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1、城市道路路段通行能力计算优化模型_ 交通信息与安全年期第卷总期 城市道路路段通行能力计算优化模型? (北京理工大学珠海学院广东珠海) 摘要在分析城市道路路段通行能力计算模型的基础上,建立考虑交通管理因素对路段通行能力影响的计算优化模型;在分析交通管理因素的基础上,建立针对交通管理因素中的步行管理因素的折减系数计算模型;根据珠海路段的车速、交通量调查数据,验证路段人行横道无步行管理时的折减系数计算模型;最后应用Vissim软件仿真有无步行管理种情况路段的最大交通量,验证路段通行能力计算优化模型.结果表明:考种情况下路段通行能力的计算值与仿真值的相对误差在以内,虑交通管理因素的路段通行能力计算优化
2、模型是合理的,弥补了原计算模型只考虑道路条件和交通条件这个因素的不足. 关键词城市交通;路段通行能力;优化模型;交通仿真;影响因素;折减系数吴小丹李敏桥 中图分类号:U文献标志码:Adoi:/issn-j AComputationalOptimizationModelfortheCapacityofUrbanRoads WUXiaodanLIMinqiao (BeijinInstitueofTechnology,Zhuhai,Zhuhai,Guangdong,China)alsodevelopedAccordingtothesurveydataoftrafficspeedandvolumeco
3、llectedonroadsectionsinZhuhai,themodelwithorwithouttheimpactofpedestrianmanagementisverifiedVissimisusedtosimulatethemaximumtrafficvolumeimpactsoftrafficmanagementonroadcapacityisdevelopedBasedonanalysistoseveralactionsrelatedtotrafficmanage-ment,acomputationmodelusingthereductionfactortoconsiderthe
4、actionrelatedtopedestrianmanagementfactorsisundertheaboveconditionsTheproposedoptimizationmodelofroadcapacityisalsoverifiedTheresultsshowthatrel-ativeerrorsbetweenthetheoreticalcapacityandthesimulatedvaluesunderthedifferentconditionsarewithinItisAbstract:Basedontheanalysisofcomputationmodelsofroadca
5、pacity,anoptimizationmodelthatconsidersthefoundthattheoptimizationmodelthatconsiderstheactionsrelatedtotheabovetrafficmanagementisreasonableanditalsoissuperiortothetraditionalmodelswhichonlyconsiderroadandtrafficconditionKeywords:urbantraffic;capacity;optimizationmodel;TrafficSimulation;Influencingf
