CN116228008A - 一种高速公路互通立交间距设置方案的评价方法 - Google Patents
一种高速公路互通立交间距设置方案的评价方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116228008A CN116228008A CN202310155610.8A CN202310155610A CN116228008A CN 116228008 A CN116228008 A CN 116228008A CN 202310155610 A CN202310155610 A CN 202310155610A CN 116228008 A CN116228008 A CN 116228008A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- interchange
- expressway
- scheme
- traffic
- target
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims abstract description 110
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000008901 benefit Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 30
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 12
- 206010039203 Road traffic accident Diseases 0.000 claims description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 8
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 claims description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 238000011426 transformation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/063—Operations research, analysis or management
- G06Q10/0639—Performance analysis of employees; Performance analysis of enterprise or organisation operations
- G06Q10/06393—Score-carding, benchmarking or key performance indicator [KPI] analysis
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q30/00—Commerce
- G06Q30/02—Marketing; Price estimation or determination; Fundraising
- G06Q30/0283—Price estimation or determination
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/08—Construction
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
- G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
- G08G1/065—Traffic control systems for road vehicles by counting the vehicles in a section of the road or in a parking area, i.e. comparing incoming count with outgoing count
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Economics (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Marketing (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Accounting & Taxation (AREA)
- Finance (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Geometry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明属于高速公路网的交通规划技术领域,为设置能够保证高速公路在区域内综合运营效益的互通立交间距,本发明公开了一种高速公路互通立交间距设置方案的评价方法,用以评选出高速公路互通立交间距的最佳设置方案。首先基于高速公路运营特征,构建了由交通效率、交通风险、可达性、建造成本组成的评价指标体系;然后结合VISSIM仿真模型、熵权法和TOPSIS综合评价法,构建了基于前述评价指标体系的高速公路互通立交间距设置方案的评价方法。本发明所设计的评价方法,能够在城市化规模持续扩张背景下,为相关部门设置加强城市群公路交通网联系的高速公路互通立交间距提供支撑。
Description
技术领域
本发明涉及高速公路网的交通规划技术领域,具体涉及一种高速公路互通立交间距设置方案的评价方法。
背景技术
高速公路是连接现代大城市的运输走廊,具有引导区域经济发展,确保交通网络可靠运行的重要作用。在城市化水平提升的背景下,交通需求持续增长,出行者对高速公路的服务质量和交通效率提出了更高的要求。互通立交是高速公路系统的重要结构之一,对整个交通系统的机动性和效率有很大影响。较短的互通立交间距使车辆更便捷地享受高速公路服务,从而改善交通可达性;然而,较短的间距也意味着互通立交密度的增加,会对交通运行效率、安全性、项目成本投入造成负面影响。因此,为提高高速公路营运效益,互通立交间距的设置应考虑交通效率、交通风险、可达性、建造成本的综合影响。
目前有关互通立交间距设置的研究成果主要从降低交通风险的角度出发,以交织量、标志设置、驾驶员反应时间和变速车道长度为参考,规定了与几何设计变量有关的互通立交最小间距。申请号CN201210140911出于驾驶员在高速公路匝道功能区的行车安全,确定了匝道功能区的范围,为高速公路互通立交间距的合理设置提供了计算依据。已有专利以单一影响因素为基础,无法保证高速公路的运营效益;且实施对象集中于两个相邻互通立交,不能反映在实际应用中,高速公路沿线区域交通需求对互通立交间距的影响。
因此,为保证高速公路在交通效率、交通风险、可达性、建造成本四个方面的综合效益,需要设计一种高速公路互通立交间距方案的评价方法,以便交通运输有关部门在城市规模扩张背景下,规划出有利于提升高速公路运营效益的互通立交间距。
发明内容
发明目的:本发明旨在提供一种高速公路互通立交间距方案的评价方法,用于评估不同互通立交间距方案的运行效益,能够解决现有高速公路互通立交间距设置方法无法兼顾高速公路交通效率、交通风险、可达性、建造成本等多方面性能的局限性;且以高速公路为实施对象,有助于评选出适应沿线区域交通需求的间距方案,加强公路交通网连通和推动城市群经济可持续发展。
技术方案:为实现以上目标,本发明设计了一种高速公路互通立交间距方案的评价方法,以高速公路为实施对象,通过以下步骤S1-S3,评选出适应沿线区域交通需求、使高速公路综合运营效益最佳的互通立交间距方案:
S1:以交通效率、交通风险、可达性、建造成本四个运营影响因素为基础,构建高速公路互通立交间距方案的评价指标体系,其中,交通效率包含平均速度、平均延误两个评价指标;交通风险以交通事故率为评价指标;可达性以综合交通可达性为评价指标;建造成本以工程造价为评价指标。
S2:以互通立交间距值为变量,为目标高速公路设计互通立交间距设置方案;同时,以目标高速公路沿线区域交通需求为基础,以乡镇为基本单元,针对各互通立交间距设置方案,建立VISSIM仿真模型模拟目标高速公路上交通流运行状况,并收集交通流运行状况仿真数据。
S3:基于步骤S2中互通立交间距设置数量、位置分布及目标高速公路仿真数据,计算各间距方案在交通效率、交通风险、可达性、建造成本的评价指标。根据评价指标数值,利用熵权法计算各评价指标的权重;然后,基于TOPSIS综合评价方法,以步骤S1所述评价指标体系为标准,综合评价各互通立交间距方案,并对各方案进行降序排列,其中排名最高的间距方案即为使目标高速公路综合运行效益最高的互通立交间距设置方案。采用该互通立交间距方案,设置目标高速公路上互通立交间距。
作为本发明的一种综合优选技术方案,步骤S1中有关交通效率、交通风险、可达性、建造成本的各评价指标可由以下计算得到:
其中,vi表示目标高速公路上车辆i的速度(km/h);N表示在VISSIM仿真目标高速公路上交通流运行的整个过程中车辆的样本数
其中,di表示目标高速公路上车辆i的延误(s);
