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1、2 0 1 5 年 1 1 月第 1 1期 城 市道橋 與 防洪 科技研究1 7 9 基于 VI S S I M 仿真的冰雪條件下快速路交織區 長度確定研究 李明劍 ， 練象平 ， 王志華 ( 天津市市政工程設計研究院， 天津市 3 0 0 0 7 4 ) 摘要 ： 通過控 制交織 區長度 以及 快速路 主線交通 量對道 路在正常 條件 、 積雪 條件 、 冰板 條件 以及冰膜 條件 四種情況 下的交 通 狀況 ， 利用 V I S S I M仿真軟件 進行仿 真。選取 了時 間占有率 的指標進行 服務水平 評價 。結果表 明 ， 隨著道路 條件變得 逐漸惡劣 ， 時間 占有 率有大 幅增加 。
2、。在 正常 、 積雪和冰板 條件下 ， 交織 區長度 的增加可 以在一定 程度上 提高快速路 的服務水平 。而在冰 膜 條件下 ， 交織區長度對于快速路服務水平的影響并不顯著。該研究成果可以為快速路交織區的設計提供參考。 關鍵詞： 城市快速路； 交織區長度 ； 冰雪條件； 交通仿真； 服務水平 中 圖分類 號 ： U 4 9 1 1 文 獻標 志碼 ： A 文章 編號 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 5 ) l 1 - 0 1 7 9 0 4 1 概述 城市快速路 中的交織 區由于受 到進 出快速路 車流 的影 響 ，是整條快速路 中交通 流最不穩定的 一 部分 ， 極易發。
3、生擁堵 。而在冰雪狀況下 ， 由于道 路條件變得較為惡劣 ，駕駛員 的駕駛行 為會 發 改變 ， 這樣一來 ， 快速路交織區的服務水平就會 急 劇下降 。為了改善交通狀態 ， 增加交織區長度成為 了較為普遍的解決方案。但相關規范僅給出了路 面 良好 時的交織 區最短長度 ，因此很有必要對 冰 雪狀態下快速路交織區長度的選取進行研究。 對 于冰雪環境 下城市快速路交織 區長度 的研 究 ， 需要對各種不通過冰雪條件下 ， 不 同交通量所 對應 的評價指標進行對 比分析 ，這一 過程需要 獲 取大量的數據 。如果采取實際調查 的方法 ， 不僅無 法在獲得不同冰雪條件下的路面狀況 ，而且還需 要花費。
4、大量 的人力 、 物力 、 財力 。因此 ， 國內大多數 的研究都會利用交通軟件進行交通仿真來得 到相 關數據 。張碧琴等通過對正常狀態下快速路交織 區的仿真得到 了交織 區長度和交織車道交通量對 應于各級服務水平的臨界線圖_ l _ 。張騰 以實際的快 速路立交為例通過 V i s s i m仿 真軟件 分析了長安立 交分合 流區的通行能力l 2 l 。 彭樺在 V i s s i m的仿真環 境 中研究 了快速路 出入 口間距設置條件及交通量 變化下 的變速車道設置 ，并運用理想點法對評價 收稿 日期 ： 2 0 1 5 - 0 7 1 5 作者簡介 ： 李 明劍 ( 1 9 8 1 一 。
5、) ， 男 ， 天津市 人 ， 高級工程 師 ， 從事公路 與市 政道路設計工作 。 指標進行分析計算得 出不 同出入 口形式 中最優 的 幾何設置【 。何永明等利用交通仿真軟件 V i s s i m， 建立冰雪條件下雙 向 4車道高速公路通行 能力衰 減仿真模 型 ， 得到不 同路面狀況下 ， 低速時通行能 力差異較小 ，高速時通行能力隨附著系數降低衰 減 明顯 4 1 。結合 已有文獻 中的研究經驗 ， 本文將通 過控制交織 區長度 以及快速路主線交通量對道路 在正常條件 、 積雪條件 、 冰板 條件 以及 冰膜條件 四 種情況下的交通狀況， 利用 V I S S I M仿真軟件進行 仿。
