交通拥挤机理形成分析

1、交通拥挤机理相关论文浅析Analysis of the papers related to traffic congestion mechanism 一、拥挤的定义二、交通拥挤分类三、拥挤产生的三类根源四、严重交通拥堵现象的形成与传播过程大纲五、拥挤机理相关论文浅析一、拥挤的定义0日本建设省在对交通拥挤对策进行研究时，界定了交通日本建设省在对交通拥挤对策进行研究时，界定了交通拥挤，确定一般道路拥挤长拥挤，确定一般道路拥挤长1km1km以上或拥挤时长以上或拥挤时长lOminlOmin以以上的交通状态为交通拥挤；城市高速公路以时速上的交通状态为交通拥挤；城市高速公路以时速40km40kmh h以下

2、低速行驶或反复停车、启动的车列连续以下低速行驶或反复停车、启动的车列连续lkmlkm以上并以上并持续持续1515分钟以上的交通状态为交通拥挤。分钟以上的交通状态为交通拥挤。国外量化定义国外量化定义美国芝加哥运输部对道路交通拥挤定义是国外经常使美国芝加哥运输部对道路交通拥挤定义是国外经常使用的定义：认为用的定义：认为3030或更大的或更大的5 5分钟车道占有率对应分钟车道占有率对应的交通状态都为交通拥挤。的交通状态都为交通拥挤。车道占有率：车道占有率：空间占有率：即某一瞬时，单位长度路段上行驶的车辆总空间占有率：即某一瞬时，单位长度路段上行驶的车辆总长占该路段长度的百分比。长占该路段长度的百分比

3、。 时间占有率：单位观测时间内，车辆通过某一断面的累计时间占有率：单位观测时间内，车辆通过某一断面的累计时间所占单位观测时间的百分比。时间所占单位观测时间的百分比。 国内量化定义国内量化定义一、拥挤的定义我国我国20032003年发布的年发布的城市交通管理评价指标体系城市交通管理评价指标体系中有规定中有规定(1)(1)城市主干路上机动车的平均行程速度高于城市主干路上机动车的平均行程速度高于30km30kmh h的现象的现象 称之为畅通；称之为畅通；(2)(2)城市主干路上机动车的平均行程速度低于城市主干路上机动车的平均行程速度低于30km30kmh h，但高，但高 于于20km20kmh h的

4、现象为轻度拥挤：的现象为轻度拥挤：(3)(3)城市主干路上机动车的平均行程速度低于城市主干路上机动车的平均行程速度低于20km20kmh h，但高，但高 于于10km10kmh h的现象称为拥挤了；的现象称为拥挤了；(4)(4)城市主干路上机动车的平均行程速度达到低于城市主干路上机动车的平均行程速度达到低于10km10kmh h以以 下称之为严重拥挤。下称之为严重拥挤。1.2.发生的时间和地点都具有不确定性，还经常由此而产生交通事故，造成交通拥堵、人员伤亡、财物损失等。 突发性交通拥挤二、拥挤的分类由于道路通行能力小于交通需求，拥挤产生的时间、地点都有一定的规律性，一般发生在交通高峰时段或道路

5、瓶颈处 常发性交通拥挤交通拥堵在网络中的空间分布归纳为三种类型(谈晓洁等，2003)：点拥堵、线拥堵、面拥堵。三、三类拥挤产生的根源（1 1）暂时性路障（特殊事件引起）暂时性路障（特殊事件引起）（2 2）网络本身永久通行能力不足）网络本身永久通行能力不足（3 3）需求在网络中一个特定地区的随即）需求在网络中一个特定地区的随即波动（如大型活动、节假日出行等）或波动（如大型活动、节假日出行等）或 是驾驶员行为的不规则性，导致排队延是驾驶员行为的不规则性，导致排队延伸或后溢。伸或后溢。四、严重交通拥堵现象的形成与传播过程一般而言，可以分成以下三个阶段：首先，拥堵最初发生在路网的关键部位，或仅在某些路

6、段 或交叉口相互独立地出现交通堵塞；随后，交通拥堵在网络上进行传播蔓延，影响到路网的其 他区域；最后，由于得不到及时有效的控制，就很有可能在路网结 构中形成拥堵闭环(gridlock)，导致大范围交通瘫痪。（点-线-面）五、拥挤机理相关论文浅析城市交通拥挤机理的经济解析（张毅媚,晏克非）同济大学 交通运输工程学院（自然科学版）2006.3城市快速路交通拥挤分析及拥挤阈值的确定（郝媛）同济大学 交通运输工程学院（自然科学版）2008.5Jam formation of traffic flow in Harbour Tunnel何红弟、卢伟真、董力耕 香港大学（COMMUN THEOR PHYS

