專利名稱：：城市快速路互通立交交通流特征參數(shù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種用于城市快速路互通立交規(guī)劃設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)，尤其是涉及一種用于城市快速路互通立交的仿真設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：城市快速路(urbanexpressway)是為滿足城市中大容量、長距離、快速交通而修建的，設(shè)置中間連續(xù)分隔帶、采用全封閉、全立交、全部或部分控制出入的道路系統(tǒng)。快速路為車輛提供了在城市各區(qū)域間進(jìn)行快速、安全、舒適的交通出行的功能。而樞紐型互通式立交是快速路系統(tǒng)中的重要交通節(jié)點(diǎn)，是決定快速路能否發(fā)揮最大功能的關(guān)鍵。因此樞紐型互通式立交的規(guī)模和形式的科學(xué)合理性與否至關(guān)重要。目前，由于社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城區(qū)外延，人口和用地規(guī)模不斷的擴(kuò)大，城市內(nèi)跨區(qū)域、分組團(tuán)、長距離的客貨交通大幅度增加，增大了現(xiàn)狀路網(wǎng)的交通壓力。為了緩解急劇增長的交通需求和有限的道路交通設(shè)施之間的矛盾。雖然，近年來快速路在全國大量興建，但對快速路系統(tǒng)的研究，特別是快速路樞紐互通式立交的交通流特性及通行能力的研究尚屬空白。城市迅速發(fā)展，導(dǎo)致城市交通需求迅猛增加，造成供需矛盾加大。尤其在早、晚高峰期間，交通擁堵經(jīng)常發(fā)生在互通立交區(qū)出入口與交織區(qū)，使互通立交區(qū)成為快速路系統(tǒng)的"交通瓶頸"地段。為此，必須開展對快速路互通立交通行能力的研究，以科學(xué)指導(dǎo)城市快速路的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和交通管理。在進(jìn)行快速互通立交通行能力研究中，如何采集到全面、準(zhǔn)確、合理的現(xiàn)有互通立交交通流特征參數(shù)是至關(guān)重要的，目前，還沒有功能完備的互通立交交通流特性參數(shù)釆集裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中地不足，本實(shí)用新型提供一種城市快速路互通立交交通流特征參數(shù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)不但能方便、全面、快速地采集到交通流特征參數(shù)，而且還可以以圖示方式表示該特征參數(shù)，其輸出形式多樣化，為城市快速路互通立交通行能力的研究提供科學(xué)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型城市快速路互通立交交通流特征參數(shù)采集系統(tǒng)予以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是該系統(tǒng)包括分別與計(jì)算機(jī)聯(lián)接的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括多個(gè)車輛磁映像交通分析儀、車輛分型統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)和攝像機(jī)；所述數(shù)據(jù)采集模塊還包括照相機(jī)和手工計(jì)數(shù)器；所述車輛磁映像交通分析儀采用NC-97型車輛磁映像交通分析儀，所述車輛分型統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)釆用MetroCount車輛分型統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)采集模塊與計(jì)算機(jī)的聯(lián)接是所述數(shù)據(jù)采集模塊中各儀器端口與計(jì)算機(jī)端口的聯(lián)接。本實(shí)用新型城市快速路互通立交交通流特征參數(shù)采集系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括設(shè)置在各儀器內(nèi)的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，和AutoCAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模塊及文檔處理模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所具有的有益效果是由于本實(shí)用新型城市快速路互通立交交通流特征參數(shù)采集系統(tǒng)中采用了技術(shù)先進(jìn)的采集儀器，準(zhǔn)確地記錄交通流量、車速、車體長度，記錄路表溫度、路表濕滑干燥度和道路使用率等實(shí)測數(shù)據(jù)；并計(jì)算出車頭時(shí)距、密度等交通流特征參數(shù)。剔除無效數(shù)據(jù)后利用文檔處理模塊生成包含坐標(biāo)和時(shí)間的文檔，并采用AutoCAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模塊劃出車輛行駛軌跡的CAD圖。