交通事故影响下事发路段交通流量变化分析_陈诚

2011 年 6 月 23 日收到， 6 月 29 日修改
［7 ］
依据韩国高速公路
。
广东省自然科学基金项目
在 T1 内 ， 事故现场保持原状， 没有进行处理， 这 里分两种情况考虑： （ 1 ） 当交通事故占用部分车道 时， 这时事故点的剩余通行能力 Q s ≠0 ， 交通事故越 严重， 则相应 Q s 越小。 若事故点上游的交通需求
［10 ］
L m（ T 1 ） （ t ） = L m（ T 1 ） （ T 1 ） + | w （ T 1 ） | （ t － T 1 ） ， 当 t － T1 ≤T' 2时 L （ t） = L m（ T1） （ T1 ） + | w （ T1 ） | T' 2 + | w （ T2 ） | m（ T 1 ） （ t － T1 － T' 当（ L' － L m（ T1） （ T1 ） + 2） ， 。 | w （ T ） | T' ） / 1 2 2 ≥ t － T1 ＞ t' 2时 | w （ T2 ） | + T' L 当（ L' － L m（ T1） （ T1 ） + | w （ T1 ） | T' m（ T1 ） （ t ） = L' ， 2） / | w （ T2 ） | + T' 2 ＜ t － T1 ≤ t 2 时 Lm（ T2） － m（ T1） （ t） = w（ T2 ） （ t － T1 ） ， （ t） = L'， 当 t － T1 ＞ L' / w（ T2 ） 时。 若 L m（ T1） （ T1 ） + w （ T1 ） T' 则 2 ＞ L' ， Lm（ T2）
［9 ］
。
。
2
事故路段车辆排队长度分析
如图 1 所示， 设某高速公路基本路段长度为 L
L' L m（ T1） （ t） = w （ T1 ） t ＜ L' ； 时， w （ T1 ） L' L m（ T1） （ t） = L' 。 时， w （ T1 ）
－ m（ T 1 ）
（ m） ， 单方向车道数为 n， 单方向车道宽度为 D（ m） ， 在道路上 t = 0 时刻发生了一起交通事故， 事故车辆 长度为 a （ m ） ， 事故点上游 占用道路宽度为 b （ m ） ， 路段长度为 L' 。假设车辆的到达率为 Q， 在同级服 务水平上事故发生断面通行能力为 Q s ， 道路在正常 条件下的单方向的通行能力为 Q i 。 2. 2
L m（ T 1 ） （ t ） = L m（ T 1 ） （ T 1 ） + | w （ T 1 ） | （ t － T 1 ） ， 当 t － T1 ≤T' 2时 。 2 + | w （ T2 ） | L m（ T1） （ t） = L m（ T1） （ T1 ） + | w （ T1 ） | T' （ t － T1 － T' 当 t － T1 ＞ T' 2） ， 2时 L m（ T 2 ） － m（ T 1 ） （ t ） = w （ T 2 ） （ t － T 1 ） ， （ t） = L' ， 当 t － T1 ＞ L' / w （ T2 ） 时 当 T2 ≥（ L' － L m（ T1） （ T1 ） － w （ T1 ） T' 2 ） / w （ T2 ） T' 2 时， L m（ T 2 ）
第 11 卷 第 28 期 2011 年 10 月 1671 — 1815 （ 2011 ） 28-6904-06
科
学
技
术
与
工
程
Science Technology and Engineering
Vol. 11 No. 28 Oct． 2011 2011 Sci. Tech. Engrg.
