车道被占用对城市道路通行能力的影响研究
摘要
车道被占用是影响城市道路交通通行能力的一大原因之一，而且城市道路具有交通流密度大、连续性强等特点，在本文中，我们主要探讨的是车道交通事故所引起的车道被占用问题。
在问题一中，我们从视频1中发生的事故所处横截面实际通行能力变化着手，首先利用统计学原理进行统计，将统计的数据进行标准化处理，其次利用系数修正模型解决了基本通行能力问题，进而通过SPSS拟合，建立了关于横截面实际通行能力的非线性回归模型，并通过作图描绘出视频1所发生事故所处横截面实际通行能力从发生至撤离这段时间内是在不断下降的。
针对问题二，我们利用了同问题一相同的理论，计算出了视频2中事故所处横截面实际通行能力的变化也是在不断下降的，但是出于两者不同的变化状态，我们通过EXCEL作出了两个事故实际通行能力差异对比图，进而得出了在发生交通事故后，车道三的通行能力比车道一的通行能力高。
针对问题三，我们利用交通波理论知识为基础，通过分析车辆的通行能力影响车辆的排队长度，建立交通波的模型；也将排队理论做计算的纽带，对车辆排队数量进行分析，建立了排队理论模型。最后用matleb编写出一个计算机仿真模型[4]，利用仿真模型进行计算，得出了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、路段上游车流量成反比，与事故持续时间成正比的结论。
针对问题四，利用和问题三相同的算法，在计算的过程中将题目中给出的具体数据值代入matleb中建立的仿真模型进行计算，建立新的排队理论模型，得出了一定的条件下，从事故发生开始，车辆排队长度将到达上游路口时经过365s时间。
[1]关键词：统计学原理 非线性回归模型 交通波理论 排队论模型 matleb仿
真模型
一. 问题的重述
（1）背景解析：
车道被占用是影响城市道路交通通行能力的一大原因之一，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，也可能引发交通堵塞、区域性拥堵等交通状况。而车道被占用是由交通事故、路边停车、占道施工等因素所引发的，但是在这儿我们结合题意主要研究因交通事故而导致车道或道路横截面通行能力在单位时间内降低的交通现象。 （2）问题理解与重述：
根据已知，问题一要求根据视频1（附件1），查看分析市区公路上1、2车道所发生的交通事故，并根据事故从发生开始到撤离期间的交通通行能力引起的变化，描述出事故所处横截面实际通行能力的变化过程。
在问题二中，要求在观看分析视频2（附件2）的同时，结合问题一中已描述的有关于1、2车道事故所处横截面实际通行能力变化，与视频2中出现的2、3车道所发生的交通事故作对比，借此分析说明同一个横截面交通事故所占车道不同对于该横截面实际通行能力影响的差异。
根据问题一已得数据，问题三要求我们从视频一中所发生的事故入手，构建一个合理有效的数学模型，分析研究并说明此起交通事故中所影响的路段车辆排队长度与事故横截面实际通行能力、事故持续时间、路段上游车流量三者之间的关系。
问题四给出了一个假设，即假设视频1中的交通事故所处横截面距离上游路口由最初的240米变为140米，同时在保证路段下游方向需求不变的情况下，路段上游的车流量变为1500pcu/h,且事故发生时车辆初始排队长度为零，同时事故持续不撤离。问题则要求我们在这样新的条件下估算出车辆需要经过多长的时间后其排队长度会到达上游路口。
二．问题的分析
由交通事故引起的车道被占用，进而影响城市道路通行能力的交通问题是我们研究讨论本题的核心问题，在这儿我们主要求解的是不同车道上引发的同一类型的交通事故涉及的问题。
在问题一中，我们根据视频1描述的交通事故发生至撤离期间所处横截面道路车辆流量的变化，利用统计学原理进行统计，将统计的数据进行标准化处理，其次利用系数修正模型解决了基本通行能力问题，进而通过SPSS拟合，建立了关于横截面实际通行能力的非线性回归模型，进而计算出实际通行能力，并根据得出结果对事故所处横截面实际通行能力变化过程进行描述。
