客货分离道路过渡段长度与车道组合方式协同设计方法技术

本发明专利技术公开了客货分离道路过渡段长度与车道组合方式协同设计方法，包括以下步骤：1、路况建模及确定基础模型参数；2、标定可容忍偏差ε；3、建立设计速度与过渡段长度的双层模型；4、求解既有设计速度V下，过渡段长度、车道组合、通过标定断面的实际车流量的矩阵；5、确定最大通行能力下的过渡段长度及车道组合。本发明专利技术的通行能力是在既有设计速度下的最大化，有利于对既成道路客货分离改造时的交通重新设计避免了以往研究中单纯追求通行能力，而使运营速度偏离设计车速过多，导致的不安全问题。这种协同设计的方式避免了以往只针对客货分离式车道单一设计参数进行研究的片面性。

Collaborative design method of length of transition section and lane combination of passenger and freight separation Road

The invention discloses a collaborative design method for the transition section length and lane combination mode of the passenger and freight separation Road, which comprises the following steps: 1. Road condition modeling and determination of basic model parameters; 2. Calibration of tolerable deviation \u03b5; 3. Establishment of a double-layer model for the design speed and the transition section length; 4. Solution of the actual traffic flow of the transition section length, Lane combination and through the calibration section under the existing design speed v 5. Determine the transition length and lane combination under the maximum capacity. The traffic capacity of the invention is maximized under the existing design speed, which is conducive to the traffic redesign during the passenger and freight separation transformation of the existing road to avoid the unsafe problem caused by the simple pursuit of traffic capacity in the previous research, and the operation speed deviates too much from the design speed. This kind of collaborative design method avoids the one-sided research on single design parameters of separated passenger and freight lanes in the past.

