快速路辅助设计系统技术方案

本发明专利技术公开了一种快速路辅助设计系统，包括：快速路交通设计平台；存储预先定义的规则和数据库文件的存储单元；快速路通行能力模块，用于根据一组给定的快速路基本参数及存储单元中的模型得出通行能力；出入口最小间距设计模块，用于根据一组给定的出入口组合类型、主线及辅路设计车速及存储单元中的平顺性模型完成最小间距设计；快速路主线延误模块，用于根据一组给定的主路和辅路直行流量、出入口流量、主路和辅路期望车速等及存储单元中的交通仿真软件得出主线延误；快速路辅助设计综合评价模块，对上述得出的设计结果进行综合评分，得出评价结果。本发明专利技术可自动得出设计方案及评价，完善了快速路设计体系，提高了方案比对的效率和设计效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种交通工程设计辅助系统，尤其涉及一种面向快速路设计的辅助计算与设计评价系统。
技术介绍
目前，对快速路设计的基础理论与技术已经基本成熟，特别对于通行能力计算、出入口平顺性计算等方面，均有成熟的计算公式与规范表格可以应用。快速路设计包括有许多复杂的工程模型一是通行能力，根据不同的对象有着不同的计算模型，且在运用模型过程中需要考虑大量的输入条件，诸如道路等级、车辆构成、 车道宽度、侧向净宽等，极大的占用了快速路设计者的精力。二是出入口设计，需要在一定的预测流量基础上，得出根据相邻出入口不同组合关系(进-出、出-进、进-进、出-出) 下两者之间的距离，同时需要考虑出入口距辅路相邻交叉口之间的间距，以确保相邻出入口、出入口与辅路交叉口之间的通行不相互干扰，避免因为某出入口的拥堵影响到快速路主线或平面道路交叉口。上述两项内容，其工作量很大，迄今为止，还未见有相适应的辅助设计系统。同时，对城市快速路设计方案的评估也依然是使用传统的定量计算方法，其结果真实性差。随着计算机系统在各个领域的广泛应用，尤其是在交通工程设计方面，非常需要一种能充分利用计算机手段，改进快速路交通设计中关于通行能力与交叉口间距的设计方法，进而更加科学合理地对快速路交通设计做出评估，以完善快速路设计体系，提高设计效率，改进方案比对的效率。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术提供一种快速路交通设计辅助设计系统。本专利技术的本质是将交通设计技术的研究成果与计算机系统项结合，使其计算机程序化，从而使快速路交通设计更加可靠、方便、快速。本专利技术快速路交通设计辅助设计系统所实现的功能主要包括以快速路通行能力模型和出入口设计模型为基础，得出快速路通行能力和出入口间距， 并对出入口设计做出科学合理的评价。本专利技术辅助设计系统，仅需用户输入道路基本条件、 出入口类型、间距、仿真输出的主线延误等信息，即可自动得出快速路通行能力、出入口设计方案及评价，完善了目前快速路设计体系，提高了设计中方案比对的效率，从而提高了设计效率。为了解决上述技术问题，本专利技术快速路交通设计辅助设计系统予以实现的技术方案是包括—快速路交通设计平台，所述设计平台为一人机对话界面；一存储单元，所述存储单元存储有预先定义的规则和数据库文件；所述规则的定义包括快速路通行能力模型、快速路出入口平顺性模型、快速路交通仿真软件和快速路辅助设计方案综合评价模型；其中(一 )所述快速路通行能力模型，包括理想条件下第i级服务水平的最大服务交通量和单向车道设计通行能力，分别表示为MSVi = CbX (VZC)i (1)公式(1)中MSVi——理想条件下第i级服务水平的最大服务交通量，单位pCu/h/ln ；Cb——基本通行能力，理想条件下一车道所能通行的最大交通量，单位pcu/h/ In ；根据道路交通实测得到的速度流量曲线，其取值范围为1400-2200pCU/h/ln ；(NZC)1——第i级服务交通量与基本通行能力之比，根据根据《城市快速路设计规程》，其取范围为0. 77-0.91 ；由于快速路上的交通属于连续流，因此，单向车道设计通行能力表示为Cd = MSVi XfNXfwX fHV (2)公式O)中Cd——单向车行道设计通行能力，即在具体条件下，采用i级服务水平时所能通行的最大服务交通量，单位为veh/h ；fN——单向车行道的车道数修正系数，根据车道数不同，其值分别为车道数为1时，fN = 1 ；车道数为2 时，fN = 1. 95 ；车道数为3 时，fN = 2. 72 ；车道数为4 时，fN = 3. 