CN107146406B - 一种高速公路合流区禁止汇入线的设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速公路合流区禁止汇入线的设置方法，包括以下步骤：1)高速公路合流区基本交通数据采集；2)低密度状态下最短汇入距离计算；3)中密度状态下最短汇入距离计算；4)禁止汇入线长度的确定。本发明能有效改善高速公路合流区匝道车辆未加速完全便汇入主线的现象，从而有效避免因主线车辆与匝道车辆速度差过大而导致的交通事故，有利于高速公路合流区安全改善提升。

Description

一种高速公路合流区禁止汇入线的设置方法

技术领域

本发明属于交通标线施划技术领域，特别涉及一种高速公路合流区禁止汇入线的设置方法。

背景技术

在高速公路合流区，匝道车辆的汇入通常会干扰主线车辆的平稳运行，且由于缺乏有效的交通管理措施，匝道车辆往往未加速完全就提前驶入主线，过大的速度差极易引发交通事故。交通标线是一种实用、有效的交通管理设施，且实际可操作性强，因此可通过施划交通标线对匝道车辆汇入行为进行引导和管理。

对比我国与西方发达国家关于交通标线设置的规范可知：我国规范《道路交通标志与标线》(GB5768-2009)与《公路交通标志和标线设置规范》(JTGD82—2009)缺少在出入口平行式变速车道三角地带标线合流点下游设置一定长度白实线(即禁止汇入线)的规定；且通过检索现有专利及论文发现，国内相关研究不多。现有论文多集中于对合流区加速车道设置的研究，王春娥在《公路交通科技》2013，30(1)上的“高速公路立交变速车道长度研究”中根据驾驶员的驾驶行为和车辆在变速车道的速度变化，将加速车道分为加速段、等待段、渐变段三段分别计算，其中等待段长度采用可接受间隙理论计算；李文权、王炜在《东南大学学报：自然科学版》2002，32(2)上的“高速公路加速车道上车辆的汇入特征分析”调查统计得出了匝道车辆汇入位置多集中于加速车道中部的规律，并分析认为在中部汇入通常为经过加速、等待、汇入一系列较为从容的过程，可认为在中间汇入是较为舒适且安全的。但二者均未对匝道车辆未加速完全便进入主线这一情况以及禁止汇入线的施划进行进一步研究。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的在高速公路合流区，匝道车辆未加速完全而提前驶入主线，极易引发交通事故的问题，本发明提供一种通过设置禁止汇入线可促使匝道车辆加速完全，减小速度差，改善高速公路合流区的安全性的高速公路合流区禁止汇入线的设置方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种高速公路合流区禁止汇入线的设置方法，本发明更适用于采用平行式加速车道进行合流的高速公路合流区，禁止汇入线为合流区入口处三角地带标线合流点下游设置的一定长度的白实线，包括如下步骤：

步骤一：对于高速公路合流区的基本交通数据进行采集；

步骤二：对最短汇入距离进行计算，分别计算低密度状态下的最短汇入距离L_low和中密度状态下的最短汇入距离L_mid；

步骤三：通过步骤二中得出的L_low和L_mid对最短汇入距离进行最终确定Min{L_low,L_mid}；

步骤四：对合流鼻端标线进行测量得出沿道路线形方向合流鼻端标线长度为L_n；

步骤五：将步骤四中测量得出的合流鼻端标线长度L_n与步骤三中得出的最短汇入距离Min{L_low,L_mid}进行比较，如果L_n≥Min{L_low,L_mid}则不施划禁止汇入线，如果L_n＜Min{L_low,L_mid}则禁止汇入线L_b＝Min{L_low,L_mid}-L_n。

进一步的，所述步骤一中需要采集的高速公路合流区基本交通数据内容包括：高速公路主线交通量、高速公路主线外侧车道交通量、匝道交通量、主线车辆运行速度、匝道车辆运行速度和匝道车辆合流速度。

进一步的，所述高速公路主线外侧车道交通量通过如下公式计算：

Q＝136+0.345Q_f-0.115Q_r

式中，Q_f为高速公路主线交通量；Q_r为匝道交通量。

进一步的，所述匝道车辆合流速度通过如下公式计算：

V_m＝V_f-15

式中，v_m为合流速度；v_f为主线车辆运行速度。

进一步的，所述步骤二中低密度状态下的最短汇入距离L_low的计算方法如下：

式中，L_low为低密度状态下最短汇入距离；v_f为主线车辆运行速度；v_r为匝道车辆运行速度；a为匝道车辆加速度，取0.8～1.2m/s²。

进一步的，所述步骤二中中密度状态下的最短汇入距离L_mid的计算方法如下：

L_mid＝L_a+L_w

式中，L_mid为中密度状态下最短汇入距离；L_a为中密度状态下汇入加速段长度；L_w为中密度状态下等待汇入距离；

其中中密度状态下汇入加速段长度L_a的计算公式如下：

式中，v_m为合流速度即匝道车辆加速后等待主线间隙时的速度；v_r为匝道车辆运行速度；a为匝道车辆加速度，取0.8～1.2m/s²；

中密度状态下等待汇入距离L_w的计算公式如下：

式中，n为经过的车头时距个数；v_m为合流速度；Q为主线外侧车道的交通量。

进一步的，所述车头时距个数n的计算方法如下：

首先计算主线外侧车道出现可穿越间隙的概率P_c，计算方法为：

式中，t_o为主线外侧车道可穿越间隙；其中可穿越间隙分布类似正态分布，取85％位分布值为可穿越间隙值，t₀＝5s；h为车头时距；其中合流区车头时距满足Erlang分布；k为Erlang分布阶数，λ为Erlang分布参数；主线外侧车道交通量位于250～500veh/h时，k＝2；主路外侧车道交通位于500～750veh/h时，k＝3；λ按公式

