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原文传递城市快速路苜蓿叶互通立交通行能力研究

论文题名：	城市快速路苜蓿叶互通立交通行能力研究
关键词：	城市快速路;苜蓿叶;互通立交;通行能力;交织区;预测模型;交通量预测;车头时距分布;影响区;实测数据;服务水平;车道变换;间隙接受理论;计算模型;合流区;端部;变换次数;交通流特性;直观感受;匝道
摘要：	随着我国城市化进程的加快，交通拥挤成为日益严重的社会问题，为了解决交通拥挤，我国许多城市修建了城市快速路，尤其是近几年城市快速路更是取得长足发展，但是与之相匹配的理论研究却相对落后，尤其是对城市快速路互通立交通行能力的研究更是缺乏，这对快速路互通立交的规划设计和选型评价都十分不利，为了弥补这些不足，有必要针对快速路互通立交的通行能力进行研究。城市快速路互通立交，以苜蓿叶型立交的服务功能最全面，并具有代表性，因此，对苜蓿叶互通立交通行能力进行研究，将有助于完善互通立交通行能力理论体系研究的不足，具有重要的理论意义和实际意义。　　由于城市用地的限制，城市快速路苜蓿叶互通立交一般占地范围较小，分合流区及交织区之间距离较短，各个组成部分交通流之间存在相互干扰，单纯的分合流区或交织区的通行能力不能代表苜蓿叶互通立交的通行能力，因此，必须在充分分析城市快速路苜蓿叶互通立交各个组成部分之间相互干扰关系的基础上，建立苜蓿叶互通立交整体通行能力分析体系。　　从理论上研究了交织区对上下游路段交通流特性的影响，提出了应用三参数韦布尔分布模型对苜蓿叶互通立交内部分流区末端到交织区端部和交织区末端到合流影响区端部之间路段的车头时距分布进行拟合的方法，通过数据验证证明了此方法的可行性，揭示了车头时距分布的变化规律，发现了韦布尔参数随距离变化的特性，建立了“形状参数”与距离的关系模型，并提出以“形状参数”取值为1作为交织区影响范围的评价标准。根据实测数据，经过数据分析和模型标定，提出了交织区对上下游的影响距离，为分析苜蓿叶互通立交的通行能力明确了研究范围。　　在对经典的通行能力理论模型进行深入分析后，提出了跟驰时间随机变量和车速随机变量的概念，经过理论推导，建立了改进的通行能力理论模型，应用苜蓿叶互通立交匝道的实测数据对此模型进行了标定，并验证了该模型的可行性和适用性，进而确定了匝道的理论通行能力。　　在对苜蓿叶互通立交内部各个组成部分交通流特性进行详细的理论分析基础上，应用统计分析的方法建立了分流影响区末端外侧车道交通量预测模型，通过逐次回归建立了交织区末端至合流区端部之间路段，由内侧车道向外侧车道变换的交通量预测模型，进而建立合流影响区端部外侧车道的交通量预测模型。建立了合流影响区端部的车头时距分布参数预测模型，根据间隙接受理论推导出了由匝道合流的交通量计算模型。应用HCM2000的方法，经重新标定建立了分合流影响区交通量预测额模型，根据统计分析方法重新标定了苜蓿叶互通立交分合流影响区的通行能力值，为最终研究立交整体通行能力提供边界条件。　　对比分析了现有的交织速度和非交织速度计算模型应用在苜蓿叶互通立交交织区分析中的不足，提出了交织区车道变换次数的概念，建立了车道变换次数预测模型，基于车道变换次数，建立了交织区的交织速度和非交织速度预测模型。基于美国通行能力手册的方法，根据实测数据统计获得了交织区的通行能力值，建立了交织区通行能力预测模型，简化了交织区通行能力的计算方法。建立了交织区端部的交通量和车头时距分布预测模型，应用间隙接受理论，推导出了交织区内部分流交通量和合流交通量预测模型。基于上述研究成果，建立了城市快速路苜蓿叶互通立交通行能力目标函数和各种约束函数模型，提出了确定苜蓿叶互通立交通过能力的具体方法，根据实测数据，应用此方法计算得到了苜蓿叶互通立交整体的通行能力值，并应用VISSIM仿真软件进行了仿真验证。　　根据对服务水平概念的分析和通过实地调查，掌握了城市居民对互通立交运行质量的直观感受，基于此提出畅通度作为衡量服务水平的主要标志，并提出以相对延误作为反映服务水平的具体指标，该指标综合反映了苜蓿叶互通立交整体的运行质量和道路使用者的直观感受。分别建立了分流区、合流区、交织和匝道的运行时间计算模型，在此基础上建立了直行方向、右转方向、左转方向和苜蓿叶互通立交整体的相对延误计算方法，为建立互通立交的服务水平评价体系提供理论参考。
作者：	臧晓冬
专业：	交通运输规划与管理
导师：	周伟
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京工业大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文