專利名稱：快速路輔助設計系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種交通工程設計輔助系統(tǒng)，尤其涉及一種面向快速路設計的輔助計算與設計評價系統(tǒng)。
背景技術：
目前，對快速路設計的基礎理論與技術已經基本成熟，特別對于通行能力計算、出入口平順性計算等方面，均有成熟的計算公式與規(guī)范表格可以應用?？焖俾吩O計包括有許多復雜的工程模型一是通行能力，根據(jù)不同的對象有著不同的計算模型，且在運用模型過程中需要考慮大量的輸入條件，諸如道路等級、車輛構成、 車道寬度、側向凈寬等，極大的占用了快速路設計者的精力。二是出入口設計，需要在一定的預測流量基礎上，得出根據(jù)相鄰出入口不同組合關系(進-出、出-進、進-進、出-出) 下兩者之間的距離，同時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，避免因為某出入口的擁堵影響到快速路主線或平面道路交叉口。上述兩項內容，其工作量很大，迄今為止，還未見有相適應的輔助設計系統(tǒng)。同時，對城市快速路設計方案的評估也依然是使用傳統(tǒng)的定量計算方法，其結果真實性差。隨著計算機系統(tǒng)在各個領域的廣泛應用，尤其是在交通工程設計方面，非常需要一種能充分利用計算機手段，改進快速路交通設計中關于通行能力與交叉口間距的設計方法，進而更加科學合理地對快速路交通設計做出評估，以完善快速路設計體系，提高設計效率，改進方案比對的效率。

發(fā)明內容
針對上述現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供一種快速路交通設計輔助設計系統(tǒng)。本發(fā)明的本質是將交通設計技術的研究成果與計算機系統(tǒng)項結合，使其計算機程序化，從而使快速路交通設計更加可靠、方便、快速。本發(fā)明快速路交通設計輔助設計系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能主要包括以快速路通行能力模型和出入口設計模型為基礎，得出快速路通行能力和出入口間距， 并對出入口設計做出科學合理的評價。本發(fā)明輔助設計系統(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，即可自動得出快速路通行能力、出入口設計方案及評價，完善了目前快速路設計體系，提高了設計中方案比對的效率，從而提高了設計效率。為了解決上述技術問題，本發(fā)明快速路交通設計輔助設計系統(tǒng)予以實現(xiàn)的技術方案是包括—快速路交通設計平臺，所述設計平臺為一人機對話界面；一存儲單元，所述存儲單元存儲有預先定義的規(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計方案綜合評價模型；
其中(一 )所述快速路通行能力模型，包括理想條件下第i級服務水平的最大服務交通量和單向車道設計通行能力，分別表示為MSVi = CbX (VZC)i (1)公式(1)中MSVi——理想條件下第i級服務水平的最大服務交通量，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級服務交通量與基本通行能力之比，根據(jù)根據(jù)《城市快速路設計規(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，單向車道設計通行能力表示為Cd = MSVi XfNXfwX fHV (2)公式O)中Cd——單向車行道設計通行能力，即在具體條件下，采用i級服務水平時所能通行的最大服務交通量，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，fN = 1 ；車道數(shù)為2 時，fN = 1. 95 ；車道數(shù)為3 時，fN = 2. 72 ；車道數(shù)為4 時，fN = 3. 22 ；fw——車道寬度及側向凈寬修正系數(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
權利要求
1. 一種快速路輔助設計系統(tǒng)，包括一快速路交通設計平臺，所述設計平臺為一人機對話界面，其特征在于還包括一存儲單元，所述存儲單元存儲有預先定義的規(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計方案綜合評價模型； 其中(一)所述快速路通行能力模型，包括理想條件下第i級服務水平的最大服務交通量和單向車道設計通行能力，分別表示為 MSVi = CbX (YZC)1 (1) 公式(1)中MSVi——理想條件下第i級服務水平的最大服務交通量，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級服務交通量與基本通行能力之比，根據(jù)《城市快速路設計規(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，單向車道設計通行能力表示為 Cd = MSViXf, Xfw Xfav (2) 公式O)中Cd——單向車行道設計通行能力，即在具體條件下，采用i級服務水平時所能通行的最大服務交通量，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，fN = 1 ； 車道數(shù)為2時，fN = 1. 95 ； 車道數(shù)為3時，fN = 2. 72 ； 車道數(shù)為4時，fN = 3. 22 ；fw——車道寬度及側向凈寬修正系數(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，側向凈寬和車道寬度的單位均為m ；fnfm-大型車對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，利用多個地點車速檢測器采集關鍵節(jié)點的速度，在一計算機系統(tǒng)中至少包括平順度的計算模型和道路模型，利用所述平順度的計算模型對交通調查數(shù)據(jù)進行分析和處理，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、對各類道路交通條件下的速度均方差進行交通調查，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，建立平順度的計算模型 y = e_ax (4) 公式⑷中α為駕駛員的駕駛特性相關參數(shù)，α是以實際調查得到的車速均方差分布特征值對應的平順度值計算得到的，α在0. 