CN111553515B - 一种山区道路等级的判断与优化方法 - Google Patents

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Abstract

一种山区道路等级的判断与优化方法，步骤1：获得一段道路近m年内每年交通量大小的变化趋势：步骤2：获得最大交通量时间段；步骤3：获得标准交通量；步骤4：以步骤3所得出的平均日交通量N1为基础，得出设计年限内的年平均日交通量N；步骤5：查阅该段道路设计资料确定该段道路的设计车速以及道路等级；步骤6：根据道路等级以及设计车速计算饱和交通量；步骤7：对比两个交通量来判断道路等级并提出优化方法。本发明适用范围广，可适用于一切山区道路等级的判断；道路等级判定后的时效性较长，在判定过程中考虑了未来交通量的变化；由于其判断结果的时效性较好，能够有效的降低道路改建的成本，使道路的使用年限达到最大化。

Description

一种山区道路等级的判断与优化方法
技术领域
本发明涉及山区道路等级领域，尤其是山区道路等级的判断与优化方法。
技术背景
目前，更新道路等级的方式主要有两种。一种是由采集人员实地测量道路的车道数及道路是否存在隔离带等信息确定道路的道路等级，并根据确定得到的道路等级更新交通路网数据中该道路的道路等级。另一种是由工作人员通过辨认卫星图片获得道路的路宽等信息,根据该信息确定道路的道路等级，并根据确定出的道路等级更新交通路网数据中该道路的道路等级。
基于一种实时更新的道路等级更新方法，优点在于结合该地区所有道路的通行能力，之后再分配道路等级。这样便能做到更新的即时性。正因为该方法的即时性使其不能够满足对未来交通通行能力的判断。由于其考虑整个地区道路的通行能力，使其工作量和更新代价较大。
一种基于城市道路等级配优化研究下的方法，以整个城市路网系统为研究对象，依据路网容量是否达到供需平衡来判断是否需要对主要路段进行加宽提高等级的方法。优点在于从整体道路与支线道路的供需平衡关系出发，能够很好的解决通行能力的要求。但其对于山区道路的优化起到片面性的作用，不能够就某一条道路进行研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够快速简便、经济节约的针对特定线路做道路等级优化判断，且使其有效性能够满足未来交通通行能力需求的山区道路等级的判断与优化方法。
为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
山区道路等级的判断与优化方法是基于对所需设计段道路往年车流量统计较为详细的前提下，对设计年限内的交通量进行预测，然后通过换算系数确定设计年限内年平均日交通量作为对比项之一。通过拟定设计车速按照相应理论公式计算单车道设计交通量，再通过对比结果确定道路等级和行车速度。具体步骤如下：
步骤1：获得一段道路近m年内每年交通量大小的变化趋势：利用统计学的原理，统计m年内每个月的交通量平均值，然后将每年12个月的交通量平均值按照月份进行从大到小排序；
步骤2：获得最大交通量时间段：从步骤1得出该段道路在m年内出现交通量平均值最大的月份，将一组数取众数或者利用平均值最大的统计学方法，便可得出该段道路m年内出现交通量平均值最大的月份，记该交通量平均值最大月份为“最大交通量时间段”；
步骤3：获得标准交通量：在得出的最大交通量时间段内对当前道路进行交通量的统计，并且将非标准交通量换算为标准交通量；每2天统计一次换算后的标准交通量，计为ni(i＝1—16)，然后对ni求平均值以/>作为局部交通量，采用当地长期观测结果所得的周日分布不均匀系数进行换算，将局部交通量按照相应的换算系数换算为年平均日交通量N1；
交通量周日分布不均匀系数Kw(存在地区差异性)按下式计算：
式中Kwi—星期i的交通量周日分布不均匀系数；
WADT—为一周的周平均日交通量，亦可为任意几周的平均日交通量；
i—星期一至星期日。
计算时可直接选择当地不均匀系数，若当地没有不均匀系数可按照上式计算。
年平均日交通量N1按下式计算：
式中N1—为年平均日交通量；
Kwi—星期i的交通量周日分布不均匀系数；
—局部交通量。
步骤4：以步骤3所得出的平均日交通量N1为基础，得出设计年限内的年平均日交通量N；
N为设计年限内年平均日交通量；
t＝设计年限-m；
γ为交通量年平均增长率；
N1为局部交通量换算后的初始年平均日交通量；
步骤5：查阅该段道路设计资料确定该段道路的设计车速以及道路等级；
步骤6：根据道路等级以及设计车速计算饱和交通量：将该道路的一条车道截取一个平面作为研究对象，考虑其在设计车速V和道路工作有效时间T内的行驶距离L，然后根据小客车车型尺寸以及安全系数μ换算为饱和交通量N饱和；
