研究性學(xué)習(xí) 結(jié)題報告

研究背景目的本組研究性學(xué)習(xí)課題，基于太原頻繁的交通狀況，針對兩個典型路口進行研究：廣場路口（廣場東街與迎澤大街交叉口）和火車站路口，旨在發(fā)現(xiàn)太原市堵車問題根源，針對問題提出解決措施，得出一般規(guī)律。太原市車輛多，交通規(guī)劃、路面狀況復(fù)雜，經(jīng)常發(fā)生堵車。經(jīng)過觀察，我們發(fā)現(xiàn)：通常堵車都是因為紅綠燈時長或是交通規(guī)劃設(shè)計不合理，經(jīng)常發(fā)生：綠燈無車通行；紅燈時長過長導(dǎo)致等待車輛過多；其他方向干擾導(dǎo)致通行緩慢。就此問題，我組提出了我們的研究性學(xué)習(xí)課題：太原市幾大路口的交通規(guī)劃。通過本次研究，我們希望可以通過重新設(shè)計所研究的路口的交通規(guī)劃，改善其堵車情況達到：簡單、通暢、短距的要求。并推廣開來，得到一般規(guī)律，推廣至太原市的其它路口。研究過程開展情況首先，我們發(fā)現(xiàn)，開題時設(shè)計的階段不太合理：兩個路口分開進行，既費時費力，又影響數(shù)據(jù)的準確性。于是，我們決定，將第一和第三階段同時進行。我們共進行了兩次數(shù)據(jù)的采集，每次采集分別采集兩路口高峰期、非高峰期數(shù)據(jù)各一組，并將四此數(shù)據(jù)取得平均數(shù)，以保證數(shù)據(jù)的準確性。在采集數(shù)據(jù)時，經(jīng)常會有視線被阻擋的情況，無法看到所有通過的車輛。我們與交警溝通，交警同意讓我們在保證安全的前提下，在路中央的綠化帶等處進行采集，這也大大增加了數(shù)據(jù)的準確性。在數(shù)據(jù)采集的過程中，我們發(fā)現(xiàn)了兩路口堵車的原因，又經(jīng)過初步的討論，我們發(fā)現(xiàn)了這兩路口的交通規(guī)劃的問題：廣場路口紅綠燈時長設(shè)計不合理。迎澤大街由西向東車流量大，但因為由東向西有左轉(zhuǎn)，導(dǎo)致這一路口紅燈時間過長，而綠燈時間短，導(dǎo)致堵車。在測試過程中，這里常出現(xiàn)三到四次紅綠燈等也無法通過的情況。而且廣場東街由南向北的車流量也較大，如果將其綠燈時間縮短，必將導(dǎo)致這里堵車，甚至可能會導(dǎo)致并州北路、迎澤南街堵車?；疖囌韭房诩t綠燈數(shù)過多，導(dǎo)致車輛的通行速度受到很大影響，尤其是微循環(huán)的中間路口（8號路口見附錄），這一路口積存車輛一旦過多，很容易導(dǎo)致4號路口的擁堵。而這一路口一旦擁堵，其他路口也就無法通行。而且，鑒于這兩個路口都在迎澤大街上，于是，我們想使用分流的方法，使得廣場路口堵車情況緩解。接下來，我們得到了初步的結(jié)論：廣場路口：我們決定，將3號紅綠燈的左轉(zhuǎn)取消，讓左轉(zhuǎn)的車在前一路口繞行。火車站路口：取消4號紅綠燈，并將8號紅綠燈轉(zhuǎn)變時間變短。接著，我們對照具體的交通圖，進行了研究，并查閱了許多有關(guān)交通規(guī)劃的設(shè)計的網(wǎng)站。我們的出了最終結(jié)論。研究結(jié)論及其意義廣場路口:將3號紅綠燈左轉(zhuǎn)取消。需要左轉(zhuǎn)的車，可以在迎澤大街與并州北路交叉口右轉(zhuǎn)，從前一路口左轉(zhuǎn)后（這一路口現(xiàn)不可左轉(zhuǎn)），再次左轉(zhuǎn)。為此，需要延長2號紅綠燈的綠燈時長為75s，紅燈時長則改為61s。則：1、3號紅綠燈改為綠燈61s，紅燈時長改為75s。火車站路口：取消4號紅綠燈，原直行車輛，無需等待，可直接沿右側(cè)車道行駛。1、8路口改為紅燈29s，綠燈14s（期間黃燈1s），并循環(huán)一次。紅綠燈的時長設(shè)計還較好，無需更改。