深圳杯數(shù)學(xué)建模B題參考論文 深圳關(guān)內(nèi)外交通擁堵探究與治理

1、2013年山西賽區(qū)數(shù)學(xué)建模聯(lián)賽承諾書我們仔細(xì)閱讀了山西賽區(qū)數(shù)學(xué)建模聯(lián)賽的競賽規(guī)則.我們完全明白，在競賽開始后參賽隊(duì)員不能以任何方式包括、電子郵件、網(wǎng)上咨詢等與隊(duì)外的任何人包括指導(dǎo)教師研究、討論與賽題有關(guān)的問題。我們知道，抄襲別人的成果是違反競賽規(guī)則的，如果引用別人的成果或其他公開的資料包括網(wǎng)上查到的資料，必須按照規(guī)定的參考文獻(xiàn)的表述方式在正文引用處和參考文獻(xiàn)中明確列出。我們鄭重承諾，嚴(yán)格遵守競賽規(guī)則，以保證競賽的公正、公平性。如有違反競賽規(guī)則的行為，我們將受到嚴(yán)肅處理。我們參賽選擇的題號是從A/B/C/D中選擇一項(xiàng)填寫：B我們的參賽報(bào)名號為：參賽隊(duì)員（打印并簽名）：15一、摘要3二、關(guān)鍵詞3三

2、、問題重述與分析3四、模型假設(shè)3五、符號說明9六、模型的建立與求解9七、模型的檢驗(yàn)10八、模型的優(yōu)缺點(diǎn)分析10九、求解10十、合理化建議12參考文獻(xiàn)13深圳關(guān)內(nèi)外交通擁堵探究與治理、摘要交通擁堵是目前中國各大城市面臨的共同難題，但擁堵的成因各不相同，因而需要在摸清規(guī)律的基礎(chǔ)上有針對性地提出解決方案。就深圳而言，交通堵塞對人們出行造成了較大的影響，造成深圳城市交通擁堵主要原因：1、城市功能區(qū)構(gòu)建。2、城市公交發(fā)展相對緩慢，市民出行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理。隨著深圳城市的不斷擴(kuò)大，市民出行距離的加大，公交車輛還遠(yuǎn)不能滿足市民上下班或者出行的需要，城市公交發(fā)展卻相對緩慢，市民出行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致了交通環(huán)境

3、的進(jìn)一步惡化。3、城市道路交通規(guī)劃滯后。例如老城區(qū)路幅不寬，支路多、小街小巷多而且與主干道銜接相通，車輛交匯頻繁致使交通不暢，成為“瓶頸”路口。4、城市道路資源時(shí)常被侵占。5、部分路段紅綠燈過多。6、市內(nèi)停車供求矛盾突出。7、市民交規(guī)意識(shí)薄弱。公共空間中以各種方式進(jìn)行的空間移動(dòng)即交通的需求，它具有需求時(shí)間和空間的不均勻性、需求目的的差異性等特征。伴隨著城市居住人口的增長和經(jīng)濟(jì)速發(fā)展，人們對出行質(zhì)量的要求也逐漸提高。城市機(jī)動(dòng)車保有量持續(xù)攀升，居民出行機(jī)動(dòng)化水平升高，交通需求總量不斷增加。道路設(shè)施增長的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上機(jī)動(dòng)車增長的速度，交通需求與交通供應(yīng)不平衡，導(dǎo)致交通擁堵現(xiàn)象頻頻發(fā)生，給城市交通狀

4、況帶來了新的挑戰(zhàn)。交通擁堵是現(xiàn)代城市，尤其是大城市，不可避的交通問題。對路網(wǎng)進(jìn)行交通擁堵狀態(tài)的評價(jià)是改善其運(yùn)行質(zhì)量的前提和依據(jù)。我們通過圖論和電路網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)對交通擁堵給予恰當(dāng)?shù)脑u價(jià)，從而提出合理化建議，解決交通堵塞問題。二、關(guān)鍵詞：圖論、電路模型、線性擬合三、問題重述與分析1 .分析造成各關(guān)口擁堵的深層原因。以梅林關(guān)為例，考慮信息不完備的影響因素構(gòu)建關(guān)口交通模型，分析造成關(guān)口廣場區(qū)域高峰期擁堵的直接原因，對關(guān)口廣場各連接道路進(jìn)行分類或定出擁堵指數(shù)；根據(jù)你的模型參數(shù)，給出今后進(jìn)一步研究關(guān)口廣場擁堵問題所需交通數(shù)據(jù)的采集側(cè)重內(nèi)容建議。2 .在不增加關(guān)內(nèi)外通道數(shù)量的情況下，能否通過調(diào)整城市分區(qū)功能、