交通事故率∈表示随车速标准差的增加呈指数增长的亿车公里事故率,其单位为:次/(km·10-8·veh-1),计算公式为:
∈=9.583exp0.055σ (3)
综合交通可达性φ表示整个高速公路沿线区域内各乡镇可达性的综合评价值,计算公式为:
其中,Mi为目标高速公路沿线区域内乡镇i的综合聚集规模,由乡镇i的人均收入和人口数量标定;ai为乡镇i的可达性;T为目标高速公路沿线区域内的乡镇集合;
工程造价Ω表示目标高速公路上所有互通立交的建造成本的综合,其单位为万元,计算公式为:
其中,ρ为目标高速公路上互通立交的密度;lc、δc、βc为工程造价的相关参数。
作为本发明的一种综合优选技术方案,综合交通可达性φ的计算公式中乡镇i的可达性ai由以下公式计算得到:
乡镇i的可达性ai由乡镇到互通立交出入口的距离的倒数表示,计算公式为:
其中,Li为乡镇i区域内的道路服务水平综合评价指标值;lij表示乡镇i到互通立交出入口j的距离,j∈Ri;Ri表示可为乡镇i提供出行服务的互通立交集合,Ri中包含的互通立交数量小于根据间距方案在目标高速公路上设置的互通立交的数量;。
各乡镇区域内的道路服务水平综合评价指标Li的计算公式为:
其中,α为乡镇区域内道路的服务水平,用道路等级表示,对快速路、主干路、次干路、支路分别赋值1、2、3、4;lenα表示等级为α的道路的长度;hα表示等级为α的道路的评价指标值;Leni表示经过乡镇i的道路总长。
作为本发明的一种综合优选技术方案,步骤S2中目标高速公路的互通立交间距设置方案以互通立交间距值为变量进行设计;同时,VISSIM仿真模型的建模对象为目标高速公路的整体运营环境,包括高速公路主线,根据间距方案设置的互通立交,以及高速公路交通需求环境(包括沿线交通需求环境、过境交通需求环境)。仿真模型的构建步骤如下:
S21:以互通立交间距值为变量,为目标高速公路设计若干互通立交间距设置方案;
S22:高速公路主线以目标高速公路的长度、线形、车道设置、车道宽度为基础进行构建;互通立交以间距方案为依据进行设置;
S23:基于距离衰减理论下,利用与互通立交相距不同距离的区域对互通立交的累计出行概率,将沿线交通需求分配给各互通立交出入口,以设置高速公路沿线交通需求环境,不同距离区域对互通立交的累计出行概率zt(lj)的计算公式为:
其中,zt(lj)为与互通立交j相距lj千米的区域到该互通立交的累计出行概率;R为根据间距方案在目标高速公路上设置的互通立交;ζ、ψ为距离衰减函数的相关参数;
S24:将步骤S21-S23中互通立交的设置数量、位置分布及构建的高速公路主线、互通立交、沿线交通需求环境输入到VISSIM中,并结合过境交通需求数据构建仿真模型。
作为本发明的一种综合优选技术方案,步骤S3评价互通立交间距方案优劣的具体流程如下:
S31:基于步骤S2中的互通立交间距设置数量、位置分布及目标高速公路仿真数据,计算步骤S1中所述的交通效率、交通风险、可达性、建造成本的各项评价指标数值,并构建指标熵权评估系统的初始数据矩阵X=[xij]m×n,xij为第i个间距方案中的第j个评价指标的值,m为互通立交间距方案数,n为评价指标数,利用阶跃变换法对每个指标进行规范化,消除不同指标单位对评价结果的影响,计算公式为:
S32:计算各评价指标的熵值ej,计算公式为:
S33:计算各评价指标的权重wj,计算公式为:
S34:基于步骤S31中公式(9)-(10)规范化后的各项评价指标数值x'ij,令zij=x'ij,构建矩阵[zij]m×n为TOPSIS中用于评价的规范化决策矩阵Z,其表达式如下:
其中,m表示间距方案数,第i个间距方案由Ai表示,i=1,2,...,m;n表示评价指标数,评价指标j由Cj表示,j=1,2,...,n;zij为第i个间距方案中的第j个评价指标的值。
S35:确定理想最优间距方案Z+和理想最劣间距方案Z-,计算公式为:
S37:计算间距方案与理想最优间距方案的相对接近度Si,计算公式为:
其中,0≤Si≤1;
S38:步骤S37中计算得到的各间距方案的相似接近度值Si,即为各间距方案综合得分,按照综合得分对间距方案进行降序排列,综合得分越大的间距方案越接近理想最优方案,选择综合得分最高的间距方案为目标高速公路互通立交间距的最佳设置。
有益效果:与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下有益技术效果:
1、本发明设计的高速公路互通立交间距设置方案的评价方法从交通效率、交通风险、可达性、建造成本四个方面构建了高速公路运营效果评价指标体系,并针对区域范围的高速公路互通立交间距设置,提出了结合VISSIM仿真模型、熵权法和TOPSIS综合评价法的方案评价方法。该高速公路互通立交间距方案评价方法以高速公路整体运营效益为目标,有助于加强高速公路沿线区域内公路运输网的联系,推动城市化发展进程。
