车道占用率参数在交通管制中的应用

武帅 陈秀锋 宋著贺

摘 要：本文试图通过交通流量这个关键参数来控制交通流量，从而提高道路交通管理的效率。车道占用率被确定为流量集中的指标。实现这一目标包括对问题状态的分析、工作假设的制定、描述随车道占用程度变化的交通流量变化过程的数学模型的开发。使用视频检测器和SPSS10可以进行实验研究，结果证实了所开发模型的工作假设和充分性。

关键词：车道占用率;交通流量;视频检测器

中图分类号：U491文献标识码：A

交通信号灯管制本身就是显著降低交通枢纽出口处的出交通流量的主要因素之一。[1]随后，未实现的运输需求形成了相当长的运输队伍，发展成拥塞，使城市的运输系统瘫痪。最终，这导致城市环境的负面影响，社会不适，并因此而降低城市的地位。

显然，这项任务中的控制对象将是交通流量，其主要指标是从规定的交叉路口出口处流出的交通流量。[2]同时，需要了解的是，仅有流速指标不足以实施管理过程，因为流速值接近或等于零的情况不仅可由运输需求的真正下降引起，也可由其他情况引起：道路工程、车道上车辆的故障等。

在交通流基本理论中，建议使用Lighthill-Whitham-Richards宏观水动力模型，其中交通流集中的指标是其密度。然而，随着自动化交通管理系统在实际中的广泛应用，实现了以交通流密度为主要衡量交通流集中度的过渡。这一指标具有完全不同的物理意义，在一些科学家看来，更为可靠。

本研究的目的是建立并实际应用车道占用对交通流量的影响，以提高管制交叉口的交通管理效率。

1 问题分析

迄今为止，已经形成了一系列评估交通管理效率的指标，其中宜选择交通流量率作为关键指标。该选择基于以下内容：

（1）由于交通流过饱和和拥挤的形成，某些指标如加速度噪声或动能在现代交通条件下不能使用。[3]

（2）优先考虑的是最大限度地满足交通需求，因为所有未通过道路横断面的未实现需求对运输系统都是负面的，会在空间间隔上形成交通堵塞。

（3）出站流量是衡量实际流量的主要指标，同时也给出了与入站流量相比的传输队列长度的概念。此外，在计算交通灯周期和基于延误的指标时，它是交通流量的主要指标。

LWR宏观水动力模型随着车辆检测器的使用，现代科学建议使用车道占用率指标作为交通流集中度的度量。车道占用率是车辆在检测器控制区的时间比例，确定如下：

可以得出一个结论：车道占用是交通流量集中的一个更可靠和更有信息的指标。这一立场决定了进一步理论和实践研究的方向，其任务是确定车道占用对交通流量的影响模式，以便于进一步的实际应用，从而提高交通管理的效率。

2 理论与实验研究

可通过标准化程序表示规定交叉口的运行效率，如下所示：

为了在已有的LWR模型的基础上建立描述车道占用对交通流量影响的模式，需要进行从车道密度到车道占用的转换，即对模型进行修正。交通流量对车道占用的关系将由以下类型的二次模型描述：

由于这些参数形成了抛物线的顶点，在这种情况下是函数的最大值，因此a和b值将直接与最大流出流量的理论值相关。

验证提出的假设需要一个实验，其目的是建立数学模型参数的数值，并验证其充分性。

本文研究了青岛市漓江东路与嘉陵江路交叉口出口站交通流量的变化过程。实验数据是在视频探测器的帮助下收集的。以平均值分组的统计学方法作为分组方法。组数和区间值根据H方程确定：

考虑到N=570个测量值，实验数据被分成10组，范围θ=9%。

确定每个范围的分布类型为正态分布。通过最小二乘法确定车道占用对交通流量的影响模式。分别使用相关系数和决定系数估计指标与模型质量之间的相关性强度。如果满足以下条件，则认为相关性显著：

通过Fisher标准验证了数学模型的充分性。如果满足以下条件，则认为该模型适当：

在下表中总结并展示了模型的参数及其统计特征。最终，实验研究证实了假设模型的充分性，并确定了其参数的数值。

3 结论

在此基础上，对LWR模型进行了修正，得到了车道占用对交通流量的影响规律。建立了二次型模型描述车道占用影响下的交通流量变化过程。此外，确定了模型参数的数值，验证了其参数关系的充分性、质量和强度。

研究结果对解决交通流调度控制的实施、交通自动化管理系统运行软件的开发、交通流仿真等交通管理中的各种问题具有实用价值。

参考文献：

[1]史丹丹，魏明.考虑道路交通管制的危险品运输路径问题研究[J].物流工程与管理，2019，41（02）：71-72.

[2]俞洁，楊成斌.交通流理论发展分析[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2004（02）：163-167.

[3]Zhankaziev，Sultan.Current Trends of Road-traffic Infrastructure Development[J].Transportation Research Procedia，2017，20：731-739.

作者简介：武帅（1992-），男，河南安阳人，硕士，研究方向为道路交通安全技术。

通讯作者：陈秀锋，副教授，硕士生导师。