5、改變關(guān)口區(qū)域功能架構(gòu)以及改善交通管控措施等來緩解梅林、布吉等關(guān)口的交通擁堵；3 .如果可以增加關(guān)內(nèi)通道，試問應(yīng)選在哪些地方不考慮建設(shè)成本。交通需求是指出于各種目的的人和物在社會(huì)。4 .根據(jù)的知識(shí)可以知道交通堵塞問題可以抽象為電路網(wǎng)絡(luò)求電阻的問題，電阻越大，則交通堵塞情況越嚴(yán)重，通過交通擁堵系數(shù)的函數(shù)關(guān)系式求得當(dāng)因變量應(yīng)當(dāng)滿足的條件后使得通量最大從而得到解決方案。四、模型假設(shè)將交通網(wǎng)絡(luò)抽象為一個(gè)電路網(wǎng)絡(luò)如圖：抽出的圖即為附表中提到的干道。將附表1中的數(shù)據(jù)剔除掉數(shù)據(jù)為0、空、紅字?jǐn)?shù)據(jù)，對剩余的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)合并，對同一個(gè)地點(diǎn)7天內(nèi)24小時(shí)的車流量和車速進(jìn)行均值計(jì)算得到。繪制出流量y和時(shí)間t的關(guān)系圖得

6、到關(guān)系：所以107國道(廣深公路南頭檢查站南行-北-戰(zhàn)略的流量和時(shí)間的關(guān)系:y=197.72xA2-1545.0x+3712.10A2+i4.966x+5013.9(7.5x23)2、G4(廣深高速)(2260km+969m)南行-北-戰(zhàn)略所以G4(廣深高速)(2260km+969m)南行-北-戰(zhàn)略y=117.37xA2-1047.9x+2409.70y=A2384.19x+1651.1(7.5x23)3、松白路白芒檢查站入-北-戰(zhàn)略0(7.5x23)4、清坪快速清水河聯(lián)檢站出口北行-南-戰(zhàn)略7006005004003002001000（7.5x23）5、清坪快速清水河聯(lián)檢站入口南行-北-戰(zhàn)略

7、0（7.5x23）6、保潔路清水河檢查站出-南-戰(zhàn)略0（7.5x23）7、西環(huán)路清水河檢查站入-北-戰(zhàn)略5000（7.5x23）8、丹沙路沙灣檢查站入-北-戰(zhàn)略0（7.5x23）9、沙灣路沙灣檢查站出-南-戰(zhàn)略0x（7.5x7.5后，則在x=23時(shí)得到的通量最小，所以應(yīng)該將交通時(shí)間向交通暢通時(shí)間進(jìn)行靠攏。五、符號說明x-時(shí)間；y-通量六、模型的建立與求解車速一一流量關(guān)系一般形式，當(dāng)交通量較小時(shí)，車輛之間的干擾不大，高速行駛的車輛超車時(shí)機(jī)較多，此時(shí)，車輛行駛的速度主要取決于其機(jī)械性能和道路幾何特性，我們稱這時(shí)交通流狀態(tài)為自由狀態(tài)。隨著流量的增大，車速也隨之降低，開始時(shí)，降低的速度不是很大，當(dāng)交通

8、量接近道路的通行能力時(shí)，降低的速度增大。當(dāng)交通量到達(dá)通行能力時(shí)，車流量到達(dá)最大值。當(dāng)更多的車輛試圖進(jìn)入道路時(shí)，交通流變得不穩(wěn)定，流量開始下降，同時(shí)車速也會(huì)進(jìn)一步下降。1對車速一一流量關(guān)系產(chǎn)生影響的主要因素包括：(1)地形及道路幾何特性，如平縱線型、視距等；(2)車輛特性；(3)非機(jī)動(dòng)車的混入；(4)路邊“摩阻”車速一一流量關(guān)系的型式多車道汽車專用公路與單車道或雙車道普通公路的主要區(qū)別在于超車時(shí)機(jī)。對單車道或雙車道普通公路而言，車輛的超車時(shí)機(jī)取決于雙向流量以及車速的分布，當(dāng)超車視距不夠時(shí)，所有希望超車的車輛形成一個(gè)車隊(duì)，其行駛速度受車隊(duì)中速度最慢的車輛控制。因此，在道路的通行能力尚未到達(dá)時(shí)，不同

