一种基于多匝道道路交通堵塞原因的分析模型及防堵塞方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多匝道道路交通堵塞原因的分析模型及防堵塞方法，分析模型如下：第一步：定义以没有进出匝道的交通路为孤立体系，以有进出匝道的交通路为开放体系；第二步：建立理想饱和状态函数关系；第三步：用费马原理推论孤立体系密度不会自己增加；第四步：分别通过宏观及微观角度对密度叠加进行分析，防堵塞方法为物理隔离分流方法，让主车道与匝道进出的车流不相遇，不发生干涉密度不叠加，且主车道与匝道之间的夹角越小越好，针对多匝道道路交通堵塞原因通过模型进行分析，进一步提供一种可有效防止多匝道道路交通堵塞的方法，该方法可避免常发性堵塞问题，不用投资修路、扩路，节约经济成本的同时，具有很好很大的经济效益。大的经济效益。大的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多匝道道路交通堵塞原因的分析模型及防堵塞方法


[0001]本专利技术属于道路交通
，具体涉及一种基于多匝道道路交通堵塞原因的分析模型及防堵塞方法。

技术介绍

[0002]匝道，又称引道、引路、支路，是工程学上的术语，通常是指一小段提供车辆进出主干线(高速公路、高架道路、桥梁及行车隧道等)与邻近的辅路，或其他主干线的陆桥、斜道、引线连接道，以及集散道等之附属接驳路段，它是构成道路交流道的主要交通建设。
[0003]我国的机动车数量增长超过了城市交通建设的步伐，造成交通路上的事故频繁、堵塞严重，使得城市交通问题日益突出，交通堵塞引起了严重环境污染和巨大经济损失，尤其是对于多匝道路口大多设置在高速公路、高架道路、桥梁及行车隧道上，该种类型的道路车速大多较快，车子的汇入或流出也大都比较频繁，很容易造成交通堵塞，而目前，对于多匝道路口的交通堵塞问题如何解决大都收效甚微，也没有比较有效的防堵塞的方法，而现有利用App大数据对路况进行分析的结果主要是让司机重新规划路线，避开拥堵的地方，让情况不至于严重恶化，但是并不能解决已经存在的拥堵问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：针对以上现有技术所述的现有多匝道道路交通堵塞存在的技术问题，本专利技术提供一种基于多匝道道路交通堵塞原因的分析模型及防堵塞方法，针对多匝道道路交通堵塞原因通过模型进行分析，进一步提供一种可有效防止多匝道道路交通堵塞的方法，可以避免该种类型交通道路的常发性堵塞问题，不用投资修路、扩路，节约经济成本的同时，具有很好很大的经济效益。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：一种基于多匝道道路交通堵塞原因的分析模型及防堵塞方法，具体如下：
[0006]第一步：定义以没有进出匝道的交通路为孤立体系，以有进出匝道的交通路为开放体系。
[0007]第二步：建立理想饱和状态函数关系。
[0008]首先，在建立所述理想饱和状态函数关系时定义如下：(1)理想状态：单车道孤立体系(没有进、出匝道)机动车匀速行驶，车头间距、车头时距相等；(2)安全车头间距：以U速度行驶，实际车头间距不能小于安全车头间距，否则行驶不安全；(3)饱和密度：在此密度下速度U为最大值，即大于此密度对应的速度必然下降，否则在这样密度下行驶速度U是不安全的。
[0009]建立理想状态单车道流量、速度、密度对应函数关系，从关系得出U≥50km/h流量对速度、密度不敏感，多车道可以分解为单车道进行分析。
[0010]第三步：用费马原理推论孤立体系密度不会自己增加。
[0011]在多车道上，每条车道上的速度虽有细微差异，但每条道上速度分布是离散型随
机的，其随机变量X的分布律P{X＝xi}，k＝1,2,3
…
，遵守大数定律，存在数学期望(期望速度)非常接近道路限制速度C。
[0012]假设汽车从A点行驶至B点，除机动车、驾驶员异常情况外，孤立体系中行驶车辆的行驶速度U的数学期望值接近限定速度C。
[0013]费马原理∫
BA
d
t
＝∫
BA
d
x
/u＝min取值最小，除A点加速起步、至B点减速停止外，只有实际行驶速度函数U(或分布期望值)接近C,才能有极值，才能用时最短，在N车道上，驾驶行为实际行驶轨迹将是时间取极值，是自然界遵循规律。
[0014]用费马用时最短原理可以推论：在孤立体系中，随着行驶时间延长，汽车将趋于匀速，密度不会自己增加。
[0015]第四步：分别通过宏观及微观角度对密度叠加进行分析。
[0016]所述宏观分析为：(1)密度不会自己增加，只有下游匝道车辆进入才会叠加密度，从而造成自身密度的增加，引起速度变慢，甚至堵塞；(2)由于修路，道路变窄，可视被堵通道(匝道)进入未堵通道(主路)状态，造成密度叠加，形成堵塞情况；(3)同理在快速路上，若停车或有障碍物都会造成密度的增加引起速度变慢甚至堵塞。可以定性地理解，dk/dt增加，K值(叠加的密度)增大，按表一描述，平均速度下降。每次迭代过程，立即造成平均速度迅速降低，堵塞形成。
