摘要:随着现代化经济的快速发展,人们的生活水平不断得到高速提升,使得城市交通道路出现了拥挤现象,尤其是在交叉口的交通流极易出现排队现象,为了能有效的改变城市交通拥挤的现象,交通波理论的应用发挥着重要的作用。因此,文章针对交通波理论在交叉口交通流分析中的应用展开了分析。
关键词:交通波理论;交叉口;交通流;分析;应用;分析
引言:
本文针对交通波展开了一定的分析,对其传播速度展开的研究,对交通中车流的流量、密度与速度三种要素之间存在的关系进行了探索,对交通车流中的排队与消散着一过程进行了描述,并分析了这种情况对交叉口产生的影响。文章分贝对城市交通干道中的交叉口中、路段中的车辆排队和消散进行研究,并进一步探究了信号协调之间的关系,在城市交通中的信号配时系统的设置提供了重要的理论依据。
1.交通波重要的基础理论分析
我们日常生活中常见的车流交通波基本上有两种类型:(1)交通波中的压缩波,也就是说在波阵面形成之后,交通中的车流密度会随之变大,而行驶的车辆在这个过程中获得了一个附加速度,这个附加速度的方向与波的传播方向是一致的。当波进行传播之后,其密度以一个微小量的连续波进行增加,与之相反的情况则为间断波。(2)交通波中稀疏波,也就是说在波阵面形成之后,交通中的车流密度会随之变小,在这个过程中车辆也会获得一个附加速度,这个附加速度与交通波传播的方向是不一致的。此外,交通波中的稀疏波都属于连续波。
1.1交通波理论的一般讨论
由交通波的基本原理的得知,在流量q=u k时,波阵面前的车流量为q1,波阵面后的车流量为q2时,则有交通波的基本方程:u w=(q2- q1)/(k2- k1),通过对方程式(1)的分析,能够获得以下四种基本情况:
1.1.1当k2>k1并且q2>q1时
在这个时候交通波所传播的波属于压缩波,由于u值是必须大于0的,所以其在传播的过程中的方向是由后向前的。交通波传播过后,交通车队中所有的车辆都会获得了一个附加速度,并且这个附加速度和原来行驶的方向是一致的。这种情况也就相当于车队行驶的过程中开始间距较大,在行驶过程中后车对前车不断催促,促使前车的速度不断加快而间距逐步的进行缩小的一种情况,但是在实际的交通流当中这种情况是不常见的。
1.1.2当 k2>k1并且q2<q1时
在这个时候交通波传播的波同样是属于压缩波,但是由于u值要小于0,所以在其传播的方向在由前向后的。当交通波传播之后,交通流的车队中所有的车辆所获得的附加速度都和原行车辆行驶的方向相反。在这种情况下相当于交通流的车队中前面的头车出现了减速或刹车的情况,后面的跟随车辆也依次出现了减速或刹车的行为,如果相关车队在行驶的过程中,驶近了信号灯控制范围的交叉口并且交通灯的红灯开启的情况下,在我们日常实际的交通流当中是非常常见的情况。
1.1.3当k2<k1并且q2>q1时
在这个时候交通波所传播的波属于稀疏波,由于这个时候的u值要小于0,所以其在传播过程中方向是由前向后的。交通波传播之后,交通流的车队中所有的车辆都获得了一个附加速度,并且这个附加速度和交通波的传播方向是相反的。这种情况也就是相当于车队在进行缓慢法行驶并逐渐开始启动的一种情况,这种情况在我们实际的交通流之中是非常常见的。
1.1.4当k2<k1并且q2<q1时
这个时候交通波所传播的波也属于稀疏波,由于这个时候的u值要大于0,所以其在进行传播时的方向是由后向前的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当交通波传播之后,交通流的车队中所有的车辆同样都获得了一个附加速度,这个附加速度是和原来行驶的方向相反的,并且和交通波所传播的方向也是相反的。这种情况也就相当于车队行驶时是以一个较小的间距进行行驶的,从交通流车队的队尾开始每个车辆的车速依次递减,车辆的间距也呈现逐渐变大的情况。这种情况在我们实际的交通流之中是很少出现的。
1.2交通波理论的特例分析
1.2.1交通波中的停车波
对一列正在驶近信号灯交叉口的车队进行考查,考查阶段为信号灯为红灯时产生的情况。在这个阶段,交通流车队中的头车会进行减速处理,并慢慢的行驶于停车线在其后方停下,这个时候便会产生一个停车的交通波,这个交通波传播的方向是由前向后的。假设这个车队的初始速度值为u1,其密度值为k1,标准密度值设为Z1,交通波传播之后,其速度则为0,那么其密度值则为k j,标准密度值则为1,通过线性u-k模型下的交通波方程式q = u f k(1 - k /k j)得出:
U w= -ufZ1
这个方程式表明了车队停车过程中所产生的交通波,其传播的速度是以ufZ1沿着交通流车队由前向后进行传播的,并表明了该车队的车辆处于排队状态,式中的负号则表示交通波的具体传播方向实际上是和原来车队车辆所行驶的方向是相反的。由于这里的u f的值在特定道路的条件下是常数,所以交通波的传播速度u w值的大小与车流初始的密度k1值有着直接的关系。
1.2.2交通波中的起动波
对一列停在交叉口停车线后面的车队进行考查,当交叉口的信号等变成绿灯的时候。交通流车队的头车先开始进行起动,这个时候就就会产生发车时的交通波,这个交通波的方向是由前向后进行传播的。假设这个车队的初始速度设置为0,车辆间的密度为k j,将标准密度值设为1,在交通波传播之后,其速度则为u2,密度值则为k2,这时的标准密度值则为k2/k j。则由线性u-k模型下的交通波方程式q = u f k(1 - k /k j)得出方程式u w=-(u f- u2)。发车时所产生的交通波属于稀疏波。
2.交通波理论在交叉口车辆具体运行状况应用的分析
2.1车辆在交叉口排队的过程的分析
将交叉口设为n,当时间t=0时,那么k(x,0)= f(x)=k,那么所处路段上每一处的车流密度都保持相等状态。那么当交叉口信号等转变成红灯时,车队这时则形成停车波,当波阵面为s1,已驶出的车辆行驶速度仍为u0。当t=tr时,一列的停在x0之后的车队其长度为ufZ1tr。
2.2车辆在交叉口消散过程的分析
当时间tr<t <c时,如果交叉口n信号灯变绿,其排队的车辆开始启动,产生起动波,波阵面则为s2。起动波由前向后传播,其速度为u f,通过交叉口n的排队车辆速度为u,密度值则为k1,假设车辆完全消散时间为T d,则获得方程式ufZ1(T d+ tr)= u f T d,T d= trZ1/(1 -Z1),当T d<c-tr时,排队车辆完全消散的时间为一个周期。否则将会产生二次排队的现象。
结束语:
综上所述,本文主要研究了交通波,并对城市干道中相邻的交叉口的排队情况进行了分析,研究了交叉口排队消散的过程受到一定影响的情况。这些都属于交通波理论在应用当中的发展状况,并对城市路网交通流在传播中的拥挤过程以及交叉口信号配时等方面的研究都是具有重要意义的。
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[4]王海侠,李景富,王晨光.交通波理论在交叉口交通流分析中的应用[J].中国公路学报,2017(03):91-96.
论文作者:马芳臣
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/17
标签:交通论文; 通流论文; 交叉口论文; 车队论文; 速度论文; 车辆论文; 密度论文; 《防护工程》2018年第27期论文;