仿真技术的一级公路交叉口间距分析
目 录
1 绪论 1
1．1 研究背景、目的和意义 2
1．2 国内外发展现状 3
1．3 研究内容 4
2 一级公路平面交叉口开口间距的相关分析 4
2．1 一级公路平面交叉口开口间距的影响因素 5
2．2 一级公路平交口开口型式、开口类型的划分 5
2．3 一级公路平交口开口间距分布——以G205国道为例 6
3 一级公路平面交叉口开口间距的确定 7
3．1 一级公路平交口开口间距对交通运行安全的影响分析 7
3．2 一级公路平交口开口间距对交通运行效率的影响分析 11
3．3 一级公路平交口开口间距综合分析推荐值 17
4 运用VISSIM进行仿真验证 18
4．1 仿真软件的简介 19
4．2 VISSIM仿真模型的建立 20
4．3 VISSIM仿真的验证 21
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
1 绪论
1. 1 研究背景、目的和意义
1.1.1 研究背景
一级公路是指供汽车分向、分车道行驶并可根据需要控制出入的多车道公路。与高速公路双向分离的全封闭系统不同，一级公路存在大量的平面交叉口开口供车辆转弯、掉头和慢行交通穿越。由对交通事故发生地点与路段的统计，一级公路平面交叉口及其临近道路是交通事故发生率较高地区。一级公路平交口开口间距不合理、设置数量不合理，是公路上交通事故率上升的主要原因之一。平面交叉口开口间距不足时，驾驶员需要较短的时间内要完成加速、变换车道、减速等过程，增加了交通流扰动 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
和机动车之间的冲突，加上其他干扰因素，如非机动车与行人随意穿行平交口，为躲避其他机动车、行人和非机动车，驾驶员需要保持高度警觉，稍有不慎就会引发事故。 因此，分析出合理的一级公路交叉口开口间距，乃改善目前一级公路交通运行效率与安全的重中之重。
1.1.2 研究目的和意义
平面交叉口开口间距是衡量路段平交口开口密度的一个重要指标。合理设置平交口开口间距，可大幅度减少一级公路平交口开口所产生的害处。一直以来一级公路交叉口开口间距的研究一直难以取得突破，其间距设置更是有利有弊。从一个角度来说，平交口开口间距的增加有利于提高道路的交通运行和道路的安全等级；其次，提高平交口开口间距，同时加大了道路两侧出行者的绕行长度和时间，导致周边出行者出入困难，道路的社会满意程度受到影响【14】。目前，我国的《公路工程技术标准》（JTGBO1-2013）中只是笼统说明了一级公路平交口开口间距的设置不低于1km，缺乏对平交口开口型式和类型的划分，使得工程实践可操作性较差。研究表明，一级公路平交口开口间距受到交通流运行的影响，其影响与道路几何线形、交通状况、行车轨迹等因素密切相关。
本论文以一级公路平面交叉口开口间距应用为契机，划分了一级公路平面交叉口开口型式和间距类型利用Google Earth和交通流仿真分析相结合的方法，对一级公路平面交叉口开口类型及间距对道路通行效率和交织区车辆运行影响进行定量研究和分析，研究出相应的优化设计参数。
1．2 国内外发展现状
1.2.1 国外发展现状
近来，国外在一级公路交叉口间距的研究上取得一定进展。
佛罗里达州在美国运输研究协会（TRB）出版的接入手册的内容上，深入研究，发布了公路交叉口开口设计手册【1】。佛罗里达州则具体说明了平面交叉口开口类型、设计要素、间距设置和U-turn测算，系统归纳了平交口及其开口的相关突破，提出了城市道路两平交口最小间距为330m【2】。Kaseko【3】通过对加利福利亚211个交叉口开口处的事故分析表明，较小或较大的平交口开口间距会使道路安全受到很大影响，而且综合各交通事故分析表明250m-350m的开口间距可以大大降低交叉口事故率。Xu【4】对加利福利亚500个路段的交通事故统计、道路几何特征建立分析建模，研究表明较长的接入道路与平交口开口间距，大大减少了交通事故的发生率。Huang【5】则突破性的将速度指标用于交叉口开口间距的计算，使得交叉口开口间距对于交通运行安全影响方面取得突破，研究表明随着开口间距的减小，交通事故发生几率大大加大。
1.2.2 国内发展现状
至今为止，国内学者对于一级公路平面交叉口及其开口间距等课题研究较为浅显。
陈恺【6】等笼统简述了平交口开口设计类型，同时基于远引掉头技术和交通仿真技术对交叉口处的行人和机动车的运行状况进行了研究。张生瑞【7】等研究了交通信号控制交叉口开口间距设置条件，且选择车辆延误指标作为评价依据。郑倩【8】却选择车辆运行时间作为评价依据，研究了直接左转、远引调头至平交口开口、远引调头至信号交叉口三种交通组织方式。