7、 理论物理通讯 SCI 2011.11.15）五、拥挤机理相关论文浅析城市交通拥挤机理的经济解析（张毅媚,晏克非）（1）运用经济学理论和方法 说明城市交通拥挤与开发商 追求土地区位巨大的缓差效益有关；（2）微观经济学 道路交通设施的外部效应导致拥挤；（3）博弈论 对交通拥挤问题及涉及交通问题的对策进行 了分析。纲要城市交通拥挤机理的经济解析（张毅媚,晏克非）1.交通和地价的关系理论地租与城市中心距离成反比，运费地租与城市中心距离成反比，运费与市中心距离成正比；与市中心距离成正比；地租地租Ld与运输成本与运输成本Ta之和为常数；之和为常数；地租消失点地租消失点D代表城市的边界；代表城市的边界；当

8、交通设施改善之后，交通成本降当交通设施改善之后，交通成本降低至低至Tb，地价相对提高至，地价相对提高至Lb,地租消失地租消失点在向远离市中心方向移动，即点在向远离市中心方向移动，即D-D。城市交通拥挤机理的经济解析（张毅媚,晏克非）1.交通和地价的关系理论城市交通和土地使用间联系的本质就在于运输成本与地点租金(或土地价值) 间的互补。交通费用和场地租金是相互联系的. 城市土地的价格取决于租金,租金取决于土地的区位,区位取决于交通可达性。地价(以租金表示) 与运输设施(以运费表示) 具有某种程度的替代性,两者的和称为阻力成本城市交通拥挤机理的经济解析（张毅媚,晏克非）拥挤产生的必然性开发商对土地

9、优位效开发商对土地优位效益的追求无止境，而益的追求无止境，而交通设施条件改善余交通设施条件改善余地为有限地为有限 土地开发超过一定强度土地开发超过一定强度交通量交通量 可达性可达性拥挤交通设施外部性影响城市道路交通设施具有准公共物品特性出行者对道路空间的使用特性出行者对道路空间的使用特性 当交通密度逐渐上升时当交通密度逐渐上升时, ,车与车之间出现相互车与车之间出现相互干扰增加干扰增加, ,使得每辆车的出行成本上升使得每辆车的出行成本上升, ,从而造从而造成道路上整个交通流的平均出行成本的上升成道路上整个交通流的平均出行成本的上升道路空间使用的外部效应导致交通拥挤道路空间使用的外部效应导致交通

10、拥挤 123城市交通拥挤机理的经济解析（张毅媚,晏克非）2.道路交通设施外部性对拥挤的影响拥挤出现人们从私人动机出发争夺道路资源无良好交通城市交通拥挤机理的经济解析（张毅媚,晏克非）3.城市道路拥挤的博弈分析供给和需求博弈分析私人小汽车与公共交通竞争博弈分析 城市快速路交通拥挤分析及拥挤阈值的确定（郝媛 同济大学 交通运输工程学院）城市快速路交通拥挤分析及拥挤阈值的确定（郝媛 同济大学 交通运输工程学院）1.交通拥挤研究现状（1）Kerner通过交通实测发现交通流有三种不同的相： 畅行相、宽运动阻塞相和同步相，认为交通之所以阻塞是发生了畅行相宽运动阻塞相的相变或是畅行相同步流宽运动阻塞相的相变

11、（2）张亚平用突变理论解释交通拥挤机理由非拥挤状态向拥挤状态过渡不是一个渐进过程，而是一种突变.实际发生交通阻塞的临界密度小于静态阻塞密度，当检测到车流密度接近这一临界密度时就应该采取交通控制措施城市快速路交通拥挤分析及拥挤阈值的确定（郝媛 同济大学 交通运输工程学院）2.交通状态划分 对上海市快速路不同路段大量数据的分析和比较，将快速路交通流划分为以下六个特征状态状态1 ：稳定自由流状态2：准自由流状态3：临界流状态4：拥挤流状态5：严重拥挤区状态6：刚驶出拥挤区城市快速路交通拥挤分析及拥挤阈值的确定（郝媛 同济大学 交通运输工程学院）3.快速路拥挤分析断面断面1 1和断面和断面2 2分别位

