【博士】城市道路交叉口復雜度及與通行效率關系研究【2009】

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　　學科專業(yè)：交通運輸規(guī)劃與管理　　授予學位：博士　　學位授予單位：東南大學　　學位年度： 2009年　　‘作為城市道路網(wǎng)絡的節(jié)點，交叉口匯集了行人、非機動車及機動車等不同方式、不同特性、不同方向且相互沖突的混合交通流。但因缺乏集交通組織、空間布局、安全保障和信號控制為一體的交叉口綜合優(yōu)化設計，無法對混合交通流進行合理有效的組織、分流、引導及控制，導致交叉口效率低下、事故頻發(fā)，成為瓶頸中的瓶頸。因此，平面交叉口雖是道路交通網(wǎng)的重要樞紐點，也是交通事故的多發(fā)點。更為嚴重的是，發(fā)生在交叉口的局部問題(比如擁堵和事故)能借助網(wǎng)絡的開放性，以非線性模式朝周圍迅速擴散和積累，若處理不當往往造成交通系統(tǒng)功能大范圍長時間受損甚至完全癱瘓，故交叉口也是城市綜合交通系統(tǒng)“矛盾的集中地、問題的發(fā)生源”，因而交叉口綜合優(yōu)化設計是提升城市路網(wǎng)乃至整個綜合交通系統(tǒng)功能的關鍵?！　「鶕?jù)系統(tǒng)論，在一定范圍內(nèi)隨著系統(tǒng)結(jié)構復雜性的增加，系統(tǒng)功能穩(wěn)定性增強，但超過一定臨界點時，系統(tǒng)結(jié)構復雜性增加會導致系統(tǒng)功能穩(wěn)定性降低。因此，作為微觀系統(tǒng)，交叉口的空間布局和運行組織并非越復雜越好，這一點在以往沒有引起足夠重視。針對我國目前交叉口研究現(xiàn)狀，本文從宏觀及微觀兩個層面著手研究交叉口不同類型交叉口沖突點數(shù)量及不同交通流條件下的沖突概率，提出復雜度的概念并闡述其內(nèi)涵，建立復雜度的計量模型從而可評價交叉口的運行狀態(tài)。為了衡量交叉口時空資源的利用程度，本文提出了交叉口通行效率的概念并建立了計算模型，分析其與交叉口復雜度之間的關系，從而可將交叉口復雜度控制在一個合理范圍內(nèi)選擇通行效率最大的交叉口作為設計目標。因此本課題的研究可分為交叉口沖突點(沖突區(qū)域)研究、沖突概率研究、復雜度研究、通行效率研究以及復雜度與通行效率關系研究5部分?！　”疚囊詸C動車與機動車、非機動車及行人這3種交通方式的交叉沖突點為主，從宏觀層面分析了沖突點與交叉口空間布局型式的關系，主要包括不同相交道路條數(shù)、不同機動車道數(shù)及不同相位設置三個方面，從理論上得出了交叉口各類沖突點的數(shù)量與空間布局之間的關系。但由于非機動車自身的特性使得其在交叉口的行駛軌跡較不固定，因此機動車與非機動車沖突點的位置并不固定，而是分布在某些區(qū)域內(nèi)。本文應用攝影測量方法建立了其不同時刻在交叉口行駛位置的圖像坐標與大地坐標的聯(lián)系，通過采集非機動車圖像坐標數(shù)據(jù)獲得了非機動車不同時刻在交叉口行駛位置的實際坐標，將所有坐標點描繪于交叉口范圍內(nèi)，其分布較為密集的區(qū)域則為非機動車行駛區(qū)域，與機動車行駛區(qū)域交叉部分則為機非沖突區(qū)域?！　≡跊_突點及沖突區(qū)域研究成果基礎上，論文從微觀角度研究了3種交通方式的交通流在沖突點及沖突區(qū)域發(fā)生沖突的概率。通過理論分析，以機動車車頭時距、臨界間隙、非機動車及行人沖突區(qū)域占用時間等參數(shù)建立了沖突概率的計算模型，并基于大量調(diào)查數(shù)據(jù)求解了各種類型的沖突概率。　　基于以上兩方面的研究成果，本文從宏觀及微觀兩個層面建立了交叉口復雜度計量模型，并運用該模型分別從單點及整個路網(wǎng)兩個層次計算了不同類型的交叉口在不同交通需求下的復雜度數(shù)值，分析了在不同條件下交叉口復雜度的變化趨勢?！　榱撕饬拷徊婵跁r空資源的利用程度，本文提出了交叉口通行效率的概念及計算模型，由于通行效率與交通沖突有較大的相關性，為了表征交通流在有無沖突兩種情形下的延誤大小，本文提出了沖突強度的概念，通過大量數(shù)據(jù)得出交通流在有無沖突情形下的功能區(qū)平均運行時間可用來計算沖突強度。由于通行效率模型不僅考慮了交通流在交叉口功能區(qū)的流量，同時也考慮了其在功能區(qū)的運行速度(運行時間)，更能全面地對交叉口時空資源利用的合理性作出評價?！　』趶碗s度及通行效率模型，論文計算了單點及整個路網(wǎng)交叉口在不同控制方式及不同交通需求條件下對應的復雜度及通行效率數(shù)值，分析了不同情況下通行效率與復雜度之間的關系?；谝陨系难芯浚谶M行交叉1：3設計時可選擇若干種復雜度在合理范圍之內(nèi)的交叉口，再以通行效率為指標選擇最佳的型式，從而可實現(xiàn)基于復雜度控制的交叉口優(yōu)化設計。　　

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