一种评估公路道路中间物理隔离栏对交通流影响的方法与流程

本发明涉及道路交通分析评估，尤其涉及一种评估公路道路中间物理隔离栏对交通流影响的方法。

背景技术：

1、交通隔离栏既能防止车辆随意变道掉头，又能减少行人横穿马路，起到阻拦交通违法、疏导交通秩序、保障道路安全等作用。历史交通数据表明，有必要加装道路中间隔离栏的情况一般包括：

2、1）在有弯道、陡坡或视线受阻的路段；

3、2）在道路较宽或单方向有多个行驶道的路段；

4、3）道路等级比较高，限速不低于80km/h的路段；

5、4）道路交通事故频发的路段。

6、对比轨道交通以及封闭的高速或快速公路，建设一般公路道路的目的就是让机动车（驾驶员）在遵守交通规则或不妨碍其他交通参与者通行及安全的前提下，可以任意通行或行驶。通过在此类道路中间加装物理隔离栏，可在一定程度上规范交通秩序、缓解道路拥堵、加强交通安全，但同时也带来了明显的缺陷及其它的安全隐患。例如：增加市政不必要的投资建设费和维护费；有可能降低交通流量和速度；如在低等级或交通不繁忙的道路，当前方有慢速行驶的车辆或拥堵，由于隔离栏的存在，使得本来可以借对向的道路行驶变得不可能，从而引起不必要或额外的道路磨损、拥堵和污染，带来相应的安全隐患；增加隔离栏处清扫的难度，相应增加清扫成本、增大安全隐患；破坏了局部路段以及整体道路网的美观度，狭窄的路段区域特别突出；由于机动车（驾驶员）的规避效应带来的安全隐患；在紧急情况发生时，公安、消防、救护救援等车辆也很难通过。综上所述，通过设置中间隔离栏来防止行人穿越马路，不一定是最合理的手段，有时甚至得不偿失。为了防止机动车频繁的变道，通过设置实线道路交通标线从而禁止车辆越线，该方案往往性价比更高。

7、基于以上不足，当前迫切需要一种评估公路道路中间物理隔离栏对交通流影响的方法，能够快速准确预测评估加装隔离栏后的交通流情况，从而发挥交通设施最大效应。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中存在的不足，提供评估公路道路中间物理隔离栏对交通流影响的方法，对交通事故发生率并不显著高于当地或国家对应等级的道路的交通事故发生率的道路，通过观察和分析加装中间隔离栏前的交通流的情况来预测和评估加装隔离栏以后的交通流情况。本发明技术方案如下：

2、本发明提供一种评估公路道路中间物理隔离栏对交通流影响的方法，通过观察和分析加装物理隔离栏前的道路或路段交通流情况来仿真、预测和评估加装物理隔离栏后的道路或路段交通流情况，包括：

3、s1：定义路段交通流特征参数，其功能是定义评价交通流的指标；

4、s2：路段历史数据采集，其功能是记录统计不同周天的不同时段所述路段交通流情况数据；

5、s3：路段未加装物理隔离栏时交通流评估参数计算，其功能是计算路段未加装物理隔离栏时交通流特征参数值；

6、s4：路段加装虚拟物理隔离栏方案及方案数量计算，其功能是穷举各种可能的在道路路段车道线处加装虚拟物理隔离栏的方案并计算方案数量；

7、s5：路段加装物理隔离栏时交通流评估参数计算，其功能是对各种加装虚拟物理隔离栏的方案进行路段交通流仿真，计算各对应的路段加装物理隔离栏时交通流特征参数值；

8、s6：物理隔离栏对路段交通流影响结果评估，通过分析比较路段加装虚拟物理隔离栏前后的交通流特征参数值来反映路段加装物理隔离栏是否对路段交通流具有改善或恶化作用。

