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一、背 景
在诸如中国、美国等大多数国家地区,实行靠右行驶规则.在多车道公路上,也经常要求司机靠着最右边的车道行驶,除非他们打算超车.当超车时,要从左边车道超车,之后需要再次回到原来的车道上.
尽管关于交通流量和交通风险的研究有很多,却少有研究在靠右行驶规则下,两种因子的综合影响.因此,仍然不能准确地知道一种交通规則如何影响交通情况,特别在高低负荷(车辆密度很高或很低,参考世界标准)时.与现有的靠右行驶规则相比,也许存在着更好的一种规则.
二、问题分析
调查表明,实行靠右行驶,从左超车规则的国家的比例约为66%.要了解这样一种规则的表现,需要建立一个综合评价指数来进行考量.
实际交通系统极其复杂,同时考虑所有车辆有较大困难,而考虑单辆车是方便的.因此可以从局部到整体分析,先选择一辆代表性的车进行研究,在此基础上过渡到系统研究.
在评价工程系统好坏时,比如武器装备、桥梁和房屋,常常采用安全系数进行考量.对于文中讨论的问题,可利用对应风险系数来描述.
在不同的国家,由于文化差异以及思考问题的角度影响,交通流量和风险系数在人们心中所占的权重是不一样的.因此,在分析不同国家的情况时,这样的权重影响应当被考虑.
三、模型假设与变量定义
1.模型假设
(1)在双车道中,右车道用于车辆正常行驶,左车道作为超车道(车辆只能从左车道超车).右行规则则以此为基础.
(2)天气状况良好,车道平坦且无紧急情况发生.因此,车速为正常速度且不会发生突变.
(3)每位司机的超车想法以及驾驶水平是相同的.因此,可以认为人为对车辆的影响相同.
(4)车辆间距为规定的安全车距.因此,可以根据车速来估计车辆间距.
(5)风险系数受到超车影响,且由超车视距决定.因此,RI的确定能够符合国际相关风险系数评估标准.
(6)车辆以公路设计速度进行超车.因此,可以方便地计算出修正的平均车速.
2.变量定义
vi:正常速度(m/s) a:制动加速度(m/s2)
Lio:车辆间距(m)
tr:反应时间(s,典型值:0.55 s)
tb:制动时间(s,典型值:0.56 s)
Lip:停车安全距离(m,典型值:5 m)
Di:超车视距(m)
Lv:车辆长度(m,典型值:4 m)
RIi:风险系数
vd:公路设计速度(m/s)
b,c,d:GD参量
m:超车率
ρ:车流密度(puc/km)
w:风险权重
q:交通流量
λ:相对指数
η:超车时间因子
E:综合评价指数
四、方法简介
通过层次分析法,建立起相关基本模型.各层间关系如图1所示.基于这些关系,建立起流量q,风险系数RI和综合评价指标模型.原始数据来自于参考文献和相关模拟实验.基于模拟数据,对模型进一步地进行了完善,并将右行规则和自由驾驶规则进行对比.考虑到在不同的国家,流量及风险的权重是不同的,在评价指数中引入了影响因子k.
图 1
五、模型设计
1.流量模型
交通流量通常是受速度和车距影响.首先,考虑超车现象建立速度模型.由于很难找到关于超车的相关数据,故使用CA来模拟交通流和超车现象,文献[6]中的模拟数据如表1:
根据表1数据,并以真实情况为基础,通过拟合,得到m和ρ之间的关系曲线如图2:
图 2
表达式为:m=η0.403-2.654ρ.
对于每辆车的qi是不同的,此处假设对于任意一辆车i的m和ρ关系是相同的,考虑到超车时间很短,在整个车辆行驶过程中对平均速度的影响很小,引入超车时间因子η(假设为0.05)来对车速进行修正.根据车流量规律,可得其表达式:
qi=(1-m)vi mvdLio Lv.
表达式中需要确定车辆间距Lio.由参考文献[5],考虑其为车辆安全距离,其计算式为:
Lio=vi(tr tb) v2i2a.
2.风险系数模型
国际上对超车风险的评估是基于超车视距的[1],故采用超车视距评估风险系数.根据参考文献可知,超车视距受到车辆长度Lv,车辆间距Lo,公路设计速度vd,正常速度v以及制动加速度a的影响.双车道上的超车现象如下图3所示:
图 3
在图3中,d2和d1分别表示在超车过程中的高速行驶距离和加速行驶距离.对于任意一辆车i的Di可由下式确定:
Di=2(Lio Lv) vi2Lio Lvvd vi.
根据车辆间距模型,建立风险系数模型.在自然界中,如果一种现象受到多种随机因素的独立影响,可以近似按照高斯分布(GD)[2]进行处理.由于超车风险主要来自于人为判断,故风险系数可按照GD进行建模,表达式如下:
RIi=be[-(Di-d)22c2].
参考文献相关数据如表2所示,进行拟合可得GD参量:b=3.47,c=335.422,d=297.900.
3.综合评价模型
以前面两个模型为基础,定义每辆车的综合评价指数Ei,并引入相对指数λ来反映不同国家的情况.λ可以根据风险系数和流量的权重w来确定:
λ=w1-w.
综合评价指数的定义式为:
Ei=qieRIλ.
