第章宏觀交通流模型

第六章

宏觀交通流模型2008年11月7日交通模型的分類按照對交通流細節(jié)描述的不同，一般把交通流模型分為三大類：基于自驅動粒子理論的微觀模型基于空氣動力學的中觀模型基于流體力學的宏觀模型宏觀交通流模型三元素：Speed——速度flow(orvolume)——流量Concentration——密度交通流的宏觀模型力圖以車輛的平均密度ρ(x,t)、平均速度v(x,t)及流量Θ(x,t)等宏觀量來刻畫交通流，研究它們所滿足的方程，并使之適合于實時仿真宏觀交通流理論遇到的兩個問題1、模型假設路段的獨立性與實際路網(wǎng)中路段之間的相關性2、將路網(wǎng)分解評價后，對整體路網(wǎng)的性能評估交通仿真？第一節(jié)旅行時間模型用于評價路網(wǎng)某一特定時刻的運行狀況指標：平均旅行時間（averagetraveltimes）平均速度（meanspeeds）以CBD為中心的交通特性交通強度(I)單位面積上單位時間內(nèi)通過的所有的車輛(折合成標準車輛)的行駛距離總和.圖形符合指數(shù)模型，如下：

此式表明，離CBD越遠，交通強度就越小此處，A與a與城市用地性質(zhì)相關，每一個城市都有其特定的值；同時，A也取決于高峰與非高峰的交替周期,r為道路距城市中心的距離。以CBD為中心的交通特性道路占地比例f與距CBD的距離r，關系可由下式來表示：此處，B取決于個城市的用地性質(zhì)以CBD為中心的交通特性平均速度v與距CBD的距離r函數(shù)關系V=a×rb6.3r小于等于0.3km時Wardrop（1969），假設在城市中心的速度為0，a，b為常量假設在城市中心的速度為c，a，b為常量V=c+a×rb6.4Beimborn(1970)，早期的線性理論，將區(qū)域的邊界定義為車輛速度達到最大值時候的點的連線：v=a+br(6.5)AngelandHyman（1970），對于單一的城市，有負指數(shù)關系：v=a+b×e-cr

（6.6）LymanandEverall（1971）

提出的函數(shù)關系：

（6.7）

幾個公式的函數(shù)表示6.3公式曲線6.6公式曲線6.7公式曲線下圖顯示的是用Nottingham的多組數(shù)據(jù)用式6.3進行擬合的情況。英國的八個城市的數(shù)據(jù)對比r=0.27~0.36時,可將公式簡化成：v=k×r1/3（6.8）此處，k與城市人口增長及高峰和非高峰出行時段有關，高峰時段k比非高峰時段小9%。speed=60km/h時，負指數(shù)公式可簡化成：v=60-a×er/R（6.9）此處，R與城市人口增長及高峰和非高峰出行時段有關，第二節(jié)

一般網(wǎng)絡模型2.1網(wǎng)絡通行能力

N單位時間內(nèi)進入中心區(qū)的車輛數(shù)

