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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 環(huán)形交叉口通行能力的微觀仿真研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介：
- 本文提出了一種研究環(huán)形交叉口通行能力的微觀仿真方法。利用VISSIM仿真平臺(tái)分析5個(gè)影響因素對(duì)通行能力的敏感性；選取敏感性高的因素來(lái)建立修正系數(shù)模型，并獲得實(shí)際通行能力的改進(jìn)計(jì)算公式；將其進(jìn)行驗(yàn)證，并和現(xiàn)有的模型比較，結(jié)果表明其具有最小的相對(duì)誤差，從而為環(huán)形交叉口規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理提供科學(xué)依據(jù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 針對(duì)目前我國(guó)環(huán)形交叉口通行能力的研究相對(duì)滯后，不能客觀評(píng)價(jià)城市交通系統(tǒng)的情況，本文選取北京市方莊環(huán)形交叉口作為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行實(shí)地調(diào)研和調(diào)研數(shù)據(jù)處理、分析，并以此為基礎(chǔ)，重點(diǎn)進(jìn)行環(huán)形交叉口通行能力計(jì)算模型的修正。目前，項(xiàng)目進(jìn)展順利，已完成以下工作： 1.完成交通量調(diào)查輔助手機(jī)軟件（android平臺(tái)）的開(kāi)發(fā)。 2.現(xiàn)狀調(diào)查 利用Google earth查找北京市區(qū)內(nèi)的環(huán)形交叉口，并通過(guò)實(shí)地觀察和綜合比較，本研究小組選取了方莊環(huán)形交叉口，并于2010年8月24日——8月26日（周二至周四）對(duì)其幾何數(shù)據(jù)、交通量（機(jī)動(dòng)車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)和行人）、車(chē)輛行程時(shí)間和地點(diǎn)車(chē)速進(jìn)行調(diào)查，了解方莊環(huán)形交叉口的交通特性，為VISSIM仿真平臺(tái)的搭建和驗(yàn)證、通行能力模型的建立以及后續(xù)的研究?jī)?nèi)容提供依據(jù)。 3.VISSIM仿真平臺(tái)的搭建與校準(zhǔn) 首先利用部分實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)搭建仿真平臺(tái)，后利用剩余數(shù)據(jù)，以仿真畫(huà)面、平均相對(duì)誤差及最大相對(duì)誤差為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)調(diào)整四個(gè)駕駛行為參數(shù)來(lái)校準(zhǔn)仿真平臺(tái)。其中，正交試驗(yàn)法的運(yùn)用，在保證實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性的同時(shí)，提高了效率。 4.通行能力影響因素的敏感性分析 影響環(huán)形交叉口通行能力的因素主要有環(huán)島半徑等幾何方面的因素和交通量等方面的交通因素。選擇大車(chē)比例、左轉(zhuǎn)比例、右轉(zhuǎn)比例、主支路流量比例和環(huán)島半徑作為此次影響因素分析的對(duì)象。針對(duì)以上影響因素，利用“每次改變單一因素，仿真計(jì)算該條件下的通行能力”的方法，通過(guò)非線性曲線擬合分析各個(gè)因素對(duì)通行能力變化的敏感性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：東、西進(jìn)口大車(chē)比例、左轉(zhuǎn)比例和右轉(zhuǎn)比例以及主支路流量比例對(duì)通行能力變化敏感性較高。之后，對(duì)擬合曲線之間相關(guān)性較高的因素進(jìn)行合并，簡(jiǎn)化后續(xù)實(shí)驗(yàn)。 5.修正通行能力理論模型開(kāi)發(fā) 在比較各種環(huán)形交叉口理論通行能力模型的基礎(chǔ)上，選取王煒的雙環(huán)行車(chē)道時(shí)通行能力理論模型作為基本通行能力模型。接著，通過(guò)改變上述敏感性較高的4個(gè)影響因素，進(jìn)行了5184次VISSIM仿真實(shí)驗(yàn)，利用多元回歸法得出通行能力修正系數(shù)，并提出修正后的通行能力模型。最后，對(duì)修正后的通行能力模型進(jìn)行驗(yàn)證。 6.根據(jù)本文的研究思路開(kāi)發(fā)環(huán)形交叉口通行能力輔助計(jì)算軟件。 7.著手進(jìn)行模型的實(shí)際運(yùn)用，其中包括：環(huán)形交叉口運(yùn)行評(píng)估和改造建議。