2、本发明考虑高速公路在交通效率、交通风险、可达性、建造成本等方面的整体效益,构建了一个高速公路运营效果综合评价指标体系,符合提升区域以及城市群间高速公路通道能力的发展需求。在推进城市群建设背景下,设置确保高速公路高效运营的互通立交间距需考虑多因素影响,本发明以区域层面出发,结合高速公路路线和VISSIM仿真建模,对多个互通立交间距设置方案进行综合评价,有利于高速公路的区域性新建、改建规划决策。
附图说明
图1是根据本发明实施例提供的高速公路互通立交间距设置方案评价方法的流程图。
图2是根据本发明实施例提供的目标高速公路路段。
图3是根据本发明实施例提供的目标高速公路路段的沿线需求环境。
图4是根据本发明实施例提供的目标高速公路路段的VISSIM仿真模型。
具体实施方式
以下为结合附图对本发明实施进行的详细说明。所采用的实施例是为更加清楚地说明本发明的技术方案,不能以此限制本发明的保护范围。
本发明实施例设计的一种高速公路互通立交间距设置方案的评价方法,针对目标高速公路的互通立交,根据图1和如下步骤S1-S3,获得在沿线区域的交通需求状况下,使目标高速公路综合运营效益最佳的互通立交间距设置方案:
S1:以交通效率、交通风险、可达性、建造成本四个运营影响因素为基础,构建高速公路互通立交间距方案的评价指标体系,其中,交通效率包含平均速度、平均延误两个评价指标;交通风险以交通事故率为评价指标;可达性以综合交通可达性为评价指标;建造成本以工程造价为评价指标。
S2:本发明以互通立交间距值为变量,取值范围为4~24km,共设计出若干高速公路互通立交间距设置方案。互通立交间距方案如表1所示。同时,以目标高速公路沿线区域交通需求为基础,以乡镇为基本单元,针对各互通立交间距设置方案,建立VISSIM仿真模型模拟目标高速公路上交通流运行状况,并收集交通流运行状况仿真数。目标高速公路及其沿线区域如图2。建立的VISSIM仿真模型如图3,其对象为目标高速公路的整体运营环境,包括高速公路主线,根据间距方案设置的互通立交、以及高速公路交通需求环境(包括沿线交通需求环境、过境交通需求环境)。
表1目标高速公路互通立交间距设置方案
间距方案 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | A8 | A9 | A10 | A11 |
平均间距/km | 4.0 | 5.0 | 6.0 | 7.0 | 8.0 | 9.0 | 10.0 | 11.0 | 12.0 | 13.0 | 14.0 |
互通立交数 | 43 | 35 | 29 | 25 | 21 | 19 | 17 | 15 | 14 | 13 | 12 |
间距方案 | A12 | A13 | A14 | A15 | A16 | A17 | A18 | A19 | A20 | A21 | |
平均间距/km | 15.0 | 16.0 | 17.0 | 18.0 | 19.0 | 20.0 | 21.0 | 22.0 | 23.0 | 24.0 | |
互通立交数 | 11 | 10 | 10 | 9 | 9 | 8 | 8 | 7 | 7 | 7 |
在本发明的一个实施例中,以河南省内京港澳高速公路为实施例对象。目标高速公路为双向8车道,全长175km,车道宽为3.75m;目标高速公路沿线区域由31个乡镇构成,各乡镇交通需求为1003pcu/d,针对互通立交间距方案,利用距离衰减法计算出各互通立交沿线交通需求量;根据过境交通需求量:沿线交通需求量=3:17,计算出过境交通需求量。运行VISSIM仿真模型,收集评价指标相关数据。
S3:基于步骤S2中互通立交间距设置数量、位置分布及目标高速公路仿真数据,计算各间距方案在交通效率、交通风险、可达性、建造成本的评价指标。根据评价指标数值,利用熵权法计算各评价指标的权重;然后,基于TOPSIS综合评价方法,以步骤S1所述评价指标体系为标准,综合评价各互通立交间距方案优劣并对各方案进行降序排列,其中排名最高的间距方案即为使目标高速公路综合运行效益最高的互通立交间距设置方案。采用该互通立交间距方案,设置目标高速公路上互通立交间距。
在步骤S3中,以步骤S2中的互通立交间距设置数量和位置分布以及目标高速公路仿真数据,计算S1中所述的交通效率、交通风险、可达性、建造成本的各项评价指标数值,并构建指标熵权评估系统的初始数据矩阵X=[xij]m×n;
在一个实施例中,基于熵权法,对所构建的初始数据矩阵X进行规范化,计算各评价指标熵值ej,并进一步计算得到各评价指标的权重wj;各评价指标的权重如表2所示;
