基于二流理论的拥挤交通流当量排队长度模型(1)

第37卷第3期2007年5月　

东南大学学报

(自然科学版)

JOURNAL O F SOU THEAST UN I V ERS ITY (N atural Science Edition )

V ol 137N o 13M ay 2007

基于二流理论的拥挤交通流当量排队长度模型

姚荣涵　王殿海　曲昭伟

(吉林大学交通学院,长春130022)

摘要:为描述拥挤交通流中的排队现象,根据二流理论,提出了将交通流实际运行状态转化为二

流运行状态的思想.利用流量守恒方程,建立了单车道路段当量排队长度模型,并在此基础上,推导出多车道路段平均当量排队长度模型.为验证模型的有效性,采用V I SS I M 软件设计了拥挤交通流的模拟方案.对比模型计算的当量排队长度与软件统计的实际排队长度发现:当量排队长度均大于实际排队长度;当量排队长度比较稳定,而实际排队长度有所波动.结果表明,当量排队长度模型能够定量地、更好地描述拥挤路段的交通流拥挤程度.该模型计算方法简单,便于工程实践,可以为城市交通控制系统优化等提供理论依据.关键词:拥挤交通流;二流理论;当量排队长度

中图分类号:U 49112+

64 文献标识码:A 文章编号:1001-0505(2007)0320521206

Equi valent queue length model for congested traffi c stream

based on two 2flui d theory

Yao R onghan W ang D ianhai Q u Zhaow ei

(College of T ransportation,J ilin U niversity,Changchun 130022,China )

Abstract:To describe the queue p henom ena in congested traffic flow ,based on t w o 2flu id theo ry a

thinking w hich converts actual traffic 2flow operation state into t w o 2fluid operation state is put fo r 2w ard.The equivalent queue leng th m odel is built for a single 2lane segm ent according to conservation equation .O n th is basis,the average equivalent queue length m odel is educed for a m ulti 2lane seg 2m ent .To validate the effectiveness of the m odels,the si m ulation schem es are designed for the con 2gested traffic flow by app lying the V I SS I M soft w are .B y com paring the equivalen t queue lengths com puted by the m odels w ith the actual queue lengths obtained by the soft w are,it is found that the equivalent queue lengths are all longer than the actual ones;the equivalent queue lengths are stable,but the actual values fluctuate .The results show that the equivalent queue length m odels can quanti 2tatively and better describe the congested degree of traffic 2flow on congested segm ent .The m odels are si m p le and easy to be app lied in eng ineering p ractice .Their results can p rovide a theoretical basis for urban traffic contro l system op ti m ization etc .

Key words:congested traffic stream;t w o 2fluid theory;equivalent queue leng th

收稿日期:2006209214.

基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(50338030)、国家重

点基础研究发展计划(973计划)资助项目

(2006CB 705505).

作者简介:姚荣涵(1979—),女,博士生;王殿海(联系人),男,教

授,博士生导师,w angdianhai @sohu .com.

1　问题提出

111　研究现状

排队现象在交通运输系统中随处可见.交通工程的学者们一直致力于排队现象的分析和排队长

度的计算.从分析手段来看,主要包括概率论、排队

论、随机过程、累计曲线、冲击波、神经网络与微观模拟等方法.这些方法的应用均在一定范围内描述了交通排队现象并建立了各种排队长度模型.

概率论方法认为车辆到达和离去服从某种概率分布,车辆到达累计数与离去累计数之差为排队

车辆数[1]

;排队论将某种交通设施(如交叉口、瓶颈等)模拟为服务台,把交通流在路段上的运行过程看作车辆在排队系统中接受或等待服务,认为车辆在系统中等待服务即为排队,根据排队论得到各