数学建模交通拥堵论文

封一

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论文题目：B题：深圳关内外交通拥堵探究与治理

组 别：本科生

参赛队员信息(必填)：

参赛学校：沈阳航空航天大学

封二

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深圳关内外交通拥堵探究与治理

摘要

随着经济的高速发展和城市化进程的加快，机动车拥有量急剧增加。城市道路交通拥堵问题成为困扰世界各大城市的社会问题之一，严重影响着城市的可持续发展和人们的日常工作与生活。快速、准确地发现路网中发生的交通拥堵，并估计出拥堵在未来一段时间内的扩散范围和持续时间，对于制定合理有效的交通拥堵疏导策略具有重要意义。 针对这个问题，我们通过综合分析深圳市关内外人口居住分布，区域功能架构及交通路况等情况，分析造成各关口拥堵的深层原因，建立仿真模型结合理论给出一个合理的调度方案，并通过调整城市分区功能，改变关口区域功能架构以及改善交通管控措施来缓解交通拥堵。

对于问题一：构造流量q(x,t)、车速v(x,t)、行车道数s(x)、车辆通量I关系。通过主成分分析法分析造成各关口拥堵的深层原因，分析造成关口广场区域高峰期拥堵的直接原因，并对关口广场各连接道路进行分类，通过模糊综合评价定出拥堵指数，根据模型参数给出今后进一步研究关口广场拥堵问题所需交通数据的采集侧重内容建议。

对于问题二：在问题一确定车辆通量I基础上求解，类似于交通线路优化问题，适当调整城市分区功能、改变关口区域功能架构以及改善交通管控措施等来缓解梅林、布吉等关口的交通拥堵。

对于问题三：假设其他条件不变（地震、台风引起的灾害情况），通过模型函数I

的定义，找到各个道路拥堵状况，分析拥堵问题严重的道路，从而确定增加关内通道所在地方。

模型一，构造函数，得到交通拥堵指数，通过对各个关口的拥堵指数进行分析比较，

得到各个关口的拥堵程度，从而分析造成各关口拥堵的深层原因。

模型二，通过我们的调查发现，造成此路口交通拥堵的原因之一是黄灯时间较短，

这样会造成有些车辆因来不及停车而越过十字路口的停车线，又由于红灯亮了而过不了路口，故而造成交通混乱。针对此问题，我们在力学与动力学原理的基础上，提出一种调整黄灯时间的模型，利用微分方程列出黄灯时间的求解公式，并计算出黄灯闪亮的最佳时间为6秒。

我们认为我们采用的方法是比较新颖的，误差更小，我们通过对问题分析探索所得到的优化方案具有更一般的结论，对缓解交通拥堵起到参考作用。

1.问题综述

深圳由关内关外两个区域组成，并由自然山丘隔开。由于有相当的一部分人在关外居住，在关内上班，导致在上下班高峰期各关口进出道路经常成为交通最拥堵的地方，尤其以布吉关和梅林关为甚，在高峰期发生道路交通事故更会严重影响到广大市民的工作和生活。现在我们就深圳各关口的交通现状，应用数学建模方法提出﹑分析并探讨解决这一严重问题的办法。下面就是我们所要解决的问题：

（1）分析造成各关口拥堵的深层原因，以梅林关为例，分析造成关口广场区域高峰期拥堵的直接原因，并对关口广场各连接道路进行分类、给出今后进一步研究关口广场拥堵问题所需交通数据的采集侧重内容建议。

（2）在不增加关内外通道数量的情况下，适当调整城市分区功能、改变关口区域功能架构以及改善交通管控措施等来缓解梅林、布吉等关口的分析拥堵问题严重的道路，从而确定增加关内通道所在地方。

（3）分析拥堵问题严重的道路，从而确定增加关内通道所在地方。

2 模型假设

（1）假设车的长度对交通没有影响，所有车通过路口的速度一样，同一转向的车辆时间相同；

（2）假设城市中的道路状况十分良好，没有房屋拆迁，道路、桥梁的维修和破坏，特定道路的管制通行或者占道，交通事故等影响因素； （3）不考虑汽车发动时间的影响；

（4）步行人流和自行车流对交通拥堵的影响不如汽车流大，在简化模型的情况下可以不考虑；

（5）不考虑天气和车辆状况的影响； （6）私家车和公交车等不同车辆同等看待； （7）车辆的数量不再增加；

（8）只考虑城市内部的交通情况，排除外地车的出入。

三﹑问题分析

3.1 交通拥堵的概念

交通堵塞是指一定时间内道路的承载能力不能满足车辆的通行需求，即道路上的车流量大于道路的最大车流量，是超出部分滞留在路上的交通现象。 3.2交通拥堵指数的概念

交通指数是对分布在城市大街小巷的动态车辆位置信息（简称浮动车数据）进行深入加工处理获得的，是通过全市3万多辆出租车上的车载GPS回传动态数据给数据处理中心。首先对车辆位置数据处理，得到不同功能等级道路的运行速度，然后根据道路功能不同以及流量数据计算该道路在全网中所占权重，最后通过人对拥堵的感知判断，给出换算到0-10的指数指标值。

但交通指数并不意味着车速，因道路情况不同，速度带给人的感受并不相同。为了测算区分出这些等级，千余名工作人员携带GPS等仪器，几乎跑遍大街小巷，之后通过比对现场感受和数据测算，最终确定各种不同道路的交通指数。

交通指数计算最小时间单位是15分钟，指数值可以实时动态地反映全路网的运行状态，通过定义通勤早、晚高峰或者节假日高峰等不同统计周期，可以得到工作日高峰平均交通指数、日交通指数最大值等反映一天典型交通特征的指数。 3.3造成交通拥堵的原因

造成各关口拥堵的深层原因是私家车增多，人们越来越倾向于自驾上班而放弃选乘公共交通；立交桥对缓解梅林关路段拥堵未起很大作用，在梅关高速路；公交运力不足。 深圳城市中轴线的北段是梅林大社区，这里是城市中心区的后花园，但是却每天都在上演着交通大拥堵，由于这里的城市交通基础设施落后和规划的极不合理，造成目前的交通状况已经濒临瘫痪，而梅林关口庞大的车流量蜂拥南下也反过来加剧了梅林片区交通拥堵的严重程度。再加上城市道路严重滞后，不能满足机动车的迅猛发展，交通流量日益加的需求，城市非交通占道严重，加剧了城市的交通压力；城市交通结构的不合理，交通工具发展的不平衡，红绿灯时间短的安排不合理也加剧了交通的紧张状况；交通事故是交通堵塞特别是重大交通堵塞的重要原因；交通管理职能作用不到位，管理效率不高，是造成交通拥堵的重要原因。

3.4关于改变区域功能架构和交通管控措施的问题分析

从关口区域广场功能构架角度分析：

深圳各关口是深圳市关内主城区与关外城区交通干线的汇集区域，依据交通辐射汇流理论，辐射区域的车流密度会按照交通函数减小，而流量Q～V，两者为一次函数，在不考虑辐射路线彼此交叉的基础上，流量随辐射路线网络的增加而现行减小。而汇流区域，流量Q随E的某个指数函数增加。因此，相同数量的汇流路线与辐射路线的增流蟹柳能力不同。而梅林关广场区域的汇流路线众多。因此梅林关的交通汇流功能，直接造成了路段交通拥堵。

此处，在未来加修主干道路时，汇入点远离关口广场，而辐射点 …… 此处隐藏：2664字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……