在诸如中国、美国等大多数国家地区,实行靠右行驶规则.在多车道公路上,也经常要求司机靠着最右边的车道行驶,除非他们打算超车.当超车时,要从左边车道超车,之后需要再次回到原来的车道上.
尽管关于交通流量和交通风险的研究有很多,却少有研究在靠右行驶规则下,两种因子的综合影响.因此,仍然不能准确地知道一种交通规則如何影响交通情况,特别在高低负荷(车辆密度很高或很低,参考世界标准)时.与现有的靠右行驶规则相比,也许存在着更好的一种规则.
二、问题分析
调查表明,实行靠右行驶,从左超车规则的国家的比例约为66%.要了解这样一种规则的表现,需要建立一个综合评价指数来进行考量.
实际交通系统极其复杂,同时考虑所有车辆有较大困难,而考虑单辆车是方便的.因此可以从局部到整体分析,先选择一辆代表性的车进行研究,在此基础上过渡到系统研究.
在评价工程系统好坏时,比如武器装备、桥梁和房屋,常常采用安全系数进行考量.对于文中讨论的问题,可利用对应风险系数来描述.
在不同的国家,由于文化差异以及思考问题的角度影响,交通流量和风险系数在人们心中所占的权重是不一样的.因此,在分析不同国家的情况时,这样的权重影响应当被考虑.
三、模型假设与变量定义
1.模型假设
(1)在双车道中,右车道用于车辆正常行驶,左车道作为超车道(车辆只能从左车道超车).右行规则则以此为基础.
(2)天气状况良好,车道平坦且无紧急情况发生.因此,车速为正常速度且不会发生突变.
(3)每位司机的超车想法以及驾驶水平是相同的.因此,可以认为人为对车辆的影响相同.
(4)车辆间距为规定的安全车距.因此,可以根据车速来估计车辆间距.
(5)风险系数受到超车影响,且由超车视距决定.因此,RI的确定能够符合国际相关风险系数评估标准.
(6)车辆以公路设计速度进行超车.因此,可以方便地计算出修正的平均车速.
2.变量定义
vi:正常速度(m/s) a:制动加速度(m/s2)
Lio:车辆间距(m)
tr:反应时间(s,典型值:0.55 s)
tb:制动时间(s,典型值:0.56 s)
Lip:停车安全距离(m,典型值:5 m)
Di:超车视距(m)
Lv:车辆长度(m,典型值:4 m)
RIi:风险系数
vd:公路设计速度(m/s)
b,c,d:GD参量
m:超车率
ρ:车流密度(puc/km)
w:风险权重
q:交通流量
λ:相对指数
η:超车时间因子
E:综合评价指数
四、方法简介
通过层次分析法,建立起相关基本模型.各层间关系如图1所示.基于这些关系,建立起流量q,风险系数RI和综合评价指标模型.原始数据来自于参考文献和相关模拟实验.基于模拟数据,对模型进一步地进行了完善,并将右行规则和自由驾驶规则进行对比.考虑到在不同的国家,流量及风险的权重是不同的,在评价指数中引入了影响因子k.
图 1
五、模型设计
1.流量模型
交通流量通常是受速度和车距影响.首先,考虑超车现象建立速度模型.由于很难找到关于超车的相关数据,故使用CA来模拟交通流和超车现象,文献[6]中的模拟数据如表1:
根据表1数据,并以真实情况为基础,通过拟合,得到m和ρ之间的关系曲线如图2:
图 2
表达式为:m=η0.403-2.654ρ.
对于每辆车的qi是不同的,此处假设对于任意一辆车i的m和ρ关系是相同的,考虑到超车时间很短,在整个车辆行驶过程中对平均速度的影响很小,引入超车时间因子η(假设为0.05)来对车速进行修正.根据车流量规律,可得其表达式:
qi=(1-m)vi mvdLio Lv.
表达式中需要确定车辆间距Lio.由参考文献[5],考虑其为车辆安全距离,其计算式为:
Lio=vi(tr tb) v2i2a.
2.风险系数模型
国际上对超车风险的评估是基于超车视距的[1],故采用超车视距评估风险系数.根据参考文献可知,超车视距受到车辆长度Lv,车辆间距Lo,公路设计速度vd,正常速度v以及制动加速度a的影响.双车道上的超车现象如下图3所示:
图 3
在图3中,d2和d1分别表示在超车过程中的高速行驶距离和加速行驶距离.对于任意一辆车i的Di可由下式确定:
Di=2(Lio Lv) vi2Lio Lvvd vi.
根据车辆间距模型,建立风险系数模型.在自然界中,如果一种现象受到多种随机因素的独立影响,可以近似按照高斯分布(GD)[2]进行处理.由于超车风险主要来自于人为判断,故风险系数可按照GD进行建模,表达式如下:
RIi=be[-(Di-d)22c2].
参考文献相关数据如表2所示,进行拟合可得GD参量:b=3.47,c=335.422,d=297.900.
3.综合评价模型
以前面两个模型为基础,定义每辆车的综合评价指数Ei,并引入相对指数λ来反映不同国家的情况.λ可以根据风险系数和流量的权重w来确定:
λ=w1-w.
综合评价指数的定义式为:
Ei=qieRIλ.