【技术实现步骤摘要】
客货分离道路过渡段长度与车道组合方式协同设计方法
本专利技术涉及客货分离优化方法，尤其涉及一种客货分离式道路过渡段长度与车道组合方式协同优化的设计方法。
技术介绍
随着社会经济的飞速发展，由运输需求自发形成的客货混行交通流的混合程度不断增大，道路运输压力持续增长，客运和货运交通的混行也暴露出了越来越多的问题。客运车辆与货运车辆之间存在着性能差异，由客车和货车组成的客运交通流和货运交通流之间也具有不同的交通流特性，这两方面原因导致了客货混行交通在一定的交通条件下存在着交通安全问题和通行效率问题。客货分离道路系统，相对于客货混行交通来说，其最大的区别就是以交通规划和交通管理的手段将客运车流和货运车流分隔开来，形成相对独立的“两股车流”，每股车流具有自身独特的交通流特性，二者之间不会形成相互干扰，以达到保障交通安全、提高通行效率的目的。二十世纪二十年代初期，美国等发达国家就已经开始进行客货分离措施方面的讨论，并且基于对实际道路上客货混行交通的观察，逐渐提出了客货分离道路的概念。二十世纪八十年代中期，美国的德克萨斯州运输管理部门就已经展开了以量化的手段进行客货分离的可行性研究。九十年代，美国学者提出的以新泽西州的收费道路为典型代表的双组合客货分离车道(dualfacilities)的建造在美国的国家“公路上成功运行；同期，学者Battelle提出了基于年均日交通量(AADT)、道路设施服务水平(levelofservice)、百万车碰撞率、交通延误和起讫点的货车专用设施标准。最近的一项比较新的客货分离研究被称作“管制车道”(managedlanes)，这项研究提供的方法可以随时采用交通规划以及交通管理措施对车道进行管理控制来实现即时的交通管理要求。近些年国内学者的相关研究方面也提出了客货分流运行的概念，但发展相对比较缓慢。总结国内外研究，主要集中在以下几个方面：1、客货分离的理论、必要性及效益评价；2、客货分离车道的设置方法，包括车道的长度、车速、平纵横指标等；现有研究，缺少在既有道路设计车速的前提下，将客货分离车道组合形式与客货分离车道至混行车道过渡段协同设计的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术的不足，提供一种在既有速度条件下通行能力最大化的客货分离式道路过渡段长度与车道组合方式协同设计方法。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是：本专利技术的客货分离道路过渡段长度与车道组合方式协同设计方法，包括以下步骤：步骤一、路况建模及确定基础模型参数：路况建模：第一段客货混行段客车流量为Q1、货车流量为Q2、单向车道数为n1；然后车流经过长度为L1的第一过渡段驶入客货分离式道路，所述的客货分离式道路单向车道数为m，其中包含客车单向车道数为m1、货车单向车道数为m2；而后，车流经过长度为L2的第二过渡段再驶入单向车道数为n2的第二段客货混行式道路，，Q1和Q2单位为pcu/h；Q1＝η1×Q基本Q2＝η2×Q基本1＝η1+η2Q基本为第一段客货混行段的基础通行能力，单位为pcu/h；η1为客车流量的比例，η2为货车流量的比例；若道路为正在运营道路则采用实际运营道路中客货比例；若为新建道路，则参考类似道路的实际运营道路中客货比例；m、m1、m2根据客货分离道路车行道宽度及以下约束条件确定：m、m1、m2的组合矩阵约束条件1：m、m1、m2均为整数；约束条件2：m＝m1+m2；约束条件3：m＞1；约束条件4：m≥min{n1，n2}；约束条件5：m不大于客货分离式道路车行道宽度可划分的最大车道数；约束条件6：若Q1≥Q2，则m1≥m2；若Q1＜Q2，则m1＜m2；所述的L1、L2初始值如下公式所示；L1＝0.625×V×(mBm-n1Bn1)(V＞60km/h)L2＝0.625×V×(mBm-n2Bn2)(V＞60km/h)其中，Bm、Bn1、Bn2分别为客货分离式道路单条车道宽度、第一段客货混行段单条车道宽度、第二段客货混行段道路单条车道宽度、V为既有道路设计车速；步骤二、标定可容忍偏差ε：Vi为在道路设计条件下，客货分离式道路正常行驶的车辆的平均实际运行速度，n为测量的行驶车辆数；若道路为正在运营的公路，则在道路车流处于自由流的条件下，测量在客货分离式道路正常行驶路段上的车辆的实际速度Vi，若道路为未开通道路，则采用类似道路的车辆运行速度的检测值进行计算；步骤三、建立设计速度与第一过渡段长度和第二过渡段长度的双层模型求解最优的过渡段长度L1、L2；第一步，建立上层模型：(a)输入已知的Q1、Q2、n1、n2，选定的任意一种车道组合矩阵第一过渡段长度L1和第二过渡段长度L2的初始值，通过VISSIM软件进行仿真，得到通过第一个过渡段尾端驶入客货分离段的车辆平均实际运行速度V’，通过第二个过渡段尾端驶入客货混行段的车辆平均实际运行速度V”；(b))重复步骤(a)仿真j次，每次得到一定数量车辆的实际运行速度并取平均值，得到的平均运行速度分别为Vi’和Vi”，i∈[1，j]，i为整数；第二步，判断第一过渡段长度L1和第二过度段长度L2是否需要修正；判断结果是否小于ε，ε为步骤二中已经标定的值；若则继续判断是否小于ε；否则，进入第三步的下层模型，对第一过渡段长度L1进行修正；若则进入第四步，否则进入第三步的下层模型，对第二过渡段长度L2进行修正；第三步，建立下层模型：采用公式计算修正的第一过度段长度，采用公式计算修正的第二过度段长度，返回第一步，用L1′替换L1的初始值，用L2′替换L2的初始值；为Vi′的平均值，为Vi″的平均值；第四步，输出在运行速度满足设计速度可容忍偏差的条件下，选定既有车道组合形式的最优的过渡段长度L1、L2；步骤四，改变车道组合矩阵然后重复步骤三，得到与每种车道组合矩阵相对应的最优过渡段长度L1、L2，然后建立矩阵Y：步骤五，将已知的Q1、Q2、n1、n2和矩阵Y中每组mk、m1k、m2k、L1k、L2k，重新带入步骤三中的上层模型中，用VISSIM进行仿真模拟，输出第二监测断面中对应的实际车流量Q；从而得到在客货分离车道设计速度V下，第一段客货混行车道上客车和货车流量分别为Q1、Q2，车道数为n1，终止段车道数为n2条件下，过渡段长度、车道组合矩阵及通过第二监测断面实际车流量Q的矩阵Z；步骤六、确定最大通行能力下的过渡段长度及车道组合：第一步，将矩阵Z中所有的Q值进行对比，找到最大的Q值Qmax；设定当流量Q处于[(1-a)Qmax，Qmax]之间时，Q与Qmax是无差异的；第二步，获取处于[(1-a)Qmax，Qmax]之间的所有Q对应的m、m1、m2、L1、L2组合，将其中m值最小的一组对应的客货分离车道组合形式及过渡段长度确定为在既有设计速度V下的最佳客货分离车道组合形式及过渡段长度；若这些组合的m值相同，则认为这些组合均为可接受的最优解。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1.达到在既有速度条件下的通行能力最大化。2.避免了以往研究中只针对客货分离式车道单一设计参数进行研究的片面性。协同设计更人性化，更加符合工程实际。3.考虑了设计速度的约束条件，对过渡段长度和客货分离式车道组合形式的影响。使得本专利技术方法得出的过渡段长度和客货分离车道的组合形式是在既有设计速度条件下的最优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.客货分离道路过渡段长度与车道组合方式协同设计方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、路况建模及确定基础模型参数：路况建模：第一段客货混行段客车流量为Q1、货车流量为Q2、单向车道数为n1；然后车流经过长度为L1的第一过渡段驶入客货分离式道路，所述的客货分离式道路单向车道数为m，其中包含客车单向车道数为m1、货车单向车道数为m2；而后，车流经过长度为L2的第二过渡段再驶入单向车道数为n2的第二段客货混行式道路,,Q1和Q2单位为pcu/h；Q1＝η1×Q基本Q2＝η2×Q基本1＝η1+η2Q基本为第一段客货混行段的基础通行能力,单位为pcu/h；η1为客车流量的比例，η2为货车流量的比例；若道路为正在运营道路则采用实际运营道路中客货比例；若为新建道路，则参考类似道路的实际运营道路中客货比例；m、m1、m2根据客货分离道路车行道宽度及以下约束条件确定：m、m1、m2的组合矩阵