6、真 ，通過多元線性回歸得到快速路交織區服務 水平的評價方法 。 2 仿真過 程 2 1 仿真軟件的選取 研究 中使用 的 V i s s i m仿 真軟件是 由德 國 P r r v 公司開發的一款微觀交通仿真軟件，可以通過相 關參數的更改對駕駛員行 為進行較好的仿 真。 V i s s i m的模擬結果具有較好 的精確性 和有效性 ， 比 較符合實際情況。 2 2 仿真路段的建立 根據基本交織 區形式 ，在 V i s s i m模型 中建立 本次研究 的仿真模型平 臺。圖 1是實驗 中所構建 的交織 區仿真模型 。其 中， 快速路 主線為三車道 ， 出、 入 口匝道為單 車道 ， 出 、 。
7、人 口過渡段為四車道 。 該仿真路段 由 7個車道組和 8個連接器構成 。 在仿真時，按照設計規程中對交織區最短長 度 的要求 _ 5 l從 交 織 區最短 長度 7 5 0 m開 始 ， 選 取 7 5 0 m 、 8 5 0 m 、 9 5 0 m 、l 05 0 m 、 l 1 5 0 m 、 1 2 50 m 、 1 8 2 科技研究 城 市道橋 與防洪 2 0 1 5 年 1 1 月第 1 1 期 因素的作用 ， 因此對交織區長度 、 主線交通量以及 時間 占有率進行二元線性 回歸分析。選取 主線交 通量為 自變量 ( 單位 ： v e h h ) ， 交織 區長度為 自變 量 ： 。
8、( 單位 ： m) ， 時間占有率為因變量 Y ( 單位 ： ) 。 通過回歸分析可以得到各種冰雪條件下 、 與 Y 的關 系。 正常條件下， 時間占有率與交通量的關系以 3 2 0 0 v e h h為分界點 3 2 0 0時 ， y 隨著 l 的增 加而增加 ； 當 3 2 0 0時 ， 值趨 于穩定 ， 不隨 。 的變 化而發生顯著變 。因此 ， 建立 回歸模型時 ， 以 x 1 = 3 2 0 0為分界點建立分段 函數。 1 3 2 0 0時， 對 2 為 7 5 0 、 8 5 0 、 9 5 0 、 1 0 5 0 、 1 1 5 0 、 1 2 5 0和 1 3 5 0時 ，共 。
9、3 5組數據進行二元線性 回 歸分析得到 回歸公式 ，而在 3 2 0 0時 ，取 Y 【 2 2 ， 2 4 1 。 綜上 ， 主線 交通量 、 交織 區長度 以及 時間 占有率 y 之間回歸模型為 f 0 0 1 0 x 廣0 0 0 3 5 x 2 5 2 4 7 9 1 3 2 0 0 ， 、 = ( 4) 【 I 2 2 ，2 4 j 1 3 2 0 0 在積雪條件下 ， 主線交通量 。 、 交織 區長度 以及 時間 占有率 Y之間回歸模型為 y = 0 0 0 0 6 x t 一 0 0 0 1 8 x 2 + 2 6 8 8 1 3 ( 5 ) 在冰板條件下 ， 主線交通量 、 。
10、交織 區長度 以及 時間占有率 之間回歸模型為 y = 0 0 0 0 4 x 1 - 0 0 0 4 l x 2 + 2 6 8 8 1 3 ( 6 ) 對路面條件為正常、 積雪及冰板三種條件下的 回歸方程進行相關性檢驗和顯著性檢驗 ，見表 3 。 可以得到 ，三個 回歸方程 的調整多重判定系數都 在 0 8 5以上 ， 即交織 區長度 、 主線交通量以及 時間 占有率能被該 多元線性 回歸方程所解釋 的比例大 于 8 5 。此外，三個 回歸方程中 F顯著性統計量 ( S i g n i fi c a n c e F ) 的P值遠遠小于顯著性水平 0 0 5 ， 說 明該 回歸方程回歸效果十。
11、分顯著。因此 ， 可 以說 該二元線性 回歸方程能夠較為準確 的擬合交織 區 長度 、 主線交通量 以及時間占有率之間的關 系。 表 3 正常 、 積雪及冰 板條件下 多重判定 系數 及 P值 而對于冰膜條件下 的回歸模型來說 ， 由于在冰 膜條件下 ， 交織區長度一定時， 時間占有率會在一 定 的范 圍內波動 ， 而與主線交通量沒有顯著關 系。 因此 ，只給出仿真得到 的不 同交織 區長度 下時間 占有率 的參考值 ， 見表 4 。 表 4 冰膜條件 下交織 區長 度與時 間占有率 交織區 長度 7 5 O 8 5 0 9 5 O 1 0 5 O 1 1 5 0 1 2 5 0 1 3 5 。
