论文部分内容阅读
摘要：本次研究使用层次分析法计算出了四项线形设计指标在互通立交安全评价中的权重大小。然后利用仿真软件VISSIM对变速车道长度进行模拟仿真，最后综合行车安全、工程对环境的影响和工程造价等各方面因素，提出这一指标的推荐值，并与《公路路线设计规范》中相应的值比。
关键词：互通立交 变速车道长度 VISSIM 安全评价
1 概述
在高速公路建设中，互通式立交也是高速公路的重要组成部分，是具有空间多层结构形态和立体交通转向功能的专用设施。全国各级公路尤其是交叉口的交通事故异常严重。我国已经开始对道路交通安全评价进行系统研究，对某些道路交叉口也实施了初步的道路交通安全评价。
2 建立线形设计指标的层次分析结构模型
2.1 建立层次结构模型
层次结构具体分为：主要线形设计指标A：主线纵曲线A1、匝道平曲线A2、匝道纵坡度A3、变速车道长A4。
2.2 构造判断矩阵
根据以往对于调查数据的处理和分析，总结模型中各因素对运行速度影响的重要性为：主线纵坡度A1<匝道纵坡度A3<变速车道长A4<匝道平曲线半径A2。一层与第二层的判断矩阵见表2.1。
表2.1 第一层与第二层的判断矩阵
2.3 层次单排序及其一致性检验
第一层与第二层之间的排序计算为：
①分别计算该矩阵（见表2.1）各行元素乘积的四次根：
根据公式:=n（i=1，…，n）
进行归一化处理得其相对重要性权重为：
w1=0.0550 w2=0.5638 w3=0.1178 w4=0.2634
②对其一致性检验：
AW=λmaxW=λmax0.05500.56380.11780.2634解得λmax=4.1363
CI===0.0454
CR===0.0504<0.10(RI由表2.2查得)
平均随机一致性指标RI的值见表2.2：
表2.2 平均随机一致性指标RI的值
因此，层次单排序的结果有满意的一致性，判断矩阵中的元素取值符合要求。故得到互通立交中主要线形设计指标的权重。
3 运用vissim软件进行交通仿真实验
首先是苜蓿叶型互通立交的设计图为基础，建立在Vissim4.2当中的互通立交规划路网图[1]。
互通式立交变速车道是主线车道和匝道之间段的附加车道，它是互通式立交的一个重要组成部分。变速车道是整个互通立交系统中最易发生交通事故的地方[2]。其具体表现如：分流端的减速车道长度不够，汽车来不及减速而撞护栏；分流端减速车道设置不明显，汽车驶过而错过转弯；合流端设置不合理，车辆提前进入主线发生交通事故等。可见，变速车道设置的合理与否，对于提高行车的安全舒适性，减小交通事故的发生，保证交通流的畅通意义重大。
由于我国现行的《公路路线设计规范》在变速车道相关条款中主要是参考国外的一些数据，而在实际设计中存在着一些不足，下面就变速车道的长度在设计中的这些不足问题进行探讨。
3.1 变速车道长度的仿真实验 本次模型中主要研究的是平行式变速车道的长度，进行仿真实验并比较分析通行能力随车道长度变化规律，综合安全评价各种因素，最终提出在各种设计速度下，相应变速车道长度的推荐值。
下面以设计速度100km/h和设置150米的减速车道为例，设置结果统计的时间间隔600s和总仿真时间3600s，点击仿真键，待仿真过程结束后，查看评价结果文件，并整理相关数据。然后用以上同样的方法，在设计速度为100km/h，减速车道长度分别为180m、200m、220m时，做出不同变速车道的特征数据采集点的评价结果表。
3.2 仿真结果分析与研究 汇总上述数据，得出在主线设计速度为100km/h、匝道设定速度为70km/h且减速车道为单车道的情况下，不同长度的变速车道上平均运行速度和可通过交通量[3]。如下表所示：
表3.1 同长度的减速车道评价结果对比表