更改后的兩路口設(shè)計方案如下：北6283157共紅：3秒黃燈：2秒62831572、5：紅燈：39秒綠燈：49秒1、8：紅燈28秒綠燈14秒（期間黃燈2s）6：紅燈：29秒綠燈：59秒3、7：紅燈：49秒綠燈：39秒北共紅：5秒黃燈：2秒2：紅燈：61秒綠燈：75秒22221：紅燈：75秒綠燈：61秒133：紅燈：75秒綠燈61秒13該結(jié)論確實可靠，可切實解決這兩個路口的堵車情況，簡化其復(fù)雜的交通規(guī)劃，符合中國人的交通習(xí)慣。希望這一結(jié)論可以推廣開來，為整個太原市的交通規(guī)則設(shè)計奠定基礎(chǔ)。研究前景展望當初，本組在設(shè)計研究過程時，曾設(shè)計有第五階段：得出一套模板，為日后的交通規(guī)劃提出捷徑。但因為研究時間有限，能力不足，專業(yè)知識不足，只得放棄了這一目標。日后，可以多收集一些這方面的數(shù)據(jù)，多學(xué)習(xí)這方面的知識，多多歸納總結(jié)，多多思考，希望可以的出一個模板。為交通規(guī)劃方面的研究，邁出具有實質(zhì)性的進展。這就是本組的研究性學(xué)習(xí)課題：太原市幾大路口的交通規(guī)劃。附錄廣場：火車站：研究性學(xué)習(xí)測試數(shù)據(jù)北6283157共紅：3秒黃燈：2秒62831572、5：紅燈：39秒綠燈：49秒1、8：紅燈28秒綠燈14秒（期間黃燈2s）6：紅燈：29秒綠燈：59秒3、7：紅燈：49秒綠燈：39秒北共紅：5秒黃燈：2秒2：紅燈：61秒綠燈：75秒221：紅燈：75秒綠燈：61秒22133：紅燈：75秒綠燈61秒13交通規(guī)劃的基本原則規(guī)劃，即是確定目標與設(shè)計、達到目標的策略和行動的過程。而現(xiàn)代規(guī)劃的概念有兩層獨立的含義：1、戰(zhàn)略規(guī)劃：通常是長期的反映規(guī)劃的經(jīng)濟及商務(wù)方面內(nèi)容，涉及高層管理者或企業(yè)的管理層；2、戰(zhàn)術(shù)規(guī)劃：反映設(shè)施的技術(shù)層面，涉及技術(shù)管理層，他們負責(zé)具體設(shè)施管理，以及與高層管理者或企業(yè)的管理層協(xié)調(diào)后在戰(zhàn)略規(guī)劃范圍內(nèi)進行未來擴展的事物。一、交通規(guī)劃的基本原則交通規(guī)劃是指經(jīng)過調(diào)查分析、預(yù)測未來的道路交通需求，規(guī)劃道理網(wǎng)絡(luò)，并加以實施和修正的全過程。通常分為城市道路網(wǎng)規(guī)劃及公路網(wǎng)規(guī)劃兩部分。1、城市道路網(wǎng)規(guī)劃的原則（1）一般原則滿足人流、客貨車流的安全暢通，同時反映出城市風(fēng)貌、歷史和文化傳統(tǒng)，為地上地下工程管線和其它設(shè)施提供空間，并滿足城市日照通風(fēng)與城市救災(zāi)避難要求。滿足城市交通運輸要求是道路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的首要目標，為達到此目標，規(guī)劃的道路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須“功能分清，系統(tǒng)分明”，為組成一個合理的交通運輸網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造條件，使城市各交通區(qū)之間有“方便、迅速、安全、經(jīng)濟”的交通聯(lián)系。按道路在城市中的地位、作用、交通性質(zhì)、交通速度及交通流量等指標，可將道路分為快速路、主干路、次干路及支路。快速路及主干路為交通性干道，次干路兼交通性和生活性兩重功能，并以交通功能為主，支路一般為生活性道路。（2）各種城市道路規(guī)劃原則道路網(wǎng)規(guī)劃首先應(yīng)規(guī)劃以通行機動車為主的城市快速路和主干路系統(tǒng)，構(gòu)成城市道路網(wǎng)的骨架，在此基礎(chǔ)上規(guī)劃次干路、支路等其它道路。①快速路：為高速、行程長的汽車交通連續(xù)通行設(shè)置的重要道路，一般在大城市、帶狀城市或組團城市內(nèi)設(shè)置，并與城市出入口道路和市際高等級公路有便捷的聯(lián)系。