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作品專業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 通行能力是進(jìn)行道路交通理論研究的基礎(chǔ)參數(shù)之一。本項(xiàng)目根據(jù)我國(guó)環(huán)形交叉口環(huán)內(nèi)多車(chē)道、機(jī)非混行的特點(diǎn)，利用VISSIM仿真平臺(tái)和統(tǒng)計(jì)模型分析五個(gè)影響因素對(duì)通行能力的敏感性。選取敏感性高的因素利用多元回歸方法來(lái)建立實(shí)際通行能力的改進(jìn)計(jì)算公式。驗(yàn)證結(jié)果表明建立的改進(jìn)模型精度得以較大的提高。在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)環(huán)形交叉口通行能力分析軟件，為環(huán)形交叉口規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理以及進(jìn)一步的路網(wǎng)交通誘導(dǎo)提供科學(xué)依據(jù)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1.考慮了國(guó)內(nèi)典型的環(huán)內(nèi)多車(chē)道情況。 2.充分利用計(jì)算機(jī)模擬可重復(fù)性、可延續(xù)性、彌補(bǔ)觀測(cè)數(shù)據(jù)不足的優(yōu)勢(shì)，對(duì)不同交通條件下車(chē)輛進(jìn)出環(huán)進(jìn)行細(xì)致的模擬分析。 3.仿真平臺(tái)參數(shù)標(biāo)定中正交試驗(yàn)的運(yùn)用，提高了效率，保證了結(jié)果的準(zhǔn)確性。 4.利用經(jīng)濟(jì)學(xué)中常用的彈性系數(shù)對(duì)影響因素進(jìn)行敏感性分析，有效跟蹤通行能力在不同條件下的變化規(guī)律。 5.根據(jù)研究思路開(kāi)發(fā)用戶界面友好的環(huán)形交叉口通行能力計(jì)算輔助軟件。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本作品針對(duì)環(huán)形交叉口的實(shí)際通行能力進(jìn)行了研究，分析了大車(chē)比例、左轉(zhuǎn)比例、右轉(zhuǎn)比例、主支路流量比例等影響因素，建立了實(shí)際通行能力的改進(jìn)模型。本研究有助于準(zhǔn)確地估算環(huán)形交叉口通行能力，從而客觀地評(píng)價(jià)城市道路交叉口。此外，本研究對(duì)于分析大車(chē)禁行、交通誘導(dǎo)等交通管制措施以及分離式專用車(chē)道等工程的效果具有重要的參考價(jià)值。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 隨著交通量的迅猛增長(zhǎng)，環(huán)形交叉口已經(jīng)成為城市路網(wǎng)的“瓶頸”，因此對(duì)其進(jìn)行在一定服務(wù)水平條件下通行能力的研究刻不容緩。鑒于計(jì)算機(jī)模擬可重復(fù)性、可延續(xù)性的優(yōu)勢(shì)，本文針對(duì)國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的環(huán)內(nèi)多車(chē)道環(huán)形交叉口，提出了一種研究其通行能力的微觀仿真方法。利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行VISSIM仿真平臺(tái)的搭建和校準(zhǔn)；對(duì)各進(jìn)口分別利用“每次改變單一因素，仿真計(jì)算該條件下通行能力”并進(jìn)行曲線擬合、計(jì)算彈性系數(shù)的方法，分析環(huán)道寬度、大車(chē)比例、左轉(zhuǎn)比例、右轉(zhuǎn)比例、和主支路流量比例和環(huán)道寬度五個(gè)影響因素對(duì)通行能力的敏感性；選取敏感性高的因素進(jìn)行參數(shù)回歸，建立修正系數(shù)模型，并獲得實(shí)際通行能力的改進(jìn)計(jì)算公式；將其進(jìn)行驗(yàn)證，并和現(xiàn)有的模型比較，結(jié)果表明其具有最小的相對(duì)誤差。根據(jù)模型開(kāi)發(fā)了環(huán)形交叉口通行能力計(jì)算輔助軟件，有助于便捷準(zhǔn)確地估算環(huán)形交叉口通行能力。此外，對(duì)于評(píng)價(jià)大車(chē)禁行、交通誘導(dǎo)等交通管制措施以及分離式專用車(chē)道等工程的效果也具有重要的參考價(jià)值，從而為環(huán)形交叉口規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理提供科學(xué)依據(jù)。
