车道被占用对城市道路通行能力的影响车道被占用对城市道路通行能力的影响摘要我们采用交通理论，通过视频采集相应的数据，探究车道被占用对城市交通能力的影响并且对比占用不同车道产生的不同影响；然后结合交通流波动理论，我们联系实际建立模型，分析出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；最后利用差分方程以及仿真技术预测由于车道被占导致的排队情况关键词：城市交通交通流理论差分方程一、问题重述1.1问题的研究背景：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。因此研究其对交通通行的影响存在必要性和现实意义。1.2需要解决的问题：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。根据视频的交通情况，进而探究交通车道被占对交通通行能力的影响。需要解决的问题是：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。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。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。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。（只考虑四轮及以上机动车、电瓶车的交通流量，且换算成标准车当量数。）二、问题的分析三、模型的假设四、符号说明主要符号解释说明饱和度折减系数上游交通量理想交通能力第i时段新加入路段的车辆数第时段r小时段加入路段新的车辆数第时段车祸横断面的通车量第时段r小时段车祸横断面的通车量第i时段t时刻通过车祸地点车辆速度第i时段r小时段通过车祸地点车辆速度第i时段路段车流密度第i时段r小时段车流密度第i时段末排队车数第i时段r小时段排队车数第i时段r小时段排队队长第时段末的车辆数第时段r小时段末的车辆数模型中方法二的符号说明交通集散波波速五、模型的建立和求解5.1问题一：视频1道路实际通行能力变化5.1.1观看视频的直观描述：通过直观的观察，我们可以简单地发现：视频中交通事故发生初期（16：45:00左右），上游车流量较小，车速在交通事故发生点附近较快，未发生拥堵情况，此时道路横断面受影响很小，实际通行能力仅产生一定的下降。初期（16:45：00）过后至撤离期间,由于上游车流量增大，车速在交通事故发生点附近急剧下降，出现拥堵情况，并存在抢道情况的延误，事故所处横断面实际通行能力减小。5.1.2利用交通理论计算实际通行能力：为了得到描述更加精确的结果，我们需要利用相关的交通理论进行计算。首先，道路通行能力是指在现有道路条件、交通条件和管制条件下，车辆以能够接受的行车速度，单位时间内道路横断面能通过的最大车辆数，单位辆/小时。因此我们需要先计算理想通行能力，再而通过考虑各种约束条件带来的折减因子求得实际通行能力。5.1.2.1计算理想通行能力：理想通行能力是指当车速取最优值时，从横断面经过的车流量最大值，所以我们通过采集车速和车流量的数据，取曲线的峰值即为理想通行能力；采集数据(见附件)：车速：在交通事故横断面，每分钟随机选取五辆车(车长估计为4.5米)通过横断面所需时间，取其平均值（单位：km/h）；流量：每分钟通过交通事故横断面的标准车辆数（换算单位为：pcu/h）；利用MATLAB绘制车速-流量的关系曲线如图：图1根据结果显示，当车速为7.4km/h，横断面最大通行量1440pcu/h。根据理论可知横断面理想最大通行能力为1440pcu/h；5.1.2.2计算折减因子：我们知道：实际通行能力是在实际交通条件下每条车道单位时间能通过的最大交通量，考虑到地形、道路交通情况等因素，是在理论通行能力上的折减，结合视频1实际情况计算公式是：①（其中γ为交通情况折减因子）之后需要求出饱和度：②其中V为上游交通量，C为