最終，數(shù)據(jù)輸出模塊以不同的文件格式如數(shù)據(jù)表格、圖表或圖形形式輸出結(jié)果，所獲得的快速路交通流特性，為快速路的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理提供了大量的科學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。圖l是本實(shí)用新型城市快速路互通立交交通流特征參數(shù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是快速路基本路段中采集儀器布置示意圖；圖3是合流區(qū)采集儀器布置示意圖；圖4是分流區(qū)采集儀器布置示意圖；圖5是交織區(qū)及匝道出入口采集儀器布置示意圖；圖6是左轉(zhuǎn)半定向、定向匝道采集儀器布置示意圖；圖7是環(huán)形匝道采集儀器布置示意圖；圖8是交織區(qū)車輛換車道行為觀測方案示意圖；圖9是合流區(qū)車輛換車道行為觀測方案示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示，本實(shí)用新型城市快速路互通立交交通流特征參數(shù)采集系統(tǒng)包括分別與計(jì)算機(jī)聯(lián)接的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括多個(gè)車輛磁映像交通分析儀、車輛分型統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、攝像機(jī)、照相機(jī)和手工計(jì)數(shù)器等還包括其它物品和耗材諸如巻尺、坡度尺、射釘槍、錘子、釘子、膠帶、反光背心、隔離墩等等。所述數(shù)據(jù)采集模塊與計(jì)算機(jī)的聯(lián)接是所述數(shù)據(jù)采集模塊中各儀器端口與計(jì)算機(jī)端口的聯(lián)接。所述數(shù)據(jù)處理模塊包括設(shè)置在各儀器內(nèi)的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，和AutoCAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模塊及文檔處理模塊。本實(shí)用新型城市快速路互通立交交通流特征參數(shù)采集系統(tǒng)，其中，所述車輛磁映像交通分析儀選擇了國際上先進(jìn)的NC-97型車輛磁映像交通分析儀，其功能是記錄交通流量、車速、車體長度，記錄路表溫度、路表濕滑干燥度和道路使用率等；可以計(jì)算出車頭時(shí)距、密度等。所述車輛分型統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)采用MetroCount車輛分型統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，其功能是通過記錄車軸經(jīng)過傳感器的時(shí)刻可以計(jì)算出速度、流量、車頭時(shí)距、軸距、軸數(shù)等。GPS全球定位系統(tǒng)可以提供高精度的車輛定位信息、記錄行駛速度、時(shí)間和行駛軌跡。在高處架設(shè)攝像機(jī)，拍攝道路和交通情況，來記錄道路條件、交通量、交通組成以及主線和匝道交織過程；可以與上述的相關(guān)采集儀器一同使用，剔除交通量采集儀采集到的失效數(shù)據(jù)；結(jié)合路面施劃的標(biāo)線，進(jìn)行車輛換車道位置的標(biāo)定。計(jì)算機(jī)用來設(shè)置數(shù)據(jù)采集儀的基本信息并存儲數(shù)據(jù)。照相機(jī)，用來拍攝道路條件、交通條件、儀器布設(shè)等各方面的現(xiàn)場照片。手工計(jì)數(shù)器，配合秒表用來同步記錄分合流區(qū)及交織區(qū)的高峰小時(shí)交通量。城市快速路互通立交交通流特征參數(shù)采集系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集工作主要內(nèi)容包括，橋上和橋下轉(zhuǎn)向交通量的人工調(diào)査，基本路段、分/合流區(qū)、交織區(qū)和匝道的數(shù)據(jù)采集，以及車輛運(yùn)行特性觀測等。這些實(shí)測數(shù)據(jù)一方面用于立交交通特性分析，另一方面用于理論分析、仿真模型的標(biāo)定、驗(yàn)證和仿真實(shí)驗(yàn)。對快速路基本路段交通流進(jìn)行觀測可獲得快速路交通流特性，為快速路的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理提供依據(jù)。實(shí)施例下面以對天津中心城區(qū)快速路上的衛(wèi)昆立交、天津津昆立交和天津津塘立三座具有典型代表的快速路互通立交交通流特征參數(shù)的采集為例描述本實(shí)用新型的儀器布置、數(shù)據(jù)采集、處理和輸出過程(1)在快速路基本路段的雙向8條車道上鋪設(shè)了多塊NC-97采集儀，為防止NC-97記錄其它車道車輛，將儀器錯開布置，圖2是儀器布置圖。(2)分/合流區(qū)交通特性比基本路段復(fù)雜。尤其是最外側(cè)車道在分/合流點(diǎn)前后的交通特性會發(fā)生變化。觀測時(shí)主要采用斷面觀測法。使用NC-97與MetroCount,可以得到各車道分車型的速度、交通量、車頭時(shí)距等數(shù)據(jù)，合流區(qū)儀器布置如圖3所示，分流區(qū)儀器布置如圖4所示。