9、車型車輛的行駛速度即趨一致。對多車道公路而言，一個(gè)方向至少有兩個(gè)車道，超車可以在一個(gè)行駛方向完成，超車所需要的車頭間距將小很多。因此，只有在交通量接近通行能力時(shí)不同車型的車速才能趨一致。二級汽車專用公路及普通公路、多車道汽車專用公路的車速一一流量的一般關(guān)系。每條曲線代表一種車型的車速流量關(guān)系。從中可以看出，單、雙車道普通公路及二級汽車專用公路的車輛的行駛車速隨交通量增大而降低，當(dāng)交通量到達(dá)一定水平(未到達(dá)通行能力)時(shí)不同車輛的行駛速度趨于一致，然后各種車輛以相同的車速行駛直至達(dá)到通行能力。我們將車速趨于一致時(shí)的交通量定義為收斂交通量，相應(yīng)的車速為收斂車速；到達(dá)通行能力時(shí)的交通量為飽和交通量，相

10、應(yīng)的車速為飽和車速。對于汽車專用公路而言，當(dāng)交通量較小時(shí)，不同的車型其行駛速度也有所不同，隨著交通量的增大，所有的車速均有所下降，當(dāng)交通量到達(dá)通行能力時(shí)，所有的車輛均以飽和車速行駛。七、模型的檢驗(yàn)帶入路口的其他日期的通量和時(shí)間的關(guān)系基本吻合。八、模型的優(yōu)缺點(diǎn)分析優(yōu)點(diǎn)：1、原創(chuàng)性很強(qiáng)，文章中的大部分模型都是自行推導(dǎo)建立的；2、建立的規(guī)劃模型能與實(shí)際緊密聯(lián)系，結(jié)合實(shí)際情況對問題進(jìn)行求解，使得模型具有很好的通用性和推廣性；3、模型的計(jì)算采用專業(yè)的數(shù)學(xué)軟件，可信度較高；4、對附件中的眾多表格進(jìn)行了處理，找出了許多變量之間的潛在關(guān)系；5、對模型中涉及到的眾多影響因素進(jìn)行了量化分析，使得論文有說服力。缺點(diǎn)

11、：1、規(guī)劃模型的約束條件有點(diǎn)簡單；2、沒有很好地把握論文的重心，讓人感覺論文有點(diǎn)散。九、問題求解1、首先，南頭關(guān)是深圳西部的交通咽喉，是除了廣深高速上同樂關(guān)之外特區(qū)進(jìn)出寶安的唯一通道。市內(nèi)的深南大道、北環(huán)大道、濱海大道等幾條主要交通動(dòng)脈一起在這里交匯，由此帶來了龐大的車流，而且車流中50%以上是體型巨大、車速較慢的貨柜車。其次，從去年開始，有關(guān)部門為了讓從關(guān)口北面逆道而來的一小部分車輛在關(guān)口前面路段分流而設(shè)置了一組紅綠燈。這組紅綠燈交換時(shí)間長達(dá)600秒，由于車流量太大，每次紅燈一亮，車隊(duì)立刻排起長龍。記者通過粗略測算，每次紅燈亮一分鐘，就會(huì)增加200輛車排隊(duì)等候。其三，在過關(guān)以后，90%以上的