應(yīng)設(shè)置中央分隔帶以分離對向車流，并限制非機動車進入，部分控制快速路兩側(cè)出入?？焖俾烦鋈氲缆返拈g距以不小于1.5km為宜?？焖俾放c快速路、快速路與主干路或交通量較大的次干路相交時，宜采用立交形式。與交通量較小的次干路相交時，可采用進口拓寬式信號控制。原則上不能與支路相交。②主干路：道路網(wǎng)絡(luò)的骨架，是連接城市各主要分區(qū)的交通干線，以交通功能為主。機非分流，干路兩側(cè)不宜設(shè)置吸引大量人流、車流的公共建筑物出入口。主主相交宜采用立交，近期可采用信號控制，但應(yīng)保證有建立交的空間。③次干路：介于主干路和支路間的車流、人流交通的主要集散道路，應(yīng)設(shè)大量的公交線路，廣泛聯(lián)系城內(nèi)各區(qū)。④支路：次干路與街坊內(nèi)部道路的連接線，其上可設(shè)公交線路。⑤環(huán)路：當穿越市中心車輛過多，造成市中心區(qū)道路超負荷時，應(yīng)在道路網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置環(huán)路?？扇h(huán)和半環(huán)；等級不宜低于主干路。⑥城市出入口道路：具有城市道路與公路雙重功能，考慮城市用地發(fā)展，出入口道路兩側(cè)的永久性建筑物至少離道路紅線20～25m。城市每個方向應(yīng)有兩條以上的出入口道路。2、公路網(wǎng)規(guī)劃的原則公路網(wǎng)規(guī)劃是公路建設(shè)前期工作中的重要組成部分，是進行公路建設(shè)決策的有力的支持措施。其目的是從科學(xué)的事實求是的觀點出發(fā)，分析規(guī)劃區(qū)域客貨運交通實況，剖析公路網(wǎng)建設(shè)發(fā)展存在的問題及其根源，預(yù)測區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展趨勢和交通需求，制訂合理可行的公路網(wǎng)規(guī)劃方案及建設(shè)時序，為區(qū)域公路近期和長期發(fā)展建設(shè)提供決策依據(jù)。公路網(wǎng)規(guī)劃按其規(guī)劃區(qū)域的性質(zhì)分為：國家干線公路網(wǎng)規(guī)劃、省域干線公路網(wǎng)規(guī)劃、市域干線公路網(wǎng)規(guī)劃及縣域縣鄉(xiāng)道公路網(wǎng)規(guī)劃。3、交通規(guī)劃的基本原理建立在各出行方式出行OD量的基礎(chǔ)上，并以滿足出行需求為主要目標。一般有如下步驟：（1）在現(xiàn)狀交通網(wǎng)絡(luò)交通質(zhì)量評價的基礎(chǔ)上，參考城市總體規(guī)劃及分區(qū)規(guī)劃中的路網(wǎng)系統(tǒng)方案，根據(jù)城市形態(tài)及發(fā)展趨勢確定一個初始的道路網(wǎng)絡(luò)方案；（2）將預(yù)測的各方式出行OD量分配至初始路網(wǎng)方案上，預(yù)測每一交叉口、每一路段的分配交通量及路段平均車速、交叉口的平均延誤；（3）分析、評價每一路段、每一交叉口的交通負荷、服務(wù)水平及網(wǎng)絡(luò)總體評價指標；（4）根據(jù)交通質(zhì)量評價及網(wǎng)絡(luò)總體性能評價結(jié)果，調(diào)整路網(wǎng)規(guī)劃方案，返回步驟2，直到規(guī)劃方案可行、合理。二、交通規(guī)劃的主要方法及程序1、交通規(guī)劃的主要方法（1）概率論與數(shù)理統(tǒng)計（2）數(shù)學(xué)規(guī)劃方法（3）模糊數(shù)學(xué)與灰色理論（4）層次分析與評價方法（5）對策論和決策論方法（6）經(jīng)濟理論中的成本效益分析方法2、交通規(guī)劃的程序（1）目標確定（2）組織工作（3）數(shù)據(jù)調(diào)查（4）相關(guān)基本模型分析（5）分析預(yù)測（6）方案設(shè)計（7）方案評價（8）方案實施過程中的信息反饋和修改以某城市道路交通規(guī)劃總體流程圖為例，具體如下圖：3、重要的資料收集方法——OD調(diào)查道路交通規(guī)劃要適應(yīng)未來交通的發(fā)展，必須對交通系統(tǒng)現(xiàn)狀以及影響交通發(fā)展變化的相關(guān)因素進行調(diào)查分析，同時需對交通的源和流及其與基本因素之間的關(guān)系進行調(diào)查分析，即OD調(diào)查。