(3)交織區(qū)是交通流運(yùn)行最為復(fù)雜的區(qū)域，也是影響互通立交通行能力的重要因素。為了便于分析交織區(qū)的交通特性，分別對交織區(qū)及匝道出入口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，具體儀器布置如圖5所示。觀測時(shí)主要采用斷面觀測法和人工計(jì)數(shù)法。使用NC-97和MetroCount,可以得到各車道分車型的速度、交通量、車頭時(shí)距等數(shù)據(jù)。同時(shí)設(shè)置人工觀測點(diǎn)，使用機(jī)械式計(jì)數(shù)器，紀(jì)錄通過觀測點(diǎn)的車流量數(shù)據(jù)和交織車輛情況。(4)匝道是立交橋與周邊道路聯(lián)絡(luò)的重要通道，匝道的形式?jīng)Q定了互通立交的形式。匝道的平曲線和縱坡的組合形式對通行能力的影響亦比較復(fù)雜。上述選擇的三座立交橋已經(jīng)包含了所有較常用形式的匝道，包括左轉(zhuǎn)半定向匝道、S型右轉(zhuǎn)匝道和環(huán)形匝道。采用特定路段觀測法。使用NC-97和MetroCount,可以得到各車道分車型的速度、交通量、車頭時(shí)距等數(shù)據(jù)。對于半定向匝道(例如天津衛(wèi)昆立交)，每天早晚高峰時(shí)，大量來往于市區(qū)和北京、機(jī)場、塘沽區(qū)的車輛都經(jīng)過這條半定向匝道，交通量較大，對這條匪道進(jìn)行細(xì)致觀測有助于通過實(shí)測數(shù)據(jù)分析其通行能力。將NC-97分布于匝道各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行采集，同時(shí)在坡底和坡頂分別安裝兩臺MetroCount統(tǒng)計(jì)車輛在坡底和坡頂?shù)乃俣?。對于定向匝?例如天津津昆立交)，每天早晚高峰時(shí)，大量來往于市區(qū)和塘沽區(qū)的車輛都經(jīng)過這條定向匝道，交通量較大，對這條匝道進(jìn)行細(xì)致觀測有助于通過實(shí)測數(shù)據(jù)分析其通行能力。將NC-97分布于匝道各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行采集，同時(shí)在坡底和坡頂分別安裝兩臺MetroCount統(tǒng)計(jì)車輛在玻底和坡頂?shù)乃俣?。對于半定向匝道和定向匝道的儀器布置如圖6所示。對于S型右轉(zhuǎn)匝道(例如天津津塘立交)，在線形最不利及車速最低處，安裝了一塊NC-97，采集車速，用于標(biāo)定仿真模型中的車輛期望速度。對于環(huán)形匝道(例如天津津塘立交)，由于其四個(gè)半徑均較小，有的已接近最小極限值，因此很典型。由于匝道全天的流量不大，要用仿真的方法研究其通行能力，所以主要采用NC-97記錄交通流的速度，用于標(biāo)定這種匝道的車速。對于S型右轉(zhuǎn)匝道和環(huán)行匝道的儀器布置如圖7所示。換車道位置的數(shù)據(jù)采集方法是首先從合流區(qū)和交織區(qū)的一端開始，在路面上每隔10米噴一條白線，直到另一端。然后在高處架攝像機(jī)拍攝車輛運(yùn)行過程，通過后期統(tǒng)計(jì)分析，標(biāo)定出車輛一般換車道距離和強(qiáng)制換車道距離?，F(xiàn)場實(shí)施如圖8和圖9所示。其中，交織區(qū)上下游三角端導(dǎo)流線長31米和27米，交織區(qū)中心虛線為2米-4米，主線中心虛線為6米-9米；合流區(qū)上游三角端導(dǎo)流線長45米+36米=81米，合流區(qū)中心虛線為6米-9米。全球定位系統(tǒng)GPS可以最短每隔0.1秒記錄車輛所在的位置坐標(biāo)，從而可以計(jì)算出車輛的速度和加速度。因此，利用GPS的這一強(qiáng)大功能可以進(jìn)行典型車輛的加減速度特性觀測和各種匝道上車輛速度變化特性觀測。采用GPS進(jìn)行觀測的匝道包括右轉(zhuǎn)匝道、半定向匝道，環(huán)形匝道、S型右轉(zhuǎn)匝道。典型車型包括微型車(如夏利)、小客車(如北京吉普)、大客車(如金龍)、載重貨車(如東風(fēng)多利卡)。歷經(jīng)多天交通調(diào)査，采集到了上述三座天津快速路典型互通立交數(shù)300多小時(shí)的的交通流數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊的處理形成數(shù)據(jù)處理匯總表，如下表所示。數(shù)據(jù)處理匯總表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>以上觀測的數(shù)據(jù)可以用儀器自身數(shù)據(jù)處理模塊或相關(guān)數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行分析，對于環(huán)形交叉口調(diào)查車牌照數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)，可以分別采用環(huán)形交叉口轉(zhuǎn)向比例程序在"直行-左轉(zhuǎn)-右轉(zhuǎn)〃和、、直行-右轉(zhuǎn)-左轉(zhuǎn)〃兩種不同的優(yōu)先級下對每5分鐘的車牌照數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配統(tǒng)計(jì)，得到入口每輛車的運(yùn)行方向，從而確定轉(zhuǎn)向比例。