施工围挡区交通流特性与仿真解析

施工围挡区交通流特性与仿真解析

叶晗

身份证：320723199001090107

摘要：交通流的形成和消散受多种因素影响，交通流的特性分析是交通流研究的基础，而施工围挡区是城市道路建设中普遍存在的一种交通管理模式。施工围挡区交通流特性分析和交通仿真能够为施工期间的道路交通组织提供参考依据，从而为实施科学、合理的交通组织方案提供理论支撑。本文首先对施工围挡区进行界定，然后分析了施工围挡区的路段构成和通行能力；随后利用 VISSIM仿真软件对施工围挡区的路段车辆运行过程进行仿真分析，研究了不同通行能力下的车辆运行状态和排队长度；最后结合实际案例分析了不同通行能力下施工围挡区路段车辆排队长度与路段平均速度之间的关系。本文基于现场调查数据和 VISSIM仿真软件，分析了施工围挡区域的交通流特征及规律，为进一步制定合理的围挡区域交通管理措施提供了理论基础。

关键词：施工围挡；交通特性；交通仿真

   随着城市化进程的加快，城市交通拥堵问题日益严重，对城市交通的影响也越来越大，为了缓解这一问题，交通工程技术人员对城市道路进行了一系列的优化和改造，其中最为显著的就是在城市道路上修建施工围挡。施工围挡是为了保证施工进行而在道路上设置的临时性障碍物，在一定程度上会对原有的道路交通流造成干扰，因此需要通过科学合理的交通组织措施来缓解交通拥堵。施工围挡区是由新建工程引起道路改建，也有一部分由于旧路改造而围挡起来的区域。本文以某城市道路改造为例，通过对施工围挡区域内交通流数据进行采集和分析，研究了施工围挡区内交通流特性及变化规律。基于 VISSIM软件对施工围挡区域内车辆运行过程进行仿真分析，研究了不同通行能力下车辆的排队长度与路段平均速度之间的关系。

1.施工围挡区域

施工围挡区域是指道路或道路交叉口的一部分，包括人行道、非机动车道、机动车道和非机动车道等部分，通常不包括中央分隔带。施工围挡区域主要是指在城市道路或者公路上，施工单位为了确保工程的顺利进行而临时占用或封闭的道路空间。按照《城市道路和建筑物、构筑物改建工程交通影响评价技术标准》（GB 50414-2014）中的定义，施工围挡区域是指“在道路或建筑物、构筑物上进行大型施工活动而临时占用或封闭的区域”，其包含的路段主要包括：施工围挡区域内的主路、辅路和支路，以及施工围挡区域外的主路和支路。 施工围挡区是城市交通的一个重要组成部分，它既是城市交通流的瓶颈，又是城市交通流最大的承载体，并对道路交通流产生着重要影响。因此，研究施工围挡区内的交通流特性对了解施工期间道路交通流运行状况具有重要意义。

2.基于 VISSIM的仿真模型构建

本文使用 VISSIM仿真软件，针对施工区域进行建模，并选取围挡后的交通流作为研究对象。围挡后，车辆会选择最短路径进行行驶，而在行人通行的情况下，则会选择其他最短路径。为合理分析施工围挡对道路交通的影响，本文从道路通行能力、交通安全、车辆延误三个方面进行仿真。 考虑到施工围挡区域的特殊性，本文将对车辆通行能力影响较大的行人通行量（即行人出行时间）进行了简化处理，模型中仅考虑车辆的行驶轨迹和速度变化，另外，由于行人在交通中的作用较为复杂，因此考虑将行人对车辆通行能力的影响纳入到模型中，最后，为了使模型更符合实际情况，将对路口进行优化。

3.围挡区域的通行能力分析

在正常情况下，车辆从道路交叉口左转或右转至主路时，其速度是按照最大速度计算的，但如果在施工区域，由于行人或非机动车等不按规定行驶而导致车辆无法行驶或速度较慢时，此时车辆则会通过绕行绕行其他车辆的方式来使其通过，进而导致整个路段的通行能力下降。 通常情况下，车辆在进入围挡区后由于速度较慢而选择绕行，由此造成整个路段的通行能力下降。此外，由于围挡区内的交通设施不完善，部分车辆为了避免被其他车辆截停，可能会选择在道路中央停车等候或从其他道路上绕行，这些行为均会使整个路段通行能力降低。因此在施工围挡区域中设置交通标志时要考虑到路段通行能力的影响。为了提高路段通行能力，一般需在交叉口或道路中央设置交通标志，同时也需要在主路上设置相应的减速标志、限速标志等设施来提醒其他车辆遵守交通规则。

4.车辆换道行为对通行效率的影响

交通流在一定条件下会产生换道行为，其结果可能导致道路通行效率下降，但换道行为对道路通行效率的影响机理复杂，目前研究并不充分。基于车辆换道行为理论，分析了不同条件下的交通流特征，在此基础上，通过 VISSIM仿真实验进行验证。 当车辆速度为20 km/h时，在3种不同的车道宽度、车道长度和车辆密度条件下，车辆换道概率与车道宽度、车道长度、车辆密度之间存在一定关系。在车道宽度为2m的条件下，平均换道距离为13.4m；当车道长度为6m时，平均换道距离为26.7m；当车道密度为1.2时，平均换道距离为15.2m。

5.车速分布特性分析

通过对采集的数据进行统计，可发现在交通流量较小时，车辆车速随车道宽度的增加而增大；在交通流量较大时，车速随车道宽度的增加而减小。本文将交通流数据分为3个部分，即车辆密度、车道宽度和车速。车辆密度表示交通量大的车道上行驶的车辆数量，通常用“/”表示；车道宽度表示同一车道上车辆行驶的最小宽度；车速表示不同车道上车辆行驶的平均速度。车辆密度与平均速度之间存在明显的线性关系，可通过不同车道上车辆密度随平均速度变化关系进行拟合。对于一般道路而言，不同车道上的车速分布较为均匀，而施工围挡区域内不同车道之间车速差异较大，所以可将车速分布作为围挡区域交通流特性的主要研究内容。

6.基于 VISSIM的交通流参数标定

本文采用基于实测数据标定的 VISSIM仿真模型进行交通流参数标定，以 VISSIM中的 VISSIM Modeler为仿真平台，以实际道路上发生的交通事故作为案例，对车辆、行人和公交车3类典型交通参与者进行仿真模拟，获得实际道路上的交通流参数。 为了保证数据的可靠性，首先在现场对收集到的数据进行审核和校验。在验证数据质量后，以事故路段为例，标定仿真模型中车辆、行人、公交车3类交通参与者的参数，其中车辆参数包括车型、车牌号、载客人数及车辆总质量；行人参数包括性别、年龄和身高等。本文采用“车车速度”的标定方法，即先根据实测数据计算出交通流中每辆车的平均速度和平均加速度；然后以车辆速度为标定依据，依次计算得到每辆车在每辆车上的实际速度和平均加速度；最后将实测数据和标定后的参数进行比较分析。

结束语：
综上所述，本文通过对某地铁施工围挡区域的交通流进行了调查与分析，得出以下结论： （1）围挡区域交通量为非饱和状态，且存在车辆排队现象，排队长度随时间变化较大； （2）围挡区域交通量分布呈现潮汐现象，早、晚高峰时段较为集中； （3）围挡区域交通量与车流密度呈现正相关关系，与饱和度并不存在明显的相关性； （4）围挡区域交通流存在明显的时变性和波动性，且受交通管制措施的影响较大。 研究结果可为交通管理者提供一定的决策参考。

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