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《北京工业大学》 2015年
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快速路公交停靠站设置对主路交通运行影响研究

张洪宾  
【摘要】:随着城市交通需求的不断增加,大城市交通拥堵越来越突出,严重影响人们对快速、高效城市交通生活的追求。作为城市重要交通通道,快速路具有通行能力高、车速快的特点,承担了城市大部分交通量,对提高城市道路运输服务水平、缓解城市交通压力具有重要作用。然而,在许多大城市,城市快速路的交通功能正在逐渐消失,交通拥挤经常发生。快速路公交停靠站设置是造成快速路交通拥堵的众多因素之一。随着公共交通需求的增大,为了提高长距离公交车辆的运行效率与可靠性,许多大城市已在快速路设置公交停靠设施,例如北京市三环快速路双向设有68个公交停靠站。公交车辆具有车型大、固定停靠站点等特点,在进出停靠站的过程中对快速路车流产生一定影响。由于受城市道路资源限制和基于乘客出行可达性考虑,快速路公交停靠站不得不设置在出入口附近,造成公交车辆进出停靠站与出入口附近车流的交织,降低了快速路路段通行能力和车流运行效率。在此背景下,论文以国家重点基础研究发展计划为依托,以城市快速路公交停靠站为研究对象,分析快速路公交停靠站设置对主路交通运行影响;重点研究快速路公交停靠站设置在出入口附近对主路车道利用率、通行能力、车流阻滞影响;在此基础上,进行快速路公交停靠站附近交通组织研究。主要研究内容如下:首先,分析快速路公交停靠站和出入口附近车流交通特性。在分析公交车停靠特性、公交停靠站影响范围、出入口车辆分流和合流交通特性的基础上,根据公交停靠站设置在出入口附近不同位置,研究公交车进出停靠站与进出主路车流之间的交织干扰过程,最后,通过实测数据,分析快速路公交停靠站和出入口附近交通流特性变化。其次,研究快速路公交停靠站设置对主路车道利用率影响。车道利用率反映的是单一方向路段交通量在不同车道上的分布情况,它影响交通流的稳定性,是道路通行能力的重要影响因素。基于北京市快速路实地观测数据,在研究快速路基本路段车道利用率的基础上,通过分析公交车进出停靠站、出入口车流进出主路对快速路车道利用率的影响机理,分别建立快速路公交停靠站、出入口、公交站设置在出入口附近对主路车道利用率的影响模型,通过观测数据对模型有效性进行验证。再次,建立快速路公交停靠站设置对主路通行能力影响模型。考虑公交停靠站无溢出和有溢出两种情况,利用排队论理论,建立快速路公交站对主路通行能力的影响模型,分析公交车停靠时间、公交站泊位数及行车规则对快速路通行能力的影响;针对快速路公交停靠站设置在出入口附近,利用间隙理论分析不同车流之间的交织影响过程,分别建立公交站设置在出入口上游或下游四种情况对应的快速路路段通行能力模型,通过仿真对建立的模型进行验证;分别讨论公交车到达率、出入口流量和公交站泊位数等对快速路路段通行能力的影响。第四,研究快速路公交停靠站设置对主路车流阻滞影响。利用排队论和交通波理论,分别针对主线流量较小和较大两种情况,分析快速路公交停靠站对主路车流的阻滞延误;对于入口附近,主线车流阻滞延误包括冲突延误和汇入延误;根据分流车辆与主路车流的相对位置关系,分析了分流车辆对主路车流的阻滞影响及适用范围;为分析快速路公交停靠站设置在出入口附近对主路车流阻滞影响,采集公交站设置在出口上游对应的交通流数据,建立基于生存分析理论的公交站和出口组合影响的交通流生存分析模型,确定主路车流行驶时间与危险因子之间的关系,分析主路流量、公交到达率、出入口流量等因子对主路车流运行时间影响的敏感性。最后,开展了快速路公交站附近交通组织研究。从交通系统管理、交通需求管理和交通诱导控制方面,提出快速路公交站附近路段交通组织和控制措施。分析快速路出口与相邻信号交叉口的空间衔接问题,重点研究了交通诱导控制中的快速路公交停靠站上游交通流预测问题,建立了基于混沌理论的交通流多步自适应预测模型。为说明快速路交通流的混沌特性,利用混沌理论对快速路交通流时间序列进行相空间重构,通过C-C算法计算时间延迟和嵌入维数,利用G-P算法计算吸引子关联维数,基于改进小数据量法计算最大李雅普诺夫指数,结果发现快速路短时交通流具有混沌特性;基于快速路交通流的混沌特性,针对在快速路交通流多步预测中局域自适应预测方法无法实现调节预测器参数的问题,利用交通流短期可预测性及自适应算法能够跟踪混沌运动轨迹的特点,提出快速路交通流多步自适应预测方法,通过实测数据验证模型的有效性,为快速路公交停靠站附近的交通诱导和控制提供支持。
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