一种改进的车道边容量优化设计方法技术

本发明专利技术公开了一种改进的车道边容量优化设计方法，属于交通管控和枢纽体交通设计领域，包括如下步骤：建立车道边容量模型、确定车道边容量模型的车道边设计参数和交通流参数；计算得到车道边设计容量并判断其是否满足预测容量，是则设计方案形成；否则进入下一步骤进行更优化设计；对模型的数学性质进行定性分析；修改车道边容量模型设计参数，重新循环进行设计容量计算。本发明专利技术的模型对枢纽体出入口设置所带来的司机的行为选择进行了考虑，真实反应了车道边的利用情况；能够较为准确的计算车道边真实容量；能够直观的反应影响车道边容量的因素并有效指导方案的优化设计；使用本发明专利技术设计的车道边，能够满足预测容量，从而保证车道边的通畅。

An improved optimization design method of lane side capacity

【技术实现步骤摘要】
一种改进的车道边容量优化设计方法
本专利技术属于交通管控和枢纽体交通设计领域，具体而言是一种改进的车道边容量优化设计方法。
技术介绍
车道边是指高铁车站、机场航站楼等枢纽体站厅层一侧提供车辆通行、短时停靠及旅客上下车进出站的特殊路段。由于车道边是经由道路交通到达枢纽体的必经之路，人、车流量大且交通状态复杂，极易产生拥堵，给枢纽体本身的服务水平造成极大的制约，严重的可能会波及周边道路交通系统的正常运行以及上下车旅客的安全。因此，对车道边的容量实现精确的评估，并进行安全合理且富有远见的设计是枢纽体交通体系建设成功的关键。影响车道边容量及运行的因素有：道路条件，包括车道边条数、车道边路幅宽度、车道边有效长度等；交通流特性，包括车辆类型、车辆分布、停靠时间等；管制条件，包括为确保车道边正常运行而采取的分车道、分车型、限速、限时等措施。各个指标间存在相互影响关系，动态制约着车道边的容量，传统计算方法精度难以达到理想要求，在进行优化设计时也无法直观得表征到各物理参数和管制手段的选取上。本专利技术基于时空消耗理论，提供了一种改进的车道边容量计算及其优化设计方法，能够较为精确的描述车道边投入运营后的真实容量，并能有效的指导优化设计方案的生成，以实现对车道边科学合理的设计，提高枢纽体道路交通运行效率和服务水平。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种枢纽体站厅层车道边的容量评估及其优化设计方法，其核心是建立精确易行的车道边容量模型，对车道边容量进行计算后指导其改进方案的生成，达到优化设计的目的。<br>本专利技术采用的技术方案如下：依据原有设计方案和规划、工程、管控等条件，建立数学模型对车道边容量进行精确计算，并以此为指导进行优化设计。其中具体包括建立车道边容量模型、确定影响车道边容量的各参数的值、计算车道边设计容量、根据模型数学性质提出理论最优化方案、结合实际条件限制提出优化设计方案。一、构建车道边容量模型分为三个步骤：第一步：构建单一车型运行下的车道边容量模型。认为车道边的有效运营面积和有效运营时间为车道边的总体服务资源：其中，Cs为车道边设计容量(pcu/h)；Call为车道边每小时的总时空资源；Cr平均每辆车在使用车道边时的时空消耗；Le为有效车道边长度(m)；B为车道边停车道宽度(m)；T为车道边运营时间；l为停车道车辆平均占用长度(m)；Bv为停车道上车辆平均占用宽度(m)；ts为车辆平均停车时间；td为车辆进出车道边的损失时间。第二步：扩展到混合车流运行下的单车道边容量模型：考虑到不同车型的尺寸、上下客量以及对车道边时空资源的占有情况各有不同，因此车道边容量模型应当考虑不同车辆在交通流中的比例pi，例如考虑私家车、出租车和大型巴士的情况下，三种车型在交通流中的比例为pa：pb：pc，且pa+pb+pc＝1，此时车道边的容量为：CM＝paCa+pbk1Cb+pck2Cc其中，k1、k2为车型换算系数,Ca，Cb，Cc分别为仅有私家车、出租车和大型巴士情况下的单一车道边容量，且其满足第一步中单一车道边运行下的车道边容量模型。第三步：扩展到混合车流运行下的多车道边容量模型：车道边条数的增加会引起额外的横穿车道边的行人数量，从而增加了一种由横穿行人导致的损失时间，降低内侧车道边运行效率，损失时间td成为车道边数n的函数td(n)，这种影响由最外侧车道边向内侧车道边递增，因此车道边的总体容量为：其中，n为车道边条数，n≥2；i为从内而外的车道边编号，i∈[1,n]；CMi为混合车流运行下的地i条车道边容量，其计算满足第二步中混合车流运行下的单车道边容量模型。二、依据枢纽体原始设计方案设计，获取和标定模型中所需参数：第一步：计算有效车道边长度L。认为车辆总是选择距离进站口距离较近的位置停车，对于多出入口的站厅车道边，车辆总是选择他们发现的第一个距离较接近出入口的位置停车(这会带来车道边服务能力的折损)，因此单位时间内某个停车位的交通分配比近似符合二项分布，即单位时间内某停车为的累计停车次数与车道边总停车次数之比符合二项分布：其中，fx为从入口道开始第x个停车位的交通分配比，x为停车序列号，该序列号从最靠近车道边入口的停车为开始，以此向后编排；n为停车到的停车位总数；p为靠近入口处的停车位与总停车位个数的比值，即由于部分枢纽体尤其是新建的高铁枢纽在一个车道边侧仅设置一个入口，所以也可表示为由此可得到有效车道边长度Le：其中，L为车道边全长，fx为第x个停车位的交通分配比。第二步：车道边停车道宽度B。获取设计方案中车道边的设计宽度，在设计方案中，该值一般不低于3.5m。第三步：车道边运营时间T。由于通行能力单位为pcu/h，因此运营时间取1小时为单位时长，为方便计算，高峰小时有效运营时间T即取1h。第四步：确定车辆平均占用车道边长度Lv。平均占用长度由车辆自身车长和车辆间安全距离两部分组成，在模型中也看做常数，小型车或大型车的平均占用长度约为8～15m。第五步：确定车辆平均占用车道边宽度Bv。由于车道边宽度及管理要求，禁止车辆并列使用车道边，因此车辆占用车道边宽度默认等同于车道边停车道宽度B。第六步：确定平均停靠时间ts。由于车辆尺寸及载客数不同，停靠上下客时间也会有所不同，根据美国TRB统计数据表明，出租车、私家车和巴士的停靠时间分别为2min、3min和5min。第七步：延误时间td。延误由多方面因素导致，其中主要原因来自减速、启动损失时间和外侧车道边行人影响，减速和启动损失时间大致可视为定值，而外侧车道边行人影响则是车道边数量(n)的增函数，考虑单条车道边宽度以及行人步行速度，有着n条车道边的枢纽体，车道边延误时间由内而外分别为：tdi＝(n-i)td,(i＝1,2,3……n-1；n≥2时)为方便计算，可在交通调查或以往数据经验的基础上，将延误时间td取为定值。三、计算原设计方案车道边容量，判断其是否满足预计容量。如果满足，则该方法为目标优化方案，如果不满足，进入步骤四。四、对车道边容量提升方案进行理论分析。根据对车道边容量建模的数学表达式，从理论分析各因素对车道边容量的影响，并首先形成定性分析表。五、结合实际情况限制，提出可行优化方案：修改车道边容量模型设计参数，回到步骤二进行循环。有益效果：本专利技术具备以下优点1.计算所需参数易于获取且较为精确；2.模型体现了多车道边情形下行人对内侧车道边运行的影响；3.模型对枢纽体出入口设置所带来的司机的行为选择进行了考虑，真实反应了车道边的利用情况。4.能够较为准确的计算车道边真实容量；5.能够直观的反应影响车道边容量的因素并有效指导方案的优化设计。6.使用本专利技术设计的车道边，能够满足预测容量，从而保证车道边的通畅。附图说明：图1为本专利技术的技术路线图。图2为本专利技术实施例应用于某高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进的车道边容量优化设计方法，其特征在于：/n包括如下步骤：/n(1)建立车道边容量模型；/n(2)确定车道边容量模型的车道边设计参数和交通流参数；/n(3)计算得到车道边设计容量；/n(4)判断设计容量是否满足预测容量，是则设计方案形成；否则进入步骤(5)进行更优化设计；/n(5)根据步骤(1)中车道边容量模型，根据其数学性质进行定性分析；/n(6)修改车道边容量模型的设计参数；进入步骤(2)循环。/n