L＝V×T
V为设计车速km/h；
T为道路的有效工作时间；
L为研究对象在规定时间内行驶的距离km；
L标为标准小客车的长度尺寸6m；
L会车为会车视距，即在同一车道上两对向汽车相遇，从相互发现至采取制动措施两车安全停止，所需的最短距离。三四级公路的视距应满足会车视距的要求，其大小不小于停车视距的两倍。按照如下公式计算L会车＝2L停车。
L停车为停车视距(m)见表1；
μ为安全系数；N饱和为饱和交通量；
表1山区道路信息表
步骤7：对比两个交通量来判断道路等级并提出优化方法；根据步骤4、步骤6便可得到两个交通量，分别为设计年限内年平均日交通量N和饱和交通量N饱和。然后根据饱和交通量N饱和和设计年限内年平均日交通量N做对比便可判断道路等级和设计车速，之后便可根据结果提出相应的优化方法。
进一步地，在步骤1、2中，m年是指道路建成或者改建后的运营年限；并将步骤2中得出的交通量平均值最大的月份命名为“最大交通量时间段”；
进一步地，在步骤6中，山区道路的有效工作时间T的考虑，考虑到山区道路的特殊性，不同等级、不同设计车速下的有效工作时间是不同的，具体有效工作时间规定见下表2：
表2不同等级道路有效工作时间
进一步地，在步骤6中，计算公式计算得出的只是单条车道时的饱和交通量，再根据当前道路的车道数便可得出整条道路的饱和交通量如下表：
表3各等级公路、车速下饱和交通量
进一步地，在步骤7中，对于两个交通量的比较采用以下求比值的方法：
若α＞1,再结合N落入的区间(2632，5264)或(5264，7273)或(7273，8391)判断需要提高道路等级、提高车速、加宽车道；
提出优化方法：可通过采用加宽路面的方法进行优化；也可按照提升后的等级改建公路；以便满足交通的需求。
若α<1,则现行道路尚且满足交通需求。
本发明的原理在于：利用地区交通量变化的规律结合本路段现阶段的交通量，预测出设计年限内年平均日交通量。之后利用当前道路的行车速度以及道路有效工作时间计算得出该段道路的饱和交通量，二者进行比较判断是否需要道路等级优化处理。
与现有技术相比，具有如下优点：
(1)适用范围广，可适用于一切山区道路等级的判断；(2)道路等级判定后的时效性较长，在判定过程中考虑了未来交通量的变化；(3)由于其判断结果的时效性较好，能够有效的降低道路改建的成本，使道路的使用年限达到最大化。
附图说明
图1本发明一种山区道路的等级判断与优化方法的工作流程图；
图2设计年限内年平均日交通量的计算过程示意图；
图3饱和交通量的计算过程示意图；
图4道路等级判断的示意图；
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
实施例1
现以广东某山区四级公路(设计年限为10年,设计年限内交通量增长率为5％)作为研究对象，结合附图详细说明本发明。
表4该地区交通量周日分布不均匀系数
周一 周二 周三 周四 周五 周六 周日 平均
Kwi 1.00 1.02 1.02 1.02 1.02 0.98 0.94 1
步骤1：假设该四级公路以通车3年时间，则m＝3；统计该段道路建成后3年内交通量变化趋势。
表5 m年内交通量变化趋势
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
第1年 11238 12567 13489 14562 14862 13245 15075 14856 14923 14238 13241 12469
第2年 12486 12973 13564 14851 19460 14253 14560 16258 15987 14863 14298 13956
第3年 13950 16528 15924 16463 17681 15326 18346 16543 15847 15432 15897 14982
步骤2：从步骤1中的3组数据能够得出3个最大值，取3个值所对应的月份在三个数据单元中出现次数最多的一个计为“最大交通量时间段”。由表6得出7月为“最大交通量时间段”。
步骤3：对本年度7月份该段道路进行交通量详细统计，每2天统计一次换算后的标准交通量，具体数值见表。
表6“最大交通量时间段”内标准交通量
i 1 2 3 4 5 6 7 8
ni 1120 1200 1024 1046 1110 1184 1156 1138
i 9 10 11 12 13 14 15 16
ni 1176 1096 1272 1250 1186 1112 1140 1170
由表6可得局部交通量
年平均日交通量
步骤4：代入求出设计年限内年平均日交通量
步骤5：确定该段道路的设计车速以及道路等级,得知该四级道路设计车速为20km/h,为单车道公路，路基宽度4.5m,道路两侧设有错车道。
