專利名稱：快速路輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交通工程設(shè)計(jì)輔助系統(tǒng)，尤其涉及一種面向快速路設(shè)計(jì)的輔助計(jì)算與設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，對(duì)快速路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論與技術(shù)已經(jīng)基本成熟，特別對(duì)于通行能力計(jì)算、出入口平順性計(jì)算等方面，均有成熟的計(jì)算公式與規(guī)范表格可以應(yīng)用?？焖俾吩O(shè)計(jì)包括有許多復(fù)雜的工程模型一是通行能力，根據(jù)不同的對(duì)象有著不同的計(jì)算模型，且在運(yùn)用模型過程中需要考慮大量的輸入條件，諸如道路等級(jí)、車輛構(gòu)成、 車道寬度、側(cè)向凈寬等，極大的占用了快速路設(shè)計(jì)者的精力。二是出入口設(shè)計(jì)，需要在一定的預(yù)測流量基礎(chǔ)上，得出根據(jù)相鄰出入口不同組合關(guān)系(進(jìn)-出、出-進(jìn)、進(jìn)-進(jìn)、出-出) 下兩者之間的距離，同時(shí)需要考慮出入口距輔路相鄰交叉口之間的間距，以確保相鄰出入口、出入口與輔路交叉口之間的通行不相互干擾，避免因?yàn)槟吵鋈肟诘膿矶掠绊懙娇焖俾分骶€或平面道路交叉口。上述兩項(xiàng)內(nèi)容，其工作量很大，迄今為止，還未見有相適應(yīng)的輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。同時(shí)，對(duì)城市快速路設(shè)計(jì)方案的評(píng)估也依然是使用傳統(tǒng)的定量計(jì)算方法，其結(jié)果真實(shí)性差。隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，尤其是在交通工程設(shè)計(jì)方面，非常需要一種能充分利用計(jì)算機(jī)手段，改進(jìn)快速路交通設(shè)計(jì)中關(guān)于通行能力與交叉口間距的設(shè)計(jì)方法，進(jìn)而更加科學(xué)合理地對(duì)快速路交通設(shè)計(jì)做出評(píng)估，以完善快速路設(shè)計(jì)體系，提高設(shè)計(jì)效率，改進(jìn)方案比對(duì)的效率。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種快速路交通設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。本發(fā)明的本質(zhì)是將交通設(shè)計(jì)技術(shù)的研究成果與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)項(xiàng)結(jié)合，使其計(jì)算機(jī)程序化，從而使快速路交通設(shè)計(jì)更加可靠、方便、快速。本發(fā)明快速路交通設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能主要包括以快速路通行能力模型和出入口設(shè)計(jì)模型為基礎(chǔ)，得出快速路通行能力和出入口間距， 并對(duì)出入口設(shè)計(jì)做出科學(xué)合理的評(píng)價(jià)。本發(fā)明輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，僅需用戶輸入道路基本條件、 出入口類型、間距、仿真輸出的主線延誤等信息，即可自動(dòng)得出快速路通行能力、出入口設(shè)計(jì)方案及評(píng)價(jià)，完善了目前快速路設(shè)計(jì)體系，提高了設(shè)計(jì)中方案比對(duì)的效率，從而提高了設(shè)計(jì)效率。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明快速路交通設(shè)計(jì)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)予以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是包括—快速路交通設(shè)計(jì)平臺(tái)，所述設(shè)計(jì)平臺(tái)為一人機(jī)對(duì)話界面；一存儲(chǔ)單元，所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)有預(yù)先定義的規(guī)則和數(shù)據(jù)庫文件；所述規(guī)則的定義包括快速路通行能力模型、快速路出入口平順性模型、快速路交通仿真軟件和快速路輔助設(shè)計(jì)方案綜合評(píng)價(jià)模型；