【技术特征摘要】
1.客货分离道路过渡段长度与车道组合方式协同设计方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、路况建模及确定基础模型参数：路况建模：第一段客货混行段客车流量为Q1、货车流量为Q2、单向车道数为n1；然后车流经过长度为L1的第一过渡段驶入客货分离式道路，所述的客货分离式道路单向车道数为m，其中包含客车单向车道数为m1、货车单向车道数为m2；而后，车流经过长度为L2的第二过渡段再驶入单向车道数为n2的第二段客货混行式道路,,Q1和Q2单位为pcu/h；Q1＝η1×Q基本Q2＝η2×Q基本1＝η1+η2Q基本为第一段客货混行段的基础通行能力,单位为pcu/h；η1为客车流量的比例，η2为货车流量的比例；若道路为正在运营道路则采用实际运营道路中客货比例；若为新建道路，则参考类似道路的实际运营道路中客货比例；m、m1、m2根据客货分离道路车行道宽度及以下约束条件确定：m、m1、m2的组合矩阵约束条件1：m、m1、m2均为整数；约束条件2：m＝m1+m2；约束条件3：m＞1；约束条件4：m≥min{n1，n2}；约束条件5：m不大于客货分离式道路车行道宽度可划分的最大车道数；约束条件6：若Q1≥Q2，则m1≥m2；若Q1＜Q2，则m1＜m2；所述的L1、L2初始值如下公式所示；L1＝0.625×V×(mBm-n1Bn1)(V＞60km/h)L2＝0.625×V×(mBm-n2Bn2)(V＞60km/h)其中，Bm、Bn1、Bn2分别为客货分离式道路单条车道宽度、第一段客货混行段单条车道宽度、第二段客货混行段道路单条车道宽度、V为既有道路设计车速；步骤二、标定可容忍偏差ε：Vi为在道路设计条件下，客货分离式道路正常行驶的车辆的平均实际运行速度，n为测量的行驶车辆数；若道路为正在运营的公路，则在道路车流处于自由流的条件下，测量在客货分离式道路正常行驶路段上的车辆的实际速度Vi，若道路为未开通道路，则采用类似道路的车辆运行速度的检测值进行计算；步骤三、建立设计速度与第一过渡段长度和第二过渡段长度的双层模型求解最优的过渡段长度L1、L2；第一步，建立上层模型：(a)输入已知的Q1、Q2、n1、n2，选定的任意一种车道组合矩阵第一过渡段长度L1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蔚，白子建，郑利，孙峣，申婵，宋洋，李豹，刘明林，赵阳，胡少强，李伊人，张晨阳，
申请(专利权)人：天津市市政工程设计研究院，
类型：发明
国别省市：天津,12