城市快速路下匝道及其衔接交叉口时空资源优化设计方法技术

本发明专利技术公开了一种城市快速路下匝道及衔接交叉口时空资源优化设计方法，首先确定下匝道的横向位置和纵向位置，主要根据车流量的大小和走向等确定；然后对下匝道衔接区域进行车道功能划分及渠化，计算得衔接交叉口进口道车道功能及车道数；根据路段实际需求和交通量对衔接交叉口原有信号配时方案进行优化；结合VISSIM进行对实施例交叉口现状设计与组织方案和时空资源一体化设计后两种方案进行仿真及对比，验证时空资源优化的合理性。

Spatio-temporal resource optimization design method for urban expressway off-ramp and its junction

The invention discloses an optimization design method for space-time resources of urban expressway off-ramp and junction intersection. First, the horizontal and vertical positions of the down-ramp are determined, mainly according to the size and direction of traffic flow, and then the lane function of the junction area of the down-ramp is divided and channelized, and the lane function and number of the entrance lane of the junction intersection are calculated according to the actual road section. Demand and and traffic volume are used to optimize the original signal timing scheme of the junction intersection, and simulation and comparison are made between the current design of the intersection and the organizational scheme and the integrated design of space-time resources based on VISSIM to verify the rationality of the optimization of space-time resources.

