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基于二流理论的拥挤交通流当量排队长度模型(1)

发布时间：2016-12-07 17:36

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基于二流理论的拥挤交通流当量排队长度模型(1)

关于城市交通流方面的研究

522东南大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　第37

基于二流理论的拥挤交通流当量排队长度模型(1)

卷

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种排队系统的平均排队车辆数

[3]

;随机过程使用

内一条路段上的变化.那么,如何处理过渡状态B以便更好地从宏观角度反映路段上拥挤交通流中的排队现象就成为问题的关键.

Prigogine等于1971年提出包含2种不同流量

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模式的交通流动力学理论.此后,Herman等于1979年以及1984年分别基于处理多车道交通的动力学理论提出了描述城市道路网络中密集流模

[13-14]

式的城市交通二流理论.该理论将交通流中的车辆分为运动车辆和停止车辆2类.

根据二流理论,将运动车辆形成的交通流称为行驶交通流,停止车辆形成的交通流称为阻塞交通流.将图1中过渡状态B的不均匀交通流看作A部分阻塞交通流和C和,即只含2图1中交通流的态,

基于二流理论的拥挤交通流当量排队长度模型(1)

Markov链方法得到了信号交叉口队列长度的时变

概率分布及其时间序列函数(假定车辆以Pois2son分布到达交叉口,绿灯期间以负二项分布离开停车线);累计曲线法绘制车辆累计到达、离去时空图或排队末尾车辆累计数时变图,使用图解法求解排队持续时间和排队长度,认为累计到达与离去

[4-6]

曲线之间的部分为排队部分;冲击波方法基于流体力学的假定,把交通流看作稳定的流体,认为2种交通流状态转化过程中形成冲击波,波阵面是2种状态的分界线,车辆在波阵面上完成速度的改变是瞬间的,当车速为0时加入排队队列,通过停

[7]

车波波速的传播时间来预测排队长度;神经网络利用模拟数据或调查数据对网络进行训练来获

[8-9]

得输入变量与排队长度之间的对应关系;微观模拟利用车辆驾驶员行为模型(跟驰模型、换道模型)再现交通排队现象,排队长度的确定基于车队[10]

时离开排队的思想.

,2种:①0;.基于不同定义的排队模型,,获得了不同的排

[11]

队长度计算结果.112　当量车辆排队长度

现假定一股交通流在一条单车道路段上运行,某一时刻位置1处由于红灯或事件使得车辆依次停车排队,经过一段时间,路段上交通流实际运行状态如图1所示,位置1到2之间的交通流状态分为3部分:A部分车辆速度均为0,交通流阻塞;B部分车辆速度依次增大,交通流密度由大变小;C部分车辆正常运行,速度和密度均为某一定值.3种交通流状态中A和C是均匀流,而B是不均匀流,B是交通流从C向A转化的过渡状态.从实际情况来看,阻塞交通流A中的车辆由于停车完全受到排队的影响,行驶交通流C中的车辆由于正常行驶完全不受排队的影响,而过渡状态B是一种渐变的非均匀状态,其间车辆由于减速而不能正常行驶,虽然没有停车排队,但是已经不同程度地受到排队的影响.事实上,过渡状态的交通流变化较复杂,很难用一种特定的规律来描述,而且在实际中不易观测,无法给人们一种关于拥挤程度的直观印象.另一方面,交通流在不同地点不同时刻往往会表现出不同的状态,交通工程中通常并不关心这些短暂的、瞬时的变化,常常关心的是一段时间

图1　位置

基于二流理论的拥挤交通流当量排队长度模型(1)

1发生事件后路段上交通流实际运行状态

图2　位置1发生事件后路段上交通流二流运行状态

前述第2种排队定义需要标定2个速度值,其

确定具有很强的主观性,因而排队长度的计算结果也会多种多样.本文采用第一种排队定义,把停止车辆形成的队列长度称为排队长度.交通流实际运行状态图中LA只能反映交通流A中停车车辆受到排队的影响,而不能反映交通流B中减速行驶车辆受到排队的影响,因此,这种排队长度不能充分体现拥挤流中的排队现象.事实上,交通流B包含2种成分,可以通过某种规则将其划分为截然不同的2部分,即阻塞交通流和行驶交通流.为了与LA有所区别,称LA′为当量排队长度,即交通流二流运行状态中阻塞交通流的长度.

为了计算当量排队长度,可以利用流量守恒方程建立单车道路段当量排队长度模型.如果多车道路段上没有车辆换道,可以分别计算每条车道的当量排队长度.然而,车辆换道是一个既定的事实,车道间的车辆交换率不易确定,不能直接计算每条车

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