城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法,旨在填補了缺少一種能夠有效估計通行能力的計算方法的問題，該方法的步驟如下：1.采集快速路交織區(qū)相關交通參數(shù)：1)快速路主線Ls車流的平均車頭時距2)夠使匝道車輛并入快速路主線Ls的臨界間隙tC；3)兩輛匝道車輛之間的車頭時距th；4)快速路主線Ls的流量Q；5)鼻端N與加速車道La并入點M之間的距離L；6)快速路主線Ls設計速度V1；7)匝道R設計速度V2；2.計算主線車頭時距概率分布參數(shù)K；3.建立匝道R通行能力計算方法；4.完善匝道R的通行能力的計算方法；5.計算交織區(qū)通行能力：即采用公式式中：CM為交織區(qū)通行能力，單位：輛/小時；Δt為匝道車輛M2與主線車輛M1之間的時間差，單位：秒。
【專利說明】
城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種快速路通行能力計算方法，更確切地說，本發(fā)明涉及一種以間隙 接受理論為基礎的城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法。
【背景技術】
[0002] 在城市快速路交織區(qū)，兩股相互獨立的車流匯合成一股車流，因此快速路交織區(qū) 被認為是交通擁堵的多發(fā)區(qū)。合理的通行能力計算方法對于交織區(qū)擁堵程度的評估和復雜 交通狀況的評估具有重要的意義，目前雖然存在很多交織區(qū)通行能力的計算方法，但是現(xiàn) 存方法都未考慮交織區(qū)幾何條件和設計速度對通行能力的影響，且計算方法復雜，缺少一 種簡單且成熟的交織區(qū)通行能力計算方法。因此需要提出一種有效且便于實際應用的交織 區(qū)通行能力計算方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術問題是填補了缺少一種能夠有效估計通行能力的計算方 法的問題，提供了一種城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法。
[0004] 為解決上述技術問題，本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的：所述的城市快速路入 口交織區(qū)通行能力的計算方法包括步驟如下：
[0005] 1)采集快速路交織區(qū)相關交通參數(shù)：
[0006] (1)快速路主線Ls車流的平均車頭時距f (秒）；
[0007] (2)夠使匝道車輛并入快速路主線匕的臨界間隙(秒）；
[0008] (3)兩輛匝道車輛之間的車頭時距th(秒）；
[0009] (4)快速路主線Ls的流量Q(輛每小時）；
[0010] (5)鼻端N與加速車道La并入點M之間的距離L(米）；
[0011] (6)快速路主線Ls設計速度％(米每秒）；
[0012] (7)匝道R設計速度V2(米每秒）；
[0013] 2)計算主線車頭時距概率分布參數(shù)K;
[0014] 3)建立0i道R通行能力計算方法；
[0015] 4)完善匝道R的通行能力的計算方法；
[0016] 5)計算交織區(qū)通行能力：
(21 )：
[0018] 式中：Cm為交織區(qū)通行能力，單位:輛/小時;Q為主線Ls的交通流量，單位:輛/小時； tc為夠使匝道車輛并入快速路主線L s的臨界間隙，單位：秒；A t為匝道車輛M2與主線車輛 Ml之間的時間差，單位:秒。
[0019] 技術方案中所述的計算主線車頭時距概率分布參數(shù)K是指：
[0020] 選取Erlang分布描述快速路主線Ls車頭時距概率分布，概率密度函數(shù)如公式（1) 所示；
⑴
[0022]根據(jù)實際調(diào)查數(shù)據(jù)，Erlang分布的參數(shù)K由式(2)計算出來；
(2 )
[0024] 式中：^為車頭時距的平均值，單位:秒;S為車頭時距的標準差；