步骤6：根据步骤5的车速与表2中对应的有效工作时间，然后将其带入公式L＝V×T；便可求出饱和交通量N饱和＝2632，见表3；
步骤7：则现行道路尚且满足交通需求。
实施例2
下面将以实例计算下一种情况(四级公路单车道)
以广东某山区四级公路(单车道)作为研究对象，结合附图详细说明本发明。
步骤1：该四级公路以通车3年时间，则m＝3；统计该段道路建成后3年内交通量变化趋势。
表7 m年内交通量变化趋势
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
第1年 11238 12567 13489 14562 14862 13245 15075 14856 14923 14238 13241 12469
第2年 12486 12973 13564 14851 19460 14253 14560 16258 15987 14863 14298 13956
第3年 13950 16528 15924 16463 17681 15326 18346 16543 15847 15432 15897 14982
步骤2：从步骤1中的3组数据能够得出3个最大值，取3个值所对应的月份在三个数据单元中出现次数最多的一个计为“最大交通量时间段”。由表8得出7月为“最大交通量时间段”。
步骤3：对本年度7月份该段道路进行交通量详细统计，每2天统计一次换算后的标准交通量，具体数值见表。
表8“最大交通量时间段”内标准交通量
i 1 2 3 4 5 6 7 8
ni 2250 2540 1907 2231 2183 2129 1965 2332
i 9 10 11 12 13 14 15 16
ni 2346 2056 2689 2365 2413 2467 2631 2264
由表8可得局部交通量
年平均日交通量
步骤4：代入求出设计年限内年平均日交通量
步骤5：确定该段道路的设计车速以及道路等级,得知该四级道路设计车速为20km/h,为双车道公路，路基宽度7m.
步骤6：根据步骤5的车速与表2中对应的有效工作时间，然后将其带入公式L＝V×T；便可求出饱和交通量N饱和＝2632，见表3；
步骤7：α>1,N＝4000且落入区间(2632，5264)则现行道路需要通过加宽车道来满足交通需求。
实施例3
下面将以实例计算下一种情况(四级公路双车道)
以广东某山区四级公路(双车道)作为研究对象，结合附图详细说明本发明。
步骤1：该四级公路以通车3年时间，则m＝3；统计该段道路建成后3年内交通量变化趋势。
表9 m年内交通量变化趋势
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
第1年 31846 32547 34572 34562 34862 33245 35075 34856 34923 34238 33241 29469
第2年 32548 38425 33564 34856 37460 34253 34560 36258 35987 34863 35298 33956
第3年 42567 46583 45924 46463 47681 45326 38346 36543 35847 35432 35897 34982
步骤2：从步骤1中的3组数据能够得出3个最大值，取3个值所对应的月份在三个数据单元中出现次数最多的一个计为“最大交通量时间段”。由表10得出7月为“最大交通量时间段”。
步骤3：对本年度7月份该段道路进行交通量详细统计，每2天统计一次换算后的标准交通量，具体数值见表。
表10“最大交通量时间段”内标准交通量
由表10可得局部交通量
年平均日交通量
步骤4：代入求出设计年限内年平均日交通量
步骤5：确定该段道路的设计车速以及道路等级,得知该四级道路设计车速为20km/h,为双车道公路，路基宽度7m.
步骤6：根据步骤5的车速与表2中对应的有效工作时间，然后将其带入公式L＝V×T；便可求出饱和交通量N饱和＝5264，见表3；
步骤7：α>1,N＝6000且落入区间(5264，7273)则现行道路需要通过提高车速来满足交通需求。
以上是四级山区公路等级的判断与优化方法，三级山区公路等级的判断与优化方法同上。
本发明通过利用地区交通量变化的规律结合本路段现阶段的交通量，预测出设计年限内年平均日交通量。再利用当前道路的行车速度以及道路有效工作时间计算得出该段道路的饱和交通量，二者进行比较判断是否需要道路等级优化处理。通过实施例1、实施例2和实施例3对山区道路等级的判断与优化方法的实际验证，可以得出山区道路等级的判断与优化方法可快速简便、经济节约的针对特定线路做道路等级优化判断，且使其有效性能够满足未来交通通行能力需求。

