快速路出入口影響下的交叉口通行能力計(jì)算方法研究

齊立群

摘 要：城市道路中存在一類特殊的燈控路口，其上游或下游為快速路匝道出口或入口，該類路口受匝道附近車流交織的影響導(dǎo)致其通行能力不能按照常規(guī)燈控路口的通行能力進(jìn)行計(jì)算。文章針對(duì)該類型燈控路口的不同分類，建立了路口通行能力的計(jì)算模型，并通過仿真的手段驗(yàn)證了模型具有較好的適用性。

關(guān)鍵詞：快速路出入口;交叉口;通行能力

中圖分類號(hào)：U491.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

城市快速路是連續(xù)流交通系統(tǒng)，主干道是間斷流交通系統(tǒng)。快速路出入口及其上下游的燈控路口因連接連續(xù)流與間斷流交通系統(tǒng)，成為交通瓶頸。其原因一方面是由于快速路連續(xù)車流在遇到紅綠燈后轉(zhuǎn)變?yōu)殚g斷流，導(dǎo)致車輛集聚引發(fā)擁堵;另一方面在快速路出入口上游或下游，常常會(huì)形成主路車流與輔路車流的交織行為，進(jìn)一步降低通行能力。兩方面因素的疊加導(dǎo)致快速路與城市干道系統(tǒng)銜接成為工程設(shè)計(jì)和交通組織上的難題。

1 綜述

以往對(duì)于快速路出入口上下游交叉口的通行能力研究主要集中在快速路出入口的設(shè)置形式以及匝道出入口前后的交織行為的研究。

針對(duì)交織區(qū)通行能力的研究具有代表性的主要有HCM1985，HCM2000等。HCM2000通過實(shí)測(cè)的方式，給出了不同類型下交織區(qū)的取值表。后續(xù)有學(xué)者為拓展HCM中對(duì)交織區(qū)通行能力的應(yīng)用范圍，通過數(shù)據(jù)回歸的方式，建立了交織區(qū)通行能力的理論計(jì)算模型。

90年代后，部分學(xué)者開始利用仿真的方法進(jìn)行交織區(qū)通行能力的研究。但由于計(jì)算機(jī)仿真是在一定的模型基礎(chǔ)上運(yùn)行，一般可用來進(jìn)行模型的檢驗(yàn)，但對(duì)于直接得出交織區(qū)通行能力的結(jié)論尚未得到普遍的認(rèn)可。

2 快速路出入口影響下的交叉口類型

根據(jù)快速路出入口的交織段與交叉口的關(guān)系，可將研究對(duì)象分為三個(gè)類型，即交織段在交叉口上游、交織段在交叉口下游和交叉口上下游具有交織段。現(xiàn)實(shí)條件下，第一和第二類情況較為常見，第三類情況較少見，因此文章將著重對(duì)第一和第二類情況進(jìn)行研究，并建立相應(yīng)的理論計(jì)算模型。

3 理論模型構(gòu)建

3.1 快速路出口在交叉口上游的通行能力計(jì)算方法

3.2 快速路入口在交叉口下游的通行能力計(jì)算方法

4 模型驗(yàn)證

4.1 理論通行能力的計(jì)算

章節(jié)3中提出的理論通行能力計(jì)算模型涉及到交織區(qū)通行能力（CAP）和阻塞波波速的測(cè)算v，其中，交織區(qū)的通行能力參考HCM2000進(jìn)行取值（為便于計(jì)算和取值，本次在仿真模型中將交織段的長(zhǎng)度都設(shè)定為150 m）;阻塞波的波速通過仿真模型輸出頭部車輛通過路口的平均速度來替代。

4.2 仿真分析過程及結(jié)論

4.2.1 快速路出口在交叉口上游

為盡可能降低其他因素對(duì)模型結(jié)果的影響，在仿真系統(tǒng)僅建立一條長(zhǎng)約250 m的單向道路，其中交叉口進(jìn)口車道數(shù)6條，左轉(zhuǎn)1條，直行4條，右轉(zhuǎn)1條，匝道接地點(diǎn)距離路口渠化車道終點(diǎn)間距為150 m（即交織長(zhǎng)度為150）。交叉口信號(hào)周期為200秒，其中綠燈時(shí)間為100秒。

仿真共進(jìn)行18組，各組理論計(jì)算通行能力與仿真通行能力的差值幅度如表1所示。從表中數(shù)據(jù)可以看出仿真數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)具有較好的契合度，誤差均值可控制在約5%。

4.2.2 快速路入口在交叉口下游

類似4.2.1的方式，對(duì)交織段在交叉口下游的情況進(jìn)行仿真分析。交叉口進(jìn)口直行道車道數(shù)為4條，匝道接地點(diǎn)距離路口停止線間距為150 m（即交織長(zhǎng)度為150）。交叉口信號(hào)周期為200秒，其中綠燈時(shí)間為100秒。

仿真進(jìn)行18組，各組理論計(jì)算通行能力與仿真通行能力的差值幅度如表2所示。從表中數(shù)據(jù)可以看出仿真數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)具有較好的契合度，誤差均值可控制在約5%。

5 研究結(jié)論

文章通過將快速路出入口與其上下游交叉口看作一個(gè)整體，分析快速路出入口到交叉口這一距離內(nèi)車輛的運(yùn)行行為，構(gòu)建了快速路出入口影響下的交叉口通行能力計(jì)算模型，并通過交通仿真分析發(fā)現(xiàn)，模型較好的描述了快速路出入口與其附近交叉口組成的交通系統(tǒng)的通行能力。

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