12、車要左轉(zhuǎn)駛上107國道，10%的車要直行經(jīng)一條小路進(jìn)入寶城。但因?yàn)閺某鲫P(guān)開始一直沒有導(dǎo)向車道分流，車輛常?；ハ啻┎濉Ｆ渌?，在南頭關(guān)設(shè)立站牌的有301、311等十多路公交車。數(shù)量如此眾多的公交車在此交匯，讓原本并不寬敞的關(guān)口前方停車處擁擠不堪。2、治理深圳城市交通擁堵的對策與建議加強(qiáng)深圳城市交通治理，對于改善城市交通環(huán)境、方便人民群眾出行以及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有著十分重要意義，有利于提高深圳城市品位和整體對外形象。因此，治理深圳城市交通擁堵刻不容緩。我們特提出如下的對策與建議：1調(diào)整和優(yōu)化城市功能分區(qū)。建議重新調(diào)節(jié)和優(yōu)化城市中心區(qū)的功能分區(qū)。2推行公交優(yōu)先發(fā)展政策。國內(nèi)北京、上海等城市的交通堵塞現(xiàn)

13、狀提醒我們，僅靠拓寬馬路不能根本解決城市的交通問題。公交優(yōu)先是解決交通擁堵的根本途徑。城市公共交通優(yōu)先即“人民大眾優(yōu)先”，優(yōu)先發(fā)展公共交通，提高公共汽車運(yùn)行效率，確保市民上班、購物、入學(xué)時(shí)都能乘上快速、便捷的公交車，用有限的路面乘載盡可能多的交通參與者。只要公交車做到方便、快捷、安全、舒適、價(jià)廉，深圳的公交車的發(fā)展一定會(huì)進(jìn)入良性循環(huán)，而進(jìn)入良性循環(huán)后的公交，一定會(huì)大大緩解深圳城市交通堵塞問題。3搞好規(guī)劃，完善路網(wǎng)建設(shè)。在完善制定城市發(fā)展總體規(guī)劃的同時(shí)，要加快制定深圳城市交通管理發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃，其中應(yīng)包括路網(wǎng)結(jié)構(gòu)規(guī)劃、交通規(guī)劃、交通安全管理規(guī)劃、公交規(guī)劃、停車規(guī)劃等。4完善和恢復(fù)停車場功能，提高利

14、用率。在深圳交通擁堵的重點(diǎn)區(qū)域新建地下停車場或重點(diǎn)恢復(fù)挪作他用的大型地下停車場的停車功能；加強(qiáng)和標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)有停車場的管理，改善原有配建地下停車場進(jìn)出口標(biāo)識(shí)，提高現(xiàn)有停車場的利用率；鼓勵(lì)臨街單位開放內(nèi)部停車場接納社會(huì)車輛停放，解決停車難和亂停亂放等問題，并根據(jù)不同的路段或區(qū)域，制定不同停車服務(wù)價(jià)格，同時(shí)推行分時(shí)段彈性停車收費(fèi)制度，催促車輛快速流動(dòng)，減少擁擠的路段和停車場的壓力。根據(jù)不同的道路狀況及交通流量設(shè)置路邊臨時(shí)停車場，但要嚴(yán)禁主干道停車；嚴(yán)格限制次干道停車；支道停車應(yīng)保證機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車和行人足夠的通行空間。我們認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)市區(qū)停車是合理使用道路資源緩解市區(qū)交通擁堵的有效舉措，也是公平使用公共道路

15、資源，保障行人公平共享行路權(quán)的公平舉措。5正確設(shè)置步行街和單行道正確設(shè)置步行街和單行道不失為一種減少城市交通堵塞可行的方法，問題是要正確設(shè)置，其宗旨應(yīng)是方便老百姓而不是管理者。6合理設(shè)置交通信號7盡快推行錯(cuò)時(shí)上下班制實(shí)行錯(cuò)時(shí)上下班是解決交通擁堵的一種手段。但哪些單位適合錯(cuò)時(shí)上下班？錯(cuò)時(shí)上下班會(huì)給哪些單位或行業(yè)帶來不便？需要有關(guān)部門提前進(jìn)行調(diào)研。我們建議實(shí)行錯(cuò)時(shí)上下班，企業(yè)單位上下班時(shí)間適當(dāng)提前，商業(yè)單位上下班時(shí)間延后，政府機(jī)關(guān)、事業(yè)單位、學(xué)校、醫(yī)院上下班時(shí)間維持現(xiàn)狀不變。錯(cuò)時(shí)上下班雖然對于緩解交通擁堵是一個(gè)比較好的方法，但真要解決問題，關(guān)鍵還是要在減少機(jī)動(dòng)車使用量的同時(shí)，完善城市和交通規(guī)劃與布