[0025] 根據(jù)不同交通條件下主線流量Q、平均車頭時距？的調(diào)查數(shù)據(jù)，利用回歸分析建立 計算K的方程式，K利用方程式(3)求得；
[0026] K = l. 05039+0.00157e°-00343Q (3)
[0027] 式中：Q為快速路主線的流量，單位:輛/小時。
[0028] 技術方案中所述的建立阻道R通行能力計算方法的步驟如下：
[0029] 1)計算匝道R車輛進入主線概率
[0030]當K=1時，快速路主線Ls的車頭時距t服從負指數(shù)分布，車頭時距t的累計分布方 程式如公式(4):
[0031] P(t 彡 x) = l_e-qx (4)
[0032] 式中：t表示快速路主線Ls的車頭時距;P(t$x)表示車頭時距t小于x的概率;q表 示主線交通流的流率，單位:輛/秒；
[0033] 將公式(4)帶入表達式(5)8卩？[1+(1-1)紅<七<1+1仏]，得到匝道1?車輛有1輛車 匯入快速路主線1^的概率方程式如公式(6):
[0034] P[tc+(i-l)th<t^tc+ith] (5)
[0035] + < t +it,]=e^k+(^)^-e-llU^ h) ( 6 )
[0036] 式中：PLtc+G-DthStStc+ith]表示匝道R車輛恰好有i輛車匯入快速路主線Ls 的概率;t。表示夠使匝道車輛并入快速路主線L s的臨界間隙，單位:秒;th表示匝道R車輛的 車頭間距，單位:秒；
[0037]當K = 2,3時，車頭時距t的累計分布方程式分別如公式(7)和公式(8)所示：
[0038] P(t 彡 x) = l_e-2qx[l+2qx] (7)
(8)
[0040]當K = 2,3時，將公式(7)和公式(8)帶入表達式(5)，得到匝道R車輛有i輛車匯入快 速路主線1^的概率方程式如公式(9)和公式(10): P[tr+ (i- 1H/, < t S (. + it，,] 「00411 . i ( 9 ) -e-h- ^ ll-^ p +(/ ---1)^)]-- "qJ 1 [l+ 2^(^+i^)j
[0043] 式中:？[。+(1-1)紅<七彡1+&]表示匝道1?車輛恰好有1輛車匯入快速路主線1^的 概率;t。表示夠使匝道車輛并入快速路主線Ls的臨界間隙，單位:秒;th表示匝道R車輛的車 頭間距，單位:秒；
[0044] 2)建立不同K值條件下的匝道通行能力計算方法
[0045] 當K = 1時，阻道R的通行能力計算方法可以通過公式（11)進行計算；
[0046] C：R = 3600 * 1) * ^ + (i-1) t* < t ^ + it* ] (11.) i-0
[0047] 式中：Cr代表0i道R的通行能力，單位:輛/小時;Q表示快速路主線Ls的流量，單位： 輛/小時;t。表示夠使匝道車輛并入快速路主線L s的臨界間隙，單位:秒;th表示匝道R車輛的 車頭間距，單位:秒；
[0048] 將公式(6)帶入公式(11)得到匝道R的通行能力計算方法如公式(12)所示：
(12)
[0050] 式中：Cr代表道R的通行能力，單位:輛/小時;Q表示快速路主線匕的流量，單位： 輛/小時;t。表示夠使匝道車輛并入快速路主線L s的臨界間隙，單位:秒;th表示匝道R車輛的 車頭間距，單位:秒；
[0051] 同理，當K = 2,3時，將公式(9)和公式（10)分別帶入公式（11)得到匝道R的通行能 力計算方法如公式(13)和公式(14):
[0054] 式中：Cr代表道R的通行能力，單位:輛/小時;Q表示快速路主線Ls的流量，單位： 輛/小時;t。表示夠使匝道車輛并入快速路主線L s的臨界間隙，單位:秒;th表示匝道R車輛的 車頭間距，單位:秒。
[0055] 技術方案中所述的完善匝道R的通行能力的計算方法的步驟如下：
[0056]主線車輛Ml與它前方車輛FV之間的車頭時距為T，所有在進入快速路交織區(qū)的匝 道車輛M2之前時間A t內(nèi)進入快速路交織區(qū)的匝道車輛都能夠利用主線車輛Ml與它前方車 輛FV之間的車頭時距T，修正系數(shù)|的數(shù)學表達就等于匝道車輛在A t+T時間內(nèi)到達的概率； (15 )