其中(一 )所述快速路通行能力模型，包括理想條件下第i級(jí)服務(wù)水平的最大服務(wù)交通量和單向車道設(shè)計(jì)通行能力，分別表示為MSVi = CbX (VZC)i (1)公式(1)中MSVi——理想條件下第i級(jí)服務(wù)水平的最大服務(wù)交通量，單位pCu/h/ln ；Cb——基本通行能力，理想條件下一車道所能通行的最大交通量，單位pcu/h/ In ；根據(jù)道路交通實(shí)測得到的速度流量曲線，其取值范圍為1400-2200pCU/h/ln ；(NZC)1——第i級(jí)服務(wù)交通量與基本通行能力之比，根據(jù)根據(jù)《城市快速路設(shè)計(jì)規(guī)程》，其取范圍為0. 77-0.91 ；由于快速路上的交通屬于連續(xù)流，因此，單向車道設(shè)計(jì)通行能力表示為Cd = MSVi XfNXfwX fHV (2)公式O)中Cd——單向車行道設(shè)計(jì)通行能力，即在具體條件下，采用i級(jí)服務(wù)水平時(shí)所能通行的最大服務(wù)交通量，單位為veh/h ；fN——單向車行道的車道數(shù)修正系數(shù)，根據(jù)車道數(shù)不同，其值分別為車道數(shù)為1時(shí)，fN = 1 ；車道數(shù)為2 時(shí)，fN = 1. 95 ；車道數(shù)為3 時(shí)，fN = 2. 72 ；車道數(shù)為4 時(shí)，fN = 3. 22 ；fw——車道寬度及側(cè)向凈寬修正系數(shù)，根據(jù)車道布置及車道兩邊是否有障礙物不同，其值分別如下
權(quán)利要求
1. 一種快速路輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包括一快速路交通設(shè)計(jì)平臺(tái)，所述設(shè)計(jì)平臺(tái)為一人機(jī)對(duì)話界面，其特征在于還包括一存儲(chǔ)單元，所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)有預(yù)先定義的規(guī)則和數(shù)據(jù)庫文件； 所述規(guī)則的定義包括快速路通行能力模型、快速路出入口平順性模型、快速路交通仿真軟件和快速路輔助設(shè)計(jì)方案綜合評(píng)價(jià)模型； 其中(一)所述快速路通行能力模型，包括理想條件下第i級(jí)服務(wù)水平的最大服務(wù)交通量和單向車道設(shè)計(jì)通行能力，分別表示為 MSVi = CbX (YZC)1 (1) 公式(1)中MSVi——理想條件下第i級(jí)服務(wù)水平的最大服務(wù)交通量，單位pCu/h/ln ； Cb——基本通行能力，理想條件下一車道所能通行的最大交通量，單位pCU/h/ln ；根據(jù)道路交通實(shí)測得到的速度流量曲線，其取值范圍為1400-2200pCU/h/ln ；(V/C),——第i級(jí)服務(wù)交通量與基本通行能力之比，根據(jù)《城市快速路設(shè)計(jì)規(guī)程》，其取范圍為0. 77-0. 91 ；由于快速路上的交通屬于連續(xù)流，因此，單向車道設(shè)計(jì)通行能力表示為 Cd = MSViXf, Xfw Xfav (2) 公式O)中Cd——單向車行道設(shè)計(jì)通行能力，即在具體條件下，采用i級(jí)服務(wù)水平時(shí)所能通行的最大服務(wù)交通量，單位為veh/h;fN——單向車行道的車道數(shù)修正系數(shù)，根據(jù)車道數(shù)不同，其值分別為 車道數(shù)為1時(shí)，fN = 1 ； 車道數(shù)為2時(shí)，fN = 1. 95 ； 車道數(shù)為3時(shí)，fN = 2. 72 ； 車道數(shù)為4時(shí)，fN = 3. 22 ；fw——車道寬度及側(cè)向凈寬修正系數(shù)，根據(jù)車道布置及車道兩邊是否有障礙物不同， 其值分別如下有中央分隔帶的4車道公路，每邊有2車道時(shí)測向凈寬行車道一邊有障礙物行車道兩邊有障礙物車道寬度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有中央分隔帶的6或8車道公路，每邊有3或4車道時(shí)測向凈寬行車道一邊有障礙物行車道兩邊有障礙物車道寬度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，側(cè)向凈寬和車道寬度的單位均為m ；fnfm-大型車對(duì)通行能力的修正系數(shù)， 1(3)^PnviEnv-X)公式(3)中Phv——重型車交通量占總交通量的百分比；Ehv——重型車換算成小客車的車輛換算系數(shù)，取值為2。(二)通過下述步驟得出所述快速路出入口平順性模型首先，利用多個(gè)地點(diǎn)車速檢測器采集關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的速度，在一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中至少包括平順度的計(jì)算模型和道路模型，利用所述平順度的計(jì)算模型對(duì)交通調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，最終得出快速路出入口平順性模型；其具體步驟如下步驟2-1、對(duì)各類道路交通條件下的速度均方差進(jìn)行交通調(diào)查，分析速度均方差的分布情況；步驟2-2、根據(jù)速度均方差的分布情況，建立平順度的計(jì)算模型 y = e_ax (4) 公式⑷中α為駕駛員的駕駛特性相關(guān)參數(shù)，α是以實(shí)際調(diào)查得到的車速均方差分布特征值對(duì)應(yīng)的平順度值計(jì)算得到的，α在0. 