另外，GPS數(shù)據(jù)處理程序可以截取任意時(shí)間段的數(shù)據(jù)，剔除無效數(shù)據(jù)后利用文檔處理模塊生成包含坐標(biāo)和時(shí)間的文檔，并采用AutoCAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模塊劃出車輛行駛軌跡的CAD圖。最終，數(shù)據(jù)輸出模塊以不同的文件格式如數(shù)據(jù)表格、圖表或圖形形式輸出結(jié)果，所獲得的快速路交通流特性，為快速路的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理提供了大量的科學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。綜上所述，利用本實(shí)用新型參數(shù)采集系統(tǒng)通過對城市快速路典型互通立交區(qū)觀測，收集到了快速路基本路段，互通立交分/合流區(qū)、交織區(qū)和各種匝道的交通流特征參數(shù)；為后期建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫及通行能力理論分析模型、確定服務(wù)水平的速度和密度、建立適合該城市快速路互通立交交通流特性的通行能力分析模型，最終以該模型指導(dǎo)城市快速路互通立交選型的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。盡管結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行了上述描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之列。權(quán)利要求1.一種城市快速路互通立交交通流特征參數(shù)采集系統(tǒng)，包括分別與計(jì)算機(jī)聯(lián)接的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括多個(gè)車輛磁映像交通分析儀、車輛分型統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)和攝像機(jī)；所述數(shù)據(jù)采集模塊還包括照相機(jī)和手工計(jì)數(shù)器；所述車輛磁映像交通分析儀采用NC-97型車輛磁映像交通分析儀，所述車輛分型統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)采用MetroCount車輛分型統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)采集模塊與計(jì)算機(jī)的聯(lián)接是所述數(shù)據(jù)采集模塊中各儀器端口與計(jì)算機(jī)端口的聯(lián)接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城市快速路互通立交交通流特征參數(shù)采集系統(tǒng)，其特征在于-所述數(shù)據(jù)處理模塊包括設(shè)置在各儀器內(nèi)的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，和AutoCAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模塊及文檔處理模塊。專利摘要本實(shí)用新型公開了一種城市快速路互通立交交通流特征參數(shù)采集系統(tǒng)，包括分別與計(jì)算機(jī)聯(lián)接的數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括多個(gè)車輛磁映像交通分析儀、車輛分型統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)和攝像機(jī)。所述數(shù)據(jù)采集模塊還包括照相機(jī)和手工計(jì)數(shù)器。所述車輛磁映像交通分析儀采用NC-97型車輛磁映像交通分析儀，所述車輛分型統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)采用MetroCount車輛分型統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)。所述數(shù)據(jù)采集模塊與計(jì)算機(jī)的聯(lián)接是所述數(shù)據(jù)采集模塊中各儀器端口與計(jì)算機(jī)端口的聯(lián)接。所述數(shù)據(jù)處理模塊包括設(shè)置在各儀器內(nèi)的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，和AutoCAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模塊及文檔處理模塊。所獲得的快速路交通流特性，為快速路的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理提供了大量的科學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。文檔編號G08G1/01GK201218988SQ20082007413公開日2009年4月8日申請日期2008年3月20日優(yōu)先權(quán)日2008年3月20日發(fā)明者建周,周榮貴,靖方,偉曾,朱兆芳,王新歧,王曉華,剛董,趙建偉,邱志明申請人:天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院