[0058] 式中：At為匝道車輛M2與主線車輛Ml之間的時間差，單位:秒;L為鼻端N與加速車 道1^并入點M之間的距離;單位:米;快速路主線Ls設計速度％，單位:米/秒;匝道R設計速度 V2,單位:米/每秒；
[0059] 主線車輛M1與它前方車輛FV之間的車頭時距T服從Er 1 ang分布，當K = 1時它服從 負指數(shù)分布，因此，當Y = A t+T時，Y的概率密度可用公式(16)表示：
[0060] g(y)=入e-人(y-At) (16)
[0061] 于是Y= A t+T的概率分布函數(shù)如公式(17)所示：
[0062] G(y) = />(Y < y) = f' g(y)dy = 1 -e 'li (17)
[0063] 式中：A表示負指數(shù)分布的參數(shù)；A t為匝道車輛M2與主線車輛Ml之間的時間差，單 位:秒；
[0064] 因此匝道R上有n輛車的概率為：
(18)
[0066]式中：A表示負指數(shù)分布的參數(shù)；A t為匝道車輛M2與主線車輛Ml之間的時間差，單 位:秒；
[0067]修正系數(shù)I等于在Y= A t+T時間內(nèi)匝道R車輛到達的概率，用公式（19)計算；
(19)
[0069]式中4表示修正系數(shù);P表示Y= A t+T時間內(nèi)匝道R車輛到達的概率;A表示負指數(shù) 分布的參數(shù)即匝道R車流的到達率;單位:輛/秒；At為匝道車輛M2與主線車輛Ml之間的時 間差，單位:秒；
[0070] 2)計算方法修正
[0071] 經(jīng)過修正后的匝道R的通行能力的計算方法用公式（19)計算得到：
[0072] Crm=I*Cr (20)
[0073] 式中：Crm表示修正后的匝道R的通行能力，單位:輛/小時；CR表示匝道R的通行能 力，單位:輛/小時;I表示修正系數(shù)。
[0074]技術方案中所述的計算交織區(qū)通行能力的步驟如下：
[0075] 1)交織區(qū)通行能力等于0i道通行能力與主線流量的和，當主線流量Q在(0,2400) 范圍內(nèi)從大到小取值時，根據(jù)公式(2) 即
選擇不同的K值；
[0076] 2)根據(jù)K值選擇對應的通行能力計算公式（12)、（13)和（14)，式中th是計算匝道最 大流量的必要參數(shù)，取值為2秒，然后當t。取值為1，2，3，4，5，6，7時，計算相同Q值條件下的 匝道R通行能力；
[0077] 3)根據(jù)公式(20)即Crm=I*Cr得到經(jīng)過修正后的0i道通行能力Crm，最終主線流量Q 加上修正的匝道通行能力Crm得到交織區(qū)通行能力Cm;
[0078] 4)根據(jù)計算得到不同主線流量Q、臨界間隙t。和時間差A t條件下的交織區(qū)通行能 力CM，利用多元回歸的方法，得到交織區(qū)的經(jīng)驗通行能力計算方法如公式(21)。
[0079] 與現(xiàn)有技術相比本發(fā)明的有益效果是：
[0080] 1.本發(fā)明所述的城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法考慮到了可插間隙 被車輛利用的概率，避免了由于假設可插間隙全部被車輛利用而造成的結果偏差，使計算 結果更符合實際情況；
[0081] 2.本發(fā)明所述的城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法的建立中利用了線 性回歸方法，與現(xiàn)有方法中的復雜方法相比，本方法易于應用和實施；
[0082] 3.本發(fā)明所述的城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法結合了快速路入口 匝道的幾何條件和設計速度，這優(yōu)于現(xiàn)有交織區(qū)通行能力計算方法，其計算結果更加準確 合理。
【附圖說明】
[0083]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明：
