[发明专利]城市快速路互通立交仿真设计系统及建立设计模型的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种城市快速路互通立交规划设计系统，尤其是涉及一种用于城市快速路互通立交的仿真设计系统。

背景技术

城市快速路(urban expressway)是为满足城市中大容量、长距离、快速交通而修建的，设置中间连续分隔带、采用全封闭、全立交、全部或部分控制出入的道路系统。快速路为车辆提供了在城市各区域间进行快速、安全、舒适的交通出行的功能。而枢纽型互通式立交是快速路系统中的重要交通节点，是决定快速路能否发挥最大功能的关键。因此枢纽型互通式立交的规模和形式的科学合理性与否至关重要。

目前，由于社会经济的快速发展，城区外延，人口和用地规模不断的扩大，城市内跨区域、分组团、长距离的客货交通大幅度增加，增大了现状路网的交通压力。为了缓解急剧增长的交通需求和有限的道路交通设施之间的矛盾。虽然，近年来快速路在全国大量兴建，但对快速路系统的研究，特别是快速路枢纽互通式立交的交通流特性及通行能力的研究尚属空白。城市迅速发展，导致城市交通需求迅猛增加，造成供需矛盾加大。尤其在早、晚高峰期间，交通拥堵经常发生在互通立交区出入口与交织区，使互通立交区成为快速路系统的“交通瓶颈”地段。为此，必须开展对快速路互通立交通行能力的研究，以科学指导城市快速路的规划、设计和交通管理，同时，对各大城市交通网络的规划、设计和交通管理将起到十分重要的示范作用，此项研究将弥补我国在该领域的空白。

当前，针对快速路互通立交存在的主要问题有以下几点：

1)对快速路互通立交整体交通流特性尚未进行过系统研究。迄今为止，大部分研究关注于非饱和交通条件下的立交局部，如分/合流区、加减速车道等。这些局部的研究成果并不能解决饱和交通状态下整个互通立交出现的拥堵问题。随着城市交通量的迅猛增长，各大城市，诸如：天津市快速路在通车短短一年的时间里，就已经出现了大流量的路段(2007年日交通量：北-南方向44738辆、南-北方向41000辆，较2006年增长了近25％)。预测运行多年后，快速路上交通量会逐渐趋于饱和状态，因此对饱和状态下的城市快速路互通立交的整体交通流特性进行研究是十分必要的。

2)互通立交的设计阶段对通行能力的计算方法缺乏科学依据，对互通立交远景预测交通量的适应性尚无科学评定方法。目前，由于在快速路设计中通常采用“各方向进口车道的通行能力乘以一定系数”的方法来计算互通立交通行能力，且未对分/合流区和交织区通行能力进行验算，往往导致计算不准的后果。而如果计算结果过大，立交的规模和造价将大幅提高，不仅占用了城市用地，而且导致建设成本的增加和基础设施的闲置浪费；如果计算结果过低，则不能满足交通量发展的需求，同时降低了对交通量变化的适应能力，与路段通行能力不匹配，成为快速路上的交通瓶颈，影响城市交通。

城市快速路互通立交的规模及形式的确定应依据远期交通量的合理预测值。远期交通量是在城市发展到一定时期后的交通预测。城市不断的变化发展，导致互通立交周边的路网和交通需求也在不断的变化，因此互通立交转向交通的比例也随之变化。互通立交的设计规模和形式对远期预测的交通量的适应程度有多大？不适应时应采取什么方案和措施？这些问题都需要去研究。另外，目前国内外众多的分析软件中尚无一个适合分析快速路互通立交通行能力的有力工具，因此通过研究探索一套城市快速路互通立交通行能力分析及预测软件也是普遍的需求。

综上所述，改进互通立交通行能力的计算方法、合理确定互通立交的规模和形式，对提高互通立交的适应性、节约城市用地、减少交通噪音、改善城市环境等都具有十分重要的意义。

3)国内快速路及城市道路交叉设计规程正在编制中，快速路互通立交的设计缺乏规范指导。我国修建快速路的时间不长，快速路及其组成部分-互通立交的规划与设计，目前尚处于大量实践、经验积累和理论研究阶段。快速路及城市道路交叉设计规程编制速度迟缓，在快速路互通立交设计中，设计人员大都参照《公路路线设计规范》、《城市道路设计规范》等国内外资料及其他技术标准。在使用过程中发现国内规范的一些指标并不适用于快速路互通立交设计，主要表现在：《公路路线设计规范》指标过高，城市快速路互通立交由于城市用地限制不能达到它的要求；《城市道路设计规范》等相关指标又相应过低，快速路互通立交要满足车辆的高速分/合流和交织，参照以上规范和标准显然不合适。并且规范中没有提供互通立交通行能力分析计算方法及服务水平指标体系，国外的参考资料又不符合我国具体国情，因此如何完善互通立交通行能力分析计算方法及服务水平指标体系，指导快速路的规划设计已成为当务之急。

发明内容