快速路辅助设计系统

摘要

本发明公开了一种快速路辅助设计系统，包括：快速路交通设计平台；存储预先定义的规则和数据库文件的存储单元；快速路通行能力模块，用于根据一组给定的快速路基本参数及存储单元中的模型得出通行能力；出入口最小间距设计模块，用于根据一组给定的出入口组合类型、主线及辅路设计车速及存储单元中的平顺性模型完成最小间距设计；快速路主线延误模块，用于根据一组给定的主路和辅路直行流量、出入口流量、主路和辅路期望车速等及存储单元中的交通仿真软件得出主线延误；快速路辅助设计综合评价模块，对上述得出的设计结果进行综合评分，得出评价结果。本发明可自动得出设计方案及评价，完善了快速路设计体系，提高了方案比对的效率和设计效率。

主权项

1.一种快速路辅助设计系统，包括一快速路交通设计平台，所述设计平台为一人机对话界面，其特征在于：还包括：一存储单元，所述存储单元存储有预先定义的规则和数据库文件；所述规则的定义包括快速路通行能力模型、快速路出入口平顺性模型、快速路交通仿真软件和快速路辅助设计方案综合评价模型；其中：（一）所述快速路通行能力模型，包括：快速路主线通行能力计算,理想条件下第i级服务水平的最大服务交通量和单向车道设计通行能力，分别表示为：MSV_i=C_B×(V/C)_i          (1)公式（1）中：MSV_i——理想条件下第i级服务水平的最大服务交通量，单位：pcu/h/ln；C_B——基本通行能力，理想条件下一车道所能通行的最大交通量，单位：pcu/h/ln；根据道路交通实测得到的速度流量曲线，其取值范围为：1400-2200pcu/h/ln；(V/C)_i——第i级服务交通量与基本通行能力之比，根据《城市快速路设计规程》CJJ129-2009，其取范围为：0.77-0.91；由于快速路上的交通属于连续流，因此，单向车道设计通行能力，即主线通行能力表示为：C_D=MSV_i×f_N×f_w×f_HV         （2）公式（2）中：C_D——单向车行道设计通行能力，即在具体条件下，采用i级服务水平时所能通行的最大服务交通量，单位为veh/h；f_N——单向车行道的车道数修正系数,根据车道数不同，其值分别为：车道数为1时，f_N=1；车道数为2时，f_N=1.95；车道数为3时，f_N=2.72；车道数为4时，f_N=3.22；f_w——车道宽度及侧向净宽修正系数，根据车道布置及车道两边是否有障碍物不同，其值分别如下：当有中央分隔带的4车道道路，每边有2车道，行车道一边有障碍物时，f_w为：当有中央分隔带的4车道道路，每边有2车道，行车道两边有障碍物时，f_w为：当有中央分隔带的6或8车道道路，每边有3或4车道，行车道一边有障碍物时，f_w为：当有中央分隔带的6或8车道道路，每边有3或4车道，行车道两边有障碍物时，f_w为：其中，侧向净宽和车道宽度的单位均为m；f_HV——大型车对通行能力的修正系数，$f_{\mathrm{HV}}=\frac{1}{1+P_{\mathrm{HV}}(E_{\mathrm{HV}}-1)}---\left(3\right)$公式（3）中：P_HV——重型车交通量占总交通量的百分比；E_HV——重型车换算成小客车的车辆换算系数,取值为2；（二）通过下述步骤得出所述快速路出入口平顺性模型：首先，利用多个地点车速检测器采集关键节点的速度，在一计算机系统中至少包括平顺度的计算模型和道路模型，利用所述平顺度的计算模型对交通调查数据进行分析和处理，最终得出快速路出入口平顺性模型；其具体步骤如下：步骤2-1、对各类道路交通条件下的速度均方差进行交通调查，分析速度均方差的分布情况；步骤2-2、根据速度均方差的分布情况，建立平顺度的计算模型：y=e^-αx         （4）公式（4）中：α为驾驶员的驾驶特性相关参数，α是以实际调查得到的车速均方差分布特征值对应的平顺度值计算得到的，α在0.05～0.1之间；x为速度均方差，单位km/h，当道路条件确定的情况下，驾驶员驾驶车速分布的均方差值，其值越小，表明该道路条件的平顺性越好；y为平顺度，在0～1之间，当平顺度为1时速度均方差为0，此为最理想情况；速度方差越大，平顺度越低，平顺性越差；根据该平顺度的计算模型，确定临界平顺度值，即：将实地调查中得到的30百分位车速均方差对应的平顺度值作为临界平顺度；步骤2-3、根据交通仿真需求选择交通仿真软件，并结合现场调查数据进行交通仿真软件的参数标定，其参数标定的条件是：仿真车速均方差与实测车速均方差之间的误差小于或等于5％，并确定出入口最小间距初值为100m；步骤2-4、建立道路模型包括建立基础路网并确定输入和输出参数；所述的基础路网至少