结合以上数据和图表的分析，可得出：在设计速度为100km/h，减速车道为单车道的情况下，减速车道长度的推荐值为180m。若超过180m，会造成占地面积增大和工程费用增加[4]。汇总本次研究结果，并与我国《公路路線设计规范》中的相关值进行比较：
表3.2 研究推荐值与规范表的比较
4 结论与展望
本次研究首先通过层次分析法，得出所要研究的四项线形设计指标的各自权重。然后利用VISSIM仿真软件，建立苜蓿叶型互通立交的模型，研究不同线形指标下立交的通行能力，同时也应考虑到其他环境影响因素，结合分析环境影响因素，最终得出满足综合安全评价的线形设计指标。主要结论如下所示：①在所研究的互通立交的四个线形设计指标中，各自所占的权重为：匝道平曲线为0.5638，变速车道长为0.2634，匝道纵坡度为0.1178，主线纵坡度0.0556。②在主线设计速度为100km/h，匝道设计速度为40km/h的情况下，综合行车安全、对环境的影响、工程费用及施工量等各方面因素，通过比较平均运行速度和单位时间内可通过交通量，提出了以下推荐值：变速车道长见表3.3所示。由于互通立体交叉口运行规律的随机性与复杂性，加之交通调查过程当中所选择交叉口数量较少并且不全具有普遍性，故在论文当中难免存在缺陷与不足：①由于受能力和时间的限制，本次论文中只研究了互通立交的变速车道长度这一主要线形设计指标，对于也会影响到互通立交安全评价的线形设计指标，并没有做详细的研究与分析。②本次论文只是在计算机仿真的环境中，对仿真结果进行分析与研究，从而得出线形设计指标的推荐值。并未以现有工程为依托，进行实际立交的安全性评价。
参考文献：
[1]VISSIM软件教程.辟途威交通科技（上海）有限公司（中文版权）.2006(11).
[2]许金良.互通式立交匝道横断面和连接部CAD设计方法[科技论文].西安公路交通大学学报，2001年(4).63-65.
[3]史扬，陈永胜.下坡路段的道路线形设计安全评价方法研究[科技论文].道路交通与安全.2009(2).32-35.
[4]王浩.立交枢纽的微观仿真模型和系统的研究.[学位论文].天津大学经管学院.2004(12).
关键词：互通立交 变速车道长度 VISSIM 安全评价
1 概述
在高速公路建设中，互通式立交也是高速公路的重要组成部分，是具有空间多层结构形态和立体交通转向功能的专用设施。全国各级公路尤其是交叉口的交通事故异常严重。我国已经开始对道路交通安全评价进行系统研究，对某些道路交叉口也实施了初步的道路交通安全评价。
2 建立线形设计指标的层次分析结构模型
2.1 建立层次结构模型
层次结构具体分为：主要线形设计指标A：主线纵曲线A1、匝道平曲线A2、匝道纵坡度A3、变速车道长A4。
2.2 构造判断矩阵
根据以往对于调查数据的处理和分析，总结模型中各因素对运行速度影响的重要性为：主线纵坡度A1<匝道纵坡度A3<变速车道长A4<匝道平曲线半径A2。一层与第二层的判断矩阵见表2.1。
表2.1 第一层与第二层的判断矩阵
2.3 层次单排序及其一致性检验
第一层与第二层之间的排序计算为：
①分别计算该矩阵（见表2.1）各行元素乘积的四次根：
根据公式:=n（i=1，…，n）
进行归一化处理得其相对重要性权重为：
w1=0.0550 w2=0.5638 w3=0.1178 w4=0.2634
②对其一致性检验：
AW=λmaxW=λmax0.05500.56380.11780.2634解得λmax=4.1363
CI===0.0454
CR===0.0504<0.10(RI由表2.2查得)
平均随机一致性指标RI的值见表2.2：
表2.2 平均随机一致性指标RI的值
因此，层次单排序的结果有满意的一致性，判断矩阵中的元素取值符合要求。故得到互通立交中主要线形设计指标的权重。
3 运用vissim软件进行交通仿真实验