A城區(qū)面積;f道路占地比例

C交通能力（單位時間單位寬度通過的車輛數(shù)）建立的模型如下：

一般辰把按3種路腹網(wǎng)類穴型劃購分，消如下恥圖Wa挽rd狹ro享p速度-流量姻模型腔在倫薦敦對C值進仇行了敲估計敬。?？剐腿缇障鲁缘K道路獻寬度觸，并天折算掀為英騾尺，奮得到注意：當欠使用影不同窄的速絹度-流量誓模型遞時，紫得到誼的C值的悶估計袖模型見也不芬同，描所以滔前者泊的選京擇很摸重要餅。運用教上式蠅對三淺種不卷同的腦道路予繪制范的曲浪線現(xiàn)在速將16個點跡放在爆一起邀進行才研究蹦，對志這組胡數(shù)據(jù)甲采用艱現(xiàn)行撐回歸扒技術隔獲得涌的模禁型注意：在考唐慮數(shù)廢據(jù)采社集期吸間路鐮網(wǎng)的速通行議能力蟻的變回化后景，按捷可比壇性對海數(shù)據(jù)煤進行亭了調(diào)粒整（底針對拼基年穿）采集芳同一餡年的玩星期將天的卡低流郊量數(shù)瘡據(jù)，芝所繪迫制的絲式曲線陡如下風圖速度容和流抗量的說關系棒與所地處的稀地理堂位置循關系劉很大急。下瓜圖為構倫敦錯市內(nèi)音區(qū)和乓外區(qū)錢的速盲度和散流量懸關系穴圖。內(nèi)區(qū)沙的回伶歸方金程為：外區(qū)徑的回絡歸方碗程為：在研渡究平撈均速能度和幫平均縮慧流量石時，筑直接侵把平潮均道陣路寬石度和被平均洽交通士信號既控制揮間距機考慮隊進去葛，由胸此，針有假設上式兆可以透改寫司為：式6.慢19考慮簡了多桶種因承素后朵的速閥度和局流量庸關系廚。如蹦果把叔道路貼寬度架也考涉慮進啦來，糞則有倫敦灑市中塔心Vr地=2紫8-淡0.丸00尼56糊q,后根詳據(jù)經(jīng)底驗調(diào)敵整為Vr嬸=2犯8-錦0.原00躍58形q。以跪倫敦搶為例控，取Q=豪26饞10逆(p短cu仆/h量),作fb針=0帖.0餃05脊07訓(估計囑值)則為根據(jù)然倫敦陣市的戰(zhàn)數(shù)據(jù)圾，對6.遺20進一掠步修獻正為旬：交叉閉口的垂通行顛能力憐與停板車線腔的寬煩度（員道路糠寬度疼）存禾在比墊例，最后6.師22和6.窯25代入6.綠18得到道路濁寬度掉和平恥均行猾程速誘度的擱關系信號歉控制債交叉謠口密寺度和景平均題行程廈速度丙的關溉系綠信交比與睡行程乘速度襖的關給系平均毫速度脖和交殖通密謀集度蛇的關旱系平均內(nèi)速度旦和單袖位時郵間路興網(wǎng)上沸車輛蒼總的斤行駛腐距離魚的和槳的關災系2.悼3一般允網(wǎng)絡遲模型神和網(wǎng)揀絡參絞數(shù)采用寧以下永幾個誼變量I交通張強度坡；R交通凍密度考；u加權堅區(qū)間教的平唇均速存度，盜建立膚了模堆型。M值接駐近-1，上捆式化卸簡為對a值的禿研究道路耐寬度暖、交德叉口甘密度團等路粥網(wǎng)特范征對a值的秒影響乳很大革。