少车辆行驶过程中的交通延误，从根本上提高深圳市的交通资源总量。2.2深圳市交通需求结构的分析针对深圳市交通需求结构的分析，首先分析人们出行选择行为机理，得出交通诱导管理影响出行者的出行和需求的主要因素。通过比较电动自行车、摩托车和公共交通的出行时耗，列出各自的时间公式，做差求出时间差∆，并找出“争夺区”的范围。通过对各个因素的调整，使“争夺区”处于合理的范围。其次考虑到大众需求的多样性，做出不同道路状况下的区域调整，通过优化模型量化需求的变化。综上所述可以得出深圳市交通需求结构，以及调控城市出行需求、提高交通系统运行效率的交通管理对策。2.3各种交通工具效率的分析针对“禁摩限电”政策对指标“交通工具效率”影响的分析，我们通过结合实际情况做了简单定性分析，建立三个指标进行交通工具效率的分析——道路空间利用率、出行时间、个体出行费用能源消耗率。根据题目要求分析“禁摩限电”这一政策对深圳市各种交通工具效率的影响，我们为使分析简单化，就先将不同时空下深圳市各种交通工具的载客率、能源消费模式等变量影响因素认为是静态不变的，建立生态足迹模型对三个影响指标进行考量分析，并对其进行合理的推理和预测，然后再利用收集的深圳市近几年交通工具的数据带入进行验证定性分3析的正确与否，进而得出“禁摩限电”这一政策对深圳市交通工具效率的影响。2.4交通工具对安全和环境影响的分析针对“禁摩限电”政策对指标“交通工具对安全和环境的影响”影响的分析，我们通过对深圳市实际交通情况，从交通工具的安全性、环保性两个方面进行分析。在安全性的分析中，为了简化分析，我们假设反应时间为常数，且在这段时间内车速未改变。在此假设下，计算出安全车速，然后利用运动学模型进行超出安全车速造成的人身伤害的计算分析。在环保性的分析中，利用MOBILE模型，以车队特征、活动水平、控制计划、燃料特性和外部环境等因素作为参数，得到机动车的排放因子和排放清单，进行合理的预测与推理。最后收集了深圳市近年交通交通工具的数据带入进行验证分析的正确与否，从而得出“禁摩限电”这一政策对深圳市交通工具的安全与环境的影响。三、模型假设1、假设选取的车道符合理想条件，即天气晴朗，风力小于3级，确保3条路段在道路条件和天气环境条件方面的可比性；2、假设该系统是静态的，即影响深圳市交通生态足迹的关键因子：能源消费模式（能源消费量、能源结构）、机动化规模、载客率、行驶里程（平均里程、空间可达性等）、维修费用等这些变量不受新技术和政策等外部因素的变化的影响，是静态、不变的;3、假设深圳市的线路网、站点布局、运送车速、电动自行车及摩托车车速等都是已知的，且受外界的影响可以忽略;4、假设车辆刹车时，司机的反应时间为常数，且在这段时间内车速未改变；5、假设制动器作用力、车重、车速及道路、天气等因素对不同车型的交通工具的制动距离影响相同。四、符号说明符号说明Np1条机动车道的路段可能通行能力t1连续车流平均车头时距Nm1条机动车道的设计通行能力acp机动车道道路分类系数𝑢𝑤波速𝑢1最大波速𝑥在车道中的位置4r换道流量𝑠𝑠=dr／d𝑥𝑢𝑓自由流速度，道路的设计时速𝑘𝑓自由流速度行驶时的最大密度𝑚波速系数𝑘𝑗速度为0时的阻塞密度𝑎换道频率，是换道流量与车道流量的比值𝑙出居民的出行距离（公里）𝑙步距离𝑡步居民步行到公交车站的时耗𝑡候居民等候公交车的时耗𝑡车居民乘在公交车内的时耗𝑡换需要换乘的人，换乘公交的时耗𝑡骑骑车出行的时耗𝑡取存拿取和存放自行车的时耗𝑣自骑电动自行车的速度𝑣送公交车的运送速度建成地生态足迹道路的生态足迹停车站场的生态足迹表示城市道路面积计算年内某种交通工具每天行驶里程计算年内某种交通工具的数量某种交通工具占用道路宽度停车站场的面积（2km），为调查或规划数据某种交通工具的长度builtEFroadEFparkEFAroadMiNiWiparkALi5某种交通工具的宽度个体出行成本交通工具购置折旧费交通工具维护费交通工具的燃油费（充电费）ω占地面积宽S各种交通工具占地面积K停车密度A区域面积x比例因子∆E吸收和消耗掉的未转化为人体伤害的动能J相对O点的转动惯量L冲撞点到O点的距离E𝑄𝑝深圳市机动车第p类污染物年排放总量𝑃𝑗深圳市第j类机动车保有量（辆）𝑀𝑗j型车的年平均行驶里程𝐸𝐹𝑝𝑗j型车的第p类污染物的平均排放因子五、模型的建立与求解5.1基于动力学模型对深圳的道路通行能力的分析随着我国社会经济的持续快速发展，城市已成为经济增长的重要地区。