首先是苜蓿叶型互通立交的设计图为基础，建立在Vissim4.2当中的互通立交规划路网图[1]。
互通式立交变速车道是主线车道和匝道之间段的附加车道，它是互通式立交的一个重要组成部分。变速车道是整个互通立交系统中最易发生交通事故的地方[2]。其具体表现如：分流端的减速车道长度不够，汽车来不及减速而撞护栏；分流端减速车道设置不明显，汽车驶过而错过转弯；合流端设置不合理，车辆提前进入主线发生交通事故等。可见，变速车道设置的合理与否，对于提高行车的安全舒适性，减小交通事故的发生，保证交通流的畅通意义重大。
由于我国现行的《公路路线设计规范》在变速车道相关条款中主要是参考国外的一些数据，而在实际设计中存在着一些不足，下面就变速车道的长度在设计中的这些不足问题进行探讨。
3.1 变速车道长度的仿真实验 本次模型中主要研究的是平行式变速车道的长度，进行仿真实验并比较分析通行能力随车道长度变化规律，综合安全评价各种因素，最终提出在各种设计速度下，相应变速车道长度的推荐值。
下面以设计速度100km/h和设置150米的减速车道为例，设置结果统计的时间间隔600s和总仿真时间3600s，点击仿真键，待仿真过程结束后，查看评价结果文件，并整理相关数据。然后用以上同样的方法，在设计速度为100km/h，减速车道长度分别为180m、200m、220m时，做出不同变速车道的特征数据采集点的评价结果表。
3.2 仿真结果分析与研究 汇总上述数据，得出在主线设计速度为100km/h、匝道设定速度为70km/h且减速车道为单车道的情况下，不同长度的变速车道上平均运行速度和可通过交通量[3]。如下表所示：
表3.1 同长度的减速车道评价结果对比表
结合以上数据和图表的分析，可得出：在设计速度为100km/h，减速车道为单车道的情况下，减速车道长度的推荐值为180m。若超过180m，会造成占地面积增大和工程费用增加[4]。汇总本次研究结果，并与我国《公路路線设计规范》中的相关值进行比较：
表3.2 研究推荐值与规范表的比较
4 结论与展望
本次研究首先通过层次分析法，得出所要研究的四项线形设计指标的各自权重。然后利用VISSIM仿真软件，建立苜蓿叶型互通立交的模型，研究不同线形指标下立交的通行能力，同时也应考虑到其他环境影响因素，结合分析环境影响因素，最终得出满足综合安全评价的线形设计指标。主要结论如下所示：①在所研究的互通立交的四个线形设计指标中，各自所占的权重为：匝道平曲线为0.5638，变速车道长为0.2634，匝道纵坡度为0.1178，主线纵坡度0.0556。②在主线设计速度为100km/h，匝道设计速度为40km/h的情况下，综合行车安全、对环境的影响、工程费用及施工量等各方面因素，通过比较平均运行速度和单位时间内可通过交通量，提出了以下推荐值：变速车道长见表3.3所示。由于互通立体交叉口运行规律的随机性与复杂性，加之交通调查过程当中所选择交叉口数量较少并且不全具有普遍性，故在论文当中难免存在缺陷与不足：①由于受能力和时间的限制，本次论文中只研究了互通立交的变速车道长度这一主要线形设计指标，对于也会影响到互通立交安全评价的线形设计指标，并没有做详细的研究与分析。②本次论文只是在计算机仿真的环境中，对仿真结果进行分析与研究，从而得出线形设计指标的推荐值。并未以现有工程为依托，进行实际立交的安全性评价。
参考文献：
[1]VISSIM软件教程.辟途威交通科技（上海）有限公司（中文版权）.2006(11).
[2]许金良.互通式立交匝道横断面和连接部CAD设计方法[科技论文].西安公路交通大学学报，2001年(4).63-65.
[3]史扬，陈永胜.下坡路段的道路线形设计安全评价方法研究[科技论文].道路交通与安全.2009(2).32-35.
[4]王浩.立交枢纽的微观仿真模型和系统的研究.[学位论文].天津大学经管学院.2004(12).