计算；

然后绘制成功汇入累积频率曲线，经过n个车头时距成功汇入的累计概率P(n)计算式如下：

式中，P_c为主线外侧车道出现可穿越间隙的概率；i为车头时距个数，1≤i≤n；

最后采用累积频率曲线分析法和插值法，取15％位为最低汇入要求，确定满足最低汇入要求的车头时距数量n。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过在高速公路合流区三角地带下游施划一定长度的白实线，减少合流区匝道车辆未加速完全便进入主线的现象，从而有效避免因主线车辆与匝道车辆速度差过大而导致的交通事故，有利于高速公路合流区安全改善提升。

本发明能有效减少高速公路合流区匝道车辆因未加速完全而提前驶入主线所带来的安全隐患，通过保障匝道车辆变速充分，降低主线车辆与匝道车辆速度差，从而提高高速公路合流区安全性。

附图说明

图1为本发明的总体流程图；

图2为实施例1中高速公路合流区禁止汇入线的示意图；

图3为实施例1中匝道车辆成功汇入主线累积频率曲线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。

实施例1：

如图1所示，本发明所述的一种高速公路合流区禁止汇入线的设置方法包括如下步骤：

1)采集高速公路合流区基本交通数据，数据内容包括：高速公路主线交通量、高速公路主线外侧车道交通量、匝道交通量、主线车辆运行速度、匝道车辆运行速度、匝道车辆合流速度、合流鼻端标线长度L_n；若高速公路主线外侧车道交通量无法通过实测获取，可按如下公式估算：

Q＝136+0.345Q_f-0.115Q_r

式中，Q_f为高速公路主线交通量，veh/h；Q_r为匝道交通量，veh/h。

若匝道车辆合流速度无法通过实测数据获取，可按如下公式估算：

V_m＝V_f-15

式中，v_m为合流速度，km/h；v_f为主线车辆运行速度，km/h。

2)计算主线交通为低密度状态时的最短汇入距离，计算公式如下：

式中，L_low为低密度状态下最短汇入距离，m；v_f为主线车辆运行速度，m/s²；v_r为匝道车辆运行速度，m/s；a为匝道车辆加速度，取0.8～1.2m/s²。

3)计算主线交通为中密度状态时的最短汇入距离，计算公式如下：

L_mid＝L_a+L_w

式中，L_mid为中密度状态下最短汇入距离，m；L_a为中密度状态下汇入加速段长度，m；L_w为中密度状态下等待汇入距离，m。

其中，汇入加速段长度L_a按公式

计算；式中，v_m为合流速度，即匝道车辆加速后等待主线间隙时的速度，m/s；v_r为匝道车辆运行速度，m/s；a为匝道车辆加速度，取0.8～1.2m/s²。

其中，汇入等待段长度L_w按公式

计算；式中，L_w为中密度情况下汇入等待段长度，m；n为经过的车头时距个数；v_m为合流速度，m/s；Q为主线外侧车道的交通量，veh/h/lane。

其中，经过的车头时距个数n按如下步骤计算：

步骤一：计算主线外侧车道出现可穿越间隙的概率P_c，计算方法为：

式中，t_o为主线外侧车道可穿越间隙，s；其中可穿越间隙分布类似正态分布，取85％位分布值为可穿越间隙值，t₀＝5s；

h为车头时距，s；其中合流区车头时距满足Erlang分布；k为Erlang分布阶数，λ为Erlang分布参数；主线外侧车道交通量位于250～500veh/h时，k＝2；主路外侧车道交通位于500～750veh/h时，k＝3；λ可按公式

计算。

步骤二：绘制成功汇入累积频率曲线，如图3所示；经过n个车头时距成功汇入的累计概率P(n)计算式如下：

式中，P_c为主线外侧车道出现可穿越间隙的概率；i为车头时距个数，1≤i≤n。

步骤三：采用累积频率曲线分析法和插值法，取15％位为最低汇入要求，确定满足最低汇入要求的车头时距数量n。

4)确定禁止汇入线长度L_b。禁止汇入线长度的确定从鼻端开始计算，若沿道路线形方向合流鼻端标线长度L_n不足Min{L_low,L_mid}，则应施划禁止汇入线L_b补充，L_b＝Min{L_low,L_mid}-L_n。最后如图2所示，绘制禁止汇入线。

