基于Van Aerde的城市主干路速度-流量模型研究

鄒嬌 陶剛 劉俊 閆永剛

城市交通管理集成與優化技術公安部重點實驗室 安徽科力信息產業有限責任公司

基于Van Aerde的城市主干路速度-流量模型研究

鄒嬌 陶剛 劉俊 閆永剛

城市交通管理集成與優化技術公安部重點實驗室 安徽科力信息產業有限責任公司

速度和流量是道路交通安全管理、事件報警、應急處置重要的基礎數據。采用Autoscope視頻檢測器采集的速度和流量數據作為數據源，進行系統分析，結合其曲線趨勢，選擇使用Van Aerde經典模型為基礎模型，根據交通三參數之間的關系得出速度-流量關系，在此基礎上根據交通流在自由流、飽和流、阻塞流狀態下的交通特征重新推導，并結合國內城市主干路實際情況進行模型參數標定，進而得出城市主干路的速度-流量關系模型。

Autoscope 視頻檢測器 Van Aerde 速度-流量關系

一、引言

交通流理論作為國內外的研究熱點，是利用數學和物理學對交通流各參數及其之間的關系進行定性和定量的分析。現實中由于密度較難采集，在交通流理論中主要對速度-流量關系的研究比較普遍，最為廣泛應用的是Greenshields速度-流量的拋物線關系模型，它是由線性的速度-密度關系推導得出。但是Greenshields存在一些問題，該模型調查在假期調查，不具備代表性，且針對于連續的交通流。本文選擇荷蘭Van Aerde提出的速度-密度模型，然后根據交通三參數的關系得出速度-流量關系，并在此基礎上根據交通流在自由流、飽和流和阻塞流狀態的交通特征不同，進行推導修正，并對各個待定系數重新定義，結合實測速度-流量數據對其相關參數進行標定。

二、經典Van Aerde模型推導

Van Aerde描述的速度-流量關系如圖1所示。在交通流量較小的情況下，速度隨著流量變化幅度較小；當趨近于飽和后，速度隨著流量變化幅度較大，而且Van Aerde所表述的速度-流量關系模型能反映出諸多因素的影響，如人的反應時間，它所描述的速度-流量關系曲線沒有固定的格式，更能反映速度、流量之間的變化。

Van Aerde描述的速度-密度關系表達式如下：

由交通三參數的關系得：

1. 當交通流趨近于阻塞流時

三、數據源分析

四、模型參數標定

五、應用

結合Autoscope視頻檢測器采集的速度和流量數據確定vf、Qm、h0和t，代入c1、c2、c3的表達式，計算得出合肥市城市道路中主干路單向二車道、單向三車道、單向四車道的速度流量關系模型，具體見表1。

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通過PL/SQL從oracle數據庫視頻檢測器數據表中提取速度-流量數據，在VS2005平臺上，利用ZedGraph控件，使用C#語言，實現模型曲線與實際數據散點擬合，效果如圖5所示。

六、總結

本文在分析經典速度-流量關系曲線和城市主干路速度-流量散點圖的基礎上，結合速度-流量關系以及Van Aerde模型的特點，對Van Aerde模型進行推導和修正，進行相關參數標定，通過編碼實現模型與數據散點的擬合。

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