公路综合运输系统设计与开发研究外文翻译资料

交通文学杂志，10【3】，40-44，2016年9月。

交通文学杂志，国际标准期刊编号2238-1031

交通文学杂志，交通文学杂志官方网站。国际交通运输规划协会

关于收费场站的规划和运营的几个离散性事件的仿真模型

关键词：仿真， 美国高速公路容量手册，离散性事件，交通流服务等级

摘要 这篇文章调查了一个收费站里存在的拥堵状况和交通流，并且建议了基于美国高速公路容量手册和离散性事件仿真基础的结合的为了分类高速公路交通流和它的服务等级的一个方法论。这个被建议的细观的仿真模型是用来分析特定收费站的不同物理性和运营性的管理的服务等级。这个模型考虑了速度性能、进入和离开收费站、还有可能发生的交通事故等事件、当机动车到达收费站时的轨道变换功能、为美国高速公路容量手册指标提供数据，这些数据产生了相应的服务水平。在这个模型的介绍之后，结果展示了在排队时间、拥堵时间、减少冲突的运行性收益的可能性，在决策制定的帮助下政策已经实施的情况下。最后，根据仿真模型的结果做出结论。

介绍

城市交通系统是由机动车、行人、交通信号灯、交通网络结构和一些其他的分支体系比如城市交通管理和机动车时代组成的复杂的系统。大量的机动车导致了一些著名的问题比如交通拥堵，空气和噪音污染，燃油消费和驾驶员的压力。根据Moika和Almeida的著作（2012），当需求很高而供应很低时，会出现很多排队大量阻挡系统流量。考虑到上面描述的内容，在当今世界对交通和运输的研究显得更加重要。由于他们对世界经济产生的影响，和作为一个整体对社会产生的影响。关于这些问题的一个最常被讨论的话题是在主要的城市的中心的主要街道频繁发生的交通拥堵，更严重的意义在于在他们周边的人民生活的质量，导致类似压力，身体和精神的疲劳，这些，反过来，直接影响着工厂的生产效率，并且是它的经济效益的原因。根据Chabro，城市交通系统的目标是让使用者在交通网络中在合理的时间内和合适的安全水平下达到他们的旅行。为了达到他们的目标，城市管理者们有两个选择：在不管当地拥堵的情况下维持着全球表现水平，或者通过加强这个系统的表现来减少旅行时间和拥堵的数量。

在上面的观点下，这个研究目的是致力于通过对一个基于交通流理论和在上几个世纪的皇家研究的谨慎的案例的细观的仿真模型精细研究的这类分析并且用美国高速公路容量手册进行描述，将它的基础应用在机动车流在一个收费场站的最优化，为了加强这个系统的实施，提升对顾客的服务水平。这个仿真由预期了在收费场站可能运营情况和公民设计选择的测试情形，分析了结果，目的是为决策制定者提供津贴来为收费场站提供最好的物理性管理运营。

这篇论文会呈现一个基于交通流理论的关于谨慎的案例的习惯的仿真模型。这篇文章剩下的部分被建议如下：第一部分是关于城市交通系统的模型和仿真的文章；第二部分描述了这个模型的发展；第三部分呈现了这个仿真的结果；最后，给出一些总结的成果。

1. 城市交通系统的建模和仿真

关于基础交通流和相关分析技术的学术对于计划的设计和交通运输系统（1990年5月）的运营是一个重要的需要条件。这个关于交通流模型的调查是由Lighthill和Whitham开始的，当他们展现了一个基于关于交通流的机动车和流畅的质点之间的关系的分析的模型。从那时起，交通流数学性的描写开始被研究和讨论关于交通工程师，大量的描述交通流运行的不同方面的模型的结果。

考虑到发达的模型的多样性，对他们分类是十分必要的，为了把他们区分开来，并且选择最适合研究下的问题的一个。这些模型可能根据他们的特征被分类，根据它应该被弄清楚不是只有一个理论适用于这个交通流，而是有几个模型，并且根据想应用的方法这些是确定的。根据Hoogendoorn和Bovy(2011),这些模型必须被分类为：独立种类的规模：（连续型，离散型，半离散型）；细节的等级（亚微观的，微观的，细观的，宏观的）；应用的规模（网络，结构，链条，交叉）。

运营的模型可能被分类为分析类模型或者仿真模型。在分析性的模型，在这个模型中减法设置为描述交通系统设被分析性通过加法获得的，为一个特定交通问题的结果被调查通过一个更直接的数字方法。在这个仿真中，无论如何，连续的交通系统变换在这个模型中时间性再生，因此导致他的动力和提供给我们，随着时间的消逝，一个关于这个系统状况的连续的视野。被提到的仿真对象被认为是高于这个分析模型的先进产品，随着它提出更多的在研究阶段在系统中发生的事情的信息。对于Kelton et al.(2002),仿真指出大量的方法和模仿真实系统的行为的应用，通常使用一台电脑使用合适的软件。有多种多样的交通仿真应用，包括关于单一控制措施的评价，动力作业的平衡性分析，走廊设计选择的分析，和新概念的测试。