[0084] 圖1為本發(fā)明所述的城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法的流程框圖；
[0085] 圖2為本發(fā)明所述的城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法中入口交織區(qū)幾 何參數(shù)示意圖；
[0086] 圖3為本發(fā)明所述的城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法中間隙接受過程 示意圖；
[0087] 圖4為本發(fā)明所述的城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法中參數(shù)At示意 圖；
[0088]圖中：LA1車道，L2為2車道，La為加速車道，Ls為快速路主線車道，R為匝道，N為鼻 端，M為加速車道1^并入點，L為交織區(qū)長度;t。為臨界間隙，th為兩輛匝道車輛之間的車頭時 距，Ml為主線車輛，M2為匝道車輛，主線車輛Ml前方車輛為FV，A t為匝道車輛M2與主線車輛 Ml之間駛出交織區(qū)的時間差，T為主線車輛Ml與它前方車輛FV之間的車頭時距。。
【具體實施方式】
[0089] 下面結合附圖對本發(fā)明作詳細的描述：
[0090] 本發(fā)明所述的城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法是以城市快速路入口 交織區(qū)通行能力為研究對象，以間隙接受理論和Erlang分布函數(shù)為基礎，同時考慮到間隙 利用率的影響，綜合考慮主線交通流量、臨界間隙、鼻端與加速車道并入點之間的距離、設 計速度等參數(shù)。本發(fā)明所述計算方法主要包括采集快速路交織區(qū)相關交通參數(shù)，計算主線 車頭時距概率分布參數(shù)，建立匝道R通行能力計算方法，完善匝道R的通行能力的計算方法， 計算交織區(qū)通行能力。
[0091] 參閱圖1，本發(fā)明所述的城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法的步驟如下：
[0092] 1.采集快速路交織區(qū)相關交通參數(shù)
[0093] 參閱圖2與圖3,采集的快速路交織區(qū)相關交通參數(shù)包括：
[0094] (1)快速路主線匕車流的平均車頭時距丨（秒）；
[0095] (2)能夠使匝道車輛匯入快速路主線Ls的臨界間隙t。(秒）；
[0096] (3)兩輛匝道車輛之間的車頭時距th(秒）；
[0097] (4)快速路主線Ls的流量Q(輛/小時）；
[0098] (5)鼻端N與加速車道La并入點M之間的距離L(米）；
[0099] (6)快速路主線Ls設計速度化(米/秒）；
[0100] (7)匝道R設計速度V2(米每秒）.
[0101] 2.計算主線車頭時距概率分布參數(shù)K
[0102]選取Erlang分布來描述快速路主線車輛的車頭時距概率分布，概率密度函數(shù)如公 式(1)所示，
(1)
[0104]根據(jù)實際調(diào)查數(shù)據(jù)，Erlang分布的參數(shù)K由方程式(2)計算得到；
(2 )
[0106] 式中：丨為車頭時距的平均值，單位:秒;S為車頭時距的標準差；
[0107] 根據(jù)不同交通條件下主線流量Q、平均車頭時距I等調(diào)查數(shù)據(jù)，利用回歸分析建立 計算K的方程式，K可以利用方程式(3)求得；
[0108] K = l. 05039+0.00157e°-00343Q (3)
[0109] 式中：Q為快速路主線的流量，單位:輛/小時。
[0110] 3 ?建立阻道R通行能力計算方法
[0111] 1)計算匝道R車輛進入主線概率
[0112]當K=1時，快速路主線Ls的車頭時距t服從負指數(shù)分布，車頭時距t的累計分布方 程式如公式(4):
[0113] P(t 彡 x) = l_e-qx (4)
