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基于VISSIM仿真技术的交通瓶颈研研究.docx
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基于VISSIM仿真技术的交通瓶颈研研究.docx
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1
摘 要
随着城市规划的飞速发展和科学技术日益进步的,交通在人类生活中已经成
为了必不可少的重要组成部分。由于道路的施工和改造更新,跟不上城市路网交
通量日益增加的步伐,原有的道路基础设施已经不能再满足现状的交通容量需求
的加快,导致城市路网的通行能力供不应求,交通瓶颈便自然而然产生了,最终
导致交通拥堵的发生。所以追根溯源还是要解决城市中路网的交通拥堵问题,而
交通瓶颈就是要解决源头问题,利用不同手段来识别分析交通瓶颈,根据路段的
实际情况提出改善瓶颈的策略方法,力求达到缓解交通瓶颈的目的。
本文将探讨城市路网瓶颈识别的过程,根据研究归纳出瓶颈的成因和特征分
析,对交通瓶颈的种类和状态进行划分,讨论交通瓶颈的定位和排序方法,最后
结合实例对成网条件下城市交通瓶颈识别方法模型进行验证。本文结合珠海市南
湾北路-珠海大道交叉口的实际交通情况,在 VISSIM 仿真软件上建立路网,模拟
仿真出该交叉口在正常情况和封路施工方案的运行情况,对存在的瓶颈现象进行
分析,合理设计和改造封路施工中的交叉口的信号配时方案,提出针对该瓶颈的
疏解策略,并通过对延误时间、排队长度、服务水平评价、行程速度以及饱和度
等数据进行分析,对比分析封路前后对交通瓶颈的影响,总结封路施工前后对于
交通瓶颈的缓解效果。
关键词:交通瓶颈 瓶颈成因与特征分析 瓶颈种类和状态划分
VISSIM 仿真技术 交叉口配时方案
Research on traffic bottleneck based on
VISSIM simulation technology
Abstract
With the rapid development of urban planning and the increasing progress of
science and technology, transportation has become an indispensable and important
2
part of human life. Due to road construction and transformation of update, couldn't
keep up with the pace of urban road network traffic is increasing, the original road
infrastructure can no longer meet the demand of the present situation of the traffic
capacity of speeding up, causes the urban road network traffic capacity in short
supply, the traffic bottleneck is produced naturally, eventually lead to the occurrence
of traffic jams. Therefore, it is still necessary to solve the traffic congestion problem
in the urban road network to trace back to the source, and traffic bottleneck is to solve
the source problem, using different means to identify and analyze the traffic
bottleneck, according to the actual situation of the road section put forward the
strategies to improve the bottleneck, and strive to achieve the purpose of easing the
traffic bottleneck.
This paper will discuss the process of bottleneck identification of urban road
network, summarize the causes and characteristics of bottlenecks, divide the types and
states of traffic bottlenecks, discuss the positioning and ranking methods of traffic
bottlenecks, and finally verify the identification method model of urban traffic
bottlenecks under the condition of network formation with examples. Combining with
zhuhai south bay road - the situation of traffic intersection of zhuhai avenue, network
built on the VISSIM simulation software, simulation emulation produce the
intersection in the normal condition and the operation situation of road construction
scheme for the analysis of existing bottlenecks, the reasonable design and
transformation of intersection signal timing scheme in road construction, put forward
aimed at the bottleneck of communication strategy, and through to the delay time,
queue length, service level evaluation, travel speed and degree of saturation, such as
data analysis, comparative analysis before and after the road to the influence of the
transport bottlenecks, summing up a road for ease traffic bottleneck effect before and
after construction.
