大型活动影响下区域交通特征与控制对策研究

发布时间：2014-12-19 19:23

 

【摘要】 大型活动短时间内在城市局部空间聚集了大量的人流、车流,对着眼于解决通勤、通学、公务等常规出行的城市交通系统提出了严峻的挑战。如何保证大型活动期间交通畅通、减少对城市正常交通影响是摆在交通规划管理者面前的一个亟待解决的难题,特别是一些具有国际、国内重大影响的大型活动的频繁举行,使这一问题的研究变的更加迫切。基于此,结合江苏省高技术研究项目《大型活动的智能交通关键技术及其应用研究》展开了本论文的研究。论文结合大型活动交通特点,本着科学、实用的原则,对城市交通管理规划理论与方法作了适合于大型活动的改进与发展。论文首先分析了大型活动期间的交通特点,指出大型活动观众出行是短时非常规出行,交通需求和交通流具有临时性、非平衡性(相对于平衡配流),“多源单汇”、潮汐现象明显、方向不均匀系数大、时空分布不均、需求量大等诸多不同于城市正常交通的特点。只有针对大型活动交通特点展开研究,才能做到有的放矢,使研究成果符合大型活动实际情况,但从国内外研究现状来看,结合上述特点而进行的大型活动交通管理规划理论研究还很薄弱,本文的研究具有现实意义。在总结国内外有关大型活动交通组织管理经验的基础上,结合日常交通管理中常用的交通组织管理措施,对大型活动交通组织管理措施进行了分析、探讨,建立了相应的管理措施框架体系。并根据大型活动交通流巨大和方向极不均匀特征,提出了信号配时改进方法和利用单向绿波缓解交通压力的措施。研究了大型活动观众生成预测模型。根据观众出行的“多源单汇”特征,指出观众生成预测结果即为观众分布预测结果,因此提出了基于重力分布模型的观众生成预测模型,该模型结合经济学的有关理论考虑了小区的居民收入差异及消费结构,并在分布参数的选取中考虑了活动票价、活动等级等影响因素;同时对非集计模型在大型活动观众生成预测中的运用进行了探讨。确定了大型活动研究范围划分方法。鉴于大型活动对交通的影响是局部的,因此划定大型活动交通研究范围,可以使交通组织管理规划做到有的放矢,降低交通分析难度,提高研究精度。本文根据交通影响分析(TIA)相关理论,提出了大型活动交通研究范围的确定方法。建立了适合于大型活动的背景OD矩阵推算方法。根据大型活动局域背景OD矩阵推算特点,提出了两种由交通量反推OD矩阵的方法。①建立了基于交叉口转向比例的OD矩阵推算方法,该方法假定交叉口的转向比例即为车辆在交叉口的路径选择概率,从而将某一驶入流量按交叉口转向比例依次分配到路网,并最终分配到各驶出路段,得到路段间的OD量。②提出了路段分配率固定的OD矩阵推算方法,该方法认为路段分配率与路段交通量密切相关,由于路段调查交通量不变因而路段分配率也应为定值,然后根据平衡配流的思想、利用非平衡配流方法,提出路段分配率矩阵近似计算方法,从而使OD矩阵推算避开了重复交通分配过程,增加了模型的实用性。提出了适合于大型活动的交通流分配方法。根据大型活动出行“非平衡、多源单汇、路段流向单一”等特点,结合多路径交通分配模型,提出了“溢出流量再分配”的交通流分配方法,用以模拟大型活动出行中路径选择过程。同时提出了分散多停车场大型活动交通分配方法,不仅解 

1绪论

 

随着全球政治、经济、体育等方面的发展，城市化进程在不断加速，各大城市越来越频繁地举行以商业会展、文艺晚会、体育活动、节日庆典等为代表的大型活动，如北京市2008年奥运会，2010年上海世博会，2010年广州亚运会，2011年西安世界园艺博览会，另外还有例行的足球职业联赛和频繁举行的歌星演唱会、博览会等。我国各城市的综合实力也在不断增强，人们生活水平在逐步提高，城市中各类文化活动、体育赛事、商业会展、节円庆典及商品促销等大型活动也是层出不穷。

大型活动交通流具有活动持续时间短、临时性、诱增大流量、多源单汇、集中单向交通冲击波的明显特点，大型活动交通流量大又集中的特点无疑会给城市交通系统带来突如其来的巨大压力。然而，大型活动的举办成功与否，与活动期间活动举办地点的交通状况有着必然的联系，活动期间要保证活动车辆入场、散场顺利，活动举办城市居民正常生活能够不受影响。因此，针对大型活动的交通特性及控制管理策略的研究具有重大意义。