因動此，a值可赴以作陽為度包量路鎖網(wǎng)特巖征和榴交通俗行為腦的特持征值雙流嬌（Tw扯o稱Fl減ui封d）指交通扁流內(nèi)的兩冰種不及同運震行狀善態(tài)的雖車輛:移動渠和停組止第三堆節(jié)仇雙流咬理論（Tw梅o-瞎Fl司ui搶d廁Th嘆eo改ry）兩個妨基本柱假設路網(wǎng)餡的平葉均運慮行速粘度與疏路網(wǎng)悉中正來在移比動的重車輛賢的比赴例(f袍ra猾ct就io夜n)成一釣定的活比例路網(wǎng)漿中測床試車告輛的乓停止段時間奴比例貿(mào)與同摘一時吳段該括路網(wǎng)瘡的平友均停埋車時巡壽間比襪例相踩等平均便最大志運行巡壽速度移動積車輛彎的平題均運棍行速趕度移動幕車輛尸的比對例標志筆路網(wǎng)化服務那水平掉的系跪數(shù)式6.網(wǎng)33式6.伏34式6.漢35式6.虹36兩個誓參數(shù)紙：予和標定艘：3.楊1雙流啊模型雁參數(shù)移動嘩單位眼距離斑的最浙小行多程時換間其值陽介于1.劃5到3.頭0分鐘/每英倚里，筐通常擾較小衣的值脂反應急了較暈好的頑路網(wǎng)開狀況式6.顧35令n=寨0n標志縮慧當交供通需白求增擦加時表路網(wǎng)拌抵抗騙服務殿水平幅下降蓬的能顛力，剛其值湊越高讀表明墓需求煩增加樹時路兵網(wǎng)水臂平下景降越鵲快。英其值銅通常其為0.恩8到3.赤0。通常狼來說壇這兩模個值棍越小屆路網(wǎng)那就越蔬好3.蚊2駕駛糾員行金為對跟參數(shù)腿的影太響參數(shù)躬的估蒙計：荷駕駛哪員跟貌隨指卻定的顛某輛會車并倒且盡測量模店仿前驅車行現(xiàn)為行服駛單磨位距趟離，哲記錄甚停車賭時間賞、總骨時間礎，用羽最小灶二乘燭法得與到參吳數(shù)。研究蜘表明懶當指診示駕封駛員微“激帳進的草”駕患駛和首“保秧守的廢”駕辛駛，掩在同驢樣的悶時間煙對同猶樣的范網(wǎng)絡富得到浙的曲法線完茫全不貨一樣損。3.羞3路網(wǎng)雹特征趴對參碧數(shù)的躬影響市現(xiàn)渠場研喘究(F報ie炕ld斤S頭tu鴿di臟es望)道路商的幾叫何特沖征以柔及交兇通控賤制等填因素憤在路勤網(wǎng)服逮務水混品中鬧扮演讀了很饞重要版的角汗色。如果石能建萍立這擠些特免征與緞雙流糖模型磁參數(shù)擋的關狹系，良那就架可以搖通過大改進右相應教的特益征來金優(yōu)化窯交通透流，歷同時醬也為致相關熱的優(yōu)漁化措走施提聯(lián)供了別一個臣比較踢的方更法。Ar日de俊ka乖ni網(wǎng)e子t應al餐.晶(1顯99腹2)平均怖街道歐長度單行舞線比獻例道路夾的平爹均車具道數(shù)交叉距口密面度信號菊燈密治度平均秧限速允許潔路邊盲停車粘的道掠路長齒度比醒例……X2：單行目線比濫例X3：道路形的平笨均車郊道數(shù)X5：信號較燈密犬度X6：平均討限速X1龍0：組成孟綠波耐的信芽號比漢例3.優(yōu)4雙流那模型播參數(shù)謙：通駁過電象腦仿蛾真估艷計相比利現(xiàn)場沸數(shù)據(jù)皺，電旋腦仿唱真有勵許多周優(yōu)點鳳，如胡一些醫(yī)現(xiàn)場腸沒有點發(fā)生緞的情揀況可六以通碧過仿毯真來肥估計啄，一肌些新驚的控我制策窮略可聯(lián)以被隆測試傭等等襲。對于巷雙流渾模型邊來說德，仿餐真可共以使席用路犧網(wǎng)中鋒所有孤車輛快的數(shù)肯據(jù)來晌估計帳參數(shù)衰，而羨現(xiàn)場蠟調(diào)查當只能龜使用缸一個邁很小甲的樣挪本。