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【学生】城开天桥交通现场调查及解决方案设想的研究
作者:黄剑华 发布日期:2015-10-08 浏览次数:
   

一、    研究缘起

我家就住在城开天桥旁边,每天都看到城开天桥下的十字路口车辆十分拥堵,特别是上下班高峰期间。有时要想过一个红绿灯,司机们需要花上好几分钟。我想,怎么这个十字路口的交通这么糟糕呢?到底这个路口有多少流量?我能不能用我学到的数学找到一种新的解决设计,能缓解这个路口的交通,确保车辆快速安全的通过呢?

我把这个想法告诉老师,老师说本课题的研究,将有助于我们更清楚得认识到现行道路的承载最大量和现车辆每年快速增多的矛盾,提倡绿色出行,如果能找到实行,并能缓解这一路口的拥堵问题的方法,是非常有意义的事情,于是我开始了研究之旅。

二、研究调查过程纪实

城开天桥位于人民路的中心位置,每天经过这里的车辆非常多,如果这里交通不通畅,将会使得整个旧城区的交通趋于瘫痪。我首先开始进行现场的实地调查,并收集有关数据。

调查一:调查城开天桥十字路口的行车道的分布:(站在家里楼上就可以看清楚)

路口的行车道数情况

 

左转

直行

右转

总数

人民路往西

1

2

1

4

人民路往东

1

2

1

4

小南路往北

2

2

1(与直行共用)

4

胜利路往南

2

2

1(与直行共用)

4

   

由于城开天桥位于老城区,东西方向道路比较于南北方向的道路稍微宽一些,多出一车道,但是这还是可以看出整个路口并不是非常宽敞。

调查二:城开天桥各路口红绿灯设置情况调查

                   城开天桥路口十字路口红绿灯统计情况

 

左转

直行

红灯

黄灯

绿灯

红灯

黄灯

绿灯

东西走向

142

3

15

97

3

60

南北走向

117

3

40

122

3

35

      从上表可以看出,人民路东西方向直行绿灯时间比较长,左转时间很短,而小南路南北方向左转时间稍微长于直行时间。

调查三:上下班高峰期车辆通过情况调查

于是我开始调查每个路口绿灯时间车辆通过情况,为了数据能更准确,我经过3天的统计,每天统计时间定于下午5点半,每个路口分左转、直行和右转分别统计。但是有时候车辆太多,容易出错,但为了数据的准确性,我都连数了好几次,确保不漏数一辆车。

                 一个绿灯通过路口车辆三次统计情况

 

左转

直行

右转

总数

第一次

第二次

第三次

第一次

第二次

第三次

第一次

第二次

第三次

第一次

第二次

第三次

人民路往西

6

5

9

30

36

32

20

18

10

56

59

51

人民路往东

5

6

4

35

48

44

17

16

 6

57

70

54

小南路往北

28

24

22

24

24

29

6

3

9

58

51

60

胜利路往南

29

37

36

21

25

21

11

5

6

61

67

63

                    一个绿灯通过路口平均流量统计图

     我发现下班高峰期间,通过这个路口的车辆非常多,特别是人民路往西的直行、人民路往东直行、胜利南左转。车辆通过很多,但是等待的车辆却更多。最高峰时期,最少200米的等待距离,超过150辆的车,而一个灯次只能通过约六七十辆车,也就是说需要等待2-3个以上的灯次才能通过。如果遇上车辆交通事故的话,那么就需要很多的等待时间了。

 

那么为什么一个路口会有那么多车辆需要等待呢?

    此处的特殊地理位置就不言而喻了,它位于整个旧城区的咽喉地带,每天流经这里的车辆很多。

据我的现场观察,等车的队伍几乎排到200米以上,甚至更长。那么我们按200米,停车间距5米(包括车长度),估算出:

每个路口车辆数=200米÷5米×4=160()

假如200米的车以规定的最快速度30km/h(法律规定),那么通过这个路口所需要:

行驶时间=200+40)÷1000÷30×360029

再加上起步和达到最快速度30km/h所花费的时间按0.8秒算,按40辆车计算:

汽车起步时间2=40×0.8=32(秒)

所以200米的车队最少需要:

经过路口总时间=29+32=61(秒),按上面的时间需要2个红绿灯的时间才能通过此十字路口,一个红绿灯周期按我的观察142+3+15=160(秒),也就是说一个平常的高峰需要等待时间需要:

等待总时间:160+61=221(秒),接近4分钟。

    通过计算可以看出,这个路口红绿灯设计还不是很合理,是导致道路通行能力的原因之一,如果能把汽车的起步时间也考虑进去,就可以节省更多时间了。

 

 

三、解决方案设想

根据现场调查,我发现城开天桥左转车辆和直行车辆都非常多,但是其中红绿灯分配却没有根据车辆的多少而进行按比例分配。于是我上网搜查其它城市的优秀做法,提出我的解决方案。

1、           针对左转道路的方案设想。

设想一:适当延长绿灯秒数

 

左转

直行

人民路往西

80

98

人民路往东

60

127

小南路往北

111

132

胜利路往南

153

114

文本框: 各路口单位时间(60秒)通过车辆拟算(辆)在前面的数据中,我们不难看出这个路口直行的车辆比左转的车辆多,但是但是它们各自的绿灯时间不一,并不能说明左转车辆就比直行车辆少,我现场看到在等待左转的道路上可是排起长龙的,那么通过求比例的方法,我们看看当绿灯时间统一在60秒的时间上,各路口通过的车辆。(见右表)那么,当绿灯时间一样的情况下通过车辆怎么相差那么大呢?看来一次绿灯的时间长短与通过车辆数是存在一定关系的。为了寻求答案,我又进行了第四次调查。以汽车两车道左转行驶,从起步至驶过起步线为标准,现统计得出在高峰期各时间段汽车通过的次数,如下:

秒数

15

30

45

60

辆数

10

21

32

45

比值

1.0

1.05

1.07

1.13

比值的计算是取平均值,求得每秒钟汽车驶过的辆数

从左图曲线图中发现,绿灯的秒数越长,平均每秒钟通过的车辆相对就越多,因为靠斑马线第一辆的汽车起步至驶过斑马线的用时会比后面的汽车相对来的长些,后面的汽车已处于发动状态,用时相对短些,所以绿灯越长汽车驶过的辆数就越多。但是由于人们等待红灯的时间是有极限的,因此这个绿灯的秒数,我研究认为东西走向的左转增加到20秒,南北走向的可以增加到50秒。

设想二:设置左转等待延长路段

其实这个设想在很多十字路口都有设置,如果在绿灯直行的情况下,让左转的车辆先开到等待延长路段,减少通过十字路口的长度,也可以一个绿灯时间内多增加通过车辆。以人民路为例,路宽大约40米,左转等待延长路线可以向前多画1015米,停车间距5米(包括车长度),就可以在单位时间内多经过23辆车,这对于原本就拥挤的道路来说,不失为一个疏通的好方法。

2、           针对直行道路的方案设想

设想三:后退直行车道起步线


针对直行车道的特点,如果把直行车道的起步线往后退(这和左转车道往前延长等待刚好相反),目的是便于让汽车提前启动,以便提前启动,减少时间。如左图所示,再在原来的红灯变绿灯中间增加几秒的黄灯(与后退的距离有关系)。下面以直行为例子进行说明:黄灯亮时,直行车辆快速启动,行驶到原来的起步线前,此时绿灯亮,快速通过路口。这样与原来相比,当车辆到达原来的起步线时,已经是30km/h的速度了,而不是刚需要起步,这样节省了汽车的起步时间。而且虽然增加了黄灯秒数,却又减少了红灯的秒数,我们来算算:

假设,绿灯时间规定为60秒,每辆车距为6米,汽车起步需要起步和达到最快速度30km/h所花费的时间按0.8秒算

原来的方法是:0.8x+6x÷1000÷30×3600=60   x39   就是说60秒内,理论上可以通过39辆车,2车道可以78辆。

现在的方法:6x÷1000÷30×3600=60   x83    就是说60秒内,理论上可以通过83辆车,2车道可以169辆。是以前方法的2倍。原来需要等2个车次的,现在一次就通过了。

四、研究收获

在研究调查过程中,我发现温州的车辆还真是多,一个十字路口,就挤满了那么多的车辆,交警叔叔们也很幸苦,特别是112日还下起了大雨,天气又冷,交警叔叔们就站在雨里指挥交通,让拥挤的车辆快速通过城开天桥,以免发生路阻。而且我发现现在的人们等待红灯的耐性真是不足,虽然市区是禁鸣的,但是在等待过程中还是会经常听到汽车喇叭的鸣叫声,甚至因此出现刮擦事故,其实出门还是能不开车就不开车,绿色环保。在寻求解决方案中,我参照了上海等大城市的好方法,结合调查的数据,运用所学的数学知识,在老师的指导下,找到方案。真希望交警叔叔们能看到我的课题,希望能缓解这一路口的交通有帮助。

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