6、actors;reductionfactor 者应用计算机仿真技术求解城市道路路段通行能 力.目前国内的城市道路路段通行能力计算模型 中,折减系数的确定只考虑道路条件和交通条件 这个典型的影响因素,忽视交通管理条件因素, 不能适应现今的城市道路设计规划.各国对城市 道路路段通行能力有不同程度的研究,根据国情 编制各自的道路通行能力手册,其通行能力计算 模型考虑了道路条件、交通条件、管制条件,但其 中管制条件未涉及人行横道的步行管理,具有局0引言计算城市道路路段可能通行能力时,要考虑实际道路、交通与一定环境条件下的影响因素,并且以此条件下确定其折减系数,再乘以基本通行能力.折减系数的确定是该计算
7、模型的重要环节.中国许多学者对此进行了相关研究,主要是在对实测的交通流数据进行统计分析的基础上,确定影响通行能力各因素的折减系数.另一些学 收稿日期:-修回日期:-,通信作者)简介:吴小丹(硕士,讲师研究方向:交通仿真,交通管理与控制,交通评价,交通信息工程及控制第一作者()E-mail:comjukuwu 吴小丹李敏桥城市道路路段通行能力计算优化模型 一条比较长的路段上,车流是自由流状态,交通量变化大且不规则,且路段上的行人离散,流量波动大的情况下.由于这种情况下难采用定时控制,所以按钮式行人过街信号控制就被广泛应用.行人过街安全辅助设施包括“减速带”式人行横道,用于避免发生车辆侧翻;路段行
8、人通道灯系统,用于警示驾驶员停车;智能人行道护栏,用于防止行人在护栏关闭后未及时通过路段而滞留. 限性. 本文分析交通管理条件对通行能力的影响,主要针对交通管理条件中的步行管理进行分析,建立考虑交通管理因素对路段通行能力影响的计算优化模型,及步行管理因素折减系数计算模型,并结合仿真用珠海路段实测数据对该计算优化模型进行验证. 1城市道路路段通行能力计算优化 模型的建立 可能通行能力计算模型 计算可能通行能力要考虑实际道路、交通与一定环境条件下的影响因素.并且以此条件下确定其折减系数,再乘以基本通行能力.影响通行能力不同因素的折减系数为:条;车道的折减系数铁道口等影响的综合折减系数;交叉口折减系
9、数a交;行人过街折减系数a人车道宽度折减系数a车道a;综.有快车和 考虑上述折减系数,则路段上一条车道的通 行能力为 路段Ca条aa交a综a人a车道pcu目前由于a/人,综影响因素较复杂,通常忽h略(不) 计,因而上式可简化为 C路段C式中:Ca条a交a车道pcu/(为一条车道的基本通行能力,h可以发现,以前的计算模型没有考虑pcu /) 交h通管理因素对路段通行能力的影响.因此,考虑交通管理因素对城市道路路段通行能力影响的计算模型的提出显得尤为重要. 交通管理因素分析 有效的交通管理既能显著有效组织交通,改善交通状况;又能通过对交通流的管理进而影响路段的通行能力,因此,通行能力分析中交通管理
10、因素不可忽略.交通管理因素包括:车速管理、车道管理、禁行管理、步行管理、停车管理.其中步行管理在交通管理中尤为重要.步行管理对路段通行能力的主要影响体现在对人行横道进行交通管理.步行管理包括:无信号控制、定时信号控制、按钮式信号控制、感应式信号控制、行人过街安全辅助设施. 定时信号控制的配时设计,可以根据美国?道 路通行能力手册(绿灯计算方法设计HCM,也可以根据澳大利亚的计算)?中的最短行人有效方法设计.按钮式行人过街信号控制通常设置在 笔者所提出的考虑交通管理因素对城市道路路段通行能力影响的计算模型,主要是指考虑步行管理因素,而这其中主要涉及到无信号控制、定时信号控制、按钮式信号控制这种,
11、定时信号控 制参考了澳大利亚的计算方法. 模型的建立 考虑交通管理因素对城市道路路段通行能力影响的计算优化模型如下. C路段C式中:a为交通管理因素的折减系数a条a交a车道am (m.) 针对上述交通管理的步行管理,建立以下折 减系数计算模型. 当路段人行横道上无步行管理时, am 实际通行能力 可能通行能力 ()当路段人行横道设置行人信号灯时, am Gmin黄灯时间 T (Gmin式中:T为行人过街信号灯d周/vr 期;G()min为行人过) 街所需的最短绿;灯时间;vr为行人过街步行速度,采用m/sd为人行横道长度.可能通行 能力由不考虑交通管理因素对路段通行能力影响的计算模型计算得到.
