路段限速对交通流动态演化特性的影响研究文献综述.doc

路段限速对交通流动态演化特性的影响研究文献综述张建鹏前言交通运输业是国民经济的基础产业建立畅通发达的交通网络已成为众多国家的既定目标。尽管各国投入巨资用于交通建设但是由于经济的迅速发展各种车辆特别是大中城市的私有车辆数目剧增造成了道路建设的速度仍然滞后于交通需求量的增加。严重的交通问题会影响到城市经济建设和社会发展的运行效率给人们的工作、生活带来极大的不便和损害。据统计北京、上海市中心区的高峰期车辆平均时速不到20km/h。由于严重的交通拥堵浪费了大量的出行时间仅2003年一年大面积交通拥堵给我国带来的经济损失就高达2000亿元人民币。不仅如此交通拥堵还衍生出交通环境污染、交通能耗等多种问题。研究表明当汽车时速从40km/h降至10km/h时燃料消耗量增加一倍环境负荷增加2至4倍。交通运输问题如果得不到很好的解决将严重阻碍着城市现代化建设进程妨害人民生活质量的提高甚至影响整个国家的国际声誉。随着2008年北京奥运会的临近北京的交通问题越来越成为人们关注的焦点。近几年来北京的机动车数量呈现爆发性增长但北京的道路建设却相对落后据权威部门的统计在过去的5年中北京的城市道路仅增长了30%而机动车的保有量却增长了一倍[1]。交通问题是北京筹备2008年奥运会面临的最大挑战。为了解决以上问题我们需要对车辆交通的特性机理有比较详尽正确的认识。从而现代交通流理论的研究显得异常紧迫。交通流理论研究通过建立能描述实际交通一般特性的交通流模型来探索交通的基本规律从而为交通规划、设计和管理提供科学依据。用先进的交通流理论来指导交通具有非常重要的意义。如上世纪90年代纽约市政府原拟修建通往新泽西的新隧道后经合理交通建模和分析调整交通控制和管理使现有设施通行能力增加了20%而避免了新隧道的修建[8]。反之如果没有正确的理论作指导原本有限的资源则会被极大地浪费。虽然大型道路工程年年在建但是交通拥挤问题不但没有解决反而引起结构性的“负效应”。如北京市从1993年至2003年道路堵车的次数已增长了3倍以上。市区车速逐渐放缓。1994年二三环之内部分路段的汽车时速为45公里/小时1995年降至33公里/小时1996年再降至20公里/小时。至2003年秋市区部分主要干道高峰期的车速已降至12公里/小时左右有的道路机动车时速只有不到7公里[3]。我国大中城市的交通比国外交通情况复杂得多适合我国国情的交通流模型少之又少盲目引进国外软件不仅耗费大量外汇而且应用效果很差。因此急需国内学者能真正结合我国的国情深入研究我国城市交通现象。交通中的瓶颈现象所谓交通瓶颈在广义上讲就是一切使道路的通行能力受到限制的设施或路段比如：入口匝道、出口匝道、交叉路口、路段限速、收费站、道路缩减、交通信号灯以及上坡路等等[5]。路段限速作为其中的一种在我国它往往用于控制危险路段的事故发生。但路段限速会引发一系列的反应研究清楚其对交通流动态演化特性的影响将为交通规划、设计和管理提供科学依据。瓶颈是影响交通畅通的一个非常重要的因素大多数的交通堵塞都与它有关。一方面由于瓶颈本身的特性会对交通产生一定的影响；另一方面瓶颈处的设施建造、交通管制规则制定的不合理也会增强瓶颈对交通的负面作用。如在我国上海市全市道路长度从1991年的4818公里增长到1998年的6678公里增幅达40%；道路面积年均递增7%到1998年达到9764万平方米是1991年的2.6倍[6]。近年来又斥巨资兴建了地铁和高架路。总体来说交通困难有所缓解可是仍然存在“大动脉畅通微血管堵塞”现象许多交通“瓶颈”依然如故高架路匝道“肠梗阻”的现象时有发生并且出现了整体交通状况的改善导致局部交通状况恶化的问题[7]。在北京市近几年花巨资修建快速环路和立交桥但交通拥挤问题并没有多大改善。一些设计通行能力每小时1500辆的机动车道路实际通行能力只有每小时500辆。这不仅造成了国家有限资源的极大浪费而且严重阻碍了城市现代化建设的进程。总体来说由各种因素产生的交通瓶颈是造成交通拥挤和堵塞的另一重要根源。交通瓶颈不仅影响道路通行能力且诱发许多至今人们尚不清楚其物理机制的复杂交通现象。因此真正结合我国的国情深入研究我国交通运输中典型的瓶颈现象是摆在我们面前亟待解决的重要课题[5]。国外关于交通瓶颈的研究现状国外关于交通流理论的研究比较早在交通瓶颈方面取得了不少成果归纳如下。Kerner在分析了1995-2001年德国高速公路上的拥挤交通数据[15]的基础上研究了出入匝道处各种不同的拥挤交通模式及其宏观特性各种拥挤模式之间的演化和转变。他发现在孤立的瓶颈处有两种主要拥挤模式：全面模式（GeneralPatternGP）和同步流模式（SynchronizedFlowPatternSP）。在GP中先出现同步流接着宽运动堵塞又在同步流中自发地产生。在SP