1.1研究背景和意义

1.1.1研究背景

大型活动的举行不仅是人民物质生活丰富的象征，能够给城市带来巨大的经济效益，也能提高举办活动城市的影响力，为城市带来难得的发展机遇。据统计，每年由于大型活动的举办可以让美国运输业经济收益增收700亿美元，仅美国威斯康星州）每年由大型活动产生的经济收益就高达110亿美元。城市发展进程也会因国际重大活动的举办而加速，1986年举办的汉城亚运会和1988年举办的汉城奥运会给韩国汉城经济带来巨大商机，促使高科技产品的发展，同时更是开发了成为商业繁华地带的江南奥运村。2000年悉尼奥运会也为澳大利亚带来的经济效益近百亿，同时悉尼奥运会以“绿色奥运”为主题，通过奥运会的举办，改善了悉尼整个城市的生态环境，促进其旅游业和房地产业的发展，也提高了城市的交通服务能力，极大改善了悉尼的国际形象和地位。南京市为举办十运会，投资1100亿元，用于建设和改造城市基础设施，使南京市的面貌幡然一新。由此可见，大型活动会为城市带来非常巨大的社会效益，举办大型活动对于城市发展具有巨大的促进作用。

同时，随着经济实力增强，以及广大道路建设者的努力拼搏，全国各大城市的道路建设在不断完善。近年来，各大城市机动车保有量也在增长迅猛。以北京为例，据统计，截止到2011年年底，北京市机动车保有量为498.3万辆，相比2010年增加17.4辆，同比上升3.6%，与2000年底相比，11年来机动车保有量增加了340.5万辆。近年来，北京市机动车增长趋势如图1-1所示；

 

 

1.2国内外研究现状

大型活动的举办展现了一个城市的综合实力，尤其是诸如奥运会等国际性大型活动，活动举行期间周边路网的交通状态如何也成为了大型活动举办是否成功的重要指标。鉴于，针对大型活动举办时周边路网的交通特性及交通控制策略的研究己经积累了丰富的经验。因此，本章就大型活动影响下周边路网的交通特性及控制策略两方面内容的国内外研究现状进行综述，力图为研究大型活动举办期间周边路网的交通状态研究找出一条科学合理的研究思路。

1.2.1国外研究现状

国外针对大型活动周边路网的交通状态的研究主要包括两个方面：一方面是从宏观层面进行研究，即交通管理规划以及管控措施的研究，主要涉及到运行规划、交通管理及控制策略等方面内容；另一方面是从微观层面进行研究，即活动期间周边路网的交通状态，主要包括其交通特性、饱和路口控制方法研究等。下面针对这两方面对国外研究现状进行概述。

美国学者在《大型活动交通影响建模研究》中提出了在空间上将活动场所周边受影响路网建立成小型路网系统，在时间上将活动举办时间分为散场前和散场后，继而基于大量的实测数据针对大型活动交通影响建立数学模型来估算不同路段的道路服务水平以及不同时间各路段的交通状况。文献15中认为若能理想地实现大流量交通流时自适应短期交通信号，则大型活动交通引起激增的车流量将会很快消散。因此，该文中提出了基于神经网络技术，利用采集的车流量数据，通过同时扰动随机逼近算法来对交通信号灯实现短时自适应调整，并将该方法应用在德鲁斯娱乐会展中心举办的大型活动。文献以16城市大型活动举办期间交通流流量预测为基础，并考虑区域经济、人口、与活动举办场所的距离以及交通便利性等因素，利用改进的重力模型将参与活动的观众分成不同区，再对活动举办期间的交通状态进行预测。

文献通过调查交叉口的饱和流率和饱和车头时距，对蒙大拿地区的一场足球比赛活动进行仿真评价。仿真结果证明优化方法计算的周期时长要远远优于人工交通控制的周期时长，由此也可以减少周期内延误，因此通过仿真方法研究大型活动的交通管理策略非常有效。

文献通过在美国蒙大拿地区的一场足球赛上应用一些交通管控措施，如实时发布出行者信息、交通信号重新配时、道路封闭等，实践结果证明，这些策略可以减轻活动所引起的交通拥堵。

 

2大型活动交通流时空特性分析

 

