研究性学习 结题报告

研究背景目的本组研究性学习课题，基于太原频繁的交通状况，针对两个典型路口进行研究：广场路口（广场东街与迎泽大街交叉口）和火车站路口，旨在发现太原市堵车问题根源，针对问题提出解决措施，得出一般规律。太原市车辆多，交通规划、路面状况复杂，经常发生堵车。经过观察，我们发现：通常堵车都是因为红绿灯时长或是交通规划设计不合理，经常发生：绿灯无车通行；红灯时长过长导致等待车辆过多；其他方向干扰导致通行缓慢。就此问题，我组提出了我们的研究性学习课题：太原市几大路口的交通规划。通过本次研究，我们希望可以通过重新设计所研究的路口的交通规划，改善其堵车情况达到：简单、通畅、短距的要求。并推广开来，得到一般规律，推广至太原市的其它路口。研究过程开展情况首先，我们发现，开题时设计的阶段不太合理：两个路口分开进行，既费时费力，又影响数据的准确性。于是，我们决定，将第一和第三阶段同时进行。我们共进行了两次数据的采集，每次采集分别采集两路口高峰期、非高峰期数据各一组，并将四此数据取得平均数，以保证数据的准确性。在采集数据时，经常会有视线被阻挡的情况，无法看到所有通过的车辆。我们与交警沟通，交警同意让我们在保证安全的前提下，在路中央的绿化带等处进行采集，这也大大增加了数据的准确性。在数据采集的过程中，我们发现了两路口堵车的原因，又经过初步的讨论，我们发现了这两路口的交通规划的问题：广场路口红绿灯时长设计不合理。迎泽大街由西向东车流量大，但因为由东向西有左转，导致这一路口红灯时间过长，而绿灯时间短，导致堵车。在测试过程中，这里常出现三到四次红绿灯等也无法通过的情况。而且广场东街由南向北的车流量也较大，如果将其绿灯时间缩短，必将导致这里堵车，甚至可能会导致并州北路、迎泽南街堵车。火车站路口红绿灯数过多，导致车辆的通行速度受到很大影响，尤其是微循环的中间路口（8号路口见附录），这一路口积存车辆一旦过多，很容易导致4号路口的拥堵。而这一路口一旦拥堵，其他路口也就无法通行。而且，鉴于这两个路口都在迎泽大街上，于是，我们想使用分流的方法，使得广场路口堵车情况缓解。接下来，我们得到了初步的结论：广场路口：我们决定，将3号红绿灯的左转取消，让左转的车在前一路口绕行。火车站路口：取消4号红绿灯，并将8号红绿灯转变时间变短。接着，我们对照具体的交通图，进行了研究，并查阅了许多有关交通规划的设计的网站。我们的出了最终结论。研究结论及其意义广场路口:将3号红绿灯左转取消。需要左转的车，可以在迎泽大街与并州北路交叉口右转，从前一路口左转后（这一路口现不可左转），再次左转。为此，需要延长2号红绿灯的绿灯时长为75s，红灯时长则改为61s。则：1、3号红绿灯改为绿灯61s，红灯时长改为75s。火车站路口：取消4号红绿灯，原直行车辆，无需等待，可直接沿右侧车道行驶。1、8路口改为红灯29s，绿灯14s（期间黄灯1s），并循环一次。红绿灯的时长设计还较好，无需更改。更改后的两路口设计方案如下：北6283157共红：3秒黄灯：2秒62831572、5：红灯：39秒绿灯：49秒1、8：红灯28秒绿灯14秒（期间黄灯2s）6：红灯：29秒绿灯：59秒3、7：红灯：49秒绿灯：39秒北共红：5秒黄灯：2秒2：红灯：61秒绿灯：75秒22221：红灯：75秒绿灯：61秒133：红灯：75秒绿灯61秒13该结论确实可靠，可切实解决这两个路口的堵车情况，简化其复杂的交通规划，符合中国人的交通习惯。希望这一结论可以推广开来，为整个太原市的交通规则设计奠定基础。研究前景展望当初，本组在设计研究过程时，曾设计有第五阶段：得出一套模板，为日后的交通规划提出捷径。但因为研究时间有限，能力不足，专业知识不足，只得放弃了这一目标。