快速路交织区长度优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于城市快速路设计技术领域，尤其是涉及一种快速路交织区长度优化方 法。
【背景技术】
[0002] 城市快速路中的交织区由于受到进出快速路车流的影响，是整条快速路中交通流 最不稳定的一部分，极易发生拥堵。而在一些气温长时间较低降雪量大的地区，如我国的东 北、华北、西北的大部分地区都属于冬季积雪地带，积雪期长达3~4个月。而在冰雪状况 下，由于道路条件变得较为恶劣，驾驶员的驾驶行为会发生改变，这样一来，快速路交织区 的服务水平就会急剧下降。降雪对于道路交通系统的影响是非常巨大的，严重时甚至阻断 交通，导致交通事故发生。
[0003] 为了改善交通状态，增加交织区长度成为了较为普遍的解决方案。但相关规范仅 给出了路面良好时的交织区最短长度，而盲目地增加交织区的长度会导致快速路各出入口 之间间距过大，与城市道路连通性变差，增加车辆绕行距离。因此很有必要对冰雪状态下快 速路交织区长度的选取进行研究。
[0004] 合理地确定冰雪地区城市快速路交织区长度是科学设置快速路出入口的关键，从 目前的研究情况来看，尚没有人针对冰雪地区城市快速路交织区长度设置方法进行过研 究，实际工程中的也并没有相关的设计方法。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明旨在提出一种快速路交织区长度优化方法，以解决冰雪条件下 快速路交织区设计上的不足，提供设计参考依据。
[0006] 为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0007] 本发明提供的一种快速路交织区长度优化方法，包括如下步骤：
[0008] SI)根据如下不同条件下的计算公式，依据对应的交织区长度和快速路主线交通 量计算相应条件下快速路交织区的车辆时间占有率；
[0009] 计算公式选取主线交通量为自变量X1 (单位：veh/h)，交织区长度为自变量X2 (单 位:m)，时间占有率为因变量y (单位：％ )，按照设计规程中对交织区最短长度的要求从交 织区最短长度开始选取不同的X2的值进行计算：
[0010] a.正常条件下，主线交通量X1、交织区长度知以及时间占有率y之间回归模型如 下
[0011] ⑴
[0012] b.积雪条件下，主线交通量X1、交织区长度知以及时间占有率y之间回归模型如 下
[0013] y = 0· 0006χ「0· 0018χ2+22· 2119 (2)
[0014] c.冰板条件下，主线交通量X1、交织区长度知以及时间占有率y之间回归模型如 下
[0015] y = 0. 0004Xl-0. 0041x2+26. 8813 (3)
[0016] d.冰板条件下，主线交通量X1、交织区长度知以及时间占有率y之间回归模型如 下
[0017]
[0018]
[0019]
[0020] (4)
[0021] S2)通过如下公式将计算得到的时间占有率的值转化为车道密度
[0022] 〇 = l*k (4)
[0023] 其中，〇为时间占有率，k为车道密度，1为车身长度；
[0024] S3)根据快速路设计规范查到对应服务水平下的车道密度阈值；
[0025] S4)将S2)中所得到的车道密度值与S3)中查到的各服务水平下的车道密度阈值 进行比较，如果不满足设计需要的服务水平，则重新选取交织区长度进行步骤SI)中的计 算；如果满足设计所需要的服务水平则确定选取的交织区长度可行。
[0026] 相对于现有技术，本发明提供的上述快速路交织区长度优化方法具有以下优势：
[0027] (1)本发明提出了冰雪地区城市快速路交织区长度优化方法，为实际快速路交叉 口交织区长度的选取提供的重要参考；
[0028] (2)本发明考虑了积雪、冰板、冰膜等不同冰雪路面条件对快速路交织区运行的影 响，得到不同冰雪条件下的交织区服务水平，使得在快速路施工设计中能够根据当地所处 的冰雪环境选择合适的交织区长度。
[0029] 本发明提供的另一种快速路交织区长度优化方法，包括如下步骤：
[0030] S11)在Vissim模型中建立交织区仿真模型平台；
[0031] S12)在仿真时，交织区长度值的选取从交织区最短长度750m开始，选取750m、 850m、950m、1050m、1150m、1250m、1350m七种情况进行仿真，主线交通量由2400veh开始，以 200veh的步长递增至4400veh ;对交织区服务水平进行评价时选取与车辆密度具有近似作 用的车辆时间占有率作为评价指标；
[0032] S13)对道路路面为正常条件以及积雪、冰板、冰膜条件时，不同长度交织区的交通 状况进行仿真；
[0033] S14)根据仿真结果，对交织区长度、主线交通量以及车辆时间占有率进行二元线 性回归分析，得到正常条件以及积雪、冰板、冰膜条件下的主线交通量、交织区长度以及时 间占有率之间的回归模型；
[0034] S15)根据正常条件以及积雪、冰板、冰膜条件下的回归模型，依据对应的交织区长 度和快速路主线交通量计算相应条件下快速路交织区的车辆时间占有率；
[0035] S16)通过如下公式将计算得到的时间占有率的值转化为车道密度
[0036] 〇 = l*k (4)
[0037] 其中，ο为时间占有率，k为车道密度，1为车身长度；
[0038] S17)根据快速路设计规范查到对应服务水平下的车道密度阈值；
[0039] S18)将得到的车道密度值与查到的各服务水平下的车道密度阈值进行比较，如果 不满足设计需要的服务水平，则重新选取交织区长度带入回归模型计算；如果满足设计所 需要的服务水平则确定选取的交织区长度可行。
[0040] 本发明提供的另一种快速路交织区长度优化方法除了具有同上述第一种快速路 交织区长度优化方法相同的两点优势（1)、（2)外，还具有如下优势，
[0041] (3)本发明充分利用交通仿真的重复性、实时性、延续性、易控制等特点，深入分析 车辆、驾驶员和行人、道路及交通流的交通特性，在Vissim仿真平台下模拟各种条件下的 快速路交织区交通流运行状态，并给出了不同交织区长度下的服务水平。
【附图说明】
[0042] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0043] 图1为本发明一实施例快速路交织区仿真路段示意图；
[0044] 图2为本发明一实施例不同冰雪条件下快速路交织区车辆时间占有率变化趋势 散点图；
[0045] 图3为本发明一实施例快速路交织区长度优化方法的流程图。
【具体实施方式】
[0046] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。
[0047] 本发明将通过控制交织区长度以及快速路主线交通量对道路在正常条件、积雪条 件、冰板条件以及冰膜条件四种情况下的交通状况，利用VissnH方真软件进行仿真，通过 多元线性回归得到快速路交织区服务水平的评价方法。
[0048] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0049] 本发明快速路交织区长度优化方法，包括如下内容：
[0050] 1)交通仿真中驾驶行为参数的确定
[0051] 在冰雪条件下，由于受到道路摩擦系数等因素的影响，各行车参数相较于正常路 面会有一定的变化，为了在VissnH方真中能够更加真实的反应不同条件下的驾驶行为，需 要对正常条件下和冰雪环境下的仿真参数进行确定；
[0052] 本发明实施例研究中，选取了 VISS頂中适合于城市快速路的Wiedemann99跟驰模 型，此模型中需要确定的敏感参数包括最小车头时距、停车间距、最大减速度等，其中：
[0053] 停车间距：正常条件下的停车间距取I. 5m，冰雪环境下取2m ;
[0054] 最小车头时距11_:可以通过如下式（1)和式（2)进行计算：
[0055] Sniin=