12、即 C路段可能Ca条a交a车道pcu/h 2计算实例 对珠海市设有无信号控制人行横道的路段, 进行交通量和车速调查,根据交通管理因素对城市道路路段通行能力影响的计算模型,及针对步行管理的折减系数计算模型,分析路段通行能力,并通过交通仿真技术对该计算模型进行了验证.无步行管理am值的计算 凤凰北路路段,是选取凤凰北凰北翠香路两交叉口之间的平均运行速度-vkm/h-沿河东路与凤, 双向m的路段,车辆车道,设计aC 车速为km/h.该路段道路中间由栅栏分隔对向交通,两端断面位置见图.,号位置为无步行管理的人行横道,车道宽为图中的m,凤凰北华海路交叉口处于该路段上.- 交通信息与安全年期第卷总期 流率
13、扩大为小时交通通过调查组流率( 量)及平均车速数据,用SPSS软件对交通流量Q 及速度V的进行相关性及回归分析,见图,表. 图凤凰北路段现状道路条件图 FigRoadconditionsofFenghuangNorthRoad 表模型汇总和参数估计值 TabModelsummaryandparameterestimate 模型汇总 图流率速度关系图-FigFlow-speeddiagramofFenghuangNorthRoad 方程线性二次 参数估计值 R /单位为pcu自变量因变量为小时交通量,h; 为平均车速,单位为km/h.流率与速度的关系即认为速度变量服从假设的概率分布,回, 归模型
14、成立,可得流量Q和速度V的二次函数关系式. (QVV) 即最佳车速)的车速值Vm可得最大流量时( 图是一个二次函数的曲线模型,值是检验Sig 值的显著性水平,二次函数的Sig小于, Fdrf drf Sig /故Cpcupcuh,h.现状 行人过街无步行管理,根据折减系数计算模型, b bb am/. 无步行管理am值的验证 选取另一路段进行am值的验证.凤凰南路 段与凤凰北路段相连接,双向车道,设计车速 现状凤凰南路设有栅栏分隔对向车流,km/h,先烈路没有栅栏,且路相交的交叉口无信号控制,处人行横道上无步行管理.先烈路是单 /h,/对应的最大流量值Qmpcukmh, /即实际通行能力为pc
15、uh. 根据规范,一条车道理想条件下的理论通行/能力在限速km/路h的情况下为pcuh; 段第条车道的折减系数条第条取中,间值为路段车道宽根据?道路通行;m,能力分析?查表得a车道;凤凰北研究路段交叉根据?道路通行能力分析?查表得a交.根据C路段Ca条a交a车道,得到:C口间距离为m,路段平均车速为km/h, 向交通,凤凰南路北进口的车辆经T型交叉口左 转进入先烈路,南进口的车辆右转进入先烈路.所选凤凰南路段是凤凰南朝阳路与凤凰南康宁-路交叉口之间的m路段,图中的凤凰南先-烈路交叉口处于该路段上,分别调查该路段的流量和速度.根据现状数据及?道路通行能力分析?/可得,与凤凰北路段相一致.Cpcu
16、h,根据折减系数计算模型,可推算得凤凰南路段的实际通行能力am可能通行能力/h.pcu /pcuh,C 通过调查组流率(流率扩大为小时交通 吴小丹李敏桥城市道路路段通行能力计算优化模型 量)及平均车速数据,用SPSS软件对交通流量Q 及速度V的进行相关性及回归分析,见图、表. 图凤凰南路段现状道路条件图 FigRoadconditionsofFenghuangSouth Road 表模型汇总和参数估计值 TabModelsummaryandparameterestimate 模型汇总 图凤凰南路段流率速度关系图-FigFlow-speeddiagramofFenghuangSouthRoad
17、方程线性二次 参数估计值 R 即认为速度变量服从假设的概率分布,回, 归模型成立,可得流量Q和速度V的二次函数关系式: /,因变量为小时交通量(该二次函数中,h)pcu ,自变量为平均车速(小于km/h)Sig, Fdrf drf Sig 过街路段宽度有关,一般情况下路段上信号控制人行横道处的行人最大等待时间应该控制在s 以内,主干道在s,次干道在s.主要考虑高峰时段,因此可设置定时的行人信号灯周期为s(考虑行人满足最大等待时间和加上机动车的黄灯时间,然后保证行人在最小绿灯时/),C路段pcuh.采用改善后的交通管理方式,可以提高研究路段.因此,间能够满足行人流量)am( b bb 对应的最大
18、流量值Qmkm/h, /推算得h.该值与根据折减系数计算模型,pcu /凤凰南路段的实际通行能力pcuh非常接近.可以证明路段人行横道上无步行管理时,am的计算模型对于城市路段是合理的,正确的. QVV() 即最佳车速)的车速值Vm可得最大流量时( 的通行能力.提高值为() /pcuh.折减系数计算模型,可得Gmins.凤凰南路 凤凰南路段人行横道长度是dm,根据 步行管理am值的计算 为了提高路段通行能力,对行人过街进行交通管理.即对凤凰北路段,号位置行人过街信号灯采用定时信号控制,个信号灯是一个控制机控制,避免车辆在两个人行道中间停车.号位置行人流量相对较少,采用按钮式信号控制设置行人信号