[0017]所述微观分析为：建立形核模型，密度局部聚集为堵塞核论点，常见性堵塞都是发生匝道与主道的交汇处(密度叠加区)或在加速车道的末端(密度叠加区)，所述堵塞核是密度聚集K≥100veh/km/1h,空间长度(下游与上游)L≤40m，核的边界与周围有明显密度变化区别。
[0018]基于以上对于多匝道、多车道道路堵塞原因进行分析的分析模型及分析结果，本专利技术提出一种基于多匝道道路交通的防堵塞方法，该方法为物理隔离分流方法，该物理隔离分流方法具体为让主车道与匝道进出的车流不相遇，不发生干涉密度不叠加。
[0019]进一步地，以上所述物理隔离分流方法，所述匝道与主车道的夹角要尽可能的小，所述匝道与主车道夹角越小越好，夹角小会减少车流密度的叠加。
[0020]相较于现有技术，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种基于多匝道道路交通堵塞原因的分析模型及防堵塞方法，针对多匝道道路交通堵塞原因通过模型进行分析，进一步提供一种可有效防止多匝道道路交通堵塞的方法，可以避免该种类型交通道路的常发性堵塞问题，不用投资修路、扩路，节约经济成本的同时，具有很好很大的经济效益。
附图说明
[0021]图1为本专利技术一种基于多匝道道路交通堵塞原因的分析模型及防堵塞方法实施例中多匝道、多车道的道路示意图；
[0022]图中标记为：A1、B1、C1、D1、E1
‑
主车道，A2、B2、D2
‑
进匝道，C2
‑
出匝道
具体实施方式
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，对本专利技术进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，即所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0024]如图1所示，是本实施例对某一段具有多个进出匝道、多个车道的道路进行简化后的道路示意图，具体说明如下：实施例中的本段监测分为A、B、C、D、E五个点，从A点至E点，会经过入匝道A2、入匝道B2、出匝道C2、入匝道D2，该段道路包括三个车道，分别为车道1、车道2、车道3，A点到B点500m，B点到C点距离为400m，C点到D点距离为100m，D点到E点距离为165m，D至E1点距离约130米。
[0025]一种基于多匝道道路交通堵塞原因的分析模型，具体如下：
[0026]第一步：定义以没有进出匝道的交通路为孤立体系，以有进出匝道的交通路为开放体系。
[0027]第二步：建立理想饱和状态函数关系
[0028]首先，在建立理想饱和状态函数关系时定义如下：
[0029](1)理想状态：单车道孤立体系(没有进、出匝道)机动车匀速行驶，车头间距、车头时距相等；(2)安全车头间距：以U速度行驶，实际车头间距不能小本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多匝道道路交通堵塞原因的分析模型，其特征在于，具体如下：第一步：定义以没有进出匝道的交通路为孤立体系，以有进出匝道的交通路为开放体系；第二步：建立理想饱和状态函数关系；第三步：用费马原理推论孤立体系密度不会自己增加；第四步：分别通过宏观及微观角度对密度叠加进行分析。2.根据权利要求1所述的一种基于多匝道道路交通堵塞原因的分析模型，其特征在于，第二步所述建立理想饱和状态函数关系时定义如下：(1)理想状态：没有进、出匝道的单车道孤立体系机动车匀速行驶，车头间距、车头时距相等；(2)安全车头间距：以U速度行驶，实际车头间距不能小于安全车头间距，否则行驶不安全；(3)饱和密度：在此密度下速度U为最大值，即大于此密度对应的速度必然下降，否则在这样密度下行驶速度U是不安全的。3.根据权利要求2所述的一种基于多匝道道路交通堵塞原因的分析模型，其特征在于，所述理想饱和状态函数关系表明，U≥50km/h，流量对速度、密度不敏感。4.根据权利要求1所述的一种基于多匝道道路交通堵塞原因的分析模型，其特征在于，用所述费马用时最短原理可以推论出：在孤立体系中，随着行驶时间延长，汽车将趋于匀速，密度不会自己增加。5.根据权利要求1所述的一种基于多匝道道路交通堵塞原因的分析模型，其特征在于，第四步所述宏观分析具体为：(1)密度不会自己增加，只有下...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭展里，
申请(专利权)人：贵阳锐鑫机械加工有限公司，
类型：发明
国别省市：