混合非机动车流交通特性研究

With the introduction of electric bicycle, the traffic characteristic of the mixed non-motorized vehicle flow consisting of electric bicycles and normal bicycles has become more complex, and that is different from the non-motorized vehicle flow consisting of normal bicycles only. By investigating, the program aims to acquire and characterize the major parameters that differentiate the electric bicycles and normal bicycles, to maintain the data that shows velocity-density relation of mixed non-motorized vehicle flow with virtual loop investigating method, and to simulate the characteristic by applying cellular automata and aerodynamic, exploring the establishment of velocity-density relation model of mixed non-motorized vehicle flow and analyzing it by using physical theories. The program also aims to establish the computation model of expansion effect and traffic track of mixed non-motorized vehicle flow at intersection by using video coordinating methods, therefore exploring the conflicts between vehicles and non-motorized vehicles, to explore the probability model of cross-lined drive at soft isolation section and establish the analytical model of mixed non-motorized vehicle flow at road sections with obstacles based on conformal transformation, and to propose solutions based on the research results of this program. The expected results would reveal the characteristics of non-motorized vehicle flow and the internal mechanism that produces those traffic safety problems, thus providing theoretical bases for promoting the safety of non-motorized vehicle flow.

随着电动自行车的兴起，电动自行车和普通自行车混合的非机动车流有别于之前由纯自行车流构成的一般非机动车流，其相关的交通特性显得更为复杂。本项目拟通过调查获取区分电动自行车和普通自行车的主要交通特征参数，并予以表征；采用虚拟线圈法，调查获取混合非机动车流的速度-密度关系特性数据，并用元胞自动机和气体动力学方法进行仿真，探索建立速度-密度关系模型并进行物理学上的比拟解释；探索利用视频坐标法建立交叉口混合非机动车流行驶轨迹和膨胀效应的计算模型，以此建立机非冲突模型；探究机非软隔离路段上混合非机动车流越线行驶的概率模型，建立基于保角变换方法的有障碍路段混合非机动车流的状态变化特性解析模型；基于本项目研究成果，提出提高电动自行车和普通自行车交通特性的对策措施。预期研究成果可揭示混合非机动车流的交通特性及其交通安全问题产生的内在机理，为有效提升混合非机动车的交通安全性提供理论依据。

随着电动自行车数量的快速增长，电动自行车和普通自行车混合通行已成为目前国内城市中常见的非机动车运行状态。但是，国内外针对混合非机动车流的交通特性尚未形成较系统的研究成果，面对交通安全事故频发的混合非机动车交通缺乏行之有效的安全性提升措施。为提高电动自行车和普通自行车混合状态下非机动车出行的安全性，本项目遵循“宏观与微观相结合，理论与应用相统一，调查分析、物理比拟与数学建模相贯通”的技术路线，综合应用交通工程、数理统计、计算机仿真技术等多学科研究工具，以混合非机动车流为研究对象，以电动自行车和普通自行车的行驶特性解析为研究出发点，通过物理模拟、数学建模等方法研究提出了非机动车流基本的速度-密度之间的相互关系和变化规律，以及交叉口、路段上非机动车流机非冲突的内在机理和相关因素，并将理论研究成果应用于工程实践，提出了电动自行车和普通自行车交通安全提升措施。具体开展了以下5个专题研究：①混合非机动车流交通特性解析及表征；②混合非机动车流的速度-密度关系研究；③交叉口混合非机动车流运行特性及机非冲突研究；④路段混合非机动车流运行特性以及机非冲突研究；⑤电动自行车和普通自行车交通安全提升措施研究。研究成果包括研究报告、论文专著、发明专利等。项目执行期间，形成了完整的研究报告；发表标注学术论文15篇，撰写学术专著1本，被SCI/EI收录10篇次；申报国家发明专利2项，其中已获授权1项、公开1项；依托项目共培养青年教师3名，联合培养硕士生2名。上述成果可从微观和宏观层面揭示混合非机动车流交通运行的基本特性，为制定针对于电动自行车和普通自行车混合通行下的非机动车交通管理措施提供科学依据，对提高我国非机动车交通的安全性具有现实指导意义。