[发明专利]大型枢纽立交交织区最佳距离确定方法

摘要

本发明属于道路设计技术领域，为实现对每个决策主体的微观行为进行具体描述与仿真，能够仿真出交织区内复杂交通环境下驾驶行为和交通冲突行为特征，使得大型枢纽立交交织区内部各个环节交通流的非线性动力学行为如无序现象得到了深入分析，为寻求最佳大型枢纽立交交织区长度提供基础研究支撑。为此，本发明采取的技术方案是，大型枢纽立交交织区最佳距离确定方法，包括下列步骤：1.1道路模型的建立：1.2道路模型的仿真条件：1.3演化规则：1.4实验换道规则出入口条件1.5实验仿真运用元胞自动机模型进行仿真；根据仿真结果选取交织区1最佳长度值、交织区2最佳长度值。本发明主要应用于道路设计。

主权项

一种大型枢纽立交交织区最佳距离确定方法，其特征是，包括如下步骤：1.1道路模型的建立：立交主线设置五个平行车道，行驶在左侧直行车道上的左右转车辆需要通过交织区1换道至道路右侧的左右转车道行驶；行驶在道路右侧左右转车道上的直行车辆同样需要通过交织区1换道至道路左侧的直行车道行驶；进入匝道的左右转车辆需要根据自身左右转需要，通过交织区2换道左转匝道或右转匝道完成左右转功能；1.2道路模型的仿真条件：建立元胞自动机模型，主线总长度为L，交织区1长度为Lc1，左右转车道分离后主线直行道长度为L1，匝道中，交织区2长度为Lc2；每个元胞长度为1m，每标准车占据5个元胞，仿真步长为1s。设元胞i或为空或被速度为v的车辆占据，v只能取0，1，2，…，vmax整数值，其中vmax是车辆所允许的最大速度；在匝道取限速值为vmax1；用x(i,k)与v(i,k)分别表示第i辆车在k时刻的位置和速度，d(i,k)为第i辆车在k时刻与第i+1量车之间空的元胞数，l为每辆车占据的元胞数，则有：d(i,k)=x(i+1,k)‑x(i,k)‑l，d(i,k)other是第i辆车在第k时与旁车道上的前车间的空元胞数；d(i,k)back是第i辆车在第k时与旁车道上的后车之间的空元胞数；dsafe是确保车辆不会发生撞车的安全距离；随机慢化概率p的取值范围为0到1；1.3演化规则：1）仿真车辆加速:v(i,k+1)=min(v(i,k)+1,vmax)；表明驾驶员期望以最大速度在道路上行驶，在限速时间段内,v(i,k+1)=min(v(i,k)+1,vmax1),vmax1为限速区段被限制最高车速；2）仿真车辆减速: v ( i , k + 1 ) = v ( i , k ) ( v ( i , k ) ≤ v ( i + 1 , k ) + d ( i , k ) - d safe ) v ( i + 1 , k ) ( v ( i , k ) ≥ v ( i + 1 , k ) + d ( i , k ) - d safe ) ; 即驾驶员为避免和前车发生碰撞并保持安全车距而采取减速措施；3）仿真车辆以概率p随机慢化:v(i,k+1)=max(v(i,k)‑1,0)；反映现实中由各种不确定因素造成的车辆减速；4）仿真车辆运动:x(i,k+1)=x(i,k)+v(i,k+1)；即车辆按照调整后的速度向前行驶,进入下一仿真步；1.4实验换道规则涉及到4套换道机制，如下所示：(1)在正常行驶的主线路段上,采取正常的换道机制，即:①d(i,k)d(i,k)；③d(i,k)back>vother+dsafe；④d(i,k)other>vmax；⑤rand()d(i,k)；③d(i,k)back>vother+dsafe；④d(i,k)other>vmax；(3)当车辆与旁道前后车辆距离满足最小安全距离时，便进行换道，此时，换道机制如下所示：①d(i,k)back>dsafe；②d(i,k)other>dsafe；(4)强制换道机制，如下所示：①d(i,k)back>1；②d(i,k)other>1。出入口条件采取开口边界条件，入口处,采取概率与安全条件控制入口车辆。即:①rand()l+dsafe.pentrance为入口进车概率；l为车长；xlast为道路上最后一辆车的车头位置所在；当入口条件满足上述两条件时，入口处进入一辆车；出口处,车辆正常的驶出；1.5实验仿真设计速度为60km/h，对应设计通行能力为1400pcu/(h·ln)，最大通行能力为1800pcu/(h·ln)。在交通的实际运行中，选取道路交通量为道路最大通行能力，即交通量为1800pcu/(h·ln)；实验中，主线总长度为L取400m，由400个元胞构成；交织区1长度Lc1取值范围为80～180m之间；左右转车道分离后主线直行道长度为L1取值为100，由100个元胞构成，匝道中，交织区2长度Lc2取值范围为60～140m之间。vmax取值为17，对应着实际速度为60km/h；匝道最高限速vmax1取值为11，对应为40km/h，主线车辆初始速度v的大小控制在12到vmax间；运用元胞自动机模型进行仿真；根据仿真结果选取交织区1最佳长度值、交织区2最佳长度值。