12、O 。占 4 2 4 2 6 2 2N 2l 有率 2 9 2 4 5 結論 冰雪條件對城市快速路 ， 尤其是快速路交織 區 的交通流有著 較大的影 響。本 文通 過控制交織 區 長度 以及 快速路 主線交通量對 道路為 正常 條件 、 積雪 條件 、冰板條 件 以及 冰膜 條 件 四種 情 況在 V I S S I M 中進行仿真 。 結果表明 ， 隨著道路條件 變得 逐漸惡劣 ， 時間占有率有大幅增加 ， 地點速度大 幅 度降低。在正常、 積雪以及冰板條件下隨著快速路 交織區長度的增加， 時間占有率降低 ， 道路交通狀 況有所改善 ； 而在冰膜條件下 ， 交織 區長度 的變化 對交通狀況的。
13、改善影響不大 。這是 由于這時 的道 路狀況極其惡劣 ， 駕駛員 的駕駛行為極其謹 慎 ， 車 輛之 間保持 了較大 的車頭時距所致 。根據本文所 給 出 的 回歸 方程 來計 算交 織 區 服務 水平 的指標 值 ， 進而根據規范 中的服務水平劃分方法 ， 在對 應 的服務水平下選擇合適的交織區長度。本文的研 究結果可以在實際施工設計中給予一定參考 。 參 考文獻 1 】張碧 琴， 張強， 馬亞坤 ， 等 V i s s i m在 新建 快速 路交 織 區長度 研究 中的應用 市政技術 ， 2 0 1 3 ( 5 ) ： 3 2 3 5 2 張騰基于 V I S S I M的長安立交合流區通。
14、行能力仿真研究 D 陜 西西 安： 長安 大學， 2 0 1 3 3 】 彭樺 基于 V I S S I M城市快速路出入 口幾何設置研究【 D 】 湖北武 漢 ： 華中科技 大學， 2 0 1 2 4 何永明， 丁柏群 冰雪條件下高速公路通行能力衰減仿真研究 J 森林工程， 2 0 1 2 ( 2 ) ： 6 8 - 7 0 【 5 C J J 1 2 9 2 0 0 9 ，城 市快速 路設 計城市 快速路設計 規程 s 【 6 羅麗君， 高晗， 裴玉龍 冰雪道路條件下最小安全行車間距 的確 定 J 黑龍江交通科技， 1 9 9 9 ( 1 ) ： 3 3 3 4 【 7 G A T 6 4。
15、 3 -2 0 0 6 ， 典型交通事故形態車輛行駛速度技術鑒定 s 【 8 才西月， 劉錦河， 王志濤 冰雪路面平面設計指標取值 的探討 北 方交通 ， 2 0 0 8 ( 1 ) ： 6 7 【 9 】N a t i o n a l Hi g h w a y T r a ff i c A d mi n i s t r a t i o n ,F e d e r a l Hi g h w a y A d m i n i s t r a t i o r t S p e e d i n g a n d H i g h w a y S a f e t y Z T h e U S D e p a r 。
16、t m e n t o f T r a n s p o r t a t i o n P o l i c y a n d I mp l e me n t a t i o n S t r a t e g y ， 1 9 9 7 1 0 B o s e l l y ， E S ，T h o me s ， E J ， e t c R o a d We a t h e r I n f o r ma t i o n S y s t e ms V o l u me l ： R e s e a r c h R e p o rt R S t r a t e g i c Hi g h w a y R e s e a r c h P r o a m P u b l i c a t i o n S HRP H-3 5 0， Na t i o n a l Re s e arc h Co u n c i l ， W a s h i ng t o n， D C 1 9 9 3 。
