[发明专利]一种基于交通运行稳定性的互通立交桥整体通行能力计算方法

摘要

本发明涉及一种确定互通立交桥整体通行能力的方法。该方法通过对互通立交桥各个组成部分适应交通量的分析，结合各个交通流向分布情况，计算出整个互通立交桥通行能力，为互通立交桥规划和互通立交桥选型以及交通管理提供依据。本发明的具体技术方案为：首先对互通立交桥各个组成部分进行分析，确定各组成部分适应通行能力；确定互通立交桥各个进口不同流向的交通与立交桥其他进口流向的交通拓扑关系，在互通立交桥整体运行稳定性的原则下，根据上述关系以及各个组成部分的通行能力建立约束条件；进而通过优化各个进口交通量计算出互通立交桥整体适应通行能力。

主权项

1.一种基于交通运行稳定性的互通立交桥整体通行能力计算方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：将互通立交桥组成部分分为分流区、合流区、交织区和匝道4类，然后按类别对互通立交桥的各个组成部分编号，记为mn，其中m表示互通立交桥的组成部分所属类别，m∈{D、M、W、R}，D、M、W、R分别表示互通立交桥的分流区、合流区、交织区和匝道；n为正整数，用mn表示互通立交桥第m类中第n个组成部分的编号；步骤二：计算互通立交桥各组成部分的通行能力；1)计算分流区通行能力当分流区单方向车道数为2时，分流区通行能力为3900pcu/h；当分流区单方向车道数为3时，分流区通行能力为6000pcu/h；当分流区单方向车道数为4时，分流区通行能力为8100pcu/h；2)计算合流区通行能力当合流区单方向车道数为2时，合流区通行能力为4100pcu/h；当合流区单方向车道数为3时，分流区通行能力为6200pcu/h；当合流区单方向车道数为4时，合流区通行能力为8300pcu/h；3)计算交织区的通行能力当互通立交桥交织区为第I类交织区时，其通行能力值如表1；当互通立交桥交织区为第II类交织区时，其通行能力值如表2；表1第I类交织区的通行能力值表2第II类交织区的通行能力值4)计算匝道通行能力(1)左转半定向匝道：当匝道设计速度为40km/h时，其通行能力值为1700pcu/h；当匝道设计速度为50km/h时，其通行能力值为1900pcu/h；(2)右转定向匝道：当匝道设计速度为40km/h时，其通行能力值为1700pcu/h；当匝道设计速度为50km/h时，其通行能力值为1900pcu/h；(3)环形匝道：当匝道设计速度为30km/h时，其通行能力值为1600pcu/h；当匝道设计速度为40km/h时，其通行能力值为1700pcu/h；当匝道设计速度为50km/h时，其通行能力值为1900pcu/h；步骤三：建立互通立交桥每个进口各个交通流向的交通在互通立交桥各个组成部分与其他进口各流向交通的拓扑关系记q_ij——第i进口，第j流向的交通量，i＝1，2，3，4，j＝1，2，3，i1，i2，i3分别表示第i进口的右转、左转和直行流向；r_ij——第i进口，第j流向的交通量占第i进口总交通量的百分比，i＝1，2，3，4，j＝1，2，3，i1，i2，i3分别表示第i进口的右转、左转和直行流向；并且：q_ij＝q_ir_ij    (1)q_i＝q_i1+q_i2+q_i3    (2)对互通立交桥第mn个组成部分，通过该组成部分的交通量为：SSqmn=Σi,jImnijqij---(3)]]>其中，m∈{D、M、W、R}，n为正整数，D、M、W，R分别表示分流区、合流区、交织区与匝道；mn表示互通立交桥的m类中第n个组成部分；其中，SSq_mn为通过互通立交桥第mn个组成部分的交通量；步骤四：建立每个进口交通流向与其他进口交通流向在各个组成部分的约束条件；对互通立交桥的第mn个组成部分，m∈{D、M、W、R}，n为正整数，建立约束条件如下：Σi,jImnijqij≤Cmn]]>m∈{D、M、W、R}，n为正整数    (4)其中，q_ij——第i进口，第j流向的交通量，i＝1，2，3，4，j＝1，2，3，i1，i2，i3分别表示第i进口的右转、左转和直行流向，并且满足：C_mn为互通立交桥第mn个组成部分通行能力；当该组成部分为分流区时，C_mn为分流区通行能力；当该组成部分为合流区时，则C_mn为合流区通行能力；当该组成部分为交织区时，则C_mn为交织区通行能力；当该组成部分为匝道时，则C_mn为匝道通行能力；步骤五：计算每个进口所适应的交通量和互通立交桥整体通行能力；在已知第i进口第j流向的交通量占第i进口总交通量的百分比r_ij，i＝1，2，3，4，j＝1，2，3的条件下；(1)计算每个进口适应交通量q₁，q₂，q₃，q₄目标函数：C＝Max(q₁+q₂+q₃+q₄)    (5)C-为互通立交整体的通行能力(pcu/h)约束条件：m∈{D、M、W、R}，n为正整数q_i＝q_i1+q_i2+q_i3，i＝1，2，3，4q_ij＝q_ir_ij，i＝1，2，3，4，j＝1，2，3满足约束条件的q₁，q₂，q₃，q₄就是互通立交桥4个进口所适应的交通量，分别记为q′₁，q′₂，q′₃，q′₄；(2)计算互通立交整体的通行能力：C＝q′₁+q′₂+q′₃+q′₄    (6)式中，C-为互通立交整体的通行能力(pcu/h)；q′₁，q′₂，q′₃，q′₄-分别为互通立交桥四个进口所适应的交通量(pcu/h)。