[0114] 式中：t表示快速路主線Ls的車頭時距;P(t$x)表示車頭時距t小于x的概率;q表 示主線交通流的流率，單位:輛/秒。
[0115] 參閱圖2和圖3,將公式(4)帶入公式(5)，得到匝道R車輛有i輛車匯入快速路主線 Ls的概率方程式，如公式(6):
[0116] P[tc+(i-l)th<t^tc+ith] (5)
[0117] P[tr + (i-l)tA <11：( +itj=e-沖"1 -e-機為） (6 )
[0118] 式中:P[tc+(i-l)th<t<tc+ith]表示匝道R車輛恰好有i輛車匯入快速路主線L s的 概率;t。表示臨界間隙，單位:秒;th表示匝道R車輛的車頭間距，單位:秒。
[0119] 當K = 2,3時，車頭時距t的累計分布方程式分別如公式(6)和公式(7)所示：
[0120] P(t 彡 x) = l_e-2qx[l+2qx] (7)
(8)
[0122]當K = 2,3時，將公式(7)和公式(8)帶入表達式(5)，得到匝道R車輛有i輛車匯入快 速路主線1^的概率方程式如公式(9)和公式(10):
[0125] 式中：式中：PLtc+U-DthStStc+ith]表示匝道R車輛恰好有i輛車匯入快速路 主線L s的概率;t。表示臨界間隙，單位:秒;th表示匝道R車輛的車頭間距，單位:秒。
[0126] 2)建立不同K值條件下的匝道通行能力計算方法 [0127]當K = 1時，阻道R的通行能力通過公式（11)進行計算；
[0128] CM = 36005!s^X(i+-1)-/5!；!, +(i- IH, < l < /, +il/;] ( 11 )
[0129] 式中：CR代表匝道R的通行能力，單位:輛/小時;其他符號意義如上。
[0130]將公式(6)帶入公式(11)得到匝道R的通行能力計算方法如公式(12):
(12)
[0132] 式中：P[tc+(i-l)th<t<tc+ith]表示匝道R車輛恰好有i輛車匯入快速路主線L s的 概率;t。表示臨界間隙，單位:秒;th表示匝道R車輛的車頭間距，單位:秒。
[0133] 同理，當K = 2,3時，將公式(9)和公式（10)分別帶入公式（11)得到匝道R的通行能 力計算方法如公式(13)和公式(14):
[0136] 4.完善匝道R的通行能力的計算方法
[0137] 為了使匝道R的通行能力計算方法更加合理，在上面建立的匝道R通行能力計算方 法中應乘以一個由于主線Ls車輛車頭時距的浪費而產(chǎn)生的修正系數(shù)。
[0138] 參閱圖4,主線車輛Ml和匝道車輛M2同時分別從快速路主線1^和匝道R進入快速路 交織區(qū)，若快速路主線1^上的主線車輛Ml由于速度較快而先駛出快速路交織區(qū)，那么匝道 車輛M2與主線車輛Ml之間的時間差就可以用公式（15)計算，
(15)
[0140] 式中：At為匝道車輛M2與主線車輛Ml之間的時間差，單位:秒;L為鼻端N與加速車 道1^并入點M之間的距離;單位:米;快速路主線Ls設計速度￥1，單位:米/秒;匝道R設計速度 V2,單位:米/每秒。
[0141] 1)計算修正系數(shù)|
[0142] 參閱圖4,主線車輛Ml與它前方車輛FV之間的車頭時距為T。所有在進入快速路交 織區(qū)的匝道車輛跑之前時間A t內(nèi)進入快速路交織區(qū)的匝道車輛都能夠利用主線車輛Ml與 它前方車輛FV之間的車頭時距T。修正系數(shù)|的數(shù)學表達就等于匝道車輛在A t+T時間內(nèi)到 達的概率。
[0143] 主線車輛M1與它前方車輛FV之間的車頭時距T服從Er 1 ang分布，當K = 1時它服從 負指數(shù)分布，因此，當Y= A t+T時，Y的概率密度可用公式(15)表示：
[0144] g(y)=入e-吣-At) (16)
[0145] 于是Y= A t+T的概率分布函數(shù)如公式(16)所示：
[0146] G(v) = P(Y < y) - [ g( vViv = \- e xn (17) J A/ 一
[0147] 式中，A表示負指數(shù)分布的參數(shù)；A t為匝道車輛M2與主線車輛Ml之間的時間差，單 位:秒。
