行人影响下的信号交叉口容量及行程时间可靠性研究

摘要

近年来城市汽车保有量迅速增长，交通拥堵、交通事故等问题日趋严重。交叉口作为连通各条道路的重要瓶颈，其运行条件制约着整个道路交通系统运行效率的发挥。很多交叉口混行交通严重，行人干扰使得交通负荷不断增加，导致交叉口的运转能力下降。可靠性作为一门新兴学科，在交通领域中逐渐得到应用。将可靠性与交叉口的运行效率相结合，深入研究行人影响下平面信号交叉口的可靠性，是缓解交通拥堵、优化交叉口交通组织与设计的重要参考。
　　本文在分析道路交通网络可靠性的基础上，提出了交叉口容量可靠性和行程时间可靠性的概念，设计了基于通行能力和延误分析的交叉口容量和行程时间可靠性评价指标及计算方法，特别讨论了行人影响下各进口车道的通行能力和延误计算模型。据此，采用简化概率法和Monte Carlo法，借助R语言编程计算了交叉口的容量和行程时间可靠性。并选择了一个实例交叉口进行计算分析。本文的具体内容如下:
　　(1)在信号交叉口处行人、机动车交通特性分析的基础上，结合间隙理论，建立了行人影响下的右转、左转以及共用车道的通行能力模型，并将其与HCM模型进行对比分析。其中，左转车穿越对向直行车和行人时的通行能力，是在间隙理论的基础上建立的同时穿越两股不同类型交通流的通行能力计算模型，其间还考虑了对向直行车为单车道和多车道的情况。
　　(2)将行程时间可靠性转化为延误可靠性进行计算，然后分别针对交叉口的专用车道和共用车道，建立各进口车道的延误模型。专用车道的延误模型是在HCM2000的基础上，考虑行人的影响，通过改进绿信比和通行能力的计算建立的。共用车道的延误模型是在稳态延误模型的基础上，结合阿达姆斯(W.F.Adams)模型计算的平均等待时间，考虑右转车（左转车）对直行车阻挡或不阻挡两种情况建立的。
　　(3)选取行人流干扰较为明显的北京市学院南路与杏坛路、文慧园北路相交的两相位十字交叉口作为实例进行分析。现场调查所需的交通流数据，拟合各条车道的车辆到达分布，并进行K-S检验;利用Raff法确定转弯机动车穿越行人或对向直行车的临界间隙，分别用简化概率法和Monte Carlo法计算该交叉口的容量可靠性和行程时间可靠性，并对该交叉口的可靠性进行分析评价。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 交叉口可靠性

1．2．2 行人影响下交叉口通行能力的研究

1．2．3 行人影响下交叉口延误的研究

1．3 研究内容与方法

1．4 技术路线

1．5 本章小结

2 可靠性与交通特性分析

2．1 路网可靠性的概念及其评价指标

2．1．1 路网可靠性的定义

2．1．2 路网可靠性的影响因素

2．1．3 路网可靠性的评价指标

2．2 交叉口可靠性的概念及其评价指标

2．2．1 交叉口可靠性的概念

2．2．2 交叉口可靠性评价指标

2．2．3 各进口车道可靠性计算模型

2．2．4 交叉口可靠性计算模型

2．3 信号交叉口交通特性分析

2．3．1 机动车运动特性分析

2．3．2 行人运动特性分析

2．3．3 混合交通流特性分析

2．4 本章小结

3 行人影响下的信号交叉口容量可靠性模型

3．1 交叉口容量可靠性求解分析

3．1．1 确定交叉口到达交通量的概率分布

3．1．2 确定交叉口容量的概率分布

3．2 行人影响下的交叉口各进口车道通行能力模型

3．2．1 交叉口处行人—机动车冲突特性分析

3．2．2 行人影响下右转车道通行能力计算模型

3．2．3 行人影响下左转车道通行能力计算模型

3．2．4 行人影响下共用车道通行能力计算模型

3．3 交叉口通行能力模型对比分析

3．3．1 左转车道通行能力模型分析

3．3．2 右转车道通行能力模型分析

3．3．3 共用车道通行能力模型分析

3．4 容量可靠性模型计算

3．4．1 简化概率法计算容量可靠性

3．4．2 Monte Carlo法计算容量可靠性

3．4．3 行人影响下交叉口容量可靠性模型结果分析

3．5 本章小结

4 行人影响下的信号交叉口行程时间可靠性模型

4．1 交叉口行程时间可靠性求解分析

4．1．1 确定交叉口可接受的最大延误的概率分布

4．1．2 确定交叉口延误概率分布

4．2 行人影响下的延误计算模型

4．2．1 HCM2000延误模型

4．2．2 行人影响下的专用车道延误模型

4．2．3 行人影响下的共用车道延误模型

4．3 行程时间可靠性模型计算

4．3．1 简化概率法计算行程时间可靠性

4．3．2 Mome Carlo法计算行程时间可靠性

4．3．3 行人影响下交叉口行程时间可靠性模型结果分析

4．4 本章小结

5 实例分析

5．1 实例基本概况

5．2 调查方案

5．2．1 调查时间

5．2．2 调查方法

5．2．3 调查内容

5．3 模型参数标定

5．3．1 车辆到达分布

5．3．2 临界间隙的确定

5．4 延误模型验证

5．4．1 实际延误

5．4．2 模型计算延误

5．4．3 模型计算值与实际值对比

5．5 行人影响下信号交叉口可靠性计算

5．5．1 容量可靠性模型计算结果

5．5．2 行程时间可靠性模型计算结果

5．6 结果分析

5．7 本章小结

6．1 研究结论及成果

6．2 研究新意

6．3 研究展望

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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