大型活动举办期间会在短时间内产生大量交通流，交通组织管理者需要掌握主要交叉口及路段的交通流量及其时空变化规律，以便分析大型活动交通流的聚集消散过程，以此来制定并实施交通管控方案。本章将依据大型活动散场时活动周边路网高清视频所采集的交通流数据，针对大型活动交通时空规律进行研究。

 

2.1大型活动概述

2.1.1大型活动的分类

根据不同的划分标准，大型活动分类方法有所不同，主要根据以下四类标准。

1）根据活动规模划分

按照活动规模划分，可分为超大规模活动，主要是国际性大型活动，具有国际性规模，观众众多的大型活动，如世博会、奥运会等；大规模活动，主要是指国家级大型活动，能够在全国产生重要影响，观众众多的大型活动，如残运会、十运会等；一般规模活动，主要指城市级大型活动，活动的举办能够在当地产生很大影响，观众众多的大型活动。

2）根据活动性质划分

根据活动性质可以划分为大型运动会，大型文娱活动，游行集会、商业会展、重大政治活动，以及节日庆典等。

3）根据活动举办持续时间划分

根据活动举办持续时间可划分为持续时间短的集中型大型活动，即活动开始时间和结束时间明确且集中，如演唱会，体育赛事等；持续时间长的持续型大型活动，如游园会、大型展会等。

4）根据活动举办地点划分

根据活动举办地点可以划分为固定场所大型活动和非固定场所大型活动。如体育场馆内举行体育赛事则为固定场所大型活动，而马拉松比赛、赛车比赛则为占用道路的非固定场所大型活动。

 

2.2实例分析一模型在北京工人体育馆活动中的验证

本小节将利用以上述模型对北京工人体育馆的散场时工人体育馆东路至东大桥路的交通流量进行分析。

2.2.1空间位置及数据采集方法

北京工人体育馆位于朝阳区三里屯，东侧为工人体育馆东路，西侧为工人体育馆西路，南邻工人体育馆南路，北邻工人体育场北路。其北侧出口距离东二环（东四十条）840米，距离西二环1500米。本文中数据采集点如图2-8所示主要设置在以下5个路口，工人体育场北路和与工人体育场东路交叉口（1号）、工人体育场南路和工人体育场东路交叉口（2号）、朝阳门外大街和工人体育场东路交叉口（3号）、日坛北路和东大桥路交叉口（4号）以及光华路和东大桥路交叉口（5号）。数据采集方式是人工计数法，具体方法是针对路口高清摄像头所采集到以上各路口2012年4月7日演唱会在工人体育馆举行演唱会散场后21：10-23：25的高清视频进行车流量数据采集，以5分钟为间隔进行数据采集。

 

2.2.2散场车辆驶离停车场时间分布模型验证

图2-9为北京工人体育馆2012年1月15日举办小型晚会散场时车辆进入路网的时间分布图，车流量采集点为工体北门，以3分钟为一个时段采集由工体驶入路网的车流量。此次晚会观众人数约2000人，由此可见该小型晚会满足2.3小节中散场车辆进入路网时间分布的第一类的条件，从图2-9中可以看出散场车辆进入路网时间分布为一种非标准正态分布的分布形式，与2.3小节中图2-5分布为一致。

 

 

3基于VISSIM仿真平台的大型活动交通流特性研究........22

3.1路网仿真平台的建立......22

3.1.1路网搭建方法的选择....22

3.1.2仿真路网的搭建...24

4大型活动影响下交通控制策略研究.....35

4.1大型活动交通管控措施.......35

4.2饱和交叉口交通控制模型及方法......36

5结论与展望....47

5.1结论.......47

5.2展望.....47

 

4大型活动影响下交通控制策略研究

 

4.1大型活动交通管控措施

针对大型活动的交通管控措施的主要目标是保障活动正常进行，同时尽量降低对活动所在路网周边道路的交通影响。为了达到目标，大型活动交通管控措施主要分为交通管理和交通控制，如图4-1所示。

交通管理措施主要包括降低交通总需求和协调出行方式两个方面。

1.降低交通总需求包含了减少大型活动出行和降低日常出行需求

减少大型活动出行一般可以通过缩减大型活动规模（压岁活动场地、取消部分活动、降低宣传力度等）及票务控制（通过强制措施和票价调控措施等）来实现。降低日常出行需求通过在家办公（由政府和公司支持，员工可利用现代通讯技术在家远程办公）、减少工作日（可增长每天工作时间，缩短工作天数，有效降低上班往返次数）及活动期间放假（延长学校假期及鼓励公司放假等）。