交通事故影响下事发路段交通流量变化分析
陈
诚， 等： 交通事故影响下事发路段交通流量变化分析
6905
Q ＜ Qs ， 则车辆以较低的速度通过事故点， 上游不会 则交通流可按事故点 形成车辆拥挤排队； 若 Q ＞ Q s ， 超过该通行能力 的剩余断面通行能力通过事故点， 的车流在事故点上游排队。 （ 2 ） 当交通事故十分严 重时， 事故点的剩余通行能力 Q s = 0 ， 造成事发路段 断流， 事故点上游车辆排队， 发生交通拥挤堵塞， 进 而排队一直向上游延伸。 在 T2 内 ， 确认交通事故发生后， 相关部门到现 在此过程中， 事故点交通可能会 场处理异常事件， 受到进一步影响， 事故断面通行能力也随之发生变 化
陈 诚 谭满春
（ 暨南大学信息科学技术学院数学系， 广州 510632 ）
摘
要
以交通事故这种异常事件为例 ， 分别对高速公路基本路段内交通事故影响时间 、 车辆排队长度、 事故影响下不同时
间段内不同路段断面流量变化进行了分析 。采用交通波理论给出了该事故路段内不同时间段内不同阻塞行车道宽度的车辆 排队长度， 并对流量变化分析进行了仿真验证 。 关键词 交通事故 交通流量 排队长度 文献标识码
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“排队长度” 往文献中的 没有区分不同的“阻塞行车 。这里的 “阻塞行车道宽度 ” 不只是事故车 道宽度” 辆实际占用宽度， 还包括虚拟占用宽度， 比如事故 发生位置横跨在两车道之间， 导致事故点只能通行 一个车道宽度的车流， 那么此时“阻塞行车道宽度 ” m （ T i ） 为 T i 时间内 为两个车道的宽度。设 Q ＞ Q s ， 事故点阻塞行车道宽度 （ 本文把单个车道宽度和车 L m （ t ） 为 t 时刻事故点上游路段 辆宽度看作同宽 ） ， L' 内 车 流 以 阻 塞 行 车 道 宽 度 m 的 排 队 长 度， 且 w（ Ti ） = u f 1 － 通波
［9 ］
的速度， 其中 u f 为该事故路段的自由流速
度， 即该路段的设计车速， 可以通过城市地理信息 k i2 分别为 T i 内事 平台 GIS 得到道路基本数据； k i1 、 故点上游、 事故点瓶颈段的交通密度， 可以由交通 检测系统监测得到； k j 为该路段的交通堵塞密度， 由 道路的基本数据可以计算得到 2. 1 0 ＜ t ≤T1 （ 1） 若 t＜ t≥ L' w （ T1 ） ＜ T1 ， 则
L m（ T 2 ）
（ t） = 0 。 L' ， 则 w （ T1 ）
－ m（ T 1 ）

（ 2 ） 若 T1 ≤
L m（ T 1 ） （ t ） = w （ T 1 ） t ， L m（ T 2 ） T1 ＜ t ≤T1 + T2
（ t） = 0 ，
在 T2 时间内， 事发点断面通行能力一般会变 化， 设变为 Q' 则 m（ T i ） 也会相应发生变化。 这里， S， 还需 要 考 虑 一 个 时 间， 就 是 交 通 波 w （ T2 ） 赶 上 w （ T1 ） 的时间（ 设为 T' 赶上之后车流以 w （ T2 ） 的 2） ， m（ T i ） 的宽度继续排队。 本文由于只考虑 L' 速度、 内的排队长度， 所以考虑在 T2 时间内且在 L' 段内交 通波 w （ T2 ） 是否赶上 w （ T1 ） ， 即 T' 2 若同时满足以下 两个条件才需被考虑： L m（ T1） （ T1 ） ＜ L' ， L m（ T1） （ T1 ） + w （ T1 ） T' 2 ≤ L' ； T' 2 ≤ T2 。
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， 一般会变小， 甚至变为 0 （ 全封闭处理 ） ， 视事
(
( k i1 + k i2 ) 为 T i 时间内新产生的交 kj
)
件处理具体情况而定， 事发点上游交通处于严重拥 车辆排队增加。 挤状态， 由于在交通事故接警时间 T1 和处理时间 T2 阶 若没有车辆排 段事故点 上 游 交 通 车 辆 产 生 排 队， 则 T3 = 0 ； 若有车辆排队， 则当事故处理完毕、 道 队， 路恢复交通时， 排队车辆开始消散。 交通事故持续 道路恢复交通至车辆 影响时间 T3 是事故处理完毕、 即交通流消散波从车辆排 排队不再增加这段时间， 队队列的头部传到尾部这段时间
{ {
L m（ T 2 ）
－ m（ T 1 ）
（ t ） = w （ T2 ） （ t － T1 ） ， （ t） = L' ， 当 t － T1 ＞ L' / w （ T2 ） 时。
当 t － T1 ≤L' / w （ T2 ） 时 L m（ T 2 ）
－ m（ T 1 ）
2. 2. 2
L m（ T1） （ T1 ） = L' （ t ） = w （ T2 ） （ t － T1 ） ， （ t） = L' ， 当 t － T1 ＞ L' / w （ T2 ） 时。
模型有效地描述了路网的交通流 。 然而， 拥挤也会由交通异常事件引起。 交通异 常事件定义为影响道路通行能力的意外事件
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1
交通事故影响时间分析
由于从交通事故发生到检测到事故 、 接警、 事
， 如 故现场勘测、 处理、 清理事故现场恢复交通， 以及恢 复交通后 车 辆 排 队 不 再 增 加 都 需 要 一 定 的 时 间。 这部分时间主要由三部分构成： 第一部分是事故发 生到警察到达现场的时间 T1 ； 第二部分是交通事故 由现场勘测、 处理到事故族除、 恢 现场处理时间 T2 ， 复交通； 第三部分是交通事故持续影响时间 T3 ， 这 到事故上游车 部分时间从恢复事故现场交通开始， 辆排队不再增加， 即排队开始减弱
图1
发生交通事故的高速公路基本路段