車(chē)道被占用對(duì)城市道路通行能力影響

譚兵+李珊珊+牟宇程+馮學(xué)偉+楊金蓮

摘 要：車(chē)道被占用將導(dǎo)致車(chē)道或道路橫斷面通行能力降低，影響道路的通行質(zhì)量。為此，研究了在交通事故情況下，車(chē)道被占用對(duì)城市道路實(shí)際通行能力的影響，首先通過(guò)觀察案例視頻，統(tǒng)計(jì)交通事故所占車(chē)道不同對(duì)道路實(shí)際通行能力影響的數(shù)據(jù)，并用MATLAB軟件對(duì)缺失值進(jìn)行處理，然后運(yùn)用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析出不同車(chē)道的占用對(duì)道路交通能力具有顯著性差異。

關(guān)鍵詞：車(chē)道占用；t檢驗(yàn)；正態(tài)分布檢驗(yàn)；MATLAB

中圖分類(lèi)號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.08.091

1 引言

在城市道路發(fā)展過(guò)程中，交通環(huán)境成為民生的熱點(diǎn)問(wèn)題，由于我國(guó)城市交通系統(tǒng)建設(shè)較為落后，交通問(wèn)題成為諸多城市的發(fā)展瓶頸。車(chē)道被占用是指因交通事故、路邊停車(chē)、占道施工等因素，導(dǎo)致車(chē)道或道路橫斷面通行能力在單位時(shí)間內(nèi)降低的現(xiàn)象。由于城市道路具有交通流密度大、連續(xù)性強(qiáng)等特點(diǎn)，一條車(chē)道被占用，也可能降低路段所有車(chē)道的通行能力，即使時(shí)間短，也可能引起車(chē)輛排隊(duì)，出現(xiàn)交通阻塞。若處理不當(dāng)，甚至出現(xiàn)區(qū)域性擁堵。正確估算車(chē)道被占用對(duì)城市道路通行能力的影響程度，將為交通管理部門(mén)正確引導(dǎo)車(chē)輛行駛、審批占道施工、設(shè)計(jì)道路渠化方案、設(shè)置路邊停車(chē)位和設(shè)置非港灣式公交車(chē)站等提供理論依據(jù)。

2 符號(hào)說(shuō)明

3 模型假設(shè)

（1）堵車(chē)期間該路段沒(méi)有其他交通事故發(fā)生。

（2）交通事故導(dǎo)致的交通阻塞不會(huì)影響上游路口的車(chē)流量。

（3）假設(shè)除了交通是對(duì)通行能力的影響外其他因素的影響忽略不計(jì)。

4 基于統(tǒng)計(jì)理論的實(shí)際交通通行能力的計(jì)算

本文所采用數(shù)據(jù)為全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽2013年A題，在視頻的開(kāi)始，道路沒(méi)有事故發(fā)生，車(chē)輛均行駛通暢，沒(méi)有發(fā)生擁堵現(xiàn)象。之后事故發(fā)生，完全的占據(jù)了兩條車(chē)道，視頻1中事故占據(jù)了車(chē)道二和車(chē)道三，為了更好的理解道路事故發(fā)生點(diǎn)，我們給出其示意圖1。

通行能力是指道路設(shè)施所能疏導(dǎo)交通流的能力。實(shí)質(zhì)上是道路負(fù)荷性能的一種量度，它既反映了道路疏通交通的最大能力，也反映了在規(guī)定特性前提下，道路所能承擔(dān)車(chē)輛運(yùn)行的極限值。觀察視頻我們發(fā)現(xiàn)事故發(fā)生時(shí)道路接近于飽和狀態(tài)，因此，我們用實(shí)際交通事故發(fā)生處橫斷面上的單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛數(shù)代替實(shí)際通行能力。據(jù)此我們得出如下計(jì)算公式：

N=P30·60（1）

由于不同種類(lèi)的車(chē)型對(duì)于道路交通壓力的貢獻(xiàn)大小不一樣，并且不同種類(lèi)的車(chē)型運(yùn)輸?shù)目瓦\(yùn)量也不同，我們對(duì)過(guò)往各個(gè)路口與事故橫截面的車(chē)輛進(jìn)行了分類(lèi)記錄。我們將所有車(chē)型分成了三類(lèi)，分別為小轎車(chē)、大型車(chē)、電瓶車(chē)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)道路某一橫截面的標(biāo)準(zhǔn)車(chē)當(dāng)量的多少來(lái)確定道路的通行能力，通過(guò)文獻(xiàn)查詢，車(chē)輛折算系數(shù)如表2。