22 ；fw——车道宽度及侧向净宽修正系数，根据车道布置及车道两边是否有障碍物不同，其值分别如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种快速路辅助设计系统，包括一快速路交通设计平台，所述设计平台为一人机对话界面，其特征在于：还包括：一存储单元，所述存储单元存储有预先定义的规则和数据库文件；所述规则的定义包括快速路通行能力模型、快速路出入口平顺性模型、快速路交通仿真软件和快速路辅助设计方案综合评价模型；其中：（一）所述快速路通行能力模型，包括：理想条件下第ｉ级服务水平的最大服务交通量和单向车道设计通行能力，分别表示为：ＭＳＶｉ＝ＣＢ×（Ｖ／Ｃ）ｉ　　　　（１）公式（１）中：ＭＳＶｉ——理想条件下第ｉ级服务水平的最大服务交通量，单位：ｐｃｕ／ｈ／ｌｎ；ＣＢ——基本通行能力，理想条件下一车道所能通行的最大交通量，单位：ｐｃｕ／ｈ／ｌｎ；根据道路交通实测得到的速度流量曲线，其取值范围为：１４００－２２００ｐｃｕ／ｈ／ｌｎ；（Ｖ／Ｃ）ｉ——第ｉ级服务交通量与基本通行能力之比，根据《城市快速路设计规程》，其取范围为：０．７７－０．９１；由于快速路上的交通属于连续流，因此，单向车道设计通行能力表示为：ＣＤ＝ＭＳＶｉ×ｆＮ×ｆｗ×ｆＨＶ　　　　（２）公式（２）中：ＣＤ——单向车行道设计通行能力，即在具体条件下，采用ｉ级服务水平时所能通行的最大服务交通量，单位为ｖｅｈ／ｈ；ｆＮ——单向车行道的车道数修正系数，根据车道数不同，其值分别为：车道数为１时，ｆＮ＝１；车道数为２时，ｆＮ＝１．９５；车道数为３时，ｆＮ＝２．７２；车道数为４时，ｆＮ＝３．２２；ｆｗ——车道宽度及侧向净宽修正系数，根据车道布置及车道两边是否有障碍物不同，其值分别如下：其中，侧向净宽和车道宽度的单位均为ｍ；ｆＨＶ——大型车对通行能力的修正系数，（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｆ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ＨＶ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｐ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ＨＶ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｅ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ＨＶ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｎ）３（／ｍｎ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）公式（３）中：ＰＨＶ——重型车交通量占总交通量的百分比；ＥＨＶ——重型车换算成小客车的车辆换算系数，取值为２。（二）通过下述步骤得出所述快速路出入口平顺性模型：首先，利用多个地点车速检测器采集关键节点的速度，在一计算机系统中至少包括平顺度的计算模型和道路模型，利用所述平顺度的计算模型对交通调查数据进行分析和处理，最终得出快速路出入口平顺性模型；其具体步骤如下：步骤２－１、对各类道路交通条件下的速度均方差进行交通调查，分析速度均方差的分布情况；步骤２－２、根据速度均方差的分布情况，建立平顺度的计算模型：ｙ＝ｅ－αｘ　　　　（４）公式（４）中：α为驾驶员的驾驶特性相关参数，α是以实际调查得到的车速均方差分布特征值对应的平顺度值计算得到的，α在０．０５～０．１之间；ｘ为速度均方差，单位ｋｍ／ｈ，当道路条件确定的情况下，驾驶员驾驶车速分布的均方差值，其值越小，表明该道路条件的平顺性越好；ｙ为平顺度，在０～１之间，当平顺度为１时速度均方差为０，此为最理想情况；速度方差越大，平顺度越低，平顺性越差；根据该平顺度的计算模型，确定临界平顺度值，即：将实地调查中得到的３０百分位车速均方差对应的平顺度值作为临界平顺度；步骤２－３、根据交通仿真需求选择交通仿真软件，并结合现场调查数据进行交通仿真软件的参数标定，其参数标定的条件是：仿真车速均方差与实测车速均方差之间的误差小于或等于５％，并确定出入口最小间距初值为１００ｍ；步骤２－４、建立道路模型包括建立基础路网并确定输入和输出参数；所述的基础路网至少包括：主路车道数、辅路车道数、出入口渠化形式；所述的输入参数至少包括：主路直行流量、出口流量、入口流量、辅路直行流量、主路期望车速、辅路期望车速、出口车辆临界间隙、入口车辆临界间隙、交织区临界间隙；所述的输出参数至少包括：关键节点的速度、出口的平均速度，入口的平均速度、交织段的平均速度；步骤２－５、将所述的多个地点车速检测器设置在关键节点处，以准确地确定在各类组合情形下出入口的平顺度，其中，所述关键节点是指检测速度的关键位置，所述关键节点包括所有特征点，即：减速渠化段起点、出口起点、出口终点、入口起点、入口终点、入口加速段终点；另外，在上述各关键节点之间以１０ｍ为间隔均布地点车速检测器...