【技术实现步骤摘要】
城市快速路下匝道及其衔接交叉口时空资源优化设计方法
本专利技术属于交通设计与管理
，特别涉及一种城市快速路下匝道及其衔接交叉口的时空资源优化设计方法。
技术介绍
城市快速路下匝道的是快速路和地面道路的连接部分，其运行状况对主线交通流的高效运行及安全保障有着重要的影响，但由于下匝道车辆受到地面道路交叉口车流的影响，容易出现“下不来”的问题，当匝道排队长度过大时，匝道车流回溯至快速路主线，影响主线车流的正常运行。此外，下匝道车流汇入地面车流时，由于车流的流量流向分布特征，与地面交叉口前进口道车辆产生分合流及交织的情形，一定程度上也降低了交叉口的通行能力和运行安全。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种城市快速路下匝道及其衔接交叉口的时空资源优化设计方法，通过下匝道交通流量流向的分布特征以及地面道路交通流运行参数，进行下匝道-地面衔接交叉口的设计与管理一体化，解决快速路出口匝道拥堵问题，提高交通运行效率、改善交通安全。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：城市快速路下匝道及其衔接交叉口的时空资源优化设计方法，包括如下步骤：步骤一：确定下匝道横向位置、纵向位置横向位置和纵向位置共同决定着下匝道车流和地面道路车流的交织情况，因此下匝道在地面道路接入点到地面道路下游停车线之间的衔接段的最小长度包括最小交织段和停车排队长度两部分，即Lmin＝Lw+Lp步骤二：确定衔接段进口道车道功能划分和渠化方案1)衔接交叉口车道数的确定交叉口所需的进口道车道数需满足式中：——进口道所需左转车道数；——进口道所需直行车道数；——进口道需要的右转车道数；在进口道所需车道总数和交通量估计中，应该以早高峰和晚高峰的所需车道中的较大值作为参考车道数；2)ma的确定ma即进口道机动车道总宽度所能提供的车道数，需要考虑道路规划红线、横断面以及地形地物的限制，首先确定进口道机动车道的总宽度L和一条车道的设计宽度L0，则3)协调ma和ma如果两者之间相差较大，则需要采取一定的手段进行协调，可以通过增加进口道的车道数，使得其与所需要的车道数相统一；步骤三：确定交叉口的信号配时方案1)根据实际需求确定相位数2)根据实际交通量确定信号周期3)根据各方向车流的流量占比确定各相位的绿灯时间4)绿灯时间检验步骤四：下匝道衔接交叉口交通仿真验证借助VISSIM仿真平台，分别对实施例交叉口现状设计与组织方案和时空资源一体化设计后两种方案进行交通流仿真分析，根据仿真数据对比分析优化前后的交叉口平均延误、排队长度以及饱和度等参数，进行优化方案的验证。进一步的，所述步骤一的方法中：下匝道横向位置的选取主要根据下匝道车流的流向进行确定，当下匝道以左转车流为主时，适合下匝道内侧式设置；当下匝道车流以直行为主，左右转流量比例不大时，适合设置中间式匝道；当下匝道车流以右转为主时，且地面道路路左转流量不大时，可设置外侧式匝道。进一步的，下匝道纵向位置的选取应该考虑以下几个因素：(1)最小交织段长度以及排队长度；(2)路网车辆运行效率；(3)路网密度及其他地形地物的制约。进一步的，所述步骤一的方法具体分为最小交织段长度的确定和停车段最小长度设计；停车段最小长度设计是假设下匝道和地面道路的车辆到达服从一定的规律，设车辆到达的流量为Q,停车排队密度为Kj，上游路段车辆到达密度为K，根据停车波理论，红灯r期间停车数Nr为设平均停车间距为hj，则进口道第i车道上的排队长度为交叉口进口道的排队长度进一步的，所述步骤二的车道功能划分具体为：交叉口所需的进口道车道数需满足式中：ma——进口道所需车道数；Va——进口道设计交通量，veh/h；Ctlr——一条直左右车道的设计通行能力，veh/h；其中Ctlr的取值与绿信比有关，在无法确定的情况下取450veh/(h*ln)。进一步的，所述步骤四的交通仿真运行参数，需要在一条路径的请重点设置行程时间检测点，对车道上的车辆的行程时间和延误进行检测，延误值得是车辆实际运行下所需时间与理想状态下的时间差值；此外，在进口道停车线前应设置排队长度检测点，仿真时间设定为3600秒，车辆到达服从泊松分布，实际运行速度采用系统默认值。本专利技术公开了一种城市快速路下匝道及衔接交叉口时空资源优化设计方法，首先确定下匝道的横向位置和纵向位置，主要根据车流量的大小和走向等确定；然后对下匝道衔接区域进行车道功能划分及渠化，计算得衔接交叉口进口道车道功能及车道数；根据路段实际需求和交通量对衔接交叉口原有信号配时方案进行优化；结合VISSIM进行对实施例交叉口现状设计与组织方案和时空资源一体化设计后两种方案进行仿真及对比，验证时空资源优化的合理性。附图说明图1为本专利技术一种城市快速路下匝道及其衔接交叉口的时空资源优化设计方法流程图；图2为本专利技术实施例下匝道-衔接交叉口示意图；图3为本专利技术实施例下匝道-衔接交叉口信号原信号配时方案示意图；图4为本专利技术实施例下游交叉口的几何设计示意图；图5为本专利技术实施例下匝道衔接交叉口优化后信号相位示意图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述：本专利技术提供一种城市快速路下匝道及其衔接交叉口的时空资源优化设计方法，通过下匝道交通流量流向的分布特征以及地面道路交通流运行参数，进行下匝道-地面衔接交叉口的设计与管理一体化，解决快速路出口匝道拥堵问题，提高交通运行效率、改善交通安全。本专利技术提出的城市快速路下匝道与下游交叉口时空资源优化设计，其流程图见附图1，主要包括以下步骤：1)下匝道横纵位置确定；由实地交通流量调查数据可知，实施例中下匝道的车流流向大部分为调头和左转，其次为直行，右转车辆较少(约为调头：左转：直行：右转＝56:24：13:7)，根据之前分析得到的横向位置选择表，如果是采用下匝道与地面道路共用进口道的设计，此处下匝道的横向位置应该选择内侧式。表1下匝道位置选择表下匝道位置选择表但是，同向地面道路的左转比例为16.9％(297/1762)，所占比例较大，如果采用与地面道路共用进口道的形式，势必会与地面道路左转车流产生较大交织。再者，该下匝道的设计横向位置为外侧式，若一定要改造成内侧式，则改造代价很高，并且对地面交通会产生较大影响。基于以上分析，下匝道的横向位置应仍然选择外侧式，不宜做较大改动。选择下匝道纵向位置的参考。(1)美国国有公路运输管理员协会(AASHTO)建议，下匝道出口至平面交叉口的距离应为121.9m-182.8m。(2)日本高速公路公团认为，下匝道接地点到地面道路下游交叉口停车线的距离(即衔接段长度)应不小于150m。(3)我国交通学者龙科军、杨晓光通过编程计算，认为在地面道路交通量为1800pcu/h，绿信比为0.3时，衔接段最小长度应大于110米。在本案例中，下匝道接地点到地面道路下游交叉口停车线的距离(衔接段长度)为220米，满足上述几个研究的建议值。故暂且不做改动。2)进口道车道划分；衔接段进口道(即北向进口道)的地面道路和下匝道流量流向分布如下：表2进口道流量流向表流向地面道路占比下匝道占比合计占比左转27017％6024％33018％直行119875％3213％123067％右转846％187％1026％调头282％14056％1689％合计1580-250-1830-地面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.城市快速路下匝道及其衔接交叉口的时空资源优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：确定下匝道横向位置、纵向位置横向位置和纵向位置共同决定着下匝道车流和地面道路车流的交织情况，因此下匝道在地面道路接入点到地面道路下游停车线之间的衔接段的最小长度包括最小交织段和停车排队长度两部分，即Lmin＝Lw+Lp步骤二：确定衔接段进口道车道功能划分和渠化方案1)衔接交叉口车道数的确定交叉口所需的进口道车道数需满足

