基于山地城市主干道交通流特性分析

班越+吳啟順+朱嘉

摘要：本文通過對重慶某城市主干道一條車道全天道路交通流數(shù)據(jù)采集，運用MATLAB軟件建立了流量、速度以及時間占有率之間的相互關系模型，重點對流量與時間占有率之間的關系進行分時段比較分析，得出了混合交通流下的城市主干道在平峰時段速度相對較高和集中的趨勢，時間占有率在20%時，為交通狀態(tài)發(fā)生變化的臨界點。

關鍵詞：交通流；時間占有率；主干道；特性；臨界點

中圖分類號：U491.1 文獻標識碼：A

引言：道路通行條件、駕駛心理與行為、交通流組成差異使得交通流特性表現(xiàn)不同[1]。山地城市道路寬幅有限，道路坡度大，車流構成多樣化等因素，導致其交通流特征不同于平原城市。本文通過分析典型山地城市重慶城市主干道交通流量、速度、時間占有率之間相互關系，挖掘其城市主干道交通流特性，為后續(xù)城市道路規(guī)劃、管理控制提供參考。

1數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)是通過視頻檢測設備（檢測精度達90%以上）在渝魯大道車道某日6：53～10：48實時采集所得。渝魯大道是雙向6車道，從路中央到兩邊分別標號1、2、3，分別檢測3條道路的車流量、速度、時間占有率等數(shù)值。

2 交通流特性分析

2.1 速度-流量關系

從圖1速度-流量散點關系中，可以看出渝魯大道主線分流內車道存在明顯的非擁擠與擁擠狀態(tài)。

如圖1考慮，重慶市城市主干道大體有三個階段劃分，城市干道受到速度限制，混合車流條件下的城市干道跟傳統(tǒng)的快速路速度-流量關系略有不同。階段Ⅰ、Ⅱ描述的是白天速度與流量之間的變化關系。具體來說，階段Ⅰ表現(xiàn)的是白天平峰時期車輛自由行駛的道路交通狀況，此階段車輛的速度隨流量增加表現(xiàn)出穩(wěn)定狀態(tài)，最大速度可達至60km/h，直到流量增加到某一值，速度隨著流量增加開始減小。階段Ⅱ是早晚高峰道路開始出現(xiàn)擁擠的階段，交通流呈現(xiàn)間斷性，短時內隨機會出現(xiàn)車輛激增現(xiàn)象，然后是排隊消散過程的反映，車輛由擁擠狀態(tài)向排隊消散的過程[1]。階段Ⅲ中區(qū)域數(shù)據(jù)點對應流量少、速度低主要原因是夜間行駛的車輛，以特型和大型車輛為主，通行的時間段集中在22：30至次日早晨7：00。

2.2 流量-時間占有率關系

本文選取了某道路2015年12月3日全天每1min流量和對應的時間占有率，從圖可以看出，流量與時間占有率成反λ模型[1]，時間占有率0～18%之間，流量與時間占有率之間接近線性增長關系，超過18%時流量隨著時間占有率的增加有下降趨勢，因此臨界時間占有率約為18%。如下圖所示。

從圖2可以獲悉凌晨至7：00車流量少，經(jīng)統(tǒng)計該時段內車輛平均行駛速度為47km/h，道路暢通；早晚高峰時段出現(xiàn)擁擠時的時間占有率分別在25%、18%左右（圖3）。平峰上午時段（圖2）和夜間時段（圖3）車輛流量與時間占有率之間呈現(xiàn)明顯的線性關系，一定范圍內，隨著時間占有率增大，流量增加，此時道路交通需求遠小于道路通行能力，車流能夠實現(xiàn)暢通行駛[3]。比較圖2與圖3，可以發(fā)現(xiàn)，夜間駕駛員車速選擇范圍較白天平峰時段要大，平峰白天時段車輛速度一致性高，道路通行秩序較夜間要好。

總結：從速度、流量、時間占有率之間的散點圖可看出，重慶市主干道交通三參數(shù)間關系跟傳統(tǒng)的交通流模型有著相似的地方，也表現(xiàn)出差異。這種差異主要來自在混合車流中低速慢行的重型車輛存在、交叉口信號控制、駕駛特性、道路條件共同作用。在一定范圍，時間占有率越大，速度越離散，白天時間段內速度與時間占有率之間明顯表現(xiàn)線性關系，速度集中50km/h～60km/h。主干道的速度與流量之間的關系跟城市快速路速度-流量模型曲線明顯不同，在低流量下，速度并沒有呈現(xiàn)負線性關系，這跟城市干道是否采取限速措施相關[3]。城市干道交通流在擁擠即將出現(xiàn)（時間占有率>20%）的時候表現(xiàn)出短時流量“跳躍”現(xiàn)象，交通狀態(tài)發(fā)生變化的臨界點，交通流狀態(tài)比傳統(tǒng)的高速公路、公路或快速路更加脆弱。

參考文獻

[1] 王煒. 交通工程學 [M]. 南京：東南大學，2011

[2] 王建軍，嚴寶杰. 交通調查與分析[M]. 北京：人民交通出版社，2004

[3] Jiang R，Wu Q.S.Wave properties of anisotropic dynamics model for traffic flow. Transportation Research Part B Methodological . 2012