表2互通立交间距方案评价指标权重
评价指标 | 平均速度 | 平均延误 | 交通事故率 | 综合交通可达性 | 工程造价 |
权重wj | 0.20211 | 0.25285 | 0.16918 | 0.13340 | 0.24246 |
基于TOPSIS综合评价方案,利用步骤31中所得规范化后的数据矩阵,构建规范化决策矩阵Z,规范化决策矩阵Z如表3所示。
表3互通立交间距方案评价的规范化决策矩阵
根据步骤S35确定理想最优(劣)间距方案,计算各间距方案与理想最优(劣)间距方案的欧氏距离进一步计算得到各间距方案与理想最优间距方案的相对接近度Si,即方案综合得分,各间距方案综合得分和排序结果如表4所示。根据表4,综合得分最大、排名最靠前的互通立交间距方案为最优方案,即在本实施例中目标高速公路的互通立交平均间距应设置为14km。
表4目标高速公路互通立交间距设置方案评价结果
间距方案 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | A8 | A9 | A10 | A11 |
平均间距/km | 4.0 | 5.0 | 6.0 | 7.0 | 8.0 | 9.0 | 10.0 | 11.0 | 12.0 | 13.0 | 14.0 |
综合得分 | 0.49 | 0.39 | 0.59 | 0.63 | 0.55 | 0.63 | 0.62 | 0.66 | 0.65 | 0.48 | 0.66 |
排序 | 13 | 20 | 8 | 5 | 10 | 4 | 6 | 2 | 3 | 14 | 1 |
间距方案 | A12 | A13 | A14 | A15 | A16 | A17 | A18 | A19 | A20 | A21 | |
平均间距/km | 15.0 | 16.0 | 17.0 | 18.0 | 19.0 | 20.0 | 21.0 | 22.0 | 23.0 | 24.0 | |
综合得分 | 0.39 | 0.60 | 0.36 | 0.58 | 0.52 | 0.42 | 0.50 | 0.39 | 0.42 | 0.44 | |
排序 | 19 | 7 | 21 | 9 | 11 | 16 | 12 | 18 | 17 | 15 |
以上结合附图的实施例仅用于详细说明本发明的技术方案,不能以此限制本发明的保护范围,本领域技术人员可根据具备的知识进行各种更改和变化,但应注意,所有在本发明的精神和基本特征范围之内的更改和变化,均应覆盖在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种高速公路互通立交间距设置方案的评价方法,其特征在于,该评价方法包括以下评价步骤:
S1:以交通效率、交通风险、可达性、建造成本四个运营影响因素为基础,构建高速公路互通立交间距方案的评价指标体系,其中,交通效率包含平均速度、平均延误两个评价指标;交通风险以交通事故率为评价指标;可达性以综合交通可达性为评价指标;建造成本以工程造价为评价指标;
S2:以互通立交间距值为变量,为目标高速公路设计互通立交间距设置方案;以目标高速公路沿线区域交通需求为基础,以乡镇为基本单元,针对各互通立交间距设置方案,建立VISSIM仿真模型模拟目标高速公路上交通流运行状况,并收集交通流运行状况仿真数据;
S3:基于步骤S2中互通立交间距设置数量、位置分布及目标高速公路仿真数据,计算各间距方案在交通效率、交通风险、可达性、建造成本的评价指标,根据评价指标数值,利用熵权法计算各评价指标的权重;基于TOPSIS综合评价方法,以步骤S1所述评价指标体系为标准,综合评价各互通立交间距方案,并对各方案进行降序排列,其中排名最高的间距方案即为使目标高速公路综合运行效益最高的互通立交间距设置方案,采用该互通立交间距方案,设置目标高速公路上互通立交间距。
2.根据权利要求1所述的一种高速公路互通立交间距设置方案的评价方法,其特征在于,步骤S1构建的评价指标体系中,交通效率、交通风险、可达性、建造成本的各评价指标由以下计算得到:
其中,vi表示目标高速公路上车辆i的速度(km/h);N表示在VISSIM仿真目标高速公路上交通流运行的整个过程中车辆的样本数;
其中,di表示目标高速公路上车辆i的延误(s);
交通事故率∈表示随车速标准差的增加呈指数增长的亿车公里事故率,其单位为:次/(km·10-8·veh-1),计算公式为:
∈=9.583exp0.055σ (3)
综合交通可达性φ表示整个目标高速公路沿线区域内各乡镇可达性的综合评价值,计算公式为:
其中,Mi为目标高速公路沿线区域内乡镇i的综合聚集规模,由乡镇i的人均收入和人口数量标定;ai为乡镇i的可达性;T为目标高速公路沿线区域内的乡镇集合;