问题二要求分析视频2，得出发生事故后第三车道的实际通行能力，并结合问题一得出的结论，分析说明在同一横截面交通事故所占车道不同对于该横截面实际通行能力影响的彼此之间的差异。
问题三中，要求我们从视频1发生的交通事故中建立一个能够说明车辆排队长度与事故横截面实际通行能力、事故持续时间、路段上游车流量三者关系的数学模型，在这个问题上，我们打算利用交通波理论、排队理论在MATLAB中建立一个仿真模型进行计算，得出问题的关系理论。
在问题四中，要求我们将视频1（附件1）中交通事故点距离上游路口的长度改为140米，而且要保证路段下游方向需求量不变，同时路段上游流量变为1500pcu/h，事故发生时车辆初始排队长度为零，并且事故不会撤离。在这儿，我们将用和问题三相同的方法，结合上述已知条件将MATLAB中的某些变量进行完善，进而计算出车辆排队到上游路口所需的时间。
三．模型的假设
3.1模型的假设
（1）假设一：假设题目中视频能真实的反应现实情况，且保证视频来源可靠有效。
（2）假设二：假设此交通路段中车辆按平时正常情况行驶，且红绿灯正常运行，与此同时与此路段相关的其它路段未发生异常情况（如临时改道、占道施工等等）。
（3）假设三：假设该城市发展状况良好并响应国家绿色环保节能交通号召，出行多选择电瓶车。
（4）假设四：假设事故发生路段为理想的道路条件、交通条件下的交通路况。
四．模型的建立与求解
一）问题一
相关符号说明
符号 N 符号的意义 车道数 理论通行能力 车道宽度和侧向净度对CB修正系数 大型车对CB的修正系数 司机对CB的修正系数 速度 实际通行能力 CB fw fHV fp V Q 1.1 模型的建立
1.1．1 问题1是为了求出事故所处横断面实际通行能力的变化过程，我们需要建立出关于实际通行能力的参数方程，我们根据参考资料《路网环境下高速高速公路交通事故影响传播分析与控制》可以得到：城市单向车行道的实际通行能力：QX?CB*N*fw*fHV*fp。可以在此基础上，结合城市道路的具体情况来进行推广应用，求出所需模型。
理论通行能力（CB）是在理想的道路与交通条件下的通行能力，是建立实际通行能力的基础。而在城市一般交通条件下，当不受平面交叉口影响时，单向一条车道的理论通行能力用一下公式计算：
CB?3600 T而由已知可以得出道路是3条车道，所以在此基础上在乘上多车道的换算系数
?，可求出单向多车道的理论通行能力CB1。
由于实际情况中，我们还需考虑到实际的地形、道路和交通情况，所以还需确定与其相关的修正系数即N、fW，、HfV通行能力 Q1?CB1*N*fw*fHV*fp。 1.1.2 模型1的求解
已知：单项车行道的可能通行能力：QX?CB*N*FW*FHV*FP 1.2 理论通行能力
CB代表理论通行能力，理论通行能力是理想的道路与交通条件下的通行能力，为了建立出实际的通行能力必须先求出理论通行能力。 若为单向一条车道时，理论通行能力的计算公式为：
CB?36001000V(辆/h) ?TST、fp，从而得出单向多行道的实际
VV2ST?L?t?0.00394
3.6?在公式中，T为道路上行驶车辆的最小安全车头时距（s）;V为道路上行驶车辆的行车速度（km/h）; ST为道路上行驶车辆的最小安全车头间距（m）； L为车辆平均长度（m），通过查询可知一般为3.8m~4.3m，这里取较中间值4.0m进行计算； t为司机的反应时间一般为1s或1.5s ；?为车辆与路面之间的附着系数；对于沥青类黑色路面可以推出：?的数值与行车速度的关系如下图： 纵向附着系数?与行车速度的关系： V 90 0.25 70 0.30 60 0.30 50 0.35 40 0.35 35 0.40 30 0.45 ? 利用spss可以拟合出关于v,?的方程为：?=-297v+156.一般而言，理想条件下一条车道的理论通行能力的最大值发生在30~40的区间范围内。
为了求出基本通行能力，我们必须得到视频中行车速度，求解的过程如下： 时间平均速度（用vi表示），就是观测时间内通过道路某断面所有车辆地点速度的算术平均值：