2013年A题交通事故对道路交通能力的影响

1车道被占用对城市道路通行能力的影响摘要本文主要研究交通事故对城市道路通行能力影响的问题。首先提取视频一与视频二中的数据信息，利用Excel软件对数据进行分析，然后运用相关理论知识建立数学模型，对此模型进行分析与处理回答了，不同情况下的交通事故对城市道路通行能力的影响。针对问题一，本文首先观察视频一，并从中统计出不同车型（大型车、小型车）通行数量，按照标准换算系数折算为标准车型数量。参考红绿灯信号的变换周期，按照道路行车的自然顺序，按时间段统计事故发生时所处道路横断面的车流量（见表一），并利用Excel软件画出折线图，得出事故发生时道路所处横断面的实际通行能力及其变化过程，即事故发生之前车流量为一个稳定值，事故发生至警车到来车流量迅速减少，警车到来至事故肇事车撤离前车流量局部有小幅度回升但总体车流量呈下降趋势，事故肇事车离开后车流量逐渐恢复到事故发生之前状态。针对问题二，观察到视频一与视频二交通事故所占车道不同，根据问题一所得结论，并对事故所处同一横断面，分别从车辆通过横断面所用的时间、速度及车流量三个方面分析，结合视频二的统计数据，利用Excel软件做出折线图。得出同一横断面交通事故所占第二、三车道对实际通行能力的影响要大于所占第一、二车道实际通行能力的影响。针对问题三，依据道路交通流量守恒规律，分别对路段内交通事故持续时间、车辆排队长度、横断面流量及上游车流量的变化进行分析，建立交通波模型。由此模型得到：事故发生持续时间与最大排队长度成正相关；事故发生所处横断面实际通行能力与最大排队长度成负相关；路段上游车流量与最大排队长度成正相关。针对问题四，运用车流波动理论知识我们刻画了发生交通事故后，路段上车辆排队的形成与消失过。并建立了排队长度与事故持续时间的关系式，结合问题一中统计的数据，给出了在事故发生地点与上游交叉路口距离为140米时的车流量，并考虑到本问题中给出的上游车流量为1500pcu/h时，给出计算比例，以此计算出当车流量为1500pcu/h时通过140米路段时的平均速度、事故发生所处横断面的实际通行能力。我们并利用模型中建立的排队长度与事故持续时间的关系求得车辆排队长度到达上游路口所经过的时间为4.9min。最后利用SPSS软件对问题三模型中部分的变量进行检验分析，验证了我们所得结论的合理性。关键词：标准车型、车流波动理论、交通流量守恒规律、交通波21问题重述城市道路一旦发生交通事故，就会堵塞部分道路甚至完全堵塞交通，此时车辆速度降低甚至停车，产生的车辆排队向上游迅速延伸，这时干道和交叉路口也发生严重堵塞，因此，及时而合理的进行交通管制，交通流诱导，是尽快恢复道路流畅，减小交通事故的重要手段，同时以便交管部门及时的采取措施，减少交通堵塞对城市交通环境的影响。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。车道被占用的情况种类繁多、复杂，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。视频1（附件1）和视频2（附件2）中的两个交通事故处于同一路段的同一横断面，且完全占用两条车道。请研究以下问题：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。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。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。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。2、问题分析2.1针对问题一的分析首先我们观测视频一中出现的车辆类型，并根据折算系数折算成标准车型。然后对实际通行能力进行定义，并建立了实际通行能力模型，最后通过对视频一中的数据进行统计分析，得出交通事故发生之前、事故发生至警车到来、警车到来至撤离前、交通事故车辆离开四个时间段的事故发生横断面车流量表，在此基础上建立横断面车流量图，从而得出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。2.2针对问题二的分析首先本文对城市平面信号交叉路口能力进行定义，并根据问题1所得结论，结合视频2统计的数据，建立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折线图。在此基础上将视频二中事故发生所处横断面的实际通行能力进行计算，得出其车流量变化折线图，将其与问题一的结论进行对比，从而得出该横断面实际通行能力的变化过程。2.3针对问题三的分析本文首先对交通事故影响时间与每个时间段排队长度进行分析，建立交通波模型；并将交通事故发生到恢复交通分为三个阶段，通过对各时间段所得信息进3行分析，得到各时间段内的不同模型；在此基础上对不同时间段内不同路段的车流量进行统计，并建立模型，通过模型检验得到与以上结论相符。2.4针对问题四的分析本文运用车流波动理论分析发生交通事故后路段上车辆排队的形成与消失过程，建立了排队长度与消散时间的模型，根据已经得到的数据进行修改后代入模型，然后求得车辆排队长度到达上游路口所经过的时间。