城市道路交通状态评价指标体系要点.pdf
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1、第一章绪论 1.1 研究背景 1.1.1 问题的提出 改革开放以来, 随着我国现代化、 城市化进程的加速, 交通拥挤问题也逐渐 产生并日益严重。近20 年,内地民用汽车年平均增长率为13.3%,私人汽车年 平均增长率高达 23.7% 。其中,北京作为人口超过2000万人、机动车 500 万辆 的特大城市,交通拥堵已成为制约城市发展的主要问题,2010年 10月的美国外 交政策一书更是将北京列为世界五大拥堵城市之首。 城市交通拥挤已严重阻碍中国城市经济及空间布局结构的良性发展,在社会 各个方面造成负面效应, 具体表征为时间延误、 能源浪费、 大气污染及情绪影响 等。这些负面效应使得社会外部成本增
2、高,危害了人类的经济利益和健康安全, 更不符合建设和谐交通的目的。 因此,从科学的角度对城市道路拥挤的根本原因进行深入分析显得格外重 要。这不是单纯地统一增加道路基础设施建设、扩大路网规模来满足不断增长的 交通需求量,而是通过拥挤识别确定城市不同道路的拥挤度来实施不同的解决措 施。建立完善的、符合我国国情的交通拥挤识别体系并合理运用成为当务之急。 1.1.2 研究意义 我国是一个人口众多的发展中国家。自1991 年以来,我国的经济发展速度 持续超过 10% ,而持续的经济增长使得人民对交通的需求扩大。汽车产量增大, 人民的购买力上升,人民的配车率提高,私人小汽车的数量快速增长, 城市的交 通需
3、求与交通供给出现了不平衡状况, 导致了城市尤其是大城市严峻的交通拥挤 问题。因此,此次研究的目的就是通过分析交通指挥中心的固定检测器采集和实 地考察的交通数据, 在交通拥挤识别体系下, 计算出有效的道路实时动态交通信 息,根据获取的数据信息实时、 准确地为管理者制定合理有效的交通拥挤疏导策 略。 1.2 国内外研究现状 1.2.1 拥挤识别研究现状 到目前为止,国内外对很多学者研究开发了许多的 ACI 算法。 加利福尼亚算法。 通过比较邻近检测站之间的交通参数数据,对可能存在的 突发交通事件进行判别, 由此确定交通拥挤的发生。 此算法于 1965-1970 年间, 由加利福尼亚洲运输部开发。
4、McMaster 算法。该算法由 Persaud et al(1990)根据突变理论开发出来。它 使用大量的拥挤和非拥挤交通状态下的流量- 占有率历史数据,开发一个流量- 占有率分布关系模板, 通过将观测数据之间的关系与模板进行两次比较,判断是 否发生了交通拥挤以及发生的是偶发性拥挤还是常发性拥挤。 1974年 Cook开发了一种双指数平滑算法。这种方法通过将原有交通数据去 除短期的交通干扰 (如随机波动、 交通脉冲和压缩波) 后的处理数据与预定的闽 值进行比较,判断是否有拥挤发生。 1982年 Ahmad 和 cook 提出了一种基于占有率时间序列分析方法的交通拥挤 识别算法。在这种算法中,
5、 利用一个时间序列模型对一个检测站点过去几个时间 间隔中占有率的变化趋势进行拟合, 并通过此模型预测出下一个时间间隔占有率 的范围,如果实测数据出现明显的偏差或者偏离预测平均值程度太大,此算法就 会判定发生交通拥挤。 1.2.2 解决拥挤措施成功案例 (1)国内成功案例 1998 年广州市进行了广州市城市交通需求管理的研究。同时,也介绍了需 求管理策略,这一策略的核心是利用需要与价格之间的敏感关系进行的调整拥挤 程度的策略。 自 20 世纪 70 年代以来 , 香港出台了一系列措施 , 如车辆驾驶员发照制 度、大幅度提高小汽车税率、建立比较完善的交通影响评估制度以及1997 年开 始的电子道路