张宁【9】等结合HCM中关于交叉口交织段的测算方法，研究出平交口开口间距模型，同时使用VISSIM进行仿真运行，选用交通延误为评价指标，对其模型的有效性验证。周广【10】等利用美国运输研究协会（TRB）出版的接入手册中对交叉口接入的规定和基于HCM交叉口交织区长度计测算方法，发表平交口开口的推荐间距。马永峰【11】结合接入管理及公路接入分类，利用VISSIM微观仿真技术从交通安全和交通效率两方面入手，提出了各接入类别公路的开口间距推荐值。
潘宏兵【12】等选择行车轨迹、交通管理需要所满足长度确定一级公路开口间距，同时研究出处于各种交叉口大小、设计宽度下的最优开口间距。刘仁文【13】结合排队论，提了一级公路交叉口开口处机动车排队模型。
1.2.3 现状分析
纵观国内外科研现状及动态，可以发现美国关于一级公路交叉口开口间距设计的研究成果相对比较丰富，对平交口开口间距、类型作了全面的介绍，带动了其他国家相关设计理念的更新；相反国内对一级公路平交口开口间距的研究还没有太多的重视，尽管我过对一级公路平交口开口间距的研究取得了一定的成果，其主要理论也已用于工程实践，但是在实际工程中的可操作性较差，对于优化一级公路平交口的设计理论和设计方法尚有欠缺。
1．3 研究内容
根据研究目的，本文拟从下面这三个方向开展研究：
（1）一级公路平面交叉口开口型式和间距类型划分
本部分通过Google Earth 对已有一级公路平面交叉口开口型式和间距进行观测，根据交叉口开口重要性对一级公路平交口开口间距类型进行分类以及确定每一分类中各个间距范围中样本分布程度。
（3）车辆的运行速度
交通流的主要因素之一就是车辆的运行速度，其从效率和安全两个方面来影响道路。驾驶员根据实际的驾驶经验、道路规定速度以及道路的交通状况，来确定车辆的运行速度。但是，车辆完成交织区长度和交织区到达最外侧所花的时间，是受车速的直接影响，而且不同的车种在交织区的不同车速所产生的安全性作用是不同的。
3.1.2 满足车辆交织运行需要
（1）如图3.1.2所示，车辆交织距离控制着交叉口之间的距离。
图3.1.2 车辆在交叉口之间的交织运行情况
1 绪论 1
1．1 研究背景、目的和意义 2
1．2 国内外发展现状 3
1．3 研究内容 4
2 一级公路平面交叉口开口间距的相关分析 4
2．1 一级公路平面交叉口开口间距的影响因素 5
2．2 一级公路平交口开口型式、开口类型的划分 5
2．3 一级公路平交口开口间距分布——以G205国道为例 6
3 一级公路平面交叉口开口间距的确定 7
3．1 一级公路平交口开口间距对交通运行安全的影响分析 7
3．2 一级公路平交口开口间距对交通运行效率的影响分析 11
3．3 一级公路平交口开口间距综合分析推荐值 17
4 运用VISSIM进行仿真验证 18
4．1 仿真软件的简介 19
4．2 VISSIM仿真模型的建立 20
4．3 VISSIM仿真的验证 21
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
1 绪论
1. 1 研究背景、目的和意义
1.1.1 研究背景
一级公路是指供汽车分向、分车道行驶并可根据需要控制出入的多车道公路。与高速公路双向分离的全封闭系统不同，一级公路存在大量的平面交叉口开口供车辆转弯、掉头和慢行交通穿越。由对交通事故发生地点与路段的统计，一级公路平面交叉口及其临近道路是交通事故发生率较高地区。一级公路平交口开口间距不合理、设置数量不合理，是公路上交通事故率上升的主要原因之一。平面交叉口开口间距不足时，驾驶员需要较短的时间内要完成加速、变换车道、减速等过程，增加了交通流扰动 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
和机动车之间的冲突，加上其他干扰因素，如非机动车与行人随意穿行平交口，为躲避其他机动车、行人和非机动车，驾驶员需要保持高度警觉，稍有不慎就会引发事故。 因此，分析出合理的一级公路交叉口开口间距，乃改善目前一级公路交通运行效率与安全的重中之重。
1.1.2 研究目的和意义
