[发明专利]一种改进的车道边容量优化设计方法

说明书

本发明公开了一种改进的车道边容量优化设计方法，属于交通管控和枢纽体交通设计领域，包括如下步骤：建立车道边容量模型、确定车道边容量模型的车道边设计参数和交通流参数；计算得到车道边设计容量并判断其是否满足预测容量，是则设计方案形成；否则进入下一步骤进行更优化设计；对模型的数学性质进行定性分析；修改车道边容量模型设计参数，重新循环进行设计容量计算。本发明的模型对枢纽体出入口设置所带来的司机的行为选择进行了考虑，真实反应了车道边的利用情况；能够较为准确的计算车道边真实容量；能够直观的反应影响车道边容量的因素并有效指导方案的优化设计；使用本发明设计的车道边，能够满足预测容量，从而保证车道边的通畅。

技术领域

本发明属于交通管控和枢纽体交通设计领域，具体而言是一种改进的车道边容量优化设计方法。

背景技术

车道边是指高铁车站、机场航站楼等枢纽体站厅层一侧提供车辆通行、短时停靠及旅客上下车进出站的特殊路段。由于车道边是经由道路交通到达枢纽体的必经之路，人、车流量大且交通状态复杂，极易产生拥堵，给枢纽体本身的服务水平造成极大的制约，严重的可能会波及周边道路交通系统的正常运行以及上下车旅客的安全。因此，对车道边的容量实现精确的评估，并进行安全合理且富有远见的设计是枢纽体交通体系建设成功的关键。

影响车道边容量及运行的因素有：道路条件，包括车道边条数、车道边路幅宽度、车道边有效长度等；交通流特性，包括车辆类型、车辆分布、停靠时间等；管制条件，包括为确保车道边正常运行而采取的分车道、分车型、限速、限时等措施。各个指标间存在相互影响关系，动态制约着车道边的容量，传统计算方法精度难以达到理想要求，在进行优化设计时也无法直观得表征到各物理参数和管制手段的选取上。

本发明基于时空消耗理论，提供了一种改进的车道边容量计算及其优化设计方法，能够较为精确的描述车道边投入运营后的真实容量，并能有效的指导优化设计方案的生成，以实现对车道边科学合理的设计，提高枢纽体道路交通运行效率和服务水平。

发明内容

本发明的目的是提供一种枢纽体站厅层车道边的容量评估及其优化设计方法，其核心是建立精确易行的车道边容量模型，对车道边容量进行计算后指导其改进方案的生成，达到优化设计的目的。

本发明采用的技术方案如下：依据原有设计方案和规划、工程、管控等条件，建立数学模型对车道边容量进行精确计算，并以此为指导进行优化设计。其中具体包括建立车道边容量模型、确定影响车道边容量的各参数的值、计算车道边设计容量、根据模型数学性质提出理论最优化方案、结合实际条件限制提出优化设计方案。

一、构建车道边容量模型分为三个步骤：

第一步：构建单一车型运行下的车道边容量模型。认为车道边的有效运营面积和有效运营时间为车道边的总体服务资源：

其中，C_s为车道边设计容量(pcu/h)；C_all为车道边每小时的总时空资源；C_r平均每辆车在使用车道边时的时空消耗；L_e为有效车道边长度(m)；B为车道边停车道宽度(m)；T为车道边运营时间；l为停车道车辆平均占用长度(m)；B_v为停车道上车辆平均占用宽度(m)；t_s为车辆平均停车时间；t_d为车辆进出车道边的损失时间。

第二步：扩展到混合车流运行下的单车道边容量模型：

考虑到不同车型的尺寸、上下客量以及对车道边时空资源的占有情况各有不同，因此车道边容量模型应当考虑不同车辆在交通流中的比例p_i，例如考虑私家车、出租车和大型巴士的情况下，三种车型在交通流中的比例为p_a：p_b：p_c，且p_a+p_b+p_c＝1，此时车道边的容量为：