TR委AF代-N襪ET鉗SI岸M潮(M呈ah壞ma退ss洗an閱i拳et供a素l.包1啊98允4)雙流補模型解中，毫仿真新通常列都使須用普扎通的晶網(wǎng)格魂結構顯路網(wǎng)洪來消崖除一容些特豎殊的逮路網(wǎng)脆特征己對參彎數(shù)的草影響垮。比較繡典型海的是籃采用賭一個5截x籌5的網(wǎng)董格，蟲道路粘都是貪雙向泰，每收個交向叉口萌都設宣有信押號燈美，車待輛均阻衡運柴動。能路網(wǎng)連是封冰閉的臨，因午而密殘度是額一個弄恒定潔值。慰路網(wǎng)懲在不恒同的終密度奏下（越從接租近0到60或80輛/每車動道英哨里）撈運行5到10次，吧得到匯所有例車輛哨的總嬌時間幕和移枕動時竹間，葵用來坡估算哲雙流穩(wěn)模型欄參數(shù)碧。在早乖期的嬌仿真旁中，殼隨密全度的罩增加揪，T和Ts增加銜，但Tr幾乎特保持脖恒定此，說迷明n值很扇小。這是澆由于NE饅TS繭IM極少爆產(chǎn)生主一些巖現(xiàn)實僑中經(jīng)訴常出諷現(xiàn)的憐車輛宴的相版互影伍響，象交通添流比謹實際型情況安理想蛛化。NE混TS朵IM通過不加入之短期餐事件(s霉ho脾rt季-t刻er關m蓄ev帆en幫t)來模閉擬實爆際情源況，董用戶每可以賺指定舉短期錫事件盞的平虜均持急續(xù)時發(fā)間和瞇頻率犧由程愿序隨蛛機產(chǎn)漏生。雙流端模型鉛參數(shù)娃對短拍期事停件十坦分敏勞感。血當加般入一具個持禾續(xù)45秒沒頂兩分熱鐘發(fā)槳生一蚊次的俱短期習事件隱后，n從0.封07奸6提高央到0.東84扒5，Tm從2.腐23虛8下降彼到2.肚13嗓5。仿真從還引棄出了蹤蝶一個鑄評估曠傳統(tǒng)驚搜集錯數(shù)據(jù)鏡方法喘估計坑參數(shù)胳的問僻題(W劃il楚li保am并s務et枝a圾l.曬1陪99言5)仿真脫使用視的是旋路網(wǎng)振中所民有車請輛數(shù)易據(jù)來百估計辜參數(shù)列，而狂傳統(tǒng)桌方法割只采常用了近很小世的樣溉本。由于怕雙流群模型姑是非鳳線性章的，稅在路爐網(wǎng)級鎖別和辭個體腰車輛習級別奮得到等的參艱數(shù)是顆不一繡樣并咳且沒耐有可短比性但的。在應浸用中究，雖麥然路蘇網(wǎng)和鑼個體砌級別京得出庸的參篩數(shù)不宋能直遲接比兵較，睜但當免采用野同樣慶的取墨樣策首略時朽，可賤以認便為雖莫然得箏出的捐參數(shù)辜都與淹“真憂值”員有偏菠差，虜?shù)€哈是可揮以直曾接比茂較。3.焰5路網(wǎng)爐特征曬對參嫁數(shù)的泉影響:仿真斯研究(B眉ha射t鋤19油94沒)平均找街道責長度單行買線比涼例道路咸平均柏車道姑數(shù)平均愁限速構成圣綠波稼的信扮號數(shù)擾比例……X2：單行撫線比肥例X3：道路笛平均橋車道脂數(shù)X5：平均畜限速X6：平均巖環(huán)線費長度3.鹽6雙流慕模型透的應羅用NE鴉TS閑IM被用馳來反披應Sa極n攤An期to紐奉ni筋o的交保通狀毅況，因以定偉量的沈評估嶄其商量業(yè)區(qū)異交通弟信號悄重新糧配時配后的墾對路躁網(wǎng)的麥改善吼作用痛。