2.协调出行方式包含了交通工具的管理、停车需求管理及拥挤收费

交通工具的管理主要包括小汽车管理（分车号禁行、分时段禁行及分区域禁行等）、公交车及专用车优先措施（提高专用车及公共车辆出行路线便捷性、时间保障性及费用优惠性）和制定合理的自行车引导措施。停车需求管理主要是通过合理制定停车场及停车换成系统规划、停车证管理、停车费用及停车泊位等。

 

交通控制策略包括交通诱导和交通信号灯控制。交通诱导一般包括VMS可变信息板、公路交通诱导和城市停车诱导。城市交通信号灯控制主要分为三种控制类型：单交叉口信号控制，干线信号控制及区域信号控制。大型活动期间的交通信号灯控制属于区域控制，其控制系统的控制对象是活动周围区域中所有的交叉口和交通信号。

 

5结论与展望

 

5.1结论

本文以大型活动结束时所釆集车辆消散数据基础，利用SPSS数据分析软件对大型活动期间周边路网的交通特性进行分析，提出过饱和交叉口交通信号模糊关联控制方法，并结合北京工人体育馆所举办大型活动，运用VISSIM交通仿真软件对研究结果进行验证。主要取得成果如下：

1）利用高清视频采集数据及VISSIM交通仿真软线实现大型活动动态仿真，以大型活动散场时车流量为指标，有效检验了大型活动利用VISSIM实现动态交通仿真的可靠性，同时有效模拟了短期内大型活动周边路网交通状态的动态变化，从而为更加准确分析大型活动影响下周边路网交通特性奠定基础。

2）总结了大型活动期间交通特性规律，主要包括活动散场时车辆驶离规律、各路段速度变化规律、时间里程相关性规律以及举办与不举办活动时速度变化规律，从而为更加准确地位大型活动举办期间控制策略的制定提供有力支持。

3）以提高过饱和交叉口通行能力，避免交叉口溢流现象发生为目标，首先给出排队长度阈值确定、阈值检测及排队长度估计方法；之后根据路段关联性、路段交通流状态、路段放行约束以及路段车辆放行需求，对交叉口进口路段进行分类，并设计了动态相位组合及相序确定流程；结合上述研究成果，分析确定了过饱和交叉口信号控制的关键参数，在此基础上，采用集散波理论、模糊控制相结合的方式，对过饱和交叉口信号控制问题进行了研究，最终形成饱和交叉口分布式关联控制方法。应用该方法，各交叉口能够在考虑到上下游路口关联路段交通特征的基础上，并行地进行信号配时计算，从而实现大型活动时过饱和交叉口群交通信号协调控制。并利用VISSIM二次开发进行仿真，本文提出的控制方法不仅能够有效的抑制过饱和交叉口溢流现象的发生，笔耕文化推荐期刊，而且能够减少车辆在单个路口的平均延误时间。

参考文献:

[1] 周和平,晏克非,徐汝华,文雅.  基于遗传算法的公路网络设计的双层优化模型[J]. 同济大学学报(自然科学版). 2005(07)
[2] 胡祖光.  基尼系数和统计数据——以浙江省为例[J]. 统计研究. 2005(07)
[3] 于春全.  雅典奥运会交通考察报告(下)[J]. 道路交通与安全. 2004(06)
[4] 陈建华.  2010年亚运会对广州城市规划的影响[J]. 规划师. 2004(12)
[5] 于春全.  雅典奥运会交通考察报告(上)[J]. 道路交通与安全. 2004(05)
[6] 崔洪军,陆建,王炜.  基于多目标灰关联投影法的道路建设项目排序模型[J]. 交通运输工程与信息学报. 2004(03)
[7] 葛芳,王江燕,李鹏飞.  北京奥林匹克公园公交规划方法研究[J]. 交通运输系统工程与信息. 2004(03)
[8] 胡祖光.  基尼系数理论最佳值及其简易计算公式研究[J]. 经济研究. 2004(09)
[9] 严海,严宝杰.  2008北京奥运会期间赛场周边车辆停放对策研究[J]. 交通运输工程与信息学报. 2004(01)
[10] 符亚明,吴朋,陈金贤.  奥运与区域经济发展分析[J]. 经济师. 2004(03)



本文编号：10457