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混合交通条件下城市道路信号交叉口通行能力理论研究

陈晓明  
【摘要】: 信号交叉口通行能力是表征交叉口交通供给、衡量交通运行状态的重要基础指标。混合交通是我国城市道路交通的典型特征之一,混合交通条件下,行人、非机动车对信号交叉口的交通运行质量存在显著影响。因此,深入研究混合交通条件下信号交叉口的交通运行规律与通行能力计算方法,是缓解我国道路信号交叉口交通拥堵、指导交叉口设计与管理的必要理论技术前提。 本论文立足于我国城市道路信号交叉口混合交通运行规律与特点,研究混合交通条件下城市道路信号交叉口通行能力的基础理论与方法。首先,从研究思路、研究方法等方面,分类分析并综合评述国内外现有相关研究,阐明本论文的研究背景条件;第二,着眼于我国城市道路信号交叉口混合交通运行规律和特点,基于概率、间隙接受等理论,分别建立量化行人、非机动车对通行能力影响的解析模型,并阐述行人、非机动车交通影响的合成集计方法;第三,为弥补确定性通行能力理论存在的局限,探讨行人、非机动车影响下的城市道路信号交叉口通行能力的随机属性,提出通行能力可靠度估计方法;第四,从混合交通条件信号交叉口运行状态评价的角度,基于模糊神经网络,建立考虑利用者感受的信号交叉口服务水平模型,并探究通行能力与信号交叉口服务水平之间的内在联系。 本论文的主要创新性成果如下: 1、深入分析了我国城市道路信号交叉口人车冲突区处、行人间隙接受行为特征和人车运行规律,并考虑了行人群体到达现象,在合理抽象的基础上,描述了饱和交通条件下人车冲突区运行规律,建立了冲突区通行能力模型,并且利用实测数据标定模型参数,从而为把握行人影响下信号交叉口通行能力规律提供了理论依据。 2、将我国城市道路信号交叉口机非冲突区处、非机动车影响机动车运行的方式划分为四类,并利用概率、交通波、间隙接受等理论,估计各种影响的持续时间。基于流量-速度关系,计算不同情况下的饱和流率,从而建立了非机动车影响下典型信号交叉口通行能力模型,量化非机动车交通对交叉口通行能力的影响。该模型为我国信号交叉口的交通工程实践提供了一定的理论依据。 3、阐述了基于冲突区通行能力计算的、行人和非机动车影响下的通行能力计算思路与方法,从而集计了行人、非机动车对通行能力的影响。 4、分析了行人、非机动车影响下城市道路信号交叉口通行能力的随机性,定义了交叉口通行能力可靠度,并说明了典型分位通行能力的应用。确定了车辆随机到达条件下通行能力可靠度估计方法,并分析了混合交通条件下交叉口通行能力可靠度对行人、非机动车流量的灵敏度特征。该研究探讨了混合交通条件下信号交叉口通行能力的随机性,提供了度量交叉口承载能力的应变力分析方法,能够弥补确定性通行能力计算存在的局限。 5、建立了基于模糊神经网络的、考虑信号交叉口利用者主观感受的服务水平评价模型。设计并实施了信号交叉口服务水平主观感受调查。该模型用于预测交叉口利用者对交叉口运行状况的感受、评价交叉口服务水平。分析了服务水平与通行能力的内在联系。


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