19、灯.对凤凰南路段号、号位置设行人过街定时信号控制. 减系数计算模型,可得Gmins.行人最大等待时间是跟行人流的特征属性、当时的交通量和 凤凰北路段人行横道长度dm,根据折 段设置行人等待时间与凤凰北路段一样为s,/h.该路段通行能C路段pcu 力也相应的提高了. 仿真实验 对以上的分析结果,采用Vissim交通仿真软件进行验证.当现状路段的几何模型、交通流参数和行驶规则设置完毕以后,运行仿真,得到Vissim现状交通状况的仿真结果.通过比较现状仿真结果和交通调查结果之间的差异,来考察 /因此信号周期为s.am(), 所建立的仿真模型与实际路段交通运行情况的模拟程度.对路段的建模必须反复对上一
20、步设置的交通参数和运行规则进行调整和重新标定,直到满足误差在许可的范围以内. 建模后,不断的增加道路车流量,直到路段交通超过其负荷,不能正常运行为止,此时获得的最大交通量即路段的最大通行能力.凤凰北路段现状路段最大交通量仿真图见图.通过对个路段有无步行管理种情况进行最大交通量的仿真,得到种情况下的路段通行能力. 交通信息与安全年期第卷总期 道路通行能力计算模型中只考虑道路条件、交通条件这个典型因素的不足,为城市道路路段通 行能力计算模型的研究开辟了新的思路.根据珠海路段的道路条件、交通条件、交通管理条件调查数据,结合仿真获得有无步行管理两种情况路段通行能力的计算值与仿真值,结果表明两者相对误差
21、在以内,考虑交通管理因素的路段通行能力计算优化模型得到验证. 参考文献 Fi图simulationgCurrent凤凰北路段现状路段最大交通量仿真图 表通行能力理论计算值与仿真值diagroadramofmaximumFenghuantrafficgNorthcapabilitRoadyTabCapacitandysimulationtheoreticallvalues ycalculatedvalues 路段名称现/(pcu状 相对 采用交通管理相对凤凰计算值h)误差 /(pcuh)误差 北路 仿真值凤凰计算值 南路 仿真值 由表可见, 现状和采用交通管理后路段通行能力的计算值与仿真值很接近
22、,两者的相对误差控制在以内,说明考虑交通管理因素对城市道路路段通行能力影响的分析是合理的,am的计算模型得到了验证. 3结束语 通过对影响城市道路路段通行能力的交通管 理因素进行分析,建立考虑交通管理因素对路段通行能力影响的计算优化模型,建立交通管理因素中步行管理因素的折减系数计算模型,克服了 李家杰,郑义影响城市道路通行能力因素分析LIJ道路交通, (:theJiaurbanjie,ZHENGtrafficYiAnal)capacity-sis yonJfactorsRoadinfluence():road-(inChinese) Traffic, 钟连德,李秀文,荣建, 等行能力的确定J北
23、京工业大学学报城市快速路基本路段通,ZH ():- TheONGLiande,LIXiuwen,RONGJian,etal sectiondeterminationPolofurbanexpofresswatrafficycaJpacitJournalyofbasicofBeiroadjinneseytechnic) University,():-(inChi-g 陈宽民,严宝杰民交通出版社,道路通行能力分析M 北京:人CHENKuanming,YANBaojieAnalysisonroad张Presstraffic兵, ,capacit(yin湾ChineseMBei式公交) jing:Th
24、eCommunications凌璐影响J交通信息与安全港停靠站对路段通行能力的,ZHANGBing,LINGLuImpact,of(harbor):- shapedTransbusstoportpsInformationonroadsectionAndcaSafetpacityy,JJournal,()of -(inChinese) :叶晓飞, 邓社军,陈峻,等通行能力的影响J西南路内停车对非机动车道交通大学学报,(YE):pactXiaofei-ofcurbside,DENG ,parkinShegjunon,bicCHENyclelaneJunca,petacitaly ImJ- Jour