关注细节的水平，主要交通流模型的分类方法是微观，宏观和细观。微观假设一个独立机动车的行为是交通条件在他的环境下的一个功能。尽管微观仿真通常保持每一个机动车的目的地的轨道，他们的设想很难被证实因为人在真实的交通中（而不是在被设计的“车辆按照指示“的环境中）的行为很难观察和测量（Daganzo,1994）。Yang和Koutsopoulos(1996)的论文是微观交通流模型的例子,Ben-Akiva et al.(1994),Simon an Eagel(1998),Kosonen和Pursula(1991),Liu et al.(2006),Neil et al.(2010),Zhao et al.(2010)和Felez et al.(2013).Daganzo(1994)同样认为宏观的模型是评价机动车设置的合格行为，根据在他们的环境下的交通条件。如果不完美，它的缺点可以被很好地理解。它被无可非议的经常性的用在交通工程分析。令人遗憾的是，大多数宏观模型不会通过目的地分别他们的组成的流向；

每一个流向被看作是一个单一的商品。宏观仿真模型可以从以下论文中查找：Lighthill and Whitham(1955),Papageorgiou et al.(1990),Sanwal et al.(1996),McCrea and Moutari(2010),Liu and Lu(2013),和一个由Mohan and Ramadurai写的关于微观交通流建模工艺的回顾。最后，交通流的微观建模方法通常由一系列宏观建模方法的简化组成，引起动力的重要性，结合比如个人机动车等微观方面，和宏观方面，比如关于车辆动力学（Felez et al.,2013）。一些细观建模的方法是由Jayakrisham et al.(1994)，De Palma and Marchal(1999),Mahut et al.(2003),Olstam et al.(2008) and Toledo et al.(2010) 建立的。

1. 研究模型

服务等级是用定性方法来评价运营状况的概念。尽管在美国高速公路容量手册-它也是被为环节分析制定的等级用适用于高速公路的自由流概念，一样内容的不适用于收费场站。因此，一些作者研究过的是根据美国高速公路手册推荐的基础概念为了收费场站的服务水平的评价的方法论的使用。这个这个论文研究的主要贡献。Lin and Su(1994)使用类似在一条直线上的平均车辆和在系统平均使用时间等方法来比较收费场站的服务等级。这些调查有效地反映出服务质量并且容易被使用者理解。表格一反映了Lin and Su(1994)建议的每一个服务等级的价值。

表格一-根据美国高速公路容量手册的服务等级。

• 1. 仿真模型的结构

在文章中建议的模型通过一些逻辑，可能性，决策树和数学函数展现了收费场站的交通动力学。模型本身能够核实表明收费场站服务质量的变量的可能的效果，为了研究根据需要的元素可能物理布局的选择。下面的框架是为了再次展示主要逻辑组合，被描述在数字一下面。机动车时代借助于以前被建立的需求被提供，也通过到达之间的目的地间隔的指数分配。所有加法通过这些标题叫“跑向模型”固定演算。机动车时代也是由从2012年2月到2013年1月的时间段的精确计算的历史数据决定的。表格二，展现了平均价值和一周的每个工作日标准偏离。机动车被分类为轻型车辆（客车）和重型车辆（货车），也根据缴费需要的时间分类。在收费站缴费有两个目的地并且根据他们的目的地的这些机动车的利用率在表格三。

公路区段的状况在任何时候通过他的密度被展示，或者通过与提到的状况的联系的发生的多样性展现。因此，被提到的状况在仿真中经常被更新是原始的。因此有联系每个事件的柜台，每个型号的机动车的数量，通过考虑他们相当的价值（美国高速公路容量手册，2000）的案例，因此达到相当的密度。被提到的联系通过K=Vp/S展示，在这之中K是密度，（机动车／千米）；Vp是流量（机动车／小时）；S是平均速度（千米／小时）。根据这个公式相当的密度能够被区分主要模型控制多样性，比如：

图表一-仿真模型的结构。

表格二-机动车每天偏差量的平均和日常偏差量。

表格三-每个机动车的种类和目的地的每日量百分比。

• • 1. 流量政策的限制。

在这个模型中设置三个流量管理（自由，饱和，拥挤），被叫做容量管理或者减少容量管理。通过利用美国高速公路容量手册建立的联系，和它的一些概括一起，和研究环节的特征数据，可能识别定义为每一个在路上的机动车的密度限制，联系车辆流的速度功能应该被应用。这个速度定义了它跟长度有关的通过时间的环节。下面的图表二定义了一些管理方法。Ｋｌ和Ks限制是通过在自由限制（大约1千米15辆车）中的密度给出的密度，饱和限制（大约1千米28辆车）中的密度是通过机动车流功能VP和它的平均S速度定义。

图表二-机动车流管理图

来源： 美国高速公路容量手册（2000）。

除了这些，自由流速度也通过这个表达式确定：

这里BFFS是基础自由流速度，定义了一个确定类型公路的基础平均速度，从中作出一些调整来获得具体的自由流速度。对于城市公路类型美国高速公路容量手册建议速度1000km/h；int;LW是车道宽度-由于平均步道宽度的调整因素；int;LC是侧向净距值-根据护道宽度的调整因素；int;N是车道数量-根据

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