獲獎(jiǎng)情況
- 1.第九屆“金士宣”杯創(chuàng)新能力競(jìng)賽一等獎(jiǎng)（校級(jí)第一名） 2.2011年度“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品大賽自然科學(xué)類(lèi)論文一等獎(jiǎng)（校級(jí)第一名） 3.2011年度首都“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品大賽自然科學(xué)類(lèi)論文特等獎(jiǎng) 4.英文論文已投至(IEEE ITSC 2011)14th International IEEE Annual Conference on Intelligent Transportation Systems
鑒定結(jié)果
- 以上內(nèi)容屬實(shí)
參考文獻(xiàn)
- 檢索目錄： 中文關(guān)鍵詞：環(huán)形交叉口 通行能力 仿真 英文關(guān)鍵詞：Roundabout Capacity Simulation
同類(lèi)課題研究水平概述
- 環(huán)形交叉口通行能力的研究主要基于四類(lèi)理論基礎(chǔ)：交織理論模型；穿插及間隙——接受理論模型，如Tanner公式；反映環(huán)內(nèi)車(chē)流量與入口通行能力關(guān)系的回歸模型；最后一類(lèi)是線性規(guī)劃模型。 1.交織理論模型：交織理論認(rèn)為車(chē)輛運(yùn)行是通過(guò)交織行為來(lái)完成的，環(huán)形交叉口通行能力為通過(guò)交織段的最大通行流量。這種方法的原理為：計(jì)算交叉口通行能力時(shí)，各交織段交通量將以同比例增加，當(dāng)某一交織段交通量增加到其通行能力，認(rèn)為該交織段已成為環(huán)形交叉口的瓶頸，此時(shí)的環(huán)形交叉口通行能力即為各入口道的交通量之和。 2.穿插間隙——接受理論模型：穿插及間隙——接受理論模型以進(jìn)口車(chē)道能進(jìn)入環(huán)形交叉口的最大流量反映環(huán)形交叉口的通行能力。其基本原理為：假定環(huán)形交叉口上僅有一條車(chē)道，當(dāng)引道上的車(chē)流進(jìn)入環(huán)形交叉口時(shí)，它需要與環(huán)道上車(chē)流進(jìn)行穿插，只有當(dāng)環(huán)道上的車(chē)輛之間的車(chē)頭時(shí)距超過(guò)臨界間隙時(shí)方能進(jìn)入交叉口；否則，必須等待。 3.線性規(guī)劃模型：考慮到環(huán)形交叉口疏導(dǎo)的結(jié)果是流出交通量，所以線性規(guī)劃模型將求解整個(gè)環(huán)形交叉口通行能力的問(wèn)題轉(zhuǎn)換為多個(gè)約束條件下的求極值問(wèn)題，即求各個(gè)出口流量之和的最大值。 4.回歸模型：反映環(huán)形車(chē)流量與入口通行能力關(guān)系的回歸模型是基于大量觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行的回歸分析模型。 5.綜述 交織理論模型算法簡(jiǎn)單，參數(shù)及數(shù)據(jù)都相對(duì)容易測(cè)量，可以解決多岔路環(huán)形交叉口通過(guò)能力的計(jì)算。但是該方法只適用于引道上無(wú)因故停留的車(chē)輛，幾何布局必須滿足Wardrop公式使用條件，并且環(huán)道內(nèi)的車(chē)輛不享有優(yōu)先通行權(quán)的情況；穿插間隙——接受理論模型建立在嚴(yán)格的理論基礎(chǔ)上，考慮了交通特征，有很強(qiáng)的適應(yīng)性，適于車(chē)輛間隙較小、以穿插為主要通過(guò)方式的城市環(huán)形交叉口；線性規(guī)劃模型雖然容易操作，但是只考慮了三個(gè)約束條件，而實(shí)際的交通環(huán)境卻很復(fù)雜，而且約束條件的選取在一定程度上取決于研究者的主觀判斷，這樣就失去了嚴(yán)謹(jǐn)性和準(zhǔn)確性；線性規(guī)劃模型利用整個(gè)環(huán)形交叉口的左、右轉(zhuǎn)比例來(lái)計(jì)算通行能力，忽略了進(jìn)口的左、右轉(zhuǎn)比例不同對(duì)環(huán)形交叉口的通行能力的影響，得出不準(zhǔn)確的結(jié)果；反映環(huán)形車(chē)流量與入口通行能力關(guān)系的回歸模型不需要從理論上進(jìn)行道路條件以及交通特性條件分析，適應(yīng)性比較差。不同類(lèi)型的交叉口回歸模型很難統(tǒng)一，如果要使模型具有寬泛的適應(yīng)性，就必須結(jié)合多條道路及多種交通條件進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)采集，目前我國(guó)還不具備這樣的試驗(yàn)條件。
