前言
交通延误是指在车辆运行过程中由于交通干扰、交通管理以及控制设施等因素引起的车辆运行时间损失,是判断交通信号控制设计优劣的指标之一,同时也反映了交叉口的运行效率和服务水平。由于交通延误的影响因素众多且复杂,我国城市道路信号交叉口尚难有准确的延误计算模型,因此应尽量采用现场调查的方法来获取信号交叉口的延误数据。
处于测量设备简单,在交通延误调查过程中大多还是采用点样本法、车牌照法与跟车法等传统方法。但由于现场测量时会存在较多影响数据精确性的因素,尤其是在交通量大的路段,采用传统方法进行调查会产生较多问题,从而使得延误值误差很大,甚至是错误。鉴于此,有必要对目前几种传统延误调查方法进行深入研究与分析,针对其存在的问题与局限性分别进行优化改进。
正文
在对传统交叉口调查延误方法进行改进研究之前,本文对国内外现有的研究进行了归纳总结,在现有研究的基础上,提出改进方案。
由于现场测量的困难,通常采用解析模型进行交通延误的估计,大多数国内外研究都尝试结合定位数据来进行调查方法的改进,Cesar A. Quiroga[1]提出了一种利用全球定位系统数据测量信号交叉口延误的新方法,可用于评估估计控制延迟(包括减速延迟、停止延迟和加速延迟)的新模型,而在2017年N. Čelar、S. Stanković等[2]提出了一种利用全球定位系统(GPS)获得的车辆速度分布估计控制延迟的新方法,与此同时基于所建立的一种基于平均加减速率和相位持续时间两个参数阈值的临界延迟点识别算法,提出了一种五步计算交通延误的方法,并在两个信号交叉口的112个样本路段上成功地进行了测试。郑远[3]分析了现有交通延误调查方法的局限性、车辆在运行过程中的受阻因素和路段的服务水平,提出合理的基于GPS的交通延误测量的方法和流程。孙玲[4]通过从现有电子地图中提取了交叉口信息,利用城市的浮动车检测数据与电子地图中的交叉口弧段进行匹配,计算得出交叉口的延误数值。在此之后,于泉、孙玲和荣建[5]又分析了车辆在经过交叉口的时候受到的信号控制、交通干扰等阻碍,从而界定了交叉口的范围以及在车辆无阻碍通过交叉口的速度的计算基础上,确定了用于交叉口延误的计算的流程和公式,并进行了验算。
传统点样本法作为交通延误调查中较为常用的方法,只统计了停车线后已完全停车的车辆,未考虑车辆启动加速驶离的停车延误,因此点样本法仅适用于延误较大的交叉口,但由于延误较大的交叉口车辆排队长度过长时,无法在时间间隔内计算停车延误,因此很难适用,且精度较低[6]。
为了改善这种调查现状,有的研究结合了点样本法和牌照法[7],分析了信号交叉口的交通流特性,车辆的运行特性,得出了将两种方法进行有效结合,从而减少车辆在交叉口的延误时间。洪涛[8]提出了一种区间观测法,即分时段观测并统计停止线后方停车排队车辆数,缓解了在信号交叉口入口引道处,现有的交通延误观测方法无法准确观测到停车线后方车辆排队长度过长时的排队车辆数的情况。而李文勇、黄辉[9]则以行程时间的延误为范畴,将停车统计由时刻统计改为时段统计,并将该想法结合了实例交叉口的延误调查结果,分析给出了针对点样本法的改进方法。邵长桥,荣建等[10]运用实测数据验证了停车延误、引道延误和控制延误三类延误的区别与联系,特别是停车延误和控制延误之间的换算关系,在此之后,邵长桥[11]又根据车辆的运行特性,给出了车辆在信号交叉口排队离散车头时距分布模型和信号交叉口车辆排队长度分布模型,在模型的基础上又运用协调变换的方法改进了车辆延误模型。
针对不同的交通状况,国内也进行了研究,刘广萍、裴玉龙[12]从交叉口一个进口方向的车辆出发,进行延误分析,同时又针对交叉口各进口方向的车辆同时处于非饱和或同时属于过饱和的交通状况,表明了各延误参数关系,得出交叉口的延误公式,为进一步研究交通信号自适应控制方法奠定了基础。对于交叉口各个进口同时处于非饱和交通状况,陈河明,李硕等[13]提出了同一信号周期内期望交通延误的分析方法,进而建立了微观延误模型,用于体现交叉口各延误参数之间动态关系。也有研究在车辆随机到达分布的基础上建立了随机延误模型[14],将信号交叉口分为处于未饱和以及过饱和两种不同交通状态,通过信号交叉口的初始排队状态对建立的模型进行了扩展,并进行了实用性分析,证明了延误模型的有效性和适用条件。针对重交通的情况,M.A.A. Boon[15]通过研究交通灯保持绿色,清空一组内的所有车道,得到了泊松到达交叉口平均延误的极限,用一种启发式的自适应方法来获得其他到达时间分布的极限行为。还有研究根据一个信号周期内交通需求和供给的关系,将信号交叉口进口道的交通状态进行了划分,建立了不同交通状态下的交通延误模型[16],并验证了其适用性和有效性。
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