平面交叉口混合交通流建模與仿真

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1、第19卷第2期北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)Vo1．19No．22009年4月JournalofNorthChinaInstituteofAerospaceEn~inoerinADr．2o09平面交叉口混合交通流建模與仿真柴晨鈕志強(qiáng)王憲童琦裴洋熊雪萍(北京交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院，北京100044)摘要：在混合交通條件下，交通參與者成分復(fù)雜，各種交通方式速度各異，交通沖突頻繁。特別是在交叉1：1機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車相互干擾，帶來(lái)了安全、效率、污染等多方面問(wèn)題。本文首先介紹我國(guó)混合交通流的特點(diǎn)，然后對(duì)自行車個(gè)體微觀行為進(jìn)行定性的描述分析。通過(guò)對(duì)實(shí)際信號(hào)交叉口的調(diào)查研究，和對(duì)機(jī)動(dòng)車流

2、率與非機(jī)動(dòng)車到達(dá)與釋放規(guī)律的模型建立與定量計(jì)算。分析總結(jié)出平面交叉口機(jī)非干擾的一般規(guī)律和沖突避讓原則。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合視頻處理和統(tǒng)計(jì)軟件的使用通過(guò)計(jì)算直行與左轉(zhuǎn)非機(jī)動(dòng)車換算系數(shù)，提出了改進(jìn)的機(jī)動(dòng)車延誤時(shí)間模型，并通過(guò)使用VISSIM3．6進(jìn)行微觀仿真驗(yàn)證了模型的有效性。關(guān)鍵詞：混合交通流；交叉口；模型優(yōu)化；VISSIM仿真中圖分類號(hào)：U412文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673—7938(2009)02—0018—031研究背景及意義(1)右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車與同進(jìn)口直行非機(jī)動(dòng)車的沖突。中國(guó)特色混合交通流的存在，影響著我國(guó)城(2)右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車與側(cè)向進(jìn)口直行非機(jī)動(dòng)車的沖市道路設(shè)

3、計(jì)、施工、使用、管理的方方面面。例如突。常見(jiàn)的交叉口改建活動(dòng)中，最大的問(wèn)題可能不是(3)左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車與逆向直行非機(jī)動(dòng)車的沖突。單純的機(jī)動(dòng)車信號(hào)配時(shí)、機(jī)動(dòng)車道渠化，而是如何(4)左轉(zhuǎn)非機(jī)動(dòng)車與各向機(jī)動(dòng)車的沖突。處理行人過(guò)街難，機(jī)非干擾嚴(yán)重，以及公交線路的IJ停靠等諸多復(fù)雜問(wèn)題。國(guó)外對(duì)交通流的研究和描述日漸深入，數(shù)學(xué)模型、仿真模型層出不窮，各類Il●I交通仿真軟件(如VisSim、CUBE等)也走向市場(chǎng)一～一一I／．。＼·浩～化商業(yè)化；但是比較適宜我國(guó)混合交通流特點(diǎn)研I＼究的商用軟件目前還沒(méi)有，在混合交通流的數(shù)學(xué)I‘I模型和仿真模型研究方面還有很多值得深入研究I．，1

4、，————機(jī)動(dòng)車的工作。f?一自行車甜I·機(jī)非沖交2平面交叉口機(jī)非沖突多發(fā)點(diǎn)圖1機(jī)非沖突點(diǎn)示意圖信號(hào)交叉口種機(jī)非沖突點(diǎn)很多，結(jié)合晚高峰時(shí)3直行機(jī)動(dòng)車延誤時(shí)間模型的提出期理工科技大廈交叉口機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車的流量與3．1直行自行車換算系數(shù)流向以及實(shí)際沖突的觀測(cè)，確定機(jī)非沖突多發(fā)點(diǎn)如通過(guò)對(duì)北京市理工科技大廈交叉口晚高峰機(jī)動(dòng)圖1所示：車和非機(jī)動(dòng)車流量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)時(shí)間長(zhǎng)度為l0秒鐘經(jīng)分析，兩相位交叉口機(jī)非沖突主要可分為以的調(diào)查，用Exeel進(jìn)行了線性回歸，結(jié)果為：下幾類：Y=一0．2731+4905．698(1)基金項(xiàng)目：北京市大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目(o725ooo2)相

5、關(guān)系數(shù)r=0·8158收稿日期：2oo9一ol—o53．2左轉(zhuǎn)自行車換算系數(shù)作者簡(jiǎn)介：柴晨(1988一)，女，北京交通大學(xué)在讀，河北廊坊人，當(dāng)獲得平均通過(guò)一輛左轉(zhuǎn)自行車造成的直行機(jī)研究方向：智能交通。動(dòng)車延誤時(shí)間(假定為D)，并且計(jì)算得出該進(jìn)口方一18—第2期柴晨等：平面交叉口混合交通流建模與仿真2009年4月向的無(wú)影響平均機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距(假定為日)時(shí)，便d=d1+d2+d3+d4(7)可用下面公式計(jì)算左轉(zhuǎn)自行車換算為標(biāo)準(zhǔn)小汽車的其中，d，為均勻延誤；d：為隨機(jī)附加延誤；d換算系數(shù)(假定濰m：)：為初始排隊(duì)附加延誤，d為機(jī)非沖突延誤。d和d：參照HCM2000算

6、法進(jìn)行計(jì)算：m：=(2)d。=0．5C(1一)／1一min(1，](8)通過(guò)數(shù)據(jù)擬合，得到結(jié)果如下：假設(shè)總延誤為rr———————————————一1d，左轉(zhuǎn)自行車總數(shù)為X：)：dz：900T【(一1)+√(一1)+J(9)d=0．0078；+0．3252+0．5917(3)式中：c為周期時(shí)長(zhǎng)；為所計(jì)算車道的綠信相關(guān)系數(shù)r=0．9802比；為所計(jì)算車道的飽和度；T為分析時(shí)段的持所以續(xù)時(shí)長(zhǎng)，h，取0．25h；e為單個(gè)交叉口信號(hào)控制類型校正系數(shù)；CAP為所計(jì)算車道的通行能力，pcu／h?！?d×P)∑(d×P)=1．7359改進(jìn)后的直行機(jī)動(dòng)車延誤時(shí)間模型是根據(jù)晚高∑

7、(n×P)∑(n×P)=3．1623峰時(shí)間特定交叉口的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)擬合得出的，考i=1i=1慮到了非機(jī)動(dòng)車對(duì)延誤時(shí)間的影響。計(jì)算方法和通因此過(guò)標(biāo)定出的直行和左轉(zhuǎn)非機(jī)動(dòng)車換算系數(shù)可以使用∑(d×Pi)在其他交叉口以及其他時(shí)段。=tD=：0U．‘55245改進(jìn)后模型的仿真驗(yàn)證∑i=1(n×P)選取直行機(jī)動(dòng)車高、中、低三種負(fù)荷水平，與單所以換算系數(shù)位進(jìn)口非機(jī)動(dòng)車流量低、中、高(100bicvcle／h、500bicycle／h、1000bicyc1e／h)三種情況組合為共9種不m2=百=麗=0一．·3j3jou8(4斗)同的交通狀況，分別用VISSIM進(jìn)行模擬，并使用

8、改即理工科技大廈交叉口的