[發明專利]城市快速路互通立交仿真設計系統及建立設計模型的方法

有效

• 申請號: 200810052478.3
• 申請日: 2008-03-20
• 公開（公告）號: CN101246514A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 王曉華;朱兆芳;曾偉;邱志明;周榮貴;方靖;周建;董剛;趙建偉;王新歧
• 申請（專利權）人: 天津市市政工程設計研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G08G1/01
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 李素蘭

1.一種城市快速路互通立交仿真設計系統，包括數據采集模塊、模型標定模塊和數據輸出模塊，其特征在于，還包括分別與模型標定模塊和數據輸出模塊聯接的評價分析模塊，在評價分析模塊和模型標定模塊之間還聯接有數據修正模塊；所述建立交通仿真模型模塊包括交通流特性理論模型和交通仿真軟件。

2.根據權利要求1所述的城市快速路互通立交仿真設計系統，其特征在于：所述數據采集模塊包括車輛磁映像交通分析儀、車輛分型統計系統、全球定位系統、攝像機和計算機；所述車輛磁映像交通分析儀采用NC-97型車輛磁映像交通分析儀，所述車輛分型統計系統采用MetroCount車輛分型統計系統。

3.一種建立城市快速路互通立交仿真設計系統模型的方法，其特征在于，利用如權利要求3所述的仿真設計系統建立模型的方法包括以下步驟：

(A)利用數據采集模塊采集典型區內互通立交基本路段、分/合流區、交織區和匝道的如下數據：

——交通流量、車速、車體長度，車頭時距和密度；

——車軸經過傳感器的時刻的速度、流量、車頭時距、軸距和軸數；

——車輛的定位信息、行駛速度、時間和行駛軌跡；

——道路條件、轉向交通量、交通組成以及主線和匝道交織過程、車輛換車道位置；

——典型車輛的加減速度特性和擬建設區內各種匝道上車輛速度變化特性；

——利用全球定位系統中數據處理程序截取任意時間段的數據，剔除無效數據后，生成坐標和時間數據；根據該坐標和時間數據作出車輛行駛軌跡的CAD圖；

(B)根據上述采集到的數據得出實際交通狀況的交通流特性數據；

(C)根據上述采集到的數據標定經驗模型和仿真模型，并建立預測模型，包括：

(C-1)利用交通流特性理論模型對上述采集到的數據進行理論分析；

——對基本路段、分流區、合流區和交織區的基本通行能力進行理論分析：

根據采集到的分流區內兩條車道上互相成跟弛狀態的車隊中前后兩輛車之間的飽和車頭時距，應用公式(1-1)分別進行分流區和合流區基本通行能力的計算：

C=3600t‾---(1-1)]]>

公式(1-1)中：C——分/合流區通行能力，pcu/h.，——平均最小車頭時距，s；

交織區的基本通行能力：C_i＝3600·λ_i·max·m_i???????????????(1-2)

C=ΣiCi---(1-3)]]>

公式(1-2)和公式(1-3)中：

C——交織區總通行能力；

C_i——第i車道的通行能力；

λ_i·max——第i車道理想最大來車率，由公式λ1·max=min{λ~1max,C0}]]>和公式λ2·max=min{λ~2max,C0}]]>來確定，其中：C₀——每條車道的基本通行能力；

m_i——第i車道的有效空擋被利用的可能性大小，由公式(1-4)和公式(1-5)確定，

m2=1-Q2·r2-Q~1Q2·r2]]>

m1=1-Q1·r1-Q~2Q1·r1---(1-5)]]>

(C-2)根據上述采集到的數據分別標定經驗模型和仿真模型，包括：

(1)根據上述采集到的數據對經驗模型進行標定和修正，從而建立下列各區域的預測模型：

互通立交分流區密度預測模型：

K_R＝0.484+0.00013Q_R+0.011Q₁₂-0.0183L_D?????????????(2-1)

互通立交分流區速度預測模型：

V_R＝V_FF-(V_FF-50)(1.15+0.0002Q_R-0.008V_FR)??????????(2-2)

互通立交合流區密度預測模型：

K_R＝1.1+0.0059Q_R+0.0074Q₁₂-0.01278L_A??????????????(2-3)

互通立交合流區速度預測模型：

VR=VFF-(VFF-50)(0.78+0.01e(QR12/1000)-0.004(LAVFR/1000)---(2-4)]]>

互通立交交織區交織速度預測模型：

Vw=24+VFF-161+0.0192(1+QR)7.21(QN)1.133(3.28L)0.8---(2-5)]]>

互通立交交織區非交織速度預測模型：

Vw=24+VFF-161+0.0178(1+QR)4.19(QN)0.997(3.28L)0.75---(2-6)]]>

上述公式(2-1)至公式(2-6)中：

K_R——分流區與合流區密度，pcu/km/ln

Q——交織區總流量，pcu/h

Q_R——匝道流量，pcu/h

Q₁₂——主線外側兩車道流量，pcu/h

L——交織區長度，m

L_A——加速車道長度，m

L_D——減速車道長度，m

V_R——分流區與合流區速度，km/h

V_FF——主線自由流速度，km/h

V_FR——匝道自由流速度，km/h

V_W——非交織速度，km/h

N——交織區車道數；

(2)根據上述采集到的數據進行交通仿真模型的標定；

(D)利用評價分析模塊分別判斷上述預測模型及標定的交通仿真模型與實際交通狀況的交通流特性相比較，其兩者的誤差為≤10％；

若判斷結果返回假值，則返回上述步驟(C-2)，重新標定經驗模型和仿真模型；

若判斷結果返回真值，順序執行下一步；

(E)根據上述結果確定通行能力和服務水平，并通過數據輸出模塊輸出下列指標：確定基本路段、分流區、合流區、交織區和各類型匝道的通行能力。