工程造价Ω表示目标高速公路上所有互通立交的建造成本的综合,其单位为:万元,计算公式为:
其中,ρ为目标高速公路上互通立交的密度;lc、δc、βc为工程造价的相关参数。
3.根据权利要求2所述的一种高速公路互通立交间距设置方案的评价方法,其特征在于,综合交通可达性φ的计算公式中乡镇i的可达性ai由以下公式计算得到:
乡镇i的可达性ai由乡镇到互通立交出入口的距离的倒数表示,计算公式为:
其中,Li为乡镇i区域内的道路服务水平综合评价指标值;lij表示乡镇i到互通立交出入口j的距离,j∈Ri;Ri表示可为乡镇i提供出行服务的互通立交集合,Ri中包含的互通立交数量小于根据间距方案在目标高速公路上设置的互通立交的数量;
各乡镇区域内的道路服务水平综合评价指标Li数值的计算公式为:
其中,α为乡镇区域内道路的服务水平,用道路等级表示,对快速路、主干路、次干路、支路分别赋值1、2、3、4;lenα表示等级为α的道路的长度;hα表示等级为α的道路的评价指标值;Leni表示经过乡镇i的道路总长。
4.根据权利要求1所述的一种高速公路互通立交间距设置方案的评价方法,其特征在于,步骤S2中目标高速公路的互通立交间距设置方案以互通立交间距值为变量进行设计;VISSIM仿真模型的建模对象为目标高速公路的整体运营环境,包括高速公路主线,根据间距方案设置的互通立交,以及高速公路交通需求环境,其包括沿线交通需求环境、过境交通需求环境,仿真模型的构建步骤如下:
S21:以互通立交间距值为变量,为目标高速公路设计若干互通立交间距设置方案;
S22:高速公路主线以目标高速公路的长度、线形、车道设置、车道宽度为基础进行构建,互通立交以间距方案为依据进行设置;
S23:基于距离衰减理论,利用与互通立交相距不同距离的区域对互通立交的累计出行概率,将沿线交通需求分配给各互通立交出入口,以设置高速公路沿线交通需求环境,不同距离区域对互通立交的累计出行概率zt(lj)的计算公式为:
其中,zt(lj)为与互通立交j相距lj千米的区域到该互通立交的累计出行概率;R为根据间距方案在目标高速公路上设置的互通立交集合;ζ、ψ为距离衰减函数的相关参数;
S24:将步骤S21-S23中互通立交的设置数量、位置分布及构建的高速公路主线、互通立交、沿线交通需求环境输入到VISSIM中,并结合过境交通需求数据构建仿真模型。
5.根据权利要求1所述的一种高速公路互通立交间距设置方案的评价方法,其特征在于,步骤S3评价互通立交间距方案优劣的具体流程如下:
S31:基于步骤S2中的互通立交间距设置数量、位置分布及目标高速公路仿真数据,计算步骤S1中所述的交通效率、交通风险、可达性、建造成本的各项评价指标数值,并构建指标熵权评估系统的初始数据矩阵X=[xij]m×n,xij为第i个间距方案中的第j个评价指标的值,m为互通立交间距方案数,n为评价指标数,利用阶跃变换法对每个指标进行规范化,消除不同指标单位对评价结果的影响,计算公式为:
S32:计算各评价指标的熵值ej,计算公式为:
S33:计算各评价指标的权重wj,计算公式为:
S34:基于步骤S31中公式(9)-(10)规范化后的各项评价指标数值x'ij,令zij=x'ij,构建矩阵[zij]m×n为TOPSIS中用于评价的规范化决策矩阵Z,其表达式如下:
其中,m表示间距方案数,第i个间距方案由Ai表示,i=1,2,...,m;n表示评价指标数,评价指标j由Cj表示,j=1,2,…,n;zij为第i个间距方案中的第j个评价指标的值;
S35:确定理想最优间距方案Z+和理想最劣间距方案Z-,计算公式为:
S37:计算间距方案与理想最优间距方案的相对接近度Si,计算公式为:
其中,0≤Si≤1;
S38:步骤S37中计算得到的各间距方案的相似接近度值Si,即为各间距方案综合得分,按照综合得分对间距方案进行降序排列,综合得分越大的间距方案越接近理想最优方案,选择综合得分最高的间距方案为目标高速公路互通立交间距的最佳设置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310155610.8A CN116228008A (zh) | 2023-02-23 | 2023-02-23 | 一种高速公路互通立交间距设置方案的评价方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310155610.8A CN116228008A (zh) | 2023-02-23 | 2023-02-23 | 一种高速公路互通立交间距设置方案的评价方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116228008A true CN116228008A (zh) | 2023-06-06 |