Keywords: The traffic bottleneck Bottleneck types and state demarcation
VISSIM simulation technology Timing scheme for intersections
目 录
第一章 绪 论 -------------------------------------------------------------------------------------------1
1.1 研究背景、目的和意义-------------------------------------------------------------------1
1.1.1 研究背景 -----------------------------------------------------------------------------1
1.1.2 研究目的和意义--------------------------------------------------------------------2
1.2 研究对象和研究目标 ----------------------------------------------------------------------3
3
1.2.1 研究对象 -----------------------------------------------------------------------------3
1.2.2 研究目标 -----------------------------------------------------------------------------3
1.3 研究的基本思路和技术路线 ------------------------------------------------------------4
1.3.1 研究的基本思路--------------------------------------------------------------------4
1.3.2 研究的技术路线--------------------------------------------------------------------4
1.4 论文的主要内容和拟解决的关键问题 -----------------------------------------------5
1.4.1 论文的主要内容--------------------------------------------------------------------5
1.4.2 拟解决的关键问题 ----------------------------------------------------------------5
1.5 国内外研究 -----------------------------------------------------------------------------------6
1.5.1 国外研究概况-----------------------------------------------------------------------6
1.5.2 国内研究概况-----------------------------------------------------------------------6
第二章 城市交通瓶颈的成因及其特征分析 --------------------------------------------------7
2.1 交通瓶颈的概念界定及种类划分------------------------------------------------------7
2.1.1 固态交通瓶颈概念 ----------------------------------------------------------------7
2.1.2 动态交通瓶颈概念 ----------------------------------------------------------------7
2.1.3 交通瓶颈的种类划分 -------------------------------------------------------------8
2.2 交通瓶颈的成因分析和状态划分------------------------------------------------------8
2.2.1 交通瓶颈的成因分析 -------------------------------------------------------------8
2.2.2 交通瓶颈的状态划分 -------------------------------------------------------------9
2.3 交通瓶颈定位方法------------------------------------------------------------------------10
2.3.1 通行能力法 ------------------------------------------------------------------------10
2.3.2 行程时间法 ------------------------------------------------------------------------11
2.3.2 延误法 -------------------------------------------------------------------------------12
2.3.3 车辆速度法 ------------------------------------------------------------------------12
2.3.4 车辆排队长度法------------------------------------------------------------------13
第三章 南湾北路-珠海大道交叉口的正常情况和封路施工 ----------------------------15
3.1 正常情况交叉口的基本情况-----------------------------------------------------------15
3.2 正常情况下交叉口的信号配时方案-------------------------------------------------17
3.2.1 Webster 配时计算方法和公式 -----------------------------------------------17
3.2.2 正常情况交叉口信号配时方案的计算 ------------------------------------19
3.2.3 正常情况交叉口的瓶颈分析--------------------------------------------------22
3.3 封路工情况下交叉口的基本情况 ----------------------------------------------------25
3.3.1 南湾北路-珠海大道交叉口的施工封路背景 -----------------------------25
3.3.2 封路施工情况下的交叉口 CAD ----------------------------------------------26
3.3.3 封闭施工后出现的交通瓶颈--------------------------------------------------28
4
3.3.2 瓶颈交叉口成因分析和特征分析 -------------------------------------------29
第四章 缓解交叉口交通瓶颈的方法-----------------------------------------------------------30
4.1 针对交叉口南北向交替通行车道的设计 ------------------------------------------30
4.1.1 VISSIM 仿真软件中交替通行路段的设置 ---------------------------------30
4.1.2 设计临时交通灯的清空时间计算 -------------------------------------------34
4.2 配时方案的设计---------------------------------------------------------------------------36
4.2.1 信号配时设计流程---------------------------------------------------------------36
4.2.2 方案 1:封路施工交叉口的 4 相位方案 ---------------------------------38
4.2.3 方案 2:封路施工交叉口的 6 相位方案 ---------------------------------43
第五章 数据对比的结论 ---------------------------------------------------------------------------47
5.1 方案 1 仿真评价数据与方案 2 仿真评价数据的对比--------------------------47
5.2 正常情况交叉口的仿真数据与方案 1 仿真数据的对比-----------------------52
5.3 正常情况交叉口的仿真数据与方案 2 仿真数据的对比-----------------------55
第六章 总结与展望 ---------------------------------------------------------------------------------59
6.1 总结 -------------------------------------------------------------------------------------------59
6.2 展望 -------------------------------------------------------------------------------------------60
参考文献 ------------------------------------------------------------------------------------------------60
附 录 ---------------------------------------------------------------------------------------------------62
1
第一章 绪 论
1.1 研究背景、目的和意义
1.1.1 研究背景
交通是国民经济和社会发展的中流砥柱,经济建设和社会发展均离不开交通。
由于道路设施的改造更新和优化跟不上日益增加的交通需求量的步伐,导致原有
道路的基础设施不再满足现有的交通出行需求,导致道路路网供不应求,从而引
发交通拥堵
[1]
。若可以很好地缓解并改善交通问题,将大大减少国家因交通拥堵
带来的巨大的资源浪费和社会经济损失。
2012 年,中林公司的一项公益性项目表明,2010 年北京市的市民出行由于
交通拥堵受影响,其人数每日平均高达 1382.7 万人次,平均每日每个人的延误
时间为一个小时以上,根据当年职工的年平均工资,因为交通拥堵而造成的经济
损失每日高达 32286.2 万元,若每年工作日天数按 250 天来计算,每年的损失高
达 809.9 亿元
[2]
。该项目的评估报告还显示:由于堵车,每年仅在燃油方面整个
北京市就浪费了 721.9 万升,市值高达 211.1 亿元,平均每辆车每个月仅燃油一
项的损失就达到了 378.4 元
[2]
。
图 1-1 2010 年 9 月 17 日北京交通拥堵状况
北京大学国家发展研究院在 2014 年发布了《中国经济生活大调查》,该报
告显示当年北京市因为交通拥堵而造成的损失金额达 700 亿元
[3]
。高德地图在
2016 年发布的《中国城市交通分析报告》显示,全国有将近一半的城市,其高
峰期的交通服务水平受高峰通勤影响而明显降低,有 32 个城市的高峰期延时值
超过了 1.7(延时值指的是实际出行时间与自由流出行时间的比值)
[3]
。报告还显
示全国在 2016 年有 3 成的城市的交通拥堵在加重,45 个主要城市中有 3/4 的城
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