平面交叉口开口间距是衡量路段平交口开口密度的一个重要指标。合理设置平交口开口间距，可大幅度减少一级公路平交口开口所产生的害处。一直以来一级公路交叉口开口间距的研究一直难以取得突破，其间距设置更是有利有弊。从一个角度来说，平交口开口间距的增加有利于提高道路的交通运行和道路的安全等级；其次，提高平交口开口间距，同时加大了道路两侧出行者的绕行长度和时间，导致周边出行者出入困难，道路的社会满意程度受到影响【14】。目前，我国的《公路工程技术标准》（JTGBO1-2013）中只是笼统说明了一级公路平交口开口间距的设置不低于1km，缺乏对平交口开口型式和类型的划分，使得工程实践可操作性较差。研究表明，一级公路平交口开口间距受到交通流运行的影响，其影响与道路几何线形、交通状况、行车轨迹等因素密切相关。
本论文以一级公路平面交叉口开口间距应用为契机，划分了一级公路平面交叉口开口型式和间距类型利用Google Earth和交通流仿真分析相结合的方法，对一级公路平面交叉口开口类型及间距对道路通行效率和交织区车辆运行影响进行定量研究和分析，研究出相应的优化设计参数。
1．2 国内外发展现状
1.2.1 国外发展现状
近来，国外在一级公路交叉口间距的研究上取得一定进展。
佛罗里达州在美国运输研究协会（TRB）出版的接入手册的内容上，深入研究，发布了公路交叉口开口设计手册【1】。佛罗里达州则具体说明了平面交叉口开口类型、设计要素、间距设置和U-turn测算，系统归纳了平交口及其开口的相关突破，提出了城市道路两平交口最小间距为330m【2】。Kaseko【3】通过对加利福利亚211个交叉口开口处的事故分析表明，较小或较大的平交口开口间距会使道路安全受到很大影响，而且综合各交通事故分析表明250m-350m的开口间距可以大大降低交叉口事故率。Xu【4】对加利福利亚500个路段的交通事故统计、道路几何特征建立分析建模，研究表明较长的接入道路与平交口开口间距，大大减少了交通事故的发生率。Huang【5】则突破性的将速度指标用于交叉口开口间距的计算，使得交叉口开口间距对于交通运行安全影响方面取得突破，研究表明随着开口间距的减小，交通事故发生几率大大加大。
1.2.2 国内发展现状
至今为止，国内学者对于一级公路平面交叉口及其开口间距等课题研究较为浅显。
陈恺【6】等笼统简述了平交口开口设计类型，同时基于远引掉头技术和交通仿真技术对交叉口处的行人和机动车的运行状况进行了研究。张生瑞【7】等研究了交通信号控制交叉口开口间距设置条件，且选择车辆延误指标作为评价依据。郑倩【8】却选择车辆运行时间作为评价依据，研究了直接左转、远引调头至平交口开口、远引调头至信号交叉口三种交通组织方式。
张宁【9】等结合HCM中关于交叉口交织段的测算方法，研究出平交口开口间距模型，同时使用VISSIM进行仿真运行，选用交通延误为评价指标，对其模型的有效性验证。周广【10】等利用美国运输研究协会（TRB）出版的接入手册中对交叉口接入的规定和基于HCM交叉口交织区长度计测算方法，发表平交口开口的推荐间距。马永峰【11】结合接入管理及公路接入分类，利用VISSIM微观仿真技术从交通安全和交通效率两方面入手，提出了各接入类别公路的开口间距推荐值。
潘宏兵【12】等选择行车轨迹、交通管理需要所满足长度确定一级公路开口间距，同时研究出处于各种交叉口大小、设计宽度下的最优开口间距。刘仁文【13】结合排队论，提了一级公路交叉口开口处机动车排队模型。
1.2.3 现状分析
纵观国内外科研现状及动态，可以发现美国关于一级公路交叉口开口间距设计的研究成果相对比较丰富，对平交口开口间距、类型作了全面的介绍，带动了其他国家相关设计理念的更新；相反国内对一级公路平交口开口间距的研究还没有太多的重视，尽管我过对一级公路平交口开口间距的研究取得了一定的成果，其主要理论也已用于工程实践，但是在实际工程中的可操作性较差，对于优化一级公路平交口的设计理论和设计方法尚有欠缺。
1．3 研究内容
根据研究目的，本文拟从下面这三个方向开展研究：
（1）一级公路平面交叉口开口型式和间距类型划分
本部分通过Google Earth 对已有一级公路平面交叉口开口型式和间距进行观测，根据交叉口开口重要性对一级公路平交口开口间距类型进行分类以及确定每一分类中各个间距范围中样本分布程度。
（3）车辆的运行速度
交通流的主要因素之一就是车辆的运行速度，其从效率和安全两个方面来影响道路。驾驶员根据实际的驾驶经验、道路规定速度以及道路的交通状况，来确定车辆的运行速度。但是，车辆完成交织区长度和交织区到达最外侧所花的时间，是受车速的直接影响，而且不同的车种在交织区的不同车速所产生的安全性作用是不同的。
3.1.2 满足车辆交织运行需要
（1）如图3.1.2所示，车辆交织距离控制着交叉口之间的距离。
图3.1.2 车辆在交叉口之间的交织运行情况
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