9、进一步的，步骤s1所述定义路段交通流特征参数，包括交通流评估参数和交通安全相关参数；

10、s1.1：所述交通流评估参数，包括：路段方向车流量、路段方向加权平均速度、路段方向车辆密度；

11、s1.1.1：所述路段方向车流量，表示某一时段在单位时间内通过该路段给定行驶方向的车辆数；路段方向车流量计算公式为：；其中： q为路段方向车流量， n是给定时段该路段方向的车辆数，是给定时段 n辆汽车通过该路段方向加权平均时长；

12、；

13、；

14、为某辆汽车 i通过给定路段的时长，为第 i台汽车的权重，取与该汽车出现在该路段的频次成正比，即可将其出现在该路段的频次作为其权重，频次越多权重越大，频次越小权重越低；对第 i台汽车，以其速度偏离该路段所有车辆速度中位值的程度来定其权重，偏离的越大权重越小，使其权重与该车速度与中位值差的绝对值成反比；当权重都一样时，给定时段 n辆汽车通过该路段方向平均时长；

15、s1.1.2：所述路段方向加权平均速度，表示统计时段该路段方向所有车辆速度的加权平均值，其计算公式为：

16、；

17、其中，为第 i台汽车在时长内的平均速度，都一样时，路段方向平均速度；

18、s1.1.3：所述路段方向车辆密度，表示车辆在该路段方向空间密集度，为某一时段单位路段长度上存在的车辆数；路段方向车辆密度计算公式为： s；其中， d为路段方向车辆密度， n为统计时段该路段方向的车辆数， s为路段长度；

19、s1.2：所述交通安全相关参数，包括：车速安全距离表、平均行驶速度参考表；

20、所述车速安全距离表，是指建立对应不同车型不同车速的与前车最小安全距离的车速安全距离表；

21、所述平均行驶速度参考表，是指建立不同车型在这个路段或同等级别的其它路段上右拐弯以及掉头的平均行驶速度参考表。

22、进一步的，s2.1：步骤s2所述路段历史数据采集，指记录统计不同周天的不同时段该路段交通流情况数据，包括：统计时段时长，统计时段该路段方向的车辆数，路段长度，每辆车进入该路段的顺序、路段地点、行驶方向、行驶速度，以及与所述行驶速度对应的与前车的距离；如果前方没有车辆，则从步骤s1.2所述车速安全距离表中读取对应该车型该速度的安全距离作为对应的与前车的距离；

23、s2.2：对步骤s2.1采集的交通流情况数据进行数据整理和清洗，包括剔除由于交通事故等非正常事件导致的非正常交通情况数据。

24、进一步的，步骤s3所述路段未加装物理隔离栏时交通流评估参数计算，包括：

25、s3.1：将步骤s2.1记录的统计时段时长、统计时段该路段方向的车辆数作为输入，代入步骤s1.1所述路段方向车流量计算公式，计算求得未加装中间物理隔离栏时路段方向车流量；

26、s3.2：将步骤s2.1记录的每辆车行驶速度作为输入，代入步骤s1.1所述路段方向加权平均速度计算公式，计算求得未加装中间物理隔离栏时路段方向加权平均速度；

27、s3.3：将步骤s2.1记录的统计时段该路段方向的车辆数、路段长度作为输入，代入步骤s1.1所述路段方向车辆密度计算公式，计算求得未加装中间物理隔离栏时路段方向车辆密度。

28、进一步的，步骤s4所述路段加装虚拟物理隔离栏方案及方案数量计算，包括：

29、s4.1：每个路段分别加装物理隔离栏方案及数量：该道路有 x个路段且第 i个路段有 l i个车道数，对每个路段分别加装物理隔离栏，第 i个路段有 l i -1个加装物理隔离栏的可能性， x个路段共有 y种加装物理隔离栏方案；其中：；

30、s4.2：考虑任意相邻路段的多重组合方式加装物理隔离栏方案及数量：加装中间物理隔离栏的方案，通过该道路任意相邻路段的组合来获得，每个路段的隔离栏位置都确定后形成该道路完整的隔离栏方案；因此，总计有 z种加装物理隔离栏的方案；其中：。