05 0. 1之間；X為速度均方差，單位km/h，當?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，當平順度為1時速度均方差為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)該平順度的計算模型，確定臨界平順度值，即將實地調查中得到的30百分位車速均方差對應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，并結合現(xiàn)場調查數(shù)據(jù)進行交通仿真軟件的參數(shù)標定，其參數(shù)標定的條件是仿真車速均方差與實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路網(wǎng)并確定輸入和輸出參數(shù)； 所述的基礎路網(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)至少包括關鍵節(jié)點的速度、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、將所述的多個地點車速檢測器設置在關鍵節(jié)點處，以準確地確定在各類組合情形下出入口的平順度，其中，所述關鍵節(jié)點是指檢測速度的關鍵位置，所述關鍵節(jié)點包括所有特征點，即減速渠化段起點、出口起點、出口終點、入口起點、入口終點、入口加速段終點；另外，在上述各關鍵節(jié)點之間以IOm為間隔均布地點車速檢測器；除此之外，在首尾關鍵節(jié)點的上下游IOOm范圍內以25m為間隔均布地點車速檢測器；步驟2-6、以所確定的道路為基礎，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，以當前出入口最小間距值為基礎遞增一個步長后，返回步驟2-4，重新進行微觀交通仿真；其中的步長根據(jù)出入口組合類型不同在20m IOOm范圍內選取；步驟2-8、此時所對應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)權利要求1所述的快速路輔助設計系統(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)記錄到存儲單元的數(shù)據(jù)庫文件中。
3.根據(jù)權利要求2所述的快速路輔助設計系統(tǒng)，其特征在于所述快速路主線通行能力是根據(jù)快速路的基本設置，輸出快速路通行能力，即從計算機的輸入端輸入車道數(shù)、車道寬度、有無障礙物、側向凈寬、大型車所占比例數(shù)據(jù)，并對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)進行標定，從而輸出基于快速路交通流參數(shù)標定結果的和基于快速路設計規(guī)程的快速路通行能力。
4.根據(jù)權利要求2所述的快速路輔助設計系統(tǒng)，其特征在于所述交織區(qū)通行能力是根據(jù)交織區(qū)的基本設置形成交織區(qū)的通行能力，即從計算機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)標定的交織區(qū)通行能力計算模型得出交織區(qū)通行能力
5.根據(jù)權利要求2所述的快速路輔助設計系統(tǒng)，其特征在于所述快速路立交通行能力是針對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、立交關鍵區(qū)域交織流量比形成其通行能力，即從計算機的輸入端輸入立交類型、關鍵區(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)權利要求1所述的快速路輔助設計系統(tǒng)，其特征在于所述快速路出入口最小間距設計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)范中給出的間距標準及符合地區(qū)交通特征的間距標準；即從計算機輸入端輸入出入口類型、主線設計車速、輔道設計車速；并從存儲單元的數(shù)據(jù)庫文件中選取對應的規(guī)范最佳平順性取值、天津快速路系統(tǒng)設計研究推薦值、城市快速路設計規(guī)程推薦值、北京市政院設計推薦值、中國城市規(guī)劃設計研究院設計推薦值進行輸出，并與計算機輸出的快速路最小間距推薦值進行對比。
7.根據(jù)權利要求1所述的快速路輔助設計系統(tǒng)，其特征在于所述快速路出入口設計評價是根據(jù)快速路基本信息及快速路出入口仿真得到結果對快速路出入口設計方案進行的綜合評價，即從計算機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；從計算機輸出端輸出快速路出入口平順度、主線延誤、輔助設計方案的綜合評分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速路輔助設計系統(tǒng)，包括快速路交通設計平臺；存儲預先定義的規(guī)則和數(shù)據(jù)庫文件的存儲單元；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)及存儲單元中的模型得出通行能力；出入口最小間距設計模塊，用于根據(jù)一組給定的出入口組合類型、主線及輔路設計車速及存儲單元中的平順性模型完成最小間距設計；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單元中的交通仿真軟件得出主線延誤；快速路輔助設計綜合評價模塊，對上述得出的設計結果進行綜合評分，得出評價結果。本發(fā)明可自動得出設計方案及評價，完善了快速路設計體系，提高了方案比對的效率和設計效率。
文檔編號G06F17/50GK102201021SQ20111010787
公開日2011年9月28日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權日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 申請人:天津市市政工程設計研究院