3问题假设（1）道路行驶的车辆只统计两类：小型车、大型车；（2）小区进出车辆的数量完全相等，可忽略不计；（3）外部环境等因素对车辆行驶速度无影响；（4）同一横断面不同时间对车流量变化无影响（5）从视频中采集的数据是真实有效的；（6）车辆与车道同宽，事故后占用的车道为两个；（7）道路边停车对行驶车流影响很小4符号说明sM-----------------------------------------------------事故点剩余通行能力M---------------------------------上游的交通需求量iW--------------------------------道路在正常条件下单方面的通行能力iT---------------------------------交通事故影响时间L---------------------------------假设道路的基本长度'L----------------------------------事故点到上游的距离fu--------------------------------道路车辆的自由流速度()iWT-------------------------------iT时间内新产生的交通波的速度xyW----------------------------------集散波的波速Q-----------------------------------车流状态的流量ik-----------------------------------事故发生横断面阻塞密度sG------------------------------------------------------------实际通行能力sW-------------------------------------------------------------横断面通行能力()qWt--------------------------------------------------------为断面q在st时刻的短时交通流量45模型的建立与求解5.1问题一模型的建立与求解5.1.1车型判断及其与标准车的折算系数规定车型分类及折算系数是指交通量观测时，应采用自然车量数（自然数）计量。在统计分析中，可根据需要采用自然车辆数及换算标准车当量数（当量数）计量。自然车辆数的单位以V表示；换算标准小客车当量数的单位以PCE表示。在视频一分析中，只有小型轿车和大型客车两类车型。我们根据车型分类及折算系数，采用自然车辆数及换算标准车当量数（当量数）计量。各类车辆换算成当量车的换算系数（见附录一）。5.1.2道路路段通行能力的计算（1）基本通行能力基本通行能力是指道路与交通处于理想情况下,每一条车道(或每一条道路)在单位时间内能够通过的最大交通量。作为理想的道路条件,道路宽度与路旁侧向余宽应足够大且对其计算无影响，纵坡平缓并有开阔的视野、良好的平面线形和路面状况。作为交通的理想条件，主要是车辆组成单一的标准车型汽车，在一条车道上以相同的速度，连续不断的行驶，各车辆之间保持与车速相适应的最小车头间隔，且无任何方向的干扰。在这样的情况下建立的车流计算模式所得出的最大交通量，即基本通行能力，其公式如下；0max00()3.6360036001000()lvvGhtl辆其中：v行车速度（km/h）；0t车头最小时距（s）；0l车头最小间隔（m）；cl车辆平均长度（m）；al车辆间的安全间距（m）；bl车辆间的制动距离（m）；dl司机在反应时间内车辆行驶的距离（m）：0dbaclllll等于2()3.6254acvvtllm（2）可能通行能力计算可能通行能力是以基本通行能力为基础考虑到实际的道路和交通状况。确定其修正系数，再以此修正系数乘以前述的基本通行能力，即得实际道路、交通与一定环境条件下的可能通行能力。影响通行能力不同因素的修正系数为:1)道路条件影响通行能力的因素很多，一般考虑影响大的因素，其修正系数有:①车道宽度修正系数1；②侧向净空的修正系数2；③纵坡度修正系数3；④视距不足修正系数4；⑤沿途条件修正系数5。2)交通条件的修正主要是指车辆的组成，特别是混合交通情况下，车辆类型众多，大小不一，占用道路面积不同，性能不同，速度不同，相互干扰大，严重地影响了道路的通行能力。一般记交通条件修正系数为6；5同一横断面max123456()kGG辆/h（3）实际通行能力实际通行能力sG通常可以作为道路规划和设计的依据，只要确定道路的可能通行能力，再乘以给定服务水平的服务交通量与通行能力之比，就得到实际通行能力，即skGG服务交通量通行能力（辆/h）5.1.3对视频一事故发生横断面车流量统计分析根据视频一中的行车规律，参考红绿灯信号变换的周期，按照道路行车流量的顺序进行统计，且一共统计20次。并把不同的车型按照折算系数进行标准化折算，随后进行统计整理，统计的时间可以划分四段：交通事故发生之前（1—3）、事故发生至警车到来（4—8）、警车到来至撤离前（8—17）、交通事故车辆离开（18—20），得出（表一）即在视频一中通过事故发生横断面的车辆数、车流量及其通过事故发生横断面的时间在不同统计次数时的数值。表一统计视频一通过事故发生横断面的车辆数统计次数所用时间（s）车辆数（标准车MTE）车流量（pcu/h）1459.576025517.51145.4535515.51014.5542371095.6557518.5888640872078015.5697.586516886.1599217.5684.78109716593.81118016720127815692.311390208001412016.54951510520.5702.86169214547.831712610285.711812614400196721.51155.22205817.51086.21根据表一统计视频一中通过事故发生横断面的车辆数、车流量及其事故发生横断面的时间，并统计出各次数时的数值,利用Excel软件得出统计次数与车流量的折线关系图；（如图一）：60.00200.00400.00600.00800.001000.001200.001400.00