Claims (4)

1.一种山区道路等级的判断与优化方法，其特征在于：
步骤1：获得一段道路近m年内每年交通量大小的变化趋势：利用统计学的原理，统计m年内每个月的交通量平均值，然后将每年12个月的交通量平均值按照月份进行从大到小排序；
步骤2：获得最大交通量时间段：从步骤1得出该段道路在m年内出现交通量平均值最大的月份，将一组数取众数或者利用平均值最大的统计学方法，便可得出该段道路m年内出现交通量平均值最大的月份，记该交通量平均值最大月份为“最大交通量时间段”；
步骤3：获得标准交通量：在得出的最大交通量时间段内对当前道路进行交通量的统计，并且将非标准交通量换算为标准交通量；每2天统计一次换算后的标准交通量，计为ni(i＝1—16)，然后对ni求平均值以/>作为局部交通量，采用当地长期观测结果所得的交通量周日分布不均匀系数Kw进行换算，将局部交通量按照相应的交通量周日分布不均匀系数Kw进行换算为年平均日交通量N1；
交通量周日分布不均匀系数Kw(存在地区差异性)按下式计算：
式中Kwi—星期i的交通量周日分布不均匀系数；
ADTi—周i的月平均日交通量
WADT—为一周的周平均日交通量，亦可为任意几周的平均日交通量；
i—星期一至星期日，
年平均日交通量N1按下式计算：
式中N1—为年平均日交通量；
Kwi—星期i的交通量周日分布不均匀系数；
—局部交通量；
步骤4：以步骤3所得出的年平均日交通量N1为基础，得出设计年限内的年平均日交通量N；
N为设计年限内年平均日交通量；
t＝设计年限-m；
r为交通量年平均增长率；
步骤5：查阅该段道路设计资料确定该段道路的设计车速以及道路等级；
步骤6：根据道路等级以及设计车速计算饱和交通量：将该道路的一条车道截取一个平面作为研究对象，考虑其在设计车速V和道路工作有效时间T内的行驶距离L，然后根据小客车车型尺寸以及安全系数μ换算为饱和交通量N饱和；
L＝V×T
V为设计车速km/h；
T为道路的有效工作时间；
L为研究对象在规定时间内行驶的距离km；
L标为标准小客车的长度尺寸6m；
L会车为会车视距，即在同一车道上两对向汽车相遇，从相互发现至采取制动措施两车安全停止，所需的最短距离，三四级公路的视距应满足会车视距的要求，其大小不小于停车视距的两倍，按照如下公式计算L会车＝2L停车
L停车为停车视距(m)；
μ为安全系数；N饱和为饱和交通量；
步骤7：对比两个交通量来判断道路等级并提出优化方法；根据步骤4、步骤6便可得到两个交通量，分别为设计年限内年平均日交通量N和饱和交通量N饱和，然后根据饱和交通量N饱和和设计年限内年平均日交通量N做对比便可判断道路等级和设计车速，之后便可根据结果提出相应的优化方法。
2.根据权利要求1所述的一种山区道路等级的判断与优化方法，其特征在于：在步骤1和步骤2中，m年是指道路建成或者改建后的运营年限；并将步骤2中得出的交通量平均值最大的月份命名为“最大交通量时间段”。
3.根据权利要求1所述的一种山区道路等级的判断与优化方法，其特征在于：在步骤6中，山区道路的有效工作时间T和山区道路的特殊性，不同等级、不同设计车速下的有效工作时间是不同的。
4.根据权利要求1所述的一种山区道路等级的判断与优化方法，其特征在于：在步骤7中，对于两个交通量的比较采用以下求比值的方法若α>1,再结合设计年限内年平均日交通量N落入的区间(2632，5264)或(5264，7273)或(7273，8391)判断需要提高道路等级、提高车速、加宽车道；若α<1,则现行道路尚且满足交通需求。
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浅谈通过交通量论证确定公路等级与车道数;元浩;;中小企业管理与科技(中旬刊)(第08期);第190-191页 *

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