【技术特征摘要】
1.城市快速路下匝道及其衔接交叉口的时空资源优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：确定下匝道横向位置、纵向位置横向位置和纵向位置共同决定着下匝道车流和地面道路车流的交织情况，因此下匝道在地面道路接入点到地面道路下游停车线之间的衔接段的最小长度包括最小交织段和停车排队长度两部分，即Lmin＝Lw+Lp步骤二：确定衔接段进口道车道功能划分和渠化方案1)衔接交叉口车道数的确定交叉口所需的进口道车道数需满足式中：——进口道所需左转车道数；——进口道所需直行车道数；——进口道需要的右转车道数；在进口道所需车道总数和交通量估计中，应该以早高峰和晚高峰的所需车道中的较大值作为参考车道数；2)ma的确定ma即进口道机动车道总宽度所能提供的车道数，需要考虑道路规划红线、横断面以及地形地物的限制，首先确定进口道机动车道的总宽度L和一条车道的设计宽度L0，则3)协调ma和ma如果两者之间相差较大，则需要采取一定的手段进行协调，可以通过增加进口道的车道数，使得其与所需要的车道数相统一；步骤三：确定交叉口的信号配时方案1)根据实际需求确定相位数2)根据实际交通量确定信号周期3)根据各方向车流的流量占比确定各相位的绿灯时间4)绿灯时间检验步骤四：下匝道衔接交叉口交通仿真验证借助VISSIM仿真平台，分别对实施例交叉口现状设计与组织方案和时空资源一体化设计后两种方案进行交通流仿真分析，根据仿真数据对比分析优化前后的交叉口平均延误、排队长度以及饱和度等参数，进行优化方案的验证。2.根据权利要求1所述的城市快速路下匝道及其衔接交叉口的时空资源优化设计方法，其特征在于，所述步骤一的方法中：下匝道横向位置的选取主要根据下匝道车流的流向进行确定，当下匝道以左转车流为主时，适合下匝道内侧式设置；当下匝...

【专利技术属性】
技术研发人员：项乔君，孙佳妮，蔡韵雯，陈福临，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32