6、收费系统 , 最终使香港成为世界上用地紧张但交通最畅通的城市之 一。 科技部在“十五”期间确定的10 个示范城市,包括北京、上海、杭州等, 在示范工程建设过程中, 几乎都将交通综合信息平台的研究开发作为示范工程的 重要组成部分。目前各个城市都取得了一定的进展, 部分城市开始进入实施阶段, 也先后提出了 ITMS的发展规划,并进行了不同程度的开发和研究。 (2)国外解决交通拥挤的措施 新加坡的拥车证和收费制度 在新加坡买车之前,须向政府投标买一张“拥车证”,没有拥车证不准注册 登记领取牌照,政府通过控制拥车证的数量和价格来控制车辆的数量。早在 1975 年,新加坡政府就对中央商务区实施使用收费制
7、度,凡在 7:30 18:30 之间驶 入该区的汽车都要购买执照证,以减少中央商务区的交通流量,缓解交通压力。 美国的综合交通需求管理政策 通过车辆配额限制、 车辆许可制度、 车辆标准限制、 经济调控限制等方法来 控制车辆总需求量;通过交通管理限制、车辆行驶限制、车辆停车限制、经济调 控限制等方法来控制交通流量。 荷兰政府的 ABC 政策 目的是通过合理的土地利用, 促进出行者利用大运量公共交通工具,从而避 免小汽车交通量的增加。 日本的单向通行政策 日本政府为了解决城市交通拥挤, 早在 20 世纪 60 年代就引入了单向通行 政策,并根据早晚高峰来变动道路中央分隔线,满足交通量大的方向的通行
8、。 (3)存在的问题 国内对交通拥挤自动识别的研究比较晚,相关理论、方法和关键技术的研究 进展缓慢,多是借鉴国外的经验。 合理的交通拥挤解决方法必然是基于本国的社 会、 经济和地域背景而得出的, 国外的政策不能直接应用到我国的实际建设之中, 所以我们需要研究、 分析它们的合理性, 综合借鉴自身国情, 提出比较完善的有 实际意义的措施。 1.2.3 论文的研究内容和结构 研究内容 (1)综合数学、运筹学、系统动力学等学科知识,通过问卷调查、实 地了解等调查方式,了解南京市主要路段交通拥挤基本情况,认真学习交通 拥挤识别系统对于缓解交通拥挤的作用; (2)深入探索各种交通拥挤识别模型,阐述拥挤发生
9、时,交通流的基 本特性以及在拥挤发生前识别系统对其的预测作用; (3)参考国内外先进的交通拥挤识别研究,结合南京市具体情况,对 南京市城区主要道路的城市交通网络提出交通拥挤分类识别的理论方法; (4)城市交通流控制与诱导系统的实现可适应主要路段实时多变的交 通状况,而实时、准确的交通流量预测正是这些系统实现的前提及关键; (5) 运用 Pipes-Munjal方法判定主要路段的拥挤度, 结合路段实际情况, 探索该方法的实际效用。 第二章城市道路交通状态评价指标体系 2.1 城市道路状态指标基本分析 交通拥挤之所以称为全世界大中城市所而临的共同问题,其本质 是因为在道路系统中存在着低通行能力的道
10、路组成部分,即交通瓶 颈。当瓶颈上游的交通量大于瓶颈处的通行能力时,拥挤不可避免。 同时交通量在时间 _l 几和空问上分布又存在着不均匀性,交通事故也 是时常发生, 这些都造成了城市道路频繁的发生交通拥挤,根据宏观 交通流和微观交通流发生运行故障的本质不同,可以将交通拥挤分为 常发性交通拥挤和偶发性交通拥挤。 2.1.1 交通拥挤的含义及分类 交通拥挤是指交通需求超过道路的交通容量时,超过部分的交 通量滞留在道路上的交通现象。它是某一时空交通供给难以满足交 通需求所产生的交通滞留现象,是基于出行者主观感受做出的描述 和判断,与出行个体基于不同出行目的的心理承受能力相关。 交通拥挤通常分为两种类
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