12、于距离快速路主线某入口匝道汇合区分别位于距离快速路主线某入口匝道汇合区上游上游100 m100 m左右和左右和l 000 ml 000 m左右，断面左右，断面3 3远离匝道。远离匝道。断面断面1顶部数据缺失，交通流明显发生了状态顶部数据缺失，交通流明显发生了状态2 状态状态4的跳转；的跳转； 断面断面2虽然也有状态跳转现象发生，但顶部数据明显增多；虽然也有状态跳转现象发生，但顶部数据明显增多；断面断面3交通流则大部分处于畅通和临界状态。交通流则大部分处于畅通和临界状态。在一些匝道与主线汇合区，交通流常常来不及达到通行能力便在一些匝道与主线汇合区，交通流常常来不及达到通行能力便直接从畅通流变化到

13、拥挤流，表现为流量一密度基本图顶部数直接从畅通流变化到拥挤流，表现为流量一密度基本图顶部数据缺失；而离入口匝道越远，基本图顶部数据越完整，拥挤的据缺失；而离入口匝道越远，基本图顶部数据越完整，拥挤的严重程度越低，持续时间也越短严重程度越低，持续时间也越短 。结论：距入口匝道和交织区越近，状态跳转越可能发生，且结论：距入口匝道和交织区越近，状态跳转越可能发生，且发生时刻越早，发生时交通流越不可能达到理论通行能力。发生时刻越早，发生时交通流越不可能达到理论通行能力。 城市快速路交通拥挤分析及拥挤阈值的确定（郝媛 同济大学 交通运输工程学院）3.快速路拥挤分析路段差异 Daganzo指出，交通拥挤不

14、会在远离交通瓶颈的地方自发产生； 快速路人口匝道或长度较短的交织区附近是最容易产生常发性交通拥挤的地点； 由于高峰期间交通需求的增长，这些路段的合流或交织变得更为紊乱，下游通行能力有限使得主线上游和匝道大量的交通需求得不到及时疏通从而发生拥挤，之后拥挤波向上游传播。路段差异路段差异 DaganzoDaganzo指出，交通拥挤不会在远离交通瓶颈的地方自发指出，交通拥挤不会在远离交通瓶颈的地方自发产生；产生； 快速路入口匝道或长度较短的交织区附近是最容易产生常快速路入口匝道或长度较短的交织区附近是最容易产生常发性交通拥挤的地点；发性交通拥挤的地点； 由于高峰期间交通需求的增长，这些路段的合流或交织

15、变由于高峰期间交通需求的增长，这些路段的合流或交织变得更为紊乱，下游通行能力有限使得主线上游和匝道大量得更为紊乱，下游通行能力有限使得主线上游和匝道大量的交通需求得不到及时疏通从而发生拥挤，之后拥挤波向的交通需求得不到及时疏通从而发生拥挤，之后拥挤波向上游传播。上游传播。Jam formation of traffic flow in Harbour Tunnel(何红弟、卢伟真、董力耕)2011.11.15这篇文章是研究关于在港湾隧道里交通拥挤的形成和扩散。将隧道分为三部分（下坡、平地、上坡），且这三部分有不同的速度限制。随着车流密度的增长，交通拥挤首先出现在上坡部分之前，然后扩散到下坡部分

16、。通过仿真获得了速度和车头间距在不同密度下的关系。这些结果清晰地阐释了什么时候什么位置交通拥挤将在隧道中发生。Jam formation of traffic flow in Harbour Tunnel(何红弟、卢伟真、董力耕)2011.11.15Jam formation of traffic flow in Harbour Tunnel(何红弟、卢伟真、董力耕)2011.11.15Jam formation of traffic flow in Harbour Tunnel(何红弟、卢伟真、董力耕)2011.11.15运用最佳速度模型来研究隧道中的交通流 xi(t)=xi(t+1)-xi

17、(t)小汽车i在t时刻的车头间距；a是敏感度（=1/延误时间）；xs：安全距离。仿真：取敏感度a=3，为了研究交通拥挤是由于坡道引起的而非自发拥挤（自发性拥挤敏感度a2）Xs=3L1=L2=500m；L3=1000mVmax下坡、平坡、上坡分别取2、1.5、1m/sJam formation of traffic flow in Harbour Tunnel(何红弟、卢伟真、董力耕)2011.11.15为了发现拥挤的扩散规律，绘制了一系列在不同密度-速度图在低密度情况下 （=0.1），车辆以最大速度在隧道的三个不同部分行驶；Jam formation of traffic flow in Ha