OD交通量就是指起終點間的交通出行量。三、交通（需求）預(yù)測原則與方法1、交通預(yù)測原則交通需求預(yù)測原則是利用資料調(diào)查與分析的成果建立各種預(yù)測模型，并運用這些模型預(yù)測規(guī)劃區(qū)域未來交通需求狀況，其目的是為交通系統(tǒng)的規(guī)劃、評價提供依據(jù)。交通需求預(yù)測模型主要有：集合模型、非集合模型、動力學(xué)模型。2、交通預(yù)測模式交通需求預(yù)測常采用的方法是“四階段”預(yù)測模型，即把交通需求預(yù)測過程分為四個階段：交通生成、交通分布、交通方式劃分和交通分配。常規(guī)“四階段”預(yù)測模型分析分區(qū)出行量分析分區(qū)出行量現(xiàn)狀路網(wǎng)流量建模交通分配模型出行分布距陣方式劃分預(yù)測出行生成模型Pi=f1(Li)Aj=f2(Lj)出行分布模型Tij=f(Pi，Aj，tij)預(yù)測未來土地使用預(yù)測調(diào)查土地使用調(diào)查交通觀測出行調(diào)查Pi出行生成模型Aj出行分布模型ijTij方式劃分模型ijTij(1)Tij(2)Tij(3)交通分配模型ijQkij(m)未來路網(wǎng)流量第一階段第二階段第三階段第四階段方式劃分模型（1）基本概念交通生成：通過對城市社會經(jīng)濟資料（人口、土地利用性質(zhì)等）的分析，預(yù)測各交通區(qū)的出行發(fā)生量及出行吸引量，即OD矩陣中的行和列和。（2）主要預(yù)測方法：①生成率法由現(xiàn)狀調(diào)查得到單位用地面積（單位人口或單位經(jīng)濟指標等）產(chǎn)生、吸引量，假定其是穩(wěn)定的，則根據(jù)規(guī)劃期限各交通區(qū)的用地面積（人口量或經(jīng)濟指標等）進行生成預(yù)測。②類別生成率法在生成率法基礎(chǔ)上細化為不同類別。③回歸分析法根據(jù)調(diào)查資料，建立交通產(chǎn)生或吸引與其主要影響因素之間的回歸方程，通過對主要影響因素的預(yù)測，利用所建立的回歸方程預(yù)測交通產(chǎn)生量或吸引量。④類別回歸分析法在回歸分析法基礎(chǔ)上細化為不同類別。⑤時間序列法用現(xiàn)在和過去的交通生成資料，對交通生成與時間的關(guān)系進行回歸，并用此回歸方程預(yù)測未來交通生成。⑥彈性系數(shù)法通過研究確定交通的增長率與國民經(jīng)濟發(fā)展的增長率之間的比例關(guān)系——彈性系數(shù)，根據(jù)國民經(jīng)濟的未來增長狀況，預(yù)測交通的增長率，進而預(yù)測未來交通。4、交通分布預(yù)測（1）基本概念①交通分布：將各交通小區(qū)的出行發(fā)生量及出行生成量轉(zhuǎn)換成各交通區(qū)之間的OD分布矩陣。具有絕對量和比例之分。②出行分布模型：描述各交通區(qū)之間的交通出行次數(shù)與各區(qū)自身的交通發(fā)生（吸引）量的相互關(guān)系的數(shù)學(xué)模型；空間相互作用模型。③現(xiàn)狀分布：為了掌握交通量的基本分布及出行特征，需對所研究的區(qū)域做必要的分區(qū)。現(xiàn)狀分布即現(xiàn)狀OD交通量，用OD分布表來表現(xiàn)。④未來分布：各交通區(qū)未來出行量的預(yù)估，用OD分布表來表現(xiàn)；（2）主要預(yù)測方法：①增長系數(shù)法：由現(xiàn)狀分布和增長系數(shù)估算未來分布的方法，包括均衡增長率法、平均增長率法、底特律法、弗雷特法。