4.1 視頻數(shù)據(jù)的整理

對(duì)于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的規(guī)則，取事故發(fā)生橫斷面中間為準(zhǔn)線，作垂直于道路的直線（實(shí)際統(tǒng)計(jì)是用眼估計(jì)此直線位置），從16：42：32開(kāi)始每30s統(tǒng)計(jì)通過(guò)直線（車(chē)身一半經(jīng)過(guò)此直線的車(chē)算通過(guò)此直線）的小轎車(chē)、電動(dòng)車(chē)（包括自行車(chē)）、公交車(chē)的數(shù)量，到17：03：50結(jié)束，共32組數(shù)據(jù)。部分?jǐn)?shù)據(jù)如表3所示。

4.2 視頻數(shù)據(jù)的預(yù)處理與分析

由于視頻1存在多處跳躍階段，我們需要把缺失的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)齊，由于事故發(fā)生前和事故撤離后不在我們分析的范圍內(nèi)，所以這段時(shí)間的數(shù)據(jù)可以暫時(shí)不做處理，根據(jù)表3數(shù)據(jù)，我們畫(huà)出了實(shí)際通行能力的頻數(shù)分布直方圖如圖2所示。

觀察圖2和圖3，圖2的數(shù)據(jù)分布近似呈正態(tài)分布，為了檢驗(yàn)是否服從正態(tài)分布，我們用MATLAB對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了正態(tài)性檢驗(yàn)，根據(jù)圖3，我們看到數(shù)據(jù)分布近似在一條直線上，因此，視頻1中事故發(fā)生至撤離階段的實(shí)際通行能力是服從正態(tài)分布的。對(duì)于缺失的數(shù)據(jù)我們采用正態(tài)分布產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)來(lái)補(bǔ)齊缺失的數(shù)據(jù)。對(duì)于補(bǔ)齊后的數(shù)據(jù)利用MATLAB軟件進(jìn)行繪制圖形，得到事故發(fā)生至撤離期間的實(shí)際通行能力的變化過(guò)程如圖4。

對(duì)于視頻2中所示的交通事故，它與視頻1中的事故發(fā)生地點(diǎn)在同一路段的同一橫截面處，唯一的區(qū)別在于事故所處的車(chē)道不同，因此采用與第一問(wèn)類(lèi)似的方法，得到相應(yīng)的道路通行能力的計(jì)算結(jié)果，根據(jù)完整的數(shù)據(jù)，計(jì)算出交通事故發(fā)生時(shí)的橫斷面通行能力，得到視頻2事故所處橫斷面實(shí)際通行能力的變化過(guò)程如圖5所示。

通過(guò)MATLAB計(jì)算可得視頻2中的數(shù)據(jù)也近似服從正態(tài)分布。由于視頻1和視頻2的數(shù)據(jù)都服從正態(tài)分布，要分析不同車(chē)道被占后對(duì)該橫斷面實(shí)際通行能力影響的差異，我們選擇對(duì)視頻1和視頻2事故排隊(duì)階段的實(shí)際通行能力作差異顯著性分析。

4.3 基于雙總體t檢驗(yàn)的差異性比較模型

在進(jìn)行雙總體t檢驗(yàn)前，首先要提出無(wú)效假設(shè)與備擇假設(shè)，再進(jìn)行檢驗(yàn)。

通過(guò)MATLAB計(jì)算得到單側(cè)檢驗(yàn)的ρ值為0.000669，在顯著性水平α為0.05的條件下，則拒絕原假設(shè)，認(rèn)為兩組實(shí)際通行能力是有很大顯著性差異的。

5 總結(jié)

本文主要考慮了車(chē)道被占用對(duì)城市道路通行能力的影響，通過(guò)上述分析，我們可得出事故發(fā)生后，車(chē)道占用不同對(duì)城市道路通行能力的影響也是不同的，其主要結(jié)論對(duì)城市交通的啟示作用有：

（1）合理規(guī)劃車(chē)道，將非機(jī)動(dòng)車(chē)道與機(jī)動(dòng)車(chē)道用綠化帶分開(kāi)。若僅用車(chē)道線將機(jī)動(dòng)車(chē)道與非機(jī)動(dòng)車(chē)道進(jìn)行劃分，則駕駛員在行駛過(guò)程出于對(duì)行人安全的考慮，使得右側(cè)車(chē)道的機(jī)動(dòng)車(chē)行駛緩慢，容易造成車(chē)速降低，發(fā)生車(chē)輛集結(jié)，從而導(dǎo)致道路實(shí)際通行能力降低。

（2）做好對(duì)道路的定時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)于車(chē)流量、車(chē)流密度較大的路段，要進(jìn)行道路交通擁堵預(yù)警，通過(guò)實(shí)時(shí)信息反饋，提示駕駛員繞行。

參考文獻(xiàn)

[1]百度文庫(kù).車(chē)輛折算系數(shù)[EB/OL].http：//wenku.baidu.com/view/3a9f8aed5ef7ba0d4a733b0b.html.

[2]程國(guó)柱，劉博通，馬亞峰.破損路面對(duì)城市道路路段通行能力的影響[J].城市交通，2012，10（2）：68-74.