[0148] 因此匝道R上有n輛車的概率為：
(18)
[0150] 式中，A表示負指數(shù)分布的參數(shù)；A t為匝道車輛M2與主線車輛Ml之間的時間差，單 位:秒。
[0151] 修正系數(shù)|等于在Y = A t+T時間內(nèi)匝道R車輛到達的概率，可以用公式（19)計算；
(19)
[0153] 式中表示修正系數(shù);P表示Y= A t+T時間內(nèi)匝道R車輛到達的概率;A表示負指數(shù) 分布的參數(shù)(匝道R車流的到達率;單位:輛/秒）；△ t為匝道車輛M2與主線車輛Ml之間的時 間差，單位:秒。
[0154] 2)計算方法修正
[0155] 經(jīng)過修正后的匝道R的通行能力的計算方法可以用公式(20)計算得到：
[0156] Crm=I*Cr (20)
[0157] 式中，Crm表示修正后的匝道R的通行能力，單位:輛/小時；CR表示匝道R的通行能 力，單位:輛/小時;I表示修正系數(shù)。
[0158] 5.計算交織區(qū)通行能力
[0159] 1)交織區(qū)通行能力等于阻道通行能力與主線流量的和，當主線流量Q在(0，2400) 范圍內(nèi)從大到小取值時，根據(jù)公式(2) 即
選擇不同的K值；
[0160] 2)根據(jù)K值選擇對應的通行能力計算公式（12)、（13)和（14)，式中th是計算匝道最 大流量的必要參數(shù)，取值為2秒，然后當t。取值為1，2，3，4，5，6，7時，計算相同Q值條件下的 匝道R通行能力；
[0161] 3)根據(jù)公式（19)即Crm=I*Cr得到經(jīng)過修正后的阻道通行能力Crm，最終主線流量Q 加上修正的匝道通行能力Crm得到交織區(qū)通行能力Cm;
[0162] 4)根據(jù)計算得到不同主線流量Q、臨界間隙t。和時間差At條件下的交織區(qū)通行能 力CM，利用多元回歸的方法，得到交織區(qū)的經(jīng)驗通行能力計算方法如公式(21):
[0164] 式中：Cm為交織區(qū)通行能力，單位:輛/小時;Q表示主線匕的交通流量，單位:輛/小 時;臨界間隙t。;單位:秒；A t為匝道車輛M2與主線車輛Ml之間的時間差，單位:秒；
[0165] 實施例
[0166] 方法應用說明：上述步驟2、步驟3、步驟4表示建立快速路交織區(qū)計算方法的過程， 在實際應用中，只需要根據(jù)步驟5最后建立的快速路交織區(qū)計算方法，即公式(21)，計算得 到結果即可。實際應用具體過程如下：
[0167] 1.采集快速路交織區(qū)相關交通參數(shù)
[0168] 1)參閱圖2與圖3,由施工人員現(xiàn)場使用皮尺測量快速路交織區(qū)相關交通參數(shù)，在 快速路交織區(qū)的鼻端N處設置檢測器或者安排人員調(diào)查快速路交織區(qū)相關交通參數(shù):主線 設計速度％，匝道設計速度V 2;通過聯(lián)系交通管理部門獲得，結果如下：
[0169] (1)鼻端N與加速車道La并入點M之間的距離(NM即交織區(qū)長度），得到L = 300米；
[0170] (2)快速路主線Ls的流量Q= 1000輛/小時；
[0171] (3)能夠使匝道車輛并入主線的臨界間隙L = 4秒；
[0172] (4)主線設計速度化=22.2米/秒；
[0173] (5)匝道設計速度V2= 11.1米/秒；
[0174] 2.計算交織區(qū)通行能力
[0175] 1)參閱圖4，計算A t (匝道車輛M2與主線車輛Ml之間的時間差）
[0177] 2)將上述參數(shù)Q、tc和At帶入公式(21)得到交織區(qū)通行能力： CM = 0.468(? -163.940r +12,0696A^ -f 1776.753
[0178] = 0.468 * 1000 -163.940*4 + 12.0696 *27.03 + L776J53 p. =1915,35(輛每小時每車道)
【主權項】