16、局，大力發(fā)展方便快捷的公交系統(tǒng)，可以適當(dāng)增加公交車數(shù)量，錯(cuò)時(shí)上下班高峰時(shí)間，讓所有公交全部上路。造成各關(guān)口擁堵的深層原因是私家車增多、人們越來越傾向于自駕上班而放棄選乘公共交通、立交橋?qū)徑饷妨株P(guān)路段擁堵未起很大作用。3、有關(guān)部門應(yīng)從主干道的通暢和多數(shù)司機(jī)的方便考慮，取消南頭關(guān)的紅綠燈；關(guān)口應(yīng)提前設(shè)置導(dǎo)向車道，出關(guān)后增加交通欄桿，杜絕亂變道、穿插現(xiàn)象；標(biāo)準(zhǔn)公交車、出租車上下客秩序。新洲立交、彩田立交，而僅有的兩座立交橋東行出梅林和從西邊來入梅林都僅僅只有一個(gè)車道的出口入口，由此很容易地看出，是靚麗而悠長的北環(huán)大道卡住了梅林片區(qū)的咽喉要道，使梅林變成了一個(gè)肚子大而嘴小嘴少的口袋，里面的滾滾車流出

17、不來，外面反方向的滾滾車流又進(jìn)不去，而跨越濱河大道的四座立交橋間距只有600米，并且都是超寬體8-12車道的立交橋，疏解了濱河大道以南片區(qū)大量的南北走向的車流一解決梅林片區(qū)交通擁堵的最根本、最有效手段就是再修建兩座跨越2.5公里長北環(huán)大道這一交通屏障的南北向?qū)掦w立交橋和地下寬體隧道，以此來改變梅林片區(qū)肚子大嘴小嘴少的嚴(yán)重弊端。梅林片區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)狀一一出梅林東行方向是去往城市主城區(qū)的方向，是車流量最大的方向，然而在梅林東出口出梅林東行是一個(gè)車道的出口，西出口出梅林東行也是一個(gè)車道的出口另一個(gè)方向進(jìn)林也是如此，根據(jù)用度系數(shù)可知107國道，和清平快速兩路口擁堵嚴(yán)重，尤其是107國道十、合理化建議1

18、:用動(dòng)態(tài)的收費(fèi)方式讓車輛主動(dòng)避讓高峰路段和時(shí)段每10分鐘計(jì)算一次，根據(jù)各路段的車輛保有量和通行速度評估擁堵的程度來確定擁堵系數(shù)，根據(jù)擁堵系數(shù)來收費(fèi)，如果能夠追蹤每輛車經(jīng)過的路口的次數(shù)或在各路段的停留時(shí)間來打分計(jì)算擁堵費(fèi)，技術(shù)手段上可以用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，通行證、車牌錄像識(shí)別方式來判斷。擁堵系數(shù)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)擁堵改善的程度進(jìn)行調(diào)整，盡量以最少的收費(fèi)到達(dá)盡量好的效果。時(shí)刻播報(bào)前10大擁堵區(qū)的擁堵系數(shù)，也可讓行車者通過、短信、網(wǎng)絡(luò)查閱當(dāng)前、歷史、預(yù)測的擁堵系數(shù)和收費(fèi)，讓開車者盡量繞行擁堵區(qū)。2:對于居住在附近地區(qū)的車主在該地區(qū)通行時(shí)可減免一定的擁堵費(fèi)，減少回家要多付費(fèi)的抱怨。根據(jù)實(shí)際情況豁免或減免公共交通和一些急救車輛的擁堵費(fèi)，豁免或減免的情況要公示。節(jié)能車輛和電動(dòng)車可以減免部分擁堵費(fèi)，減少擁堵時(shí)的廢氣排放。3:交通事故收取擁堵費(fèi)，根據(jù)擁堵時(shí)間和道路擁堵系數(shù)加數(shù)倍收取雙方的費(fèi)用，鼓勵(lì)盡快協(xié)商解決，無過錯(cuò)方擁堵費(fèi)至少也要收30%費(fèi)用不一定高，關(guān)鍵是一種輿論導(dǎo)向作用，現(xiàn)場處理的交警可以有權(quán)利現(xiàn)場確定。4:高峰期可考慮增加擁堵區(qū)的停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)5:每輛車建立