包括：主路车道数、辅路车道数、出入口渠化形式；所述的输入参数至少包括：主路直行流量、出口流量、入口流量、辅路直行流量、主路期望车速、辅路期望车速、出口车辆临界间隙、入口车辆临界间隙、交织区临界间隙；所述的输出参数至少包括：关键节点的速度、出口的平均速度，入口的平均速度、交织段的平均速度；步骤2-5、将所述的多个地点车速检测器设置在关键节点处，以准确地确定在各类组合情形下出入口的平顺度，其中，所述关键节点是指检测速度的关键位置，所述关键节点包括所有特征点，即：减速渠化段起点、出口起点、出口终点、入口起点、入口终点、入口加速段终点；另外，在上述各关键节点之间以10m为间隔均布地点车速检测器；除此之外，在首尾关键节点的上下游100m范围内以25m为间隔均布地点车速检测器；步骤2-6、以所确定的道路为基础，分别确定仿真理想状态和仿真各类组合情形的路段状态下的速度均方差值；步骤2-7、根据上述速度均方差值，利用平顺度的计算模型计算出平顺度值，判断该平顺度是否满足临界平顺度要求，若满足要求，执行步骤2-8；否则，以当前出入口最小间距值为基础递增一个步长后，返回步骤2-4，重新进行微观交通仿真；其中的步长根据出入口组合类型不同在20m～100m范围内选取；步骤2-8、此时所对应的出入口最小间距即为确定的最小出入口间距；通过上述步骤得出如下基于平顺性的不同出入口组合类型的出入口最小间距，单位：m；在进行出入口平顺性计算时，根据辅道车速及出入口的组合类型，直接从上述的不同组合类型的出入口最小间距中查询到对应的数值，作为最优平顺性下的最小间距推荐值，并形成了快速路出入口平顺性模型，即：得出不同条件下的出入口平顺度的推荐值，其中：入-出组合对应的平顺度如下：出-入组合对应的平顺度如下：出-出组合对应的平顺度如下：入-入组合对应的平顺度如下：（三）利用交通仿真软件得出所述快速路的主线延误：交通仿真软件的选取：选择VISSIM和SYNCHRO中的任一款；交通仿真的结果至少包括：主线流量、主线车速、主线延误、油耗；其中：主线延误为：d=Lw×3.6/v-Lw×3.6/80         （5）公式（5）中：Lw为交织区长度，单位为m；v为主线车速，单位为km/h；（四）快速路辅助设计方案综合评价模型：根据上述得到的主线延误、主线通行能力及出入口平顺度三个指标建立快速路辅助设计方案的综合评价模型，在进行设计评分中，有以下几种情形：当取主线延误、主线通行能力和出入口平顺度三个指标作为评价标准时，快速路设计综合评分的分数为：当取主线通行能力和出入口平顺度两个指标作为评价标准时，快速路设计综合评分的分数为：P=y(100-a₁-a₂-a₃)+a₁y+a₂q/CAP_w             （7）当取主线延误和出入口平顺度两个指标作为评价标准时，快速路设计综合评分的分数为：当只取出入口平顺度指标作为方案评价标准时：P=y(100-a₁-a₂-a₃)+a₁y               （9）公式（6）、公式（7）、公式（8）和公式（9）中：L——交织区长度；q——主线交通流量；P——为快速路设计评分的分数；y——利用所述快速路出入口平顺性模型得出的出入口平顺度；d——利用所述交通仿真软件得出的主线延误或取基本主线延误为10；单位为s；CAP_w——交织区通行能力，单位：veh·h^-1；a₁、a₂、a₃——计算参数，其中a₁=0-0.20，a₂=0-0.20，a₃=0-0.20；根据快速路设计综合评分分数得出设计方案的评价结果：0≤P＜30，设计方案的评价结果为一般；30≤P＜60，设计方案的评价结果为良好；60≤P≤100，设计方案的评价结果为优秀；所述数据库文件中包括出入口平顺性的推荐值数据库、天津快速路系统设计研究推荐值数据库、城市快速路设计规程推荐值数据库、北京市政院设计推荐值数据库、中国城市规划设计研究院设计推荐值数据库；快速路通行能力模块，用于根据一组给定的快速路的基本参数及所述存储单元中的快速路通行能力模型得出该快速路通行能力；出入口最小间距设计模块，用于根据一组给定的出入口组合类型、主线设计车速、辅道车速及所述存储单元中的快速路出入口平顺性模型完成基于平顺性的出入口最小间距的设计；快速路主线延误模块，用于根据一组给定的主路直行流量、出口流量、入口流量、辅路直行流量、主路期望车速、辅路期望车速、主路车辆事故率、主路车辆构成比例、主路停靠公交车辆流量及所述存储单元中的交通仿真软件得出该快速路主线延误；快速路辅助设计综合评价模块，对上述得出的快速路通行能力和出入口最小间距的设计结果与所述存储单元中的出入口平顺性及快速路主线延误所构成的设计方案进行综合评分，从而得出该快速路设计方案的评价结果。