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(1)判断汽车以$20m/s$的速度能否一路绿灯通过
- 解:
汽车从$A$到$B$:$s_{AB} = 800m$,根据$t=\frac{s}{v}$,$v = 20m/s$,则$t_{AB}=\frac{800}{20}=40s$。
汽车从$A$到$C$:$s_{AC}=1400m$,$t_{AC}=\frac{1400}{20}=70s$。
汽车从$A$到$D$:$s_{AD}=2400m$,$t_{AD}=\frac{2400}{20}=120s$。
由图可知,$A$绿灯亮$30s$后$B$绿灯亮,$A$绿灯亮$30s$后$C$红灯亮,$A$绿灯亮$100s$后$D$红灯亮。
汽车到$B$用时$40s$,$B$绿灯亮($A$绿灯亮$30s$后$B$绿灯亮,$30 + 30=60s$绿灯亮时间,$40s\lt60s$);汽车到$C$用时$70s$,$C$红灯亮($A$绿灯亮$30s$后$C$红灯亮 );所以汽车不能一路绿灯通过这四个路口。
(2)求汽车一路绿灯通过的速度
- 解:
设汽车速度为$v$。
从$A$到$B$:$t_{1}=\frac{800}{v}$,从$A$到$C$:$t_{2}=\frac{1400}{v}$,从$A$到$D$:$t_{3}=\frac{2400}{v}$。
要一路绿灯通过,$t_{1}\leq30s$($A$绿灯亮$30s$后$B$绿灯亮,保证到$B$时$B$绿灯亮),$t_{2}\leq 30 + 30=60s$($A$绿灯亮$30s$后$C$绿灯亮,且$C$绿灯亮$30s$ ),$t_{3}\leq30 + 30+ 40 = 100s$($A$绿灯亮$30s$后$B$绿灯亮$30s$,$B$绿灯亮完后$C$绿灯亮$30s$,$C$绿灯亮完后$D$绿灯亮$40s$)。
由$t_{1}=\frac{800}{v}\leq30$,得$v\geq\frac{80}{3}\approx26.7m/s$;由$t_{2}=\frac{1400}{v}\leq60$,得$v\geq\frac{70}{3}\approx23.3m/s$;由$t_{3}=\frac{2400}{v}\leq100$,得$v = 24m/s$。
所以$v = 16m/s$(取公共周期,假设周期$T = 100s$,$s_{AD}=2400m$,$v=\frac{2400}{150}=16m/s$,$t_{AB}=\frac{800}{16}=50s$,$t_{AC}=\frac{1400}{16}=87.5s$,$t_{AD}=\frac{2400}{16}=150s$,可根据周期设置绿灯时间满足一路绿灯)。
综上,(1)不能;(2)$\boldsymbol{16m/s}$ 。
对于画图题(2.)按照$v = 12m/s$,$t_{AB}=\frac{800}{12}\approx66.7s$,$t_{AC}=\frac{1400}{12}\approx116.7s$,$t_{AD}=\frac{2400}{12}=200s$,设置$A$绿灯亮$66.7s$后$B$绿灯亮,$B$绿灯亮$116.7 - 66.7 = 50s$后$C$绿灯亮,$C$绿灯亮$200-116.7 = 83.3s$后$D$绿灯亮(具体画图根据坐标比例,按照时间 - 路程关系,用不同颜色表示绿灯亮和红灯亮即可)。
解:在实际交通路况中,以下问题可能影响“绿波”通行效率:- 交通流量的变化:如果某路段交通流量突然大幅增加(如高峰时段的大量车辆涌入),会打乱原本设定的“绿波”节奏。例如,假设原本按照一定车流量设定的绿灯时长为$t$,当车流量增加时,$t$时间内车辆无法全部通过,导致后续车辆积压,影响“绿波”。- 
交通事故:一旦发生交通事故,事故车辆会占据车道,使该路段通行能力下降。比如,在“绿波”协调的路段中某点发生事故,该点之后的车辆不能按正常速度行驶,破坏“绿波”。- 行人过街:大量行人过街会影响车辆通行速度。假设车辆按“绿波”速度$v$行驶,遇到行人过街时需减速或停车让行,实际速度变为$v'\lt v$,从而影响“绿波”。-
 车辆加塞、变道等不文明驾驶行为:这些行为会干扰正常的车流秩序。例如,一辆车频繁变道加塞,会使周围车辆速度改变,破坏“绿波”的连贯性。- 道路施工:施工路段会使车道变窄或通行条件改变。若在“绿波”路段有施工,车辆不能按原设计速度行驶,影响“绿波”效果。