1. 一種城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法，其特征在于，所述的城市快速路 入口交織區(qū)通行能力的計算方法包括步驟如下： 1) 采集快速路交織區(qū)相關交通參數(shù)： (1) 快速路主線Ls車流的平均車頭時距ξ (秒）； (2) 夠使匝道車輛并入快速路主線匕的臨界間隙t。(秒）； (3) 兩輛匝道車輛之間的車頭時距th(秒）； (4) 快速路主線Ls的流量Q(輛每小時）； (5) 鼻端N與加速車道La并入點M之間的距離L(米）； (6) 快速路主線Ls設計速度％(米每秒）； (7) 匝道R設計速度V2(米每秒）； 2) 計算主線車頭時距概率分布參數(shù)K; 3) 建立匝道R通行能力計算方法； 4) 完善匝道R的通行能力的計算方法； 5) 計算交織區(qū)通行能力：式中：Cm為交織區(qū)通行能力，單位:輛/小時;Q為主線Ls的交通流量，單位:輛/小時;t。為 夠使匝道車輛并入快速路主線Ls的臨界間隙，單位:秒；△ t為匝道車輛M2與主線車輛Ml之 間的時間差，單位:秒。2. 按照權利要求1所述的城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法，其特征在于，所 述的計算主線車頭時距概率分布參數(shù)K是指： 選取Erlang分布描述快速路主線Ls車頭時距概率分布，概率密度函數(shù)如公式（1)所示；根據(jù)實際調(diào)查數(shù)據(jù)，Erlang分布的參數(shù)K由式(2)計算出來；式中：?為車頭時距的平均值，單位:秒;S為車頭時距的標準差； 根據(jù)不同交通條件下主線流量Q、平均車頭時距？的調(diào)查數(shù)據(jù)，利用回歸分析建立計算K 的方程式，K利用方程式(3)求得； K=I. 05039+0.00157e°·003430 (3) 式中:Q為快速路主線的流量，單位:輛/小時。3. 按照權利要求1所述的城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法，其特征在于，所 述的建立Bi道R通行能力計算方法的步驟如下： 1)計算匝道R車輛進入主線概率 當K = I時，快速路主線Ls的車頭時距t服從負指數(shù)分布，車頭時距t的累計分布方程式如 公式(4): P(t$x) = l_e-qx (4) 式中：t表示快速路主線Ls的車頭時距;P(t$x)表示車頭時距t小于x的概率;q表示主線 交通流的流率，單位:輛/秒； 將公式(4)帶入表達式(5)即？[〖。+(1-1)紅<七彡〖。+^]，得到匝道1?車輛有1輛車匯入快 速路主線Ls的概率方程式如公式(6): P[tc+(i-l)th<t^tc+ith] (5)式中：？[^+(1-1)^<七^^。+1仏]表示匝道1?車輛恰好有1輛車匯入快速路主線1^的概 率;t。表示夠使匝道車輛并入快速路主線Ls的臨界間隙，單位:秒;th表示匝道R車輛的車頭 間距，單位:秒； 當K = 2,3時，車頭時距t的累計分布方程式分別如公式(7)和公式(8)所示： P(t 彡 x) = l_e-2qx[l+2qx] (7)當K = 2,3時，將公式(7)和公式(8)帶入表達式(5)，得到匝道R車輛有i輛車匯入快速路 主線Ls的概率方程式如公式(9)和公式(10):式中：？[^+(1-1)^<七^^。+1仏]表示匝道1?車輛恰好有1輛車匯入快速路主線1^的概 率;t。表示夠使匝道車輛并入快速路主線Ls的臨界間隙，單位:秒;th表示匝道R車輛的車頭 間距，單位:秒； 2)建立不同K值條件下的匝道通行能力計算方法 當K= 1時，IM道R的通行能力計算方法可以通過公式（11)進行計算；式中：Cr代表1M道R的通行能力，單位:輛/小時;Q表示快速路主線1^的流量，單位:輛/小 時；t。表示夠使E道車輛并入快速路主線匕的臨界間隙，單位:秒;th表示E道R車輛的車頭 間距，單位:秒； 將公式(6)帶入公式(11)得到匝道R的通行能力計算方法如公式(12)所示：式中：Cr代表Bi道R的通行能力，單位:輛/小時;Q表示快速路主線1^的流量，單位:輛/小 時；t。