混合交通流参数之间关系模型标定

第32卷　第3期2008年6月

武汉理工大学学报(交通科学与工程版)

Jou rnal of W uhan U n iversity of T echno logy

(T ran spo rtati on Science &Engineering )

V o l .32　N o.3June 2008

混合交通流参数之间关系模型标定3

收稿日期:2008201215

熊烈强:男,45岁,教授,主要研究领域为流体力学、智能运输系统

3中国博士后基金项目资助(批准号:20040350533);湖北省教育厅项目资助(批准号:2004D 008)

熊烈强　刘海岷

(武汉工业学院机械工程系　武汉　430023)

摘要:提出了混合交通流参数之间关系模型的标定和超车换道率的计算方法,采用广深高速公路、广佛高速公路和沪宁高速公路的实测数据对模型进行了验证,并计算了各数据点的超车换道率.结果表明,流量、密度数据的相关系数都接近1,超车换道率介于-1和1之间.关键词:混合交通流;动力学模型;超车换道率;参数关系中图法分类号:U 491.2

0　引 言

文献[1]提出的混合交通流流量、密度和超车

换道率之间的关系模型为

q =

u f [m k +(1-m )k f e n

]k f e n ≤k

0

u f [m k +(1-m )k f e n ]k f e n

≤k

-1≤n ≤0

14

m u f k j e n k ′e n

≤k ≤0.5k j e n

-1≤n ≤0

m u f k -k

2

k j

e -n

0.5k j e n

-1≤n ≤0

(1)

式中:q 为干道流量;k 为密度;u f 为自由流速度,

取道路的设计时速;k f 为以自由流速度行驶时的最大密度,由实测数据回归得到;m 为波速系数,0

111.1pcu

(km ・ln )[2];n 为超车换道率,等于超车换道流量r 与干道流量q 的比值;k ′

=k j

4

-

(1-m )

m

k f .

由式(1)得到的关系曲线如图1所示.

本文根据实测数据研究模型的标定及超车换道率的识别.

图1　流量、密度和超车换道率之间关系u f 2自由流行驶;n =12超车换道率为1;

n =02超车换道率为0;n =-12超车换道率为-1

1　数据来源

数据来源于1998～1999年间在珠江三角洲地区进行的交通调查资料中广深高速公路、广佛高速公路的实测数据和国家“九五”攻关项目“公路通行能力研究”中沪宁高速公路1999年的实测数据.4条高速公路的设计时速均为120km h .表1为广深高速公路2车道的实测数据,表2为广佛

高速公路2车道的实测数据;表3为沪宁高速公路2车道的实测数据.所有数据都是以实测5m in 流量(以5m in 作为一个时段)为基数乘以12,化为小时流量,并考虑了车辆折算系数的影响作出的.速度可由流量q 除以密度k 得到.

表1　广深高速公路2车道数据

序号q [pcu・

(h・ln)-1]

k [pcu・

(km・ln)-1]n

序号q

[pcu・

(h・ln)-1]

k [pcu・

(km・ln)-1]n

1900.7999-0.78138019　4604.3889　0.458925 21101.0300-0.84960020　4804.6747　0.344875 31300.8735　0.31603321　5005.0015　0.129212 41501.3441-0.30734022　5305.3944-0.028080 51701.5946-0.42495023　5505.3858　0.434169 61901.7802-0.30685024　5705.7413　0.180211 72101.8996-0.01557025　5906.0149　0.056056 82302.1397-0.07347026　6106.0624　0.397194 92502.3665-0.09729027　6306.3425　0.286269 102702.6219-0.20660028　6506.7554-0.173660 112902.8003-0.09053029　7007.0958　0.305253 123102.9119　0.16711930　7407.6304　0.103546 133303.2220-0.05119031　8008.3065　0.052897 143503.4000　0.04994232　8308.9199-1.121250 153803.6658　0.18722633　8709.5562-1.074180 164003.9254　0.09655534　90010.2951-1.040280 174204.1416　0.10094235　95010.8559-0.986210 184404.3116　0.20496736104013.0293-0.895700

注:带下划线的数据是绝对值大于1,都是测量中变异的数据点.

表2　广佛高速公路2车道数据

序号q [pcu・

(h・ln)-1]

k [pcu・

(km・ln)-1]n

序号q

[pcu・

(h・ln)-1]

k [pcu・

(km・ln)-1]n

1900.9168-0.00637022110013.8104-0.67047 2　1001.1148-0.33517023115016.1426-0.62602 3　1501.8061-0.63257024120016.0772-0.58346 4　2002.3384-0.00969025125016.4214-0.54263 5　2503.0255-0.19437026130016.9447-0.50341 6　3003.4932　0.43423827135018.3499-0.46567 7　3504.1716　0.34498728140021.3447-0.42931 8　4004.6431　0.75001529145021.7914-0.39421 9　4505.7070-0.85346030150021.9651-0.36031 10　5006.5020　#NUM!①31155021.8926-0.32752 11　5506.5947-0.72257832160023.4742-0.29577 12　6007.6258-0.69053033165023.8992-0.26500 13　6508.1057　0.15904934170024.4921-0.23515 14　7008.9755-1.322750②35175027.6899-0.20616 15　7509.2994　0.45010536180029.0980-0.17799 16　80010.0718　0.05491437185030.1794-0.15059 17　85010.9536-0.92830038190026.4919-0.12392 18　90012.2816-0.87114039195034.6236-0.09795 19　95012.2328-0.81707040200037.7786-0.07263 20100013.4300-0.76578041205034.4075-0.04794 21105014.2412-0.71699042212036.8696-0.01436 注:①#NUM!是计算结果为无穷大;②带下划线的数据是绝对值大于1,都是测量中变异的数据点.

2　数据拟合

由图1可知,在低密度

k f e-1≤k≤1

4k j

e-1-

1-m

m

k f e-1(2)

范围内,流量2密度曲线是一组直线.因此,可用该

密度范围内的数据,标定m和k f,步骤如下.

1)初选k≤

1

4k j

e-1范围内的数据,采用

M athcad[3]中的线性拟合函数进行拟合,得到m

和k f e n.

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2

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