实施例2：

以南京市马群枢纽西南侧一合流区为例，具体阐述高速公路合流区禁止汇入线的设置方法。

1)经调查，合流区的基本交通数据如下表1所示：

根据主线外侧交通量计算公式可计算主线外侧车道交通量Q＝589pcu/h；根据合流速度计算公式可得V_m＝65km/h。

2)低密度状态下最小汇入距离为

相关数据带入计算可得，L_low＝90m。

3)中密度状态下汇入加速段距离为

相关数据代入计算可得，L_a＝20m。

4)主线外侧车道交通量Q＝589pcu/h，因此主线外侧车头时距符合3阶Erlang分布；

k取3，参数

计算可得λ＝0.49s^-1；利用所述公式

计算出主线外侧车道出现可穿越间隙的概率P_c＝0.56；绘制累计频率曲线，并采用线性插值法得n＝0.27；

计算中密度状态下汇入等待段距离

因此，中密度状态下最小汇入距离L_mid＝L_a+L_w＝50m。

5)综合考虑低密度与中密度两种状态Min{L_low,L_mid}＝50m，由于现状鼻端距三角地带标线末尾处仅为L_n＝42m，所以禁止汇入线长度为L_b＝Min{L_low,L_mid}-L_n＝8m；从三角地带标线末尾始，沿道路线形施划8m。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (7)

1.一种高速公路合流区禁止汇入线的设置方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：对于高速公路合流区的基本交通数据进行采集；

步骤二：对最短汇入距离进行计算，分别计算低密度状态下的最短汇入距离L_low和中密度状态下的最短汇入距离L_mid；

步骤三：通过步骤二中得出的L_low和L_mid对最短汇入距离进行最终确定Min{L_low,L_mid}；

步骤四：对合流鼻端标线进行测量得出沿道路线形方向合流鼻端标线长度为L_n；

步骤五：将步骤四中测量得出的合流鼻端标线长度L_n与步骤三中得出的最短汇入距离Min{L_low,L_mid}进行比较，如果L_n≥Min{L_low,L_mid}则不施划禁止汇入线，如果L_n＜Min{L_low,L_mid}则禁止汇入线L_b＝Min{L_low,L_mid}-L_n。

2.根据权利要求1所述的一种高速公路合流区禁止汇入线的设置方法，其特征在于，所述步骤一中需要采集的高速公路合流区基本交通数据内容包括：高速公路主线交通量、高速公路主线外侧车道交通量、匝道交通量、主线车辆运行速度、匝道车辆运行速度和匝道车辆合流速度。

3.根据权利要求2所述的一种高速公路合流区禁止汇入线的设置方法，其特征在于，所述高速公路主线外侧车道交通量通过如下公式计算：

Q＝136+0.345Q_f-0.115Q_r

式中，Q_f为高速公路主线交通量；Q_r为匝道交通量。

4.根据权利要求2所述的一种高速公路合流区禁止汇入线的设置方法，其特征在于，所述匝道车辆合流速度通过如下公式计算：

V_m＝V_f-15

式中，v_m为合流速度；v_f为主线车辆运行速度。

5.根据权利要求1所述的一种高速公路合流区禁止汇入线的设置方法，其特征在于，所述步骤二中低密度状态下的最短汇入距离L_low的计算方法如下：

式中，L_low为低密度状态下最短汇入距离；v_f为主线车辆运行速度；v_r为匝道车辆运行速度；a为匝道车辆加速度，取0.8～1.2m/s²。

6.根据权利要求1所述的一种高速公路合流区禁止汇入线的设置方法，其特征在于，所述步骤二中中密度状态下的最短汇入距离L_mid的计算方法如下：

L_mid＝L_a+L_w

式中，L_mid为中密度状态下最短汇入距离；L_a为中密度状态下汇入加速段长度；L_w为中密度状态下等待汇入距离；

其中中密度状态下汇入加速段长度L_a的计算公式如下：

式中，v_m为合流速度即匝道车辆加速后等待主线间隙时的速度；v_r为匝道车辆运行速度；a为匝道车辆加速度，取0.8～1.2m/s²；

中密度状态下等待汇入距离L_w的计算公式如下：

式中，n为经过的车头时距个数；v_m为合流速度；Q为主线外侧车道的交通量。

7.根据权利要求6所述的一种高速公路合流区禁止汇入线的设置方法，其特征在于，所述车头时距个数n的计算方法如下：

首先计算主线外侧车道出现可穿越间隙的概率P_c，计算方法为：

式中，t_o为主线外侧车道可穿越间隙；其中可穿越间隙分布类似正态分布，取85％位分布值为可穿越间隙值，t₀＝5s；h为车头时距；其中合流区车头时距满足Erlang分布；k为Erlang分布阶数，λ为Erlang分布参数；主线外侧车道交通量位于250～500veh/h时，k＝2；主路外侧车道交通位于500～750veh/h时，k＝3；λ按公式

计算；

然后绘制成功汇入累积频率曲线，经过n个车头时距成功汇入的累计概率P(n)计算式如下：

式中，P_c为主线外侧车道出现可穿越间隙的概率；i为车头时距个数，1≤i≤n；

最后采用累积频率曲线分析法和插值法，取15％位为最低汇入要求，确定满足最低汇入要求的车头时距数量n。

Images