表示夠使E道車輛并入快速路主線匕的臨界間隙，單位:秒;th表示E道R車輛的車頭 間距，單位:秒； 同理，當K = 2,3時，將公式(9)和公式（10)分別帶入公式（11)得到匝道R的通行能力計 算方法如公式(13)和公式(14):式中：Cr代表1M道R的通行能力，單位:輛/小時;Q表示快速路主線1^的流量，單位:輛/小 時；t。表示夠使E道車輛并入快速路主線匕的臨界間隙，單位:秒;th表示E道R車輛的車頭 間距，單位:秒。4.按照權利要求1所述的城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法，其特征在于，所 述的完善匝道R的通行能力的計算方法的步驟如下： 主線車輛Ml與它前方車輛FV之間的車頭時距為T，所有在進入快速路交織區(qū)的匝道車 輛M2之前時間Δ t內(nèi)進入快速路交織區(qū)的匝道車輛都能夠利用主線車輛Ml與它前方車輛FV 之間的車頭時距T，修正系數(shù)ξ的數(shù)學表達就等于匝道車輛在△ t+T時間內(nèi)到達的概率；式中：Δ t為匝道車輛M2與主線車輛Ml之間的時間差，單位:秒;L為鼻端N與加速車道La 并入點M之間的距離;單位:米;快速路主線Ls設計速度％，單位:米/秒;匝道R設計速度％，單 位:米/每秒； 主線車輛Ml與它前方車輛FV之間的車頭時距T服從Erlang分布，當K=I時它服從負指 數(shù)分布，因此，當Y = A t+T時，Y的概率密度可用公式(16)表示： g(y)=Ae-My-At) (16) 于是Y= △ t+T的概率分布函數(shù)如公式(17)所示：式中：λ表示負指數(shù)分布的參數(shù)；△ t為匝道車輛M2與主線車輛Ml之間的時間差，單位： 秒； 因此匝道R上有η輛車的概率為：式中：λ表示負指數(shù)分布的參數(shù)；At為匝道車輛M2與主線車輛Ml之間的時間差，單位： 秒； 修正系數(shù)ξ等于在Y= Δ t+T時間內(nèi)匝道R車輛到達的概率，用公式(19)計算；式中：ξ表示修正系數(shù);P表示Y= Δ t+T時間內(nèi)匝道R車輛到達的概率;λ表示負指數(shù)分布 的參數(shù)即匝道R車流的到達率;單位:輛/秒；At為匝道車輛M2與主線車輛Ml之間的時間差， 單位:秒； 2)計算方法修正 經(jīng)過修正后的匝道R的通行能力的計算方法用公式（19)計算得到： Crm= ξ*& (20) 式中：Crm表示修正后的匝道R的通行能力，單位:輛/小時；Cr表示匝道R的通行能力，單 位:輛/小時;ξ表示修正系數(shù)。5.按照權利要求1所述的城市快速路入口交織區(qū)通行能力的計算方法，其特征在于，所 述的計算交織區(qū)通行能力的步驟如下： 1) 交織區(qū)通行能力等于匝道通行能力與主線流量的和，當主線流量Q在(0,2400)范圍 內(nèi)從大到小取值時，根據(jù)公式(2) 即選擇不同的K值； 2) 根據(jù)K值選擇對應的通行能力計算公式（12)、（13)和（14)，式中th是計算匝道最大流 量的必要參數(shù)，取值為2秒，然后當t。取值為1，2，3，4，5，6，7時，計算相同Q值條件下的匝道R 通行能力； 3) 根據(jù)公式（20)即CRM=|*CR得到經(jīng)過修正后的匝道通行能力CRM，最終主線流量Q加上 修正的匝道通行能力Crm得到交織區(qū)通行能力Cm; 4) 根據(jù)計算得到不同主線流量Q、臨界間隙t。和時間差At條件下的交織區(qū)通行能力Cm， 利用多元回歸的方法，得到交織區(qū)的經(jīng)驗通行能力計算方法如公式(21)。
【文檔編號】G06Q50/30GK105931173SQ201610321566
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月15日
【發(fā)明人】曲昭偉, 曹寧博, 陳永恒, 宋現(xiàn)敏, 李志慧, 陶鵬飛, 魏巍, 鄧曉磊, 羅瑞琪, 白喬文
【申請人】吉林大學