18、rbour Tunnel(何红弟、卢伟真、董力耕)2011.11.15为了发现拥挤的扩散规律，绘制了一系列在不同密度-速度图随着密度增加（=0.16），交通拥挤首先发生在平坡进入上坡之前的位置，交通拥挤波开始向后传播。 Jam formation of traffic flow in Harbour Tunnel(何红弟、卢伟真、董力耕)2011.11.15为了发现拥挤的扩散规律，绘制了一系列在不同密度-速度图当密度进一步增加（=0.28），交通拥挤波扩散到达隧道下坡和平坡的连接之处。Jam formation of traffic flow in Harbour Tunnel(何红弟、卢伟真

19、、董力耕)2011.11.15为了发现拥挤的扩散规律，绘制了一系列在不同密度-速度图当密度持续增加（=0.33），交通拥挤继续向后传播，整个隧道将会最终拥挤。Jam formation of traffic flow in Harbour Tunnel(何红弟、卢伟真、董力耕)2011.11.15为了发现拥挤的扩散规律，绘制了一系列在不同密度-速度图当密度持续增加（=0.33），交通拥挤继续向后传播，整个隧道将会最终拥挤。Jam formation of traffic flow in Harbour Tunnel(何红弟、卢伟真、董力耕)2011.11.15为了更好地理解在港湾隧道里拥挤的形

20、成，取为了更好地理解在港湾隧道里拥挤的形成，取=0.25=0.25和和=0.33=0.33下下对应位置对应位置- -车头间距的图示来进一步分析。车头间距的图示来进一步分析。=0.25,0.25,拥挤出现在上拥挤出现在上坡之前，并有坡之前，并有x1长度的长度的拥挤距离。拥挤距离。Jam formation of traffic flow in Harbour Tunnel(何红弟、卢伟真、董力耕)2011.11.15为了更好地理解在港湾隧道里拥挤的形成，取值为了更好地理解在港湾隧道里拥挤的形成，取值=0.25=0.25和和=0.33=0.33下对应车头间距的图示来进一步分析。下对应车头间距的图示

21、来进一步分析。当密度进一步增加，当密度进一步增加，到到=0.33=0.33，拥挤扩散，拥挤扩散到下坡部分，并保持到下坡部分，并保持有有x2长度的拥挤距离。长度的拥挤距离。总的拥挤距离为总的拥挤距离为x2与与L2之和。之和。Jam formation of traffic flow in Harbour Tunnel(何红弟、卢伟真、董力耕)2011.11.15密度密度- -流量关系图流量关系图V Vmaxmax=2=2、V Vmaxmax=1.5=1.5、V Vmaxmax=1=1分别表示分别表示下坡、平坡、上坡对应的流量下坡、平坡、上坡对应的流量- -密密度图。其中，度图。其中，C C点表示

22、上坡处流量点表示上坡处流量最大时的点。对于这一流量，做一最大时的点。对于这一流量，做一水平直线，找出穿过另两条曲线的水平直线，找出穿过另两条曲线的其余四点，分别为其余四点，分别为a a、b b、d d、e e。可。可见，见，a a、e e表示下坡位置，表示下坡位置，b b、d d表示表示平坡位置。平坡位置。在未拥挤之前，在未拥挤之前，较小时，流量随较小时，流量随密度的增大而增大，当密度达到密度的增大而增大，当密度达到=0.25=0.25时，流量均达到最大，拥时，流量均达到最大，拥挤开始产生，随着挤开始产生，随着继续增加，流继续增加，流量开始下降。量开始下降。随着随着的增加，拥挤首先扩散到平坡位

23、置，产生拥的增加，拥挤首先扩散到平坡位置，产生拥挤长度为挤长度为x x1 1; ;随着随着的增加，拥挤扩散到下坡位置，的增加，拥挤扩散到下坡位置，此时平坡拥挤长度即为整个平坡长度，下坡拥挤长此时平坡拥挤长度即为整个平坡长度，下坡拥挤长度为度为x x2 2。Jam formation of traffic flow in Harbour Tunnel(何红弟、卢伟真、董力耕)2011.11.15Jam formation of traffic flow in Harbour Tunnel(何红弟、卢伟真、董力耕)2011.11.15a=0.11,b=0.145,c=0.25, d=0.355,e=0.395;根据车头间距与密度之间的关系 x=1/ 可以计算出，对应密度下的理