日后，可以多收集一些这方面的数据，多学习这方面的知识，多多归纳总结，多多思考，希望可以的出一个模板。为交通规划方面的研究，迈出具有实质性的进展。这就是本组的研究性学习课题：太原市几大路口的交通规划。附录广场：火车站：研究性学习测试数据北6283157共红：3秒黄灯：2秒62831572、5：红灯：39秒绿灯：49秒1、8：红灯28秒绿灯14秒（期间黄灯2s）6：红灯：29秒绿灯：59秒3、7：红灯：49秒绿灯：39秒北共红：5秒黄灯：2秒2：红灯：61秒绿灯：75秒221：红灯：75秒绿灯：61秒22133：红灯：75秒绿灯61秒13交通规划的基本原则规划，即是确定目标与设计、达到目标的策略和行动的过程。而现代规划的概念有两层独立的含义：1、战略规划：通常是长期的反映规划的经济及商务方面内容，涉及高层管理者或企业的管理层；2、战术规划：反映设施的技术层面，涉及技术管理层，他们负责具体设施管理，以及与高层管理者或企业的管理层协调后在战略规划范围内进行未来扩展的事物。一、交通规划的基本原则交通规划是指经过调查分析、预测未来的道路交通需求，规划道理网络，并加以实施和修正的全过程。通常分为城市道路网规划及公路网规划两部分。1、城市道路网规划的原则（1）一般原则满足人流、客货车流的安全畅通，同时反映出城市风貌、历史和文化传统，为地上地下工程管线和其它设施提供空间，并满足城市日照通风与城市救灾避难要求。满足城市交通运输要求是道路网络系统的首要目标，为达到此目标，规划的道路网络系统必须“功能分清，系统分明”，为组成一个合理的交通运输网络创造条件，使城市各交通区之间有“方便、迅速、安全、经济”的交通联系。按道路在城市中的地位、作用、交通性质、交通速度及交通流量等指标，可将道路分为快速路、主干路、次干路及支路。快速路及主干路为交通性干道，次干路兼交通性和生活性两重功能，并以交通功能为主，支路一般为生活性道路。（2）各种城市道路规划原则道路网规划首先应规划以通行机动车为主的城市快速路和主干路系统，构成城市道路网的骨架，在此基础上规划次干路、支路等其它道路。①快速路：为高速、行程长的汽车交通连续通行设置的重要道路，一般在大城市、带状城市或组团城市内设置，并与城市出入口道路和市际高等级公路有便捷的联系。应设置中央分隔带以分离对向车流，并限制非机动车进入，部分控制快速路两侧出入。快速路出入道路的间距以不小于1.5km为宜。快速路与快速路、快速路与主干路或交通量较大的次干路相交时，宜采用立交形式。与交通量较小的次干路相交时，可采用进口拓宽式信号控制。原则上不能与支路相交。②主干路：道路网络的骨架，是连接城市各主要分区的交通干线，以交通功能为主。机非分流，干路两侧不宜设置吸引大量人流、车流的公共建筑物出入口。主主相交宜采用立交，近期可采用信号控制，但应保证有建立交的空间。③次干路：介于主干路和支路间的车流、人流交通的主要集散道路，应设大量的公交线路，广泛联系城内各区。④支路：次干路与街坊内部道路的连接线，其上可设公交线路。⑤环路：当穿越市中心车辆过多，造成市中心区道路超负荷时，应在道路网络中设置环路。可全环和半环；等级不宜低于主干路。⑥城市出入口道路：具有城市道路与公路双重功能，考虑城市用地发展，出入口道路两侧的永久性建筑物至少离道路红线20～25m。城市每个方向应有两条以上的出入口道路。2、公路网规划的原则公路网规划是公路建设前期工作中的重要组成部分，是进行公路建设决策的有力的支持措施。其目的是从科学的事实求是的观点出发，分析规划区域客货运交通实况，剖析公路网建设发展存在的问题及其根源，预测区域社会经济发展趋势和交通需求，制订合理可行的公路网规划方案及建设时序，为区域公路近期和长期发展建设提供决策依据。