【技术特征摘要】
1. 一种快速路辅助设计系统，包括一快速路交通设计平台，所述设计平台为一人机对话界面，其特征在于还包括一存储单元，所述存储单元存储有预先定义的规则和数据库文件； 所述规则的定义包括快速路通行能力模型、快速路出入口平顺性模型、快速路交通仿真软件和快速路辅助设计方案综合评价模型； 其中(一)所述快速路通行能力模型，包括理想条件下第i级服务水平的最大服务交通量和单向车道设计通行能力，分别表示为 MSVi = CbX (YZC)1 (1) 公式(1)中MSVi——理想条件下第i级服务水平的最大服务交通量，单位pCu/h/ln ； Cb——基本通行能力，理想条件下一车道所能通行的最大交通量，单位pCU/h/ln ；根据道路交通实测得到的速度流量曲线，其取值范围为1400-2200pCU/h/ln ；(V/C),——第i级服务交通量与基本通行能力之比，根据《城市快速路设计规程》，其取范围为0. 77-0. 91 ；由于快速路上的交通属于连续流，因此，单向车道设计通行能力表示为 Cd = MSViXf, Xfw Xfav (2) 公式O)中Cd——单向车行道设计通行能力，即在具体条件下，采用i级服务水平时所能通行的最大服务交通量，单位为veh/h;fN——单向车行道的车道数修正系数，根据车道数不同，其值分别为 车道数为1时，fN = 1 ； 车道数为2时，fN = 1. 95 ； 车道数为3时，fN = 2. 72 ； 车道数为4时，fN = 3. 22 ；fw——车道宽度及侧向净宽修正系数，根据车道布置及车道两边是否有障碍物不同， 其值分别如下有中央分隔带的4车道公路，每边有2车道时测向净宽行车道一边有障碍物行车道两边有障碍物车道宽度3.753.503.753.50彡 1.751.000.971.000.971, 600.990.960.990.961, 200.990.960.980.950, 900.980.950.960.930, 600.970.940.940.910.300.930.900.870.8500.900.870.810.79有中央分隔带的6或8车道公路，每边有3或4车道时测向净宽行车道一边有障碍物行车道两边有障碍物车道宽度3.753.503.753.50彡 1.751.000.961.000.961, 600.990.950.990.951, 200.990.950.980.940, 900.980.940.970.930, 600.970.930.960.920.300.950.920.930.8900.940.910.910.87其中，侧向净宽和车道宽度的单位均为m ；fnfm-大型车对通行能力的修正系数， 1(3)^PnviEnv-X)公式(3)中Phv——重型车交通量占总交通量的百分比；Ehv——重型车换算成小客车的车辆换算系数，取值为2。(二)通过下述步骤得出所述快速路出入口平顺性模型首先，利用多个地点车速检测器采集关键节点的速度，在一计算机系统中至少包括平顺度的计算模型和道路模型，利用所述平顺度的计算模型对交通调查数据进行分析和处理，最终得出快速路出入口平顺性模型；其具体步骤如下步骤2-1、对各类道路交通条件下的速度均方差进行交通调查，分析速度均方差的分布情况；步骤2-2、根据速度均方差的分布情况，建立平顺度的计算模型 y = e_ax (4) 公式⑷中α为驾驶员的驾驶特性相关参数，α是以实际调查得到的车速均方差分布特征值对应的平顺度值计算得到的，α在0. 05 0. 1之间；X为速度均方差，单位km/h，当道路条件确定的情况下，驾驶员驾驶车速分布的均方差值，其值越小，表明该道路条件的平顺性越好；y为平顺度，在0 1之间，当平顺度为1时速度均方差为0，此为最理想情况； 速度方差越大，平顺度越低，平顺性越差；根据该平顺度的计算模型，确定临界平顺度值，即将实地调查中得到的30百分位车速均方差对应的平顺度值作为临界平顺度；步骤2-3、根据交通仿真需求选择交通仿真软件，并结合现场调查数据进行交通仿真软件的参数标定，其参数标定的条...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉秀，刘润有，王晓华，齐琳，白玉，赵建伟，朱兆芳，赵巍，王佳谈，邢锦，杨晓光，黄文，龚凤刚，曾伟，蒋宏伟，
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：12