25、nalofSouthwestJiaotongUniversit董志国():研究J 上海-快(速in路Chinese连续流) y,通行能力计算技术方法DONGZhi交通与运输,guo(A):- odficof&theTransexppresswaTheortationystud,capyacitfory(Aintheshancalculationmeth-):g-haiJ(inTrafChi-nese) - 吴小丹李敏桥城市道路路段通行能力计算优化模型 陈震寰,吉静城市道路指路信息对进口道云美萍, 车流交织长度及通行能力的影响公路交通科J:技,()- oncapacityofleft-t
26、urnvariablelanebasedontraf-:(versity,()-inChinese)ficflowsJJournalofShangdongJianzhuUni-LIYunxuan,FUBaibai,YUShanchuResearch ofguidesignonweavingflowlengthandcapacityatTransportationResearchandDevelopment,approachofurbanroadJJournalofHighwayand YUNMeiping,CHENZhenhuan,JIJingImpact 荣建,冯星宇周晨静,HCM交织区通行
27、能力 (:)- 分析方法适用性研究公路交通科技,J 交通事故对路段通行能力影响作用分析王昕J :运筹与模糊学,()- WANGXinAnalysisonroadcapacityoftheseg- (:()-inChinese)ZHOUChenjing,RONGJian,FENGXingyuStudyofapplicabilityofweavingareacapacitya-nalysismethodofHCMJJournalofHigh-wayandTransportationResearchandDevelop-mentunderResearchtheinfluenceandofFuzzio
28、lothetrafficgy,accident,(J) 王文博O-perations,(in陈Chinese红,游月省) :段通行能力估算方法 基于J公Vissim仿真的事故路路交通科技,():- ,WANGsimulationWenbosectionbasedmethod,CHENonVissimforcaHonpJacitg,yYOUJournalintrafficYueshenofHiaccident gA ghwayand,Trans(portation):-Research(inChineseand) Development,刘路, 毛保华算方法J交定点停靠公交站的路段通行能力计通运
29、输系统工程与信息,():- ,LIULu,acitMAOywithBaohuafixedCalculation-dwellingmethodbusstoofproad J JournallinkcapInformationofTransTechnoloportationgy,Systems,En(g)ineerin:-gand(inChinese) 李昀轩, 傅白白,于善初左转通行能力研究基于流量分析的可变车道():- J山东建筑大学学报,ment章逵,计算机,模(拟):在双-车道道(in路Chinese通行能) 力研究中的应用 ZHANGJ交通标准化,onresearchKuiofAtraf
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31、HUNJ交通科技与经济 设计,schemeHuifangDesignof,button():-signalcontrolPTVogy,&for(Econompedestrian):-yin(inAreasroadcrosswalkChineseof) CommunicationsJTechnol- , many:VissimPlanungTransuserportmanualVerkehrMKarlsruheAG, ,Ger- 城市道路路段通行能力计算优化模型? 作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)：吴小丹， 李敏桥， WU Xiaodan， LI Minqiao交通信息与安全Journal of Transport Information and Safety2015(6) 引用本文格式：吴小丹.李敏桥.WU Xiaodan.LI Minqiao 城市道路路段通行能力计算优化模型?期刊论文-交通信息与安全 2015(6)