模型勸校準玻：增加棄駕駛確員慵嚷懶度(s惕lu蠟gg庭is廉hn遍es潛s)：增慶加排信隊放祝行時侵的車喪間間柴隔，躁減少獄最大挑加速協(xié)度值增加山車輛/駕駛朵員類性型，撥擴大帝慵懶念度的刻選擇惰范圍降低筒期望勢速度耕，高英峰期32湯.2盒km籮/h，非民高峰慰期40擴.2保5k程m/鉆h(D睜en戒ne共y互19層93環(huán))3個效基用度截量標拍準(M妹OE返s)：總延嚴遲停車構次數(shù)燃油仍消耗研究即表明善校準務對度捆量標舍準的鑄影響珍比信紐奉號配該時改傷變的金影響枝更大磁。改善運程度械的誤正差在魄校準輕前從16監(jiān)%到13杯2%不等危。第三筋節(jié)負雙湖流理正論第三遍節(jié)誘雙流堪理論一、轉基本帝理論1.概念在城市艦中心鄙區(qū)，交鹽通流做中的辛車輛軌可以凈分成揚兩類賠也就惱是雙羊流，豆一類壞是運僚動車孔輛，劇一類售是?？管噸忀v。停止到車輛錦是指兔在交博通流差中停抹頓下筒來的素車輛羽，停裁車的息原因素包括層信號斜、標休志、臨時哭裝卸認貨物宣、臨撲時上繡下客、擁皂擠等紫，但不爸包括年車流件以外陰的停方車，如意停車腥場停眠車、叮路旁描停車扛位的轉長時寒間停宣車等車。第三乳節(jié)酷雙貝流理吳論2.雙流企理論兆的兩毅個基蕉本假儉設（1）車街輛在遞路網(wǎng)扔中的匹平均姨行駛擺速度燒與運貢行車春輛所漢占比政重成活比例駐。其中饞，黃行駛后車輛驗的平稻均行柱駛速吹度；行駛救車輛系的比跪重；最大舞平均俊行駛量速度裳；道路俯交通屋服務伶質(zhì)量嶺的參撞數(shù)。第三叛節(jié)字雙像流理毀論定義牛平均孟行程徒速度V=則有塌：令和為停團止車鴨輛比汪例，傲則有這樣班式（6.團30）可角寫成擴：邊界缸條件餓為：園時，疼；鈴時勢，第三市節(jié)于雙威流理景論（2）路齊網(wǎng)中亞循環(huán)釀試驗侵車輛逢的停醫(yī)車時流間比舌例與疫路網(wǎng)冷中同嬌期運貪行車此輛的虎停車揮時間碰比例區(qū)相等五。其中遇平均否行程神時間炊；停止唯時間平均陸運行銀時間第三倉節(jié)束雙達流理化論由式烤（6.泰31）可新得：把式漸（6.隸32）代囑入上出式得班：第三狡節(jié)留雙職流理騾論由于誰，解耗得：相應習地有旗：第三呢節(jié)兄雙貴流理鄭論3.模型肆標定為了國便于蚊標定脊模型嫂，對纏式6.諸35兩邊役同時妹取自舒然對丈數(shù)，邁得到肆：運用檔最小且二乘抖法進紫行線說性回訪歸便巾可以爹標定德模型騰。圖6-相19為試靜驗觀恩測結搶果。第三靠節(jié)耳雙寨流理辮論第三搭節(jié)溜雙裕流理仔論4.意義將交乞通規(guī)背劃分雁成雙梳流的嶺目的藏就是諒要定滾量描鐘述路秀網(wǎng)的月服務端水平栗。很健多實航際研壇究結愿果證晝實了盜雙流甜模型朋，表呼明用渣參數(shù)拳和雕能夠蜓很好縫地反典映城靈市路扯網(wǎng)的焦交通貌狀況宗。第三得節(jié)嘆雙灶流理軌論二、蠟雙流割模型姑參數(shù)葬（濫、湯）1.參數(shù)腿的意投義參數(shù)齊是單趟位距平離上肯平均致最短菌行駛獸時間凝，其曉含義廣是車簽輛在吳路網(wǎng)關上沒障有任睡何停拖頓且括行駛顯通暢飾時所儉耗時翅間。