其基本假設(shè)是交通分布的模式現(xiàn)在和將來變化不大，因此，當土地使用、交通源布局、預(yù)測區(qū)域交通設(shè)施狀況等有較大變化時，此法誤差較大。可用于粗略的交通分布預(yù)測。②重力模型法：由現(xiàn)狀分布選取某一種適合的重力模型，推算未來分布的方法，其基本假設(shè)是兩小區(qū)之間的出行分布量Tij與出發(fā)區(qū)i的出行產(chǎn)生量Pi、到達區(qū)j的出行吸引量Aj成正比，與兩區(qū)之間的出行阻抗tij（消耗）成反比。5、交通方式劃分預(yù)測（1）基本概念交通方式劃分：確定出行量中各交通方式所占的比例。方式劃分通常在出行分布結(jié)束后進行，也可在出行生成后、出行分布前進行。（2）主要劃分方法：①轉(zhuǎn)移曲線法轉(zhuǎn)移曲線是根據(jù)大量的調(diào)查統(tǒng)計資料繪出的各種交通方式的分擔率與其影響因素間的關(guān)系曲線。②概率模型法（MNL）③重力模型的轉(zhuǎn)換模型④回歸模型法——產(chǎn)生分擔組合模型該模型是通過建立交通方式分擔率與其相關(guān)因素間的回歸方程，作為預(yù)測交通方式模型。6、交通分配預(yù)測（1）基本概念把各種出行方式的空間OD量分配到具體的交通網(wǎng)絡(luò)上，通過交通分配所得的路段、交叉口交通量資料是檢驗道路規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)是否合理的依據(jù)。（2）主要分配方法：①全有全元分配法：從計算費用最少出發(fā)，通常以各區(qū)矩心之間的行程時間為基準。從某一區(qū)的矩心出發(fā)以最短路徑(最少費用、時間)到達其他各區(qū)的矩心的一組路線稱為最短通路，當所有的起始點交通量在道路網(wǎng)圖上都通過最短通路，即完成了全有全無分配。②容量限制分配法：分解OD表；計算最短路；分配第一個OD表流量；計算分配了流量的最短路；分配第二個OD表流量……③多路徑概率分配法：在城市區(qū)域里起訖點之間有許多條線路可通，實際情況使出行者將布滿于這些線路上，因為出行者不可能精確地判斷哪條道路是費用最少的，不同出行者將有不同的選擇。多路徑概率分配就是企圖模擬這種實際情況，將交通量以不同的概率分配到各條路段上。四、交通預(yù)測方法選擇探討在交通量預(yù)測工作中，使用合理的預(yù)測方法是預(yù)測工作的一個至關(guān)重要的方面。預(yù)測方法主要有定性和定量方法兩大類，具體的方法、技術(shù)則多種多樣。但是每一種方法和技術(shù)都是出于不同考慮，從不同的角度來處理問題的，而且各種方法一般都有其使用的前提條件。因此，每一種預(yù)測方法都有其局限性，各有優(yōu)點與缺點，這就要求在使用時，必須遵循一定的指導(dǎo)思想和方法，根據(jù)實際情況去正確選擇和應(yīng)用適當?shù)念A(yù)測方法。在選擇預(yù)測方法方面，應(yīng)考慮以下主要因素：1、項目性質(zhì)交通量是社會經(jīng)濟活動的產(chǎn)物，項目是根據(jù)不同需要和出于不同的目的而提出的。因此，在選擇預(yù)測方法時，首先要對項目的性質(zhì)及其建設(shè)目的、作用了解清楚，以便采取合適的方法進行預(yù)測。如某地為解決某種礦產(chǎn)資源而提出建造的公路專線項目，與為緩和由于地區(qū)發(fā)展出現(xiàn)的某條公路交通量飽和而提出的改建或擴建公路項目，兩者交通量預(yù)溯工作所需方法是不同的；前者只需調(diào)查了解資源的未來產(chǎn)量與外運規(guī)劃等情況；而后者則需對項目影響地區(qū)的交通狀況、經(jīng)濟發(fā)展和自然狀況等進行調(diào)奄和分析，較前者要復(fù)雜得多。2、資料問題資料的多少即表示在預(yù)測工作中可能參考的信息量的多少。預(yù)測工作是建立在對過去、現(xiàn)在和將來情況的了解和分析之上的，資料的充分與否是預(yù)測工作的一個主要制約因素。各種預(yù)測方法都需要掌握相應(yīng)充分的資料，而不同的方法對于資料的要求