人口数量的不断增加，城市规模的日益扩大，社会经济活动的空前活跃，机动车的迅猛增多，使得城市交通日趋拥挤，交通阻塞现象时有发生，从而导致城市道路的使用效率降低，通行能力受到制约。针对这种情况，本模型试图在实地调研得出道路平均每车道通行能力随着车道数的增加而边际递减的基础上，参照流体力学的研究方法，得出考虑换道的车道交通流动力学模型【1】。采用特征线分析得到该模型的解析解。运用数学方法分析了边际递减的原因和递减的规律，并运用实测数据验证了数学解释的合理性，得出换道频率的增加是通行能力递减的主要原因。5.1.1城市道路通行能力的含义道路的通行能力是指在一定的道路交通条件下，单位时间内某一车道或道路BiPOMpbMprMpcM6某一断面能通过的最大车辆数。通行能力是进行公路和城市道路交通理论研究的基础参数之一，也是道路规划、设计、运行分析以及控制管理过程中不可或缺的重要参数。它包括路段通行能力和路口的通行能力。路段通行力又分可能通行能力与设计通行能力，在城市一般道路与一般交通的条件下，并在不受平面交叉口影响时，一条机动车道的可能通行能力按下式计算：Np=3600／t1式中:Np——1条机动车道的路段可能通行能力(pcu／h)t1——连续车流平均车头时距(s／pcu)不受平面交叉口影响时，一条机动车道设计通行能力按下式计算：Nm=acp·Np式中：Nm——1条机动车道的设计通行能力(pcu／h)acp——机动车道道路分类系数受平面交叉口影响的机动车道设计通行能力应根据不同的计算行车速度、绿信比、交叉口的平面布置等进行计算，道路通行能力也称路疏导车辆的能力。通过这种分析，可以确定道路的车道的缺陷，便于针对问题指出改进道路通行能力的措施以及交通管理措施【2】等。5.1.2“摩电”对城市道路通行能力的影响影响城市道路通行能力的因素主要取决于道路条件、交通条件及服务水平等因素。道路条件一般指道路分类、道路横断面、车道宽度、道路线型、交叉口形式、路面抗滑能力等；交通条件指大型车辆、公共交通、自行车的混入、超车、车道分布、交通量的变化、交通管理、交通管制等。下面将通过对道路条件和交通条件的分析来进一步说明“禁摩限电”措施对深圳道路通行能力的影响。一、道路条件影响因素1、道路分类《城市道路设计规范》(CJJ37--90)根据道路在道路网中的地位，交通功能以及对沿线建筑物的服务功能等，城市道路分为四类：快速路、主干道、次干道、支路。一般来说，道路的等级愈高其通行能力愈高。但在我国目前条件下，快速路、主干道在城市道路网中所占的比例还小。而城市车辆的增长却迅猛异常，致使交通量的发展失衡。许多道路上的交通量已接近或超过了设计通行能力。迫切需要对这样的道路进行改造，提级增容，提高其通行能力。虽然，道路的等级对道路的通行能力具有制约作用，但并不是说，将所有的道路都设计成高等级的。这要根据当地的交通流量、经济战略地位等诸多因素综合考虑。若在交通量较低的路线修建快速路或主干路，势必给国家造成巨大的浪费。7由于深圳发展迅猛，当时城市设计理念落后于经济发展水平趋势的历史原因，深圳的城市道路的等级普遍不是太高，很大程度上制约了交通的流畅度。2、道路横断面城市道路横断面形式有：单幅路、双幅路、三幅路及四幅路。（1）单幅路将所有的车辆(机动车、非机动车)组织在一条道上混合行驶。道路上，由于机动车与非机动车混行，因此互相间的干扰势必就大，通行能力受到很大程度的影响，更重要的是双方都有一种不安全感，其通行能力难以提高。单幅路的横断面形式见图1：图1单幅路横断面(2)双幅路利用中央分隔带(或防撞墙)将机动车道按上下行方向隔离。由于双幅路将机动车道的双向进行了分隔，减少了对向车流的干扰，道路通行能力比单车幅路有所提高。但由于其在一个方向上机非混行，机非之间的干扰还是存在，道路的通行能力还是受到制约。双幅路的横断面形式见图2：图2双幅路横断面（3）三幅路利用机非分隔带将机动车道与非机动车道分离。由于三幅路的组成将机动车道与非机动车进行分隔，避免了机非之间的干扰，从而很大程度上提高了道路的通行能力。但由于其没有将机动车道上、下行分隔，机动车道对向车流的干扰同时存在。三幅路的横断面形式见图3：图3三幅路横断面（4）四幅路利