05 0. 1之間；X為速度均方差，單位km/h，當(dāng)?shù)缆窏l件確定的情況下，駕駛員駕駛車速分布的均方差值，其值越小，表明該道路條件的平順性越好；y為平順度，在0 1之間，當(dāng)平順度為1時(shí)速度均方差為0，此為最理想情況； 速度方差越大，平順度越低，平順性越差；根據(jù)該平順度的計(jì)算模型，確定臨界平順度值，即將實(shí)地調(diào)查中得到的30百分位車速均方差對(duì)應(yīng)的平順度值作為臨界平順度；步驟2-3、根據(jù)交通仿真需求選擇交通仿真軟件，并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行交通仿真軟件的參數(shù)標(biāo)定，其參數(shù)標(biāo)定的條件是仿真車速均方差與實(shí)測車速均方差之間的誤差小于或等于5%，并確定出入口最小間距初值為100m;步驟2-4、建立道路模型包括建立基礎(chǔ)路網(wǎng)并確定輸入和輸出參數(shù)； 所述的基礎(chǔ)路網(wǎng)至少包括主路車道數(shù)、輔路車道數(shù)、出入口渠化形式； 所述的輸入?yún)?shù)至少包括主路直行流量、出口流量、入口流量、輔路直行流量、主路期望車速、輔路期望車速、出口車輛臨界間隙、入口車輛臨界間隙、交織區(qū)臨界間隙；所述的輸出參數(shù)至少包括關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的速度、出口的平均速度，入口的平均速度、交織段的平均速度；步驟2-5、將所述的多個(gè)地點(diǎn)車速檢測器設(shè)置在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處，以準(zhǔn)確地確定在各類組合情形下出入口的平順度，其中，所述關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)是指檢測速度的關(guān)鍵位置，所述關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)包括所有特征點(diǎn)，即減速渠化段起點(diǎn)、出口起點(diǎn)、出口終點(diǎn)、入口起點(diǎn)、入口終點(diǎn)、入口加速段終點(diǎn)；另外，在上述各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)之間以IOm為間隔均布地點(diǎn)車速檢測器；除此之外，在首尾關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的上下游IOOm范圍內(nèi)以25m為間隔均布地點(diǎn)車速檢測器；步驟2-6、以所確定的道路為基礎(chǔ)，分別確定仿真理想狀態(tài)和仿真各類組合情形的路段狀態(tài)下的速度均方差值；步驟2-7、根據(jù)上述速度均方差值，利用平順度計(jì)算模型平順度值，判斷該平順度是否滿足臨界平順度要求，若滿足要求，執(zhí)行步驟2-8 ；否則，以當(dāng)前出入口最小間距值為基礎(chǔ)遞增一個(gè)步長后，返回步驟2-4，重新進(jìn)行微觀交通仿真；其中的步長根據(jù)出入口組合類型不同在20m IOOm范圍內(nèi)選??；步驟2-8、此時(shí)所對(duì)應(yīng)的出入口最小間距即為確定的最小出入口間距；通過上述步驟得出如下基于平順性的不同出入口組合類型的出入口最小間距，單位m ；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速路輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于通過所述快速路通行能力模塊得出快速路主線通行能力、快速路交織區(qū)通行能力和快速路立交通行能力，并將上述各通行能力數(shù)據(jù)記錄到存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)庫文件中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速路輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于所述快速路主線通行能力是根據(jù)快速路的基本設(shè)置，輸出快速路通行能力，即從計(jì)算機(jī)的輸入端輸入車道數(shù)、車道寬度、有無障礙物、側(cè)向凈寬、大型車所占比例數(shù)據(jù)，并對(duì)單車道基本通行能力、VC比、車道修正系數(shù)、車道寬度修正系數(shù)、大型車與小車的換算系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，從而輸出基于快速路交通流參數(shù)標(biāo)定結(jié)果的和基于快速路設(shè)計(jì)規(guī)程的快速路通行能力。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速路輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于所述交織區(qū)通行能力是根據(jù)交織區(qū)的基本設(shè)置形成交織區(qū)的通行能力，即從計(jì)算機(jī)輸入端輸入主線流量、流入流出流量或交織流量比、交織區(qū)段長度，利用下述基于交通流參數(shù)標(biāo)定的交織區(qū)通行能力計(jì)算模型得出交織區(qū)通行能力