【技术特征摘要】
1.一种改进的车道边容量优化设计方法，其特征在于：
包括如下步骤：
(1)建立车道边容量模型；
(2)确定车道边容量模型的车道边设计参数和交通流参数；
(3)计算得到车道边设计容量；
(4)判断设计容量是否满足预测容量，是则设计方案形成；否则进入步骤(5)进行更优化设计；
(5)根据步骤(1)中车道边容量模型，根据其数学性质进行定性分析；
(6)修改车道边容量模型的设计参数；进入步骤(2)循环。


2.根据权利要求1所述的改进车道边容量优化设计方法，其特征在于：
所述步骤(1)建立车道边容量模型包括如下步骤
步骤(1.1)建立单一车型运行下的单车道边容量模型：



其中，Call为车道边每小时的总时空资源；Cr平均每辆车在使用车道边时的时空消耗；Le为有效车道边长度；B为车道边停车道宽度；T为车道边运营时间；l为停车道车辆平均占用长度；Bv为停车道车辆平均占用宽度；ts为车辆平均停车时间；td为车辆进出车道边的损失时间；
步骤(1.2)建立混合车流运行下的单车道边容量模型；
CM＝paCa+pbk1Cb+pck2Cc
其中，pi为车道边容量模型不同车辆在交通流中的比例，即三种车型在交通流中的比例为pa：pb：pc，且pa+pb+pc＝1；k1、k2为车型换算系数；Ca，Cb，Cc分别为三种车型情况下的单一车道边容量；
步骤(1.3)建立混合车流运行下的多车道边容量模型；
车道边的总体容量为：



其中，n为车道边条数，n≥2；i为从内而外的车道边编号，i∈[1，n]；CMi为混合车流运行下的第i条车道边容量。


3.根据权利要求2所述的改进的车...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆子侯，熊祎，马灵玲，陈雅婧，韩振鑫，叶茂，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32