Family
ID=86578141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310155610.8A Pending CN116228008A (zh) | 2023-02-23 | 2023-02-23 | 一种高速公路互通立交间距设置方案的评价方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116228008A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117494571A (zh) * | 2023-11-16 | 2024-02-02 | 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 | 一种基于微观仿真的复合高速互通立交优化布局方法 |
-
2023
- 2023-02-23 CN CN202310155610.8A patent/CN116228008A/zh active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117494571A (zh) * | 2023-11-16 | 2024-02-02 | 中交第二公路勘察设计研究院有限公司 | 一种基于微观仿真的复合高速互通立交优化布局方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108470444B (zh) | 一种基于遗传算法优化的城市区域交通大数据分析系统与方法 | |
CN109815523B (zh) | 基于分解的列车运行多目标差分进化算法 | |
CN109753694B (zh) | 基于全过程出行感知时间的中小城市公交线网设计方法 | |
CN113361150B (zh) | 一种城市列车运行多目标优化方法及系统 | |
CN108053058B (zh) | 一种基于大数据的电动出租车充电桩选址方法 | |
CN110598942B (zh) | 一种考虑区域全覆盖的接驳地铁的社区公交线网与发车频率同步优化方法 | |
CN107180274B (zh) | 一种电动汽车充电设施规划典型场景选取和优化方法 | |
CN108805344A (zh) | 一种考虑时变需求的高速铁路网络列车开行方案优化方法 | |
CN108510127B (zh) | 基于再生能利用的城轨列车运行过程优化方法 | |
CN116228008A (zh) | 一种高速公路互通立交间距设置方案的评价方法 | |
CN112309119B (zh) | 一种城市交通系统容量分析优化方法 | |
CN113593228B (zh) | 一种高速公路瓶颈区域自动驾驶协同控制方法 | |
CN111626469B (zh) | 一种面向运能提升的快慢车开行优化方法 | |
Luo et al. | Paired-line hybrid transit design considering spatial heterogeneity | |
CN113743644A (zh) | 高速铁路通过能力通用计算方法 | |
CN112115385A (zh) | 一种考虑充电时间的单向共享汽车系统选址优化方法 | |
CN113592419B (zh) | 考虑客流和节能的轨道交通快慢车时刻表优化方法 | |
CN117022398A (zh) | 考虑客流分配的城市轨道交通列车时刻表优化方法及系统 | |
CN115713206A (zh) | 一种公交个体出行决策模型 | |
Ma et al. | Dynamic control cycle speed limit strategy for balanced reduction of travel time and emissions | |
CN113408906B (zh) | 一种高速列车停站与客流分配的联合优化方法 | |
CN108755309B (zh) | 基于功能的城市道路新建路网的设计方法 | |
CN115050199B (zh) | 一种多线路公交区段优先设计方法 | |
CN117196693B (zh) | 一种城市地下交通的物流需求预测方法 | |
CN113158325B (zh) | 基于仿真的列车能耗-时间Pareto曲线生成方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |