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现代城市轨道交通期刊论文范文


所属栏目:交通运输论文
发布时间:2013-12-13 16:18:22  更新时间:2013-12-13 16:37:21

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  摘要:为了降低四车道道路在养护的时候出现的交通延误,建立起道路养护策略的优化模型来使交通延误最小化,路网总的交通延误最小用目标函数表示,总的可用工作时间为约束条件;本文通过实际案例,对该模型的实用性进行了验证。

  关键词:交通延误,道路养护,模型,优化,现代城市轨道交通

  1研究方法

  1.1车道关闭模式研究

  为使养护工作区的交通所受影响降至最低,双向四车道道路养护中车道关闭的模式有两种,首先关闭一条车道,其只影响工作区一侧车辆,对另一侧的交通没有影响;其次,关闭一幅车道,另一侧车道被双向来车共用。研究发现,第一种关闭模式在对交通影响程度上比较小,但施工费用高且周期长,交通事故率也较高,所以,如果没有特殊要求,一般的道路养护基本采用第二种车道关闭模式。本文也着重对第二种车道关闭模式进行研究。

  1.2交通延误模型的建立

  对道路养护工作区的交通延误一般可以看做是两个部分构成:交通拥堵造成的延误及速度降低造成的延误。两种延误类型的计算模型如下:

  如果养护区内的随机一辆车,因为速度下降造成交通延误,则可表示为:

  (1)

  该式中,每一辆车因为速度下降造成的交通延误用表示,单位hr;车道变比以后的行车平均速度用表示,单位km/hr;车道关闭前的行车平均速度用表示,单位km/hr;道路养护工作区的长度用表示,单位km。

  在某一特定时段内一般会出现交通拥堵延误,工作区内的通行能力低于到达的交通量,导致车辆出现排队的现象。给定时间段内存在车辆排队现象,那么车对长度会随着时间的推移而变化,那么可以用时间函数来表示:

  (2)

  该式中,初始时刻排队的长度用表示,单位veh;当前时刻的交通量用表示,单位veh/hr;养护工作区的通行能力用表示,单位veh/hr;时间用表示,单位hr;工作时间的长度用表示,单位hr。则在车辆排队时间段内总交通延误就可以表示为:

  (3)

  该式中,T时间段内总的交通延误用dc表示,单位veh·hr;在T时间段内排队所持续的时间用T1表示,单位hr。那么就有,如果vt-1+vt>c时,不会发生排队延误;如果vt-1+vt>c时,T=T1;在t时刻开始时,用vt-1表示上一时间段内在排队但是没有通过的车辆。

  在时间段内,随机路段的总交通延误表示为:

  dT=vTds+dc(4)

  该式中,在时间段T内工作区通过的所有车辆用vT表示,单位veh。

  2模型优化

  在路面管理系统中,养护策略优化是重要内容,指在预算资金及其它约束条件下,利用优化的手段寻找最佳的养护策略,从而实现效益的最大化;或是在特定的路面性能要求与资源要求等条件约束下,寻找最佳养护策略,实现费用最小化。

  现阶段,优化方法上主要可分两个类型:人工智能及数学规划。人工智能优化方法主要为模糊逻辑、神经网络及遗传算法等;数学规划优化方法主要涵盖动态规划、线性规划、整数规划及目标规划等。

  在小规模路网养护策略优化中,主要采用整数规划的优化方法,该方法运算方便、模型简单,现阶段也在路网管理系统中普遍应用,其主要以维修方式作为决策变量。整数规划优化模型的建立如下:

  (5)

  (6)

  (7)

  上式中,

  ,

  ;编号为i的路段需要养护时造成的交通延误用di表示,单位veh·hr;编号为i的路段需要的养护时间用ti表示,单位hr;养护小组全天可用工作时间用Ttatal表示,单位hr。

  在优化模型中,由于养护工作区的时间的增加会导致交通延误的增加,所以,在约束条件中,用式(7)来防止为了寻找最小延误的策略时,导致工作时间降低的误区。而对于以上三个模型而言,总共有24个变量,所有变量解的空间都是,利用LINGO应用程序可以对这些变量求解。

  3实际案例

  已知某实际路网需要进行养护,该路网中总共包含九个节点,分别用编号A到I来表示,包含24个单向路段,分别用编号1到24来表示,各基本路段包含两条机动车车道。进行路面养护时,选择的养护方式有三种:裂缝填补、坑洞填补及沥青表面治理;路面的损坏程度分为三种:L(低)、M(中)、H(高);以路段的年平均日交通量作为路段交通量。总共有四个养护小组进行日常道路养护,如果按照8小时工作制计算,则道路养护每天的总工作时间就是32个小时。假设每一个养护小组都可以进行三种路面养护工作,即每一个工作小组都能在完成任一一种养护方法以后,还能进行另外两种养护工作。本案例的目的是为了在已有的总工作时间及路网条件的基础上,寻找最佳的养护策略,从而使养护活动对交通延误产生的影响最小化。

  在LINDO系统中,其最强大的功能就是求解优化问题的解决,能够对整数规划、线性规划等优化问题进行求解,还能对非线性优化问题有效的求解,本实例中的所有计算采用LINDO5版本程序计算,不影响整数变量个数以及总的变量个数。

  根据计算得到的最佳养护策略,可以按照上文中公式(1)-(4)求出目标函数的值,为133.38,那么也就是说该路网总的交通延误为133.38veh·hr。

  结语

  在当前的道路养护策略优化中,交通延误最小化是一个重要的目标,尤其是对于城市道路交通中非常适用。文章主要对交通延误问题进行分析,通过建立整数规划模型,寻找最佳的养护策略,并通过实际案例对该模型进行进一步的验证。

  参考文献

  [1]胡明伟.公路养护作业区交通影响的仿真分析和评价[J],公路,2010(05).

  [2]杨艳群,郑新夷,陈少惠.城市道路养护作业对驾驶员安全驾驶的影响[J].中国安全科学学报,2011(02).



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