公路网规划按其规划区域的性质分为：国家干线公路网规划、省域干线公路网规划、市域干线公路网规划及县域县乡道公路网规划。3、交通规划的基本原理建立在各出行方式出行OD量的基础上，并以满足出行需求为主要目标。一般有如下步骤：（1）在现状交通网络交通质量评价的基础上，参考城市总体规划及分区规划中的路网系统方案，根据城市形态及发展趋势确定一个初始的道路网络方案；（2）将预测的各方式出行OD量分配至初始路网方案上，预测每一交叉口、每一路段的分配交通量及路段平均车速、交叉口的平均延误；（3）分析、评价每一路段、每一交叉口的交通负荷、服务水平及网络总体评价指标；（4）根据交通质量评价及网络总体性能评价结果，调整路网规划方案，返回步骤2，直到规划方案可行、合理。二、交通规划的主要方法及程序1、交通规划的主要方法（1）概率论与数理统计（2）数学规划方法（3）模糊数学与灰色理论（4）层次分析与评价方法（5）对策论和决策论方法（6）经济理论中的成本效益分析方法2、交通规划的程序（1）目标确定（2）组织工作（3）数据调查（4）相关基本模型分析（5）分析预测（6）方案设计（7）方案评价（8）方案实施过程中的信息反馈和修改以某城市道路交通规划总体流程图为例，具体如下图：3、重要的资料收集方法——OD调查道路交通规划要适应未来交通的发展，必须对交通系统现状以及影响交通发展变化的相关因素进行调查分析，同时需对交通的源和流及其与基本因素之间的关系进行调查分析，即OD调查。OD交通量就是指起终点间的交通出行量。三、交通（需求）预测原则与方法1、交通预测原则交通需求预测原则是利用资料调查与分析的成果建立各种预测模型，并运用这些模型预测规划区域未来交通需求状况，其目的是为交通系统的规划、评价提供依据。交通需求预测模型主要有：集合模型、非集合模型、动力学模型。2、交通预测模式交通需求预测常采用的方法是“四阶段”预测模型，即把交通需求预测过程分为四个阶段：交通生成、交通分布、交通方式划分和交通分配。常规“四阶段”预测模型分析分区出行量分析分区出行量现状路网流量建模交通分配模型出行分布距阵方式划分预测出行生成模型Pi=f1(Li)Aj=f2(Lj)出行分布模型Tij=f(Pi，Aj，tij)预测未来土地使用预测调查土地使用调查交通观测出行调查Pi出行生成模型Aj出行分布模型ijTij方式划分模型ijTij(1)Tij(2)Tij(3)交通分配模型ijQkij(m)未来路网流量第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段方式划分模型（1）基本概念交通生成：通过对城市社会经济资料（人口、土地利用性质等）的分析，预测各交通区的出行发生量及出行吸引量，即OD矩阵中的行和列和。（2）主要预测方法：①生成率法由现状调查得到单位用地面积（单位人口或单位经济指标等）产生、吸引量，假定其是稳定的，则根据规划期限各交通区的用地面积（人口量或经济指标等）进行生成预测。②类别生成率法在生成率法基础上细化为不同类别。③回归分析法根据调查资料，建立交通产生或吸引与其主要影响因素之间的回归方程，通过对主要影响因素的预测，利用所建立的回归方程预测交通产生量或吸引量。④类别回归分析法在回归分析法基础上细化为不同类别。⑤时间序列法用现在和过去的交通生成资料，对交通生成与时间的关系进行回归，并用此回归方程预测未来交通生成。⑥弹性系数法通过研究确定交通的增长率与国民经济发展的增长率之间的比例关系——弹性系数，根据国民经济的未来增长状况，预测交通的增长率，进而预测未来交通。4、交通分布预测（1）基本概念①交通分布：将各交通小区的出行发生量及出行生成量转换成各交通区之间的OD分布矩阵。具有绝对量和比例之分。