陷一般憑情況蓋下，易是指播在低戒流量庫下測羞得的喂最小牢平均群行駛吳時間匆，其防值在1.炎5~欠3.廟0之間孕變化侵。蜂值若營大，渠則說臘明路思網(wǎng)條孝件差備，反搜之則魂說明饞路網(wǎng)估條件蠅好。第三流節(jié)酬雙侮流理遠論參數(shù)n表示藝道路撲交通堅服務頑質(zhì)量披，它的索大小你代表玻了路螞網(wǎng)環(huán)杠境變則化的蹈快慢。如星果n值較攝大，罩隨著買交通晚需求坦的增侮加，沸路網(wǎng)攻環(huán)境掘變差牛的速賭度也巾就較首快。N值在0.攀8~喪3.掛0之間雁變化拜。由此謹可以素看出鵲，雙獲流模碎型的寫參數(shù)專反映千了路腥網(wǎng)對屈交通弊需求智的敏奔感性馳，所放以常萍被用聚來評遮價各斤種交局通需喬求狀掌態(tài)下由的路也網(wǎng)狀濤況。第三出節(jié)炭雙窩流理膜論第三啞節(jié)劈燕雙走流理巴論2.駕駛愧員行筆為影戲響第三喜節(jié)命雙宵流理遺論3.路網(wǎng)頑形態(tài)分的影驢響路網(wǎng)在的地梨理形澤態(tài)和撿交通鴿控制巡壽對路怠網(wǎng)的牽交通擺服務思水平攏有較窩大的雷影響陷。如西果能垂夠建扭立這壯些因骨素與刻雙流需模型酒參數(shù)猜之間單的定藏量關鼓系，醋便可忘從中龜體會坊出改如進交囑通流深的辦喪法，孟并能集提供予不同傅改進局措施貌的定穗量比別較手詢段。19烏86年，Ay浸ad敏h選擇勤下列鋒因素柱進行擋研究箱：每撞平方插英里鼻車道琴數(shù)；器每平粥方英妖里交思叉口禿數(shù)；齊單向指交通蜂街道副比例秩；平革均信穩(wěn)號周但期長展度；俘平均模街區(qū)浸長度炸；平嘉均每欣條街森道的濱車道戚數(shù)；票街區(qū)牛的平設均長話寬比薄。分麗別用C1-C7表示鹿。第三帖節(jié)凍雙豎流理曉論結果柱有三敲個變盾量被傅確定冶有用程：19奏92年，Ar月de叮ka面ni骨e耳t巾al緩.選擇誕了10個與農(nóng)路網(wǎng)批有關漸的因宗素，柿包括姑：平脊均街賀區(qū)寬咳度；案單向澆交通烤街道慨比例全；平查均每俗條街粗道的遼車道歸數(shù)；框交叉盜口密腦度；辣信號問交叉素口密楊度；獵速度親限制藝；平索均信辜號周賠期長鞋度；土允許售路邊非停車協(xié)的道寨路長晚度比踏例；唱感應吳式信罰號交謀叉口味比例渣；入巾口引匪道信胖號協(xié)暈調(diào)控驗制比踩例。紅分別喬用X1-X10表示她。第三龜節(jié)疫雙饒流理棚論得到滋模型販：結論裂：用濟多元聞線形漏回歸香方法秒可以榴建立踩路網(wǎng)廚形態(tài)圓一雙昏流模謹型參恰數(shù)之書間的慰關系減模型城，但有變量殖的選關擇和暴數(shù)據(jù)香的獲桶得比岸較困晉難。第三君節(jié)憤雙華流理鳴論4.用計紫算機俗標定驢模型目前甚，對馳雙流詞模型傅的標辮定普籌遍采柿用計宏算機闖模擬趣方法寇。優(yōu)點是可鼓以變堵?lián)Q路聾網(wǎng)形漢態(tài)，框利用路設想害的路覆網(wǎng)形攻態(tài)，燥改變犁控制聰條件片等等薯，且趁成本哥低廉拒。缺點是模恭擬本呀身需舍要不弊斷的懲改進圍，使然其更甩能反