基于Van Aerde的城市主干路速度-流量模型研究

鄒嬌 陶剛 劉俊 閆永剛

城市交通管理集成與優(yōu)化技術(shù)公安部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 安徽科力信息產(chǎn)業(yè)有限責(zé)任公司

基于Van Aerde的城市主干路速度-流量模型研究

鄒嬌 陶剛 劉俊 閆永剛

城市交通管理集成與優(yōu)化技術(shù)公安部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 安徽科力信息產(chǎn)業(yè)有限責(zé)任公司

速度和流量是道路交通安全管理、事件報(bào)警、應(yīng)急處置重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。采用Autoscope視頻檢測(cè)器采集的速度和流量數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，進(jìn)行系統(tǒng)分析，結(jié)合其曲線(xiàn)趨勢(shì)，選擇使用Van Aerde經(jīng)典模型為基礎(chǔ)模型，根據(jù)交通三參數(shù)之間的關(guān)系得出速度-流量關(guān)系，在此基礎(chǔ)上根據(jù)交通流在自由流、飽和流、阻塞流狀態(tài)下的交通特征重新推導(dǎo)，并結(jié)合國(guó)內(nèi)城市主干路實(shí)際情況進(jìn)行模型參數(shù)標(biāo)定，進(jìn)而得出城市主干路的速度-流量關(guān)系模型。

Autoscope 視頻檢測(cè)器 Van Aerde 速度-流量關(guān)系

一、引言

交通流理論作為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，是利用數(shù)學(xué)和物理學(xué)對(duì)交通流各參數(shù)及其之間的關(guān)系進(jìn)行定性和定量的分析?，F(xiàn)實(shí)中由于密度較難采集，在交通流理論中主要對(duì)速度-流量關(guān)系的研究比較普遍，最為廣泛應(yīng)用的是Greenshields速度-流量的拋物線(xiàn)關(guān)系模型，它是由線(xiàn)性的速度-密度關(guān)系推導(dǎo)得出。但是Greenshields存在一些問(wèn)題，該模型調(diào)查在假期調(diào)查，不具備代表性，且針對(duì)于連續(xù)的交通流。本文選擇荷蘭Van Aerde提出的速度-密度模型，然后根據(jù)交通三參數(shù)的關(guān)系得出速度-流量關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)交通流在自由流、飽和流和阻塞流狀態(tài)的交通特征不同，進(jìn)行推導(dǎo)修正，并對(duì)各個(gè)待定系數(shù)重新定義，結(jié)合實(shí)測(cè)速度-流量數(shù)據(jù)對(duì)其相關(guān)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。

二、經(jīng)典Van Aerde模型推導(dǎo)

Van Aerde描述的速度-流量關(guān)系如圖1所示。在交通流量較小的情況下，速度隨著流量變化幅度較小；當(dāng)趨近于飽和后，速度隨著流量變化幅度較大，而且Van Aerde所表述的速度-流量關(guān)系模型能反映出諸多因素的影響，如人的反應(yīng)時(shí)間，它所描述的速度-流量關(guān)系曲線(xiàn)沒(méi)有固定的格式，更能反映速度、流量之間的變化。

Van Aerde描述的速度-密度關(guān)系表達(dá)式如下：

由交通三參數(shù)的關(guān)系得：

1. 當(dāng)交通流趨近于阻塞流時(shí)

三、數(shù)據(jù)源分析

四、模型參數(shù)標(biāo)定

五、應(yīng)用

結(jié)合Autoscope視頻檢測(cè)器采集的速度和流量數(shù)據(jù)確定vf、Qm、h0和t，代入c1、c2、c3的表達(dá)式，計(jì)算得出合肥市城市道路中主干路單向二車(chē)道、單向三車(chē)道、單向四車(chē)道的速度流量關(guān)系模型，具體見(jiàn)表1。

?

通過(guò)PL/SQL從oracle數(shù)據(jù)庫(kù)視頻檢測(cè)器數(shù)據(jù)表中提取速度-流量數(shù)據(jù)，在VS2005平臺(tái)上，利用ZedGraph控件，使用C#語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)模型曲線(xiàn)與實(shí)際數(shù)據(jù)散點(diǎn)擬合，效果如圖5所示。

六、總結(jié)

本文在分析經(jīng)典速度-流量關(guān)系曲線(xiàn)和城市主干路速度-流量散點(diǎn)圖的基礎(chǔ)上，結(jié)合速度-流量關(guān)系以及Van Aerde模型的特點(diǎn)，對(duì)Van Aerde模型進(jìn)行推導(dǎo)和修正，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)標(biāo)定，通過(guò)編碼實(shí)現(xiàn)模型與數(shù)據(jù)散點(diǎn)的擬合。

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