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速路輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于所述快速路立交通行能力是針對(duì)苜蓿葉與半苜蓿葉半定向兩種類型立交，根據(jù)其各方向流量比例、立交關(guān)鍵區(qū)域交織流量比形成其通行能力，即從計(jì)算機(jī)的輸入端輸入立交類型、關(guān)鍵區(qū)域交織流量比、各方向流量比例，從而輸出立交通行能力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速路輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于所述快速路出入口最小間距設(shè)計(jì)模塊是在給定出入口類型及車速的情況下，給出滿足安全、效率、平順性條件的最小出入口間距，所述出入口類型包括出出、出入、入入、入出四種形式，所述數(shù)據(jù)庫文件中包括國家規(guī)范中給出的間距標(biāo)準(zhǔn)及符合地區(qū)交通特征的間距標(biāo)準(zhǔn)；即從計(jì)算機(jī)輸入端輸入出入口類型、主線設(shè)計(jì)車速、輔道設(shè)計(jì)車速；并從存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)庫文件中選取對(duì)應(yīng)的規(guī)范最佳平順性取值、天津快速路系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究推薦值、城市快速路設(shè)計(jì)規(guī)程推薦值、北京市政院設(shè)計(jì)推薦值、中國城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)推薦值進(jìn)行輸出，并與計(jì)算機(jī)輸出的快速路最小間距推薦值進(jìn)行對(duì)比。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速路輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于所述快速路出入口設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)是根據(jù)快速路基本信息及快速路出入口仿真得到結(jié)果對(duì)快速路出入口設(shè)計(jì)方案進(jìn)行的綜合評(píng)價(jià)，即從計(jì)算機(jī)輸入端輸入快速路主線車速、快速路輔道車速、快速路主線流量、快速路輔道流量、快速路基本通行能力、出入口間距、仿真得到的主線延誤；從計(jì)算機(jī)輸出端輸出快速路出入口平順度、主線延誤、輔助設(shè)計(jì)方案的綜合評(píng)分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速路輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包括快速路交通設(shè)計(jì)平臺(tái)；存儲(chǔ)預(yù)先定義的規(guī)則和數(shù)據(jù)庫文件的存儲(chǔ)單元；快速路通行能力模塊，用于根據(jù)一組給定的快速路基本參數(shù)及存儲(chǔ)單元中的模型得出通行能力；出入口最小間距設(shè)計(jì)模塊，用于根據(jù)一組給定的出入口組合類型、主線及輔路設(shè)計(jì)車速及存儲(chǔ)單元中的平順性模型完成最小間距設(shè)計(jì)；快速路主線延誤模塊，用于根據(jù)一組給定的主路和輔路直行流量、出入口流量、主路和輔路期望車速等及存儲(chǔ)單元中的交通仿真軟件得出主線延誤；快速路輔助設(shè)計(jì)綜合評(píng)價(jià)模塊，對(duì)上述得出的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)分，得出評(píng)價(jià)結(jié)果。本發(fā)明可自動(dòng)得出設(shè)計(jì)方案及評(píng)價(jià)，完善了快速路設(shè)計(jì)體系，提高了方案比對(duì)的效率和設(shè)計(jì)效率。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102201021SQ20111010787
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者劉潤有, 曾偉, 朱兆芳, 楊曉光, 王佳談, 王曉華, 王玉秀, 白玉, 蔣宏偉, 趙巍, 趙建偉, 邢錦, 黃文 , 齊琳, 龔鳳剛 申請(qǐng)人:天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院