②出行分布模型：描述各交通区之间的交通出行次数与各区自身的交通发生（吸引）量的相互关系的数学模型；空间相互作用模型。③现状分布：为了掌握交通量的基本分布及出行特征，需对所研究的区域做必要的分区。现状分布即现状OD交通量，用OD分布表来表现。④未来分布：各交通区未来出行量的预估，用OD分布表来表现；（2）主要预测方法：①增长系数法：由现状分布和增长系数估算未来分布的方法，包括均衡增长率法、平均增长率法、底特律法、弗雷特法。其基本假设是交通分布的模式现在和将来变化不大，因此，当土地使用、交通源布局、预测区域交通设施状况等有较大变化时，此法误差较大。可用于粗略的交通分布预测。②重力模型法：由现状分布选取某一种适合的重力模型，推算未来分布的方法，其基本假设是两小区之间的出行分布量Tij与出发区i的出行产生量Pi、到达区j的出行吸引量Aj成正比，与两区之间的出行阻抗tij（消耗）成反比。5、交通方式划分预测（1）基本概念交通方式划分：确定出行量中各交通方式所占的比例。方式划分通常在出行分布结束后进行，也可在出行生成后、出行分布前进行。（2）主要划分方法：①转移曲线法转移曲线是根据大量的调查统计资料绘出的各种交通方式的分担率与其影响因素间的关系曲线。②概率模型法（MNL）③重力模型的转换模型④回归模型法——产生分担组合模型该模型是通过建立交通方式分担率与其相关因素间的回归方程，作为预测交通方式模型。6、交通分配预测（1）基本概念把各种出行方式的空间OD量分配到具体的交通网络上，通过交通分配所得的路段、交叉口交通量资料是检验道路规划网络是否合理的依据。（2）主要分配方法：①全有全元分配法：从计算费用最少出发，通常以各区矩心之间的行程时间为基准。从某一区的矩心出发以最短路径(最少费用、时间)到达其他各区的矩心的一组路线称为最短通路，当所有的起始点交通量在道路网图上都通过最短通路，即完成了全有全无分配。②容量限制分配法：分解OD表；计算最短路；分配第一个OD表流量；计算分配了流量的最短路；分配第二个OD表流量……③多路径概率分配法：在城市区域里起讫点之间有许多条线路可通，实际情况使出行者将布满于这些线路上，因为出行者不可能精确地判断哪条道路是费用最少的，不同出行者将有不同的选择。多路径概率分配就是企图模拟这种实际情况，将交通量以不同的概率分配到各条路段上。四、交通预测方法选择探讨在交通量预测工作中，使用合理的预测方法是预测工作的一个至关重要的方面。预测方法主要有定性和定量方法两大类，具体的方法、技术则多种多样。但是每一种方法和技术都是出于不同考虑，从不同的角度来处理问题的，而且各种方法一般都有其使用的前提条件。因此，每一种预测方法都有其局限性，各有优点与缺点，这就要求在使用时，必须遵循一定的指导思想和方法，根据实际情况去正确选择和应用适当的预测方法。在选择预测方法方面，应考虑以下主要因素：1、项目性质交通量是社会经济活动的产物，项目是根据不同需要和出于不同的目的而提出的。因此，在选择预测方法时，首先要对项目的性质及其建设目的、作用了解清楚，以便采取合适的方法进行预测。如某地为解决某种矿产资源而提出建造的公路专线项目，与为缓和由于地区发展出现的某条公路交通量饱和而提出的改建或扩建公路项目，两者交通量预溯工作所需方法是不同的；前者只需调查了解资源的未来产量与外运规划等情况；而后者则需对项目影响地区的交通状况、经济发展和自然状况等进行调奄和分析，较前者要复杂得多。2、资料问题资料的多少即表示在预测工作中可能参考的信息量的多少。预测工作是建立在对过去、现在和将来情况的了解和分析之上的，资料的充分与否是预测工作的一个主要制约因素。各种预测方法都需要掌握相应充分的资料，而不同的方法对于资料的要求