31、进一步的，步骤s5所述路段加装物理隔离栏时交通流评估参数计算，包括：

32、s5.1：从步骤s4.2计算的该道路 z种不同的加装虚拟中间物理隔离栏方案中任选一种，在指定的路段和车道线处加装虚拟隔离栏，进行交通流仿真；将该周天的给定时段的车流按照步骤s2.1采集的顺序、路段地点、行驶方向、速度以及对应的与前车的距离导入该道路对应该车行驶方向有空置的车道；

33、对某辆特定的汽车car1，当不能保持当前速度下与前车的距离时，就要在遵守该路段速度限制的情况下降低或提高行驶速度，直到能保持对应该速度与前车的距离；当由此car1当前的行驶速度在数据采集时并没有采集到，则从s1.2所述车速安全距离表中获取对应该车型该速度的安全距离；

34、对某辆特定的汽车car2，当该车从其数据采集时对应的路段地点导入道路时，如果根据当时的情况应该是左拐弯，但是由于该道路口被隔离栏隔离，就必须向右行驶，直到下一个能掉头的路口进行掉头，再反向行驶到该路段地点的位置；由于数据采集时，该车并没有真的在这个路段行驶过，因此也就没有在这个路段的真实行驶数据可供使用；该车右拐弯以及掉头的速度可取s1.2所述平均行驶速度参考表里对应该车型的速度；在这个路段上的行驶速度以及对应与前车的距离可参照数据采集时得到的该车左拐弯后在该道路其他路段或其他同等级别的路段上的速度以及对应的与前车的距离；在到达该路段地点的位置后，接着按照数据采集时得到的该车的行驶方向、速度以及对应的与前车的距离进行仿真行驶；

35、s5.2：基于步骤s5.1交通流仿真，计算得到该加装中间物理隔离栏方案的统计数据，包括时段时长、路段长度、统计时段该路段方向的车辆数、每辆车行驶速度及其通过该路段的时长；

36、s5.3：将步骤s5.2获得的统计数据作为输入，代入步骤s1.1所述路段方向车流量计算公式，计算求得该加装中间物理隔离栏方案的路段方向车流量；

37、s5.4：将步骤s5.2获得的统计数据作为输入，代入步骤s1.1所述路段方向加权平均速度计算公式，计算求得该加装中间物理隔离栏方案的路段方向加权平均速度；

38、s5.5：将步骤s5.2获得的统计数据作为输入，代入步骤s1.1所述路段方向车辆密度计算公式，计算求得该加装中间物理隔离栏方案的路段方向车辆密度；

39、s5.6：依次对剩余的 z-1种不同的加装中间物理隔离栏方案执行步骤s5.1至步骤s5.5，计算求得 z-1种不同的加装中间物理隔离栏方案对应的路段方向车流量、路段方向加权平均速度、路段方向车辆密度。

40、进一步的，步骤s6所述物理隔离栏对交通流影响结果评估，指将实施步骤s5计算的 z种加装虚拟物理隔离栏方案时的交通流评估参数与步骤s3计算的未加装中间物理隔离栏时的交通流评估参数进行分析对比；若路段方向车流量显著下降、或者路段方向加权平均速度显著下降、或者路段方向车辆密度显著增大，则不建议实施该加装物理隔离栏方案；否则，实施建设该加装物理隔离栏方案的隔离栏就有意义。

41、进一步的，计算一条由多个路段组成的道路的交通流特征参数，可将所述道路作为一个路段来对待，应用步骤s1至s6所述方法来评估；所述道路的交通流特征参数，通过所述道路各个路段相应参数进行加权平均来获得，根据所述道路该路段的道路等级、车速限制、超车限制、车道数量来确定权重。

42、进一步的，计算一个由多条道路组成的路网的交通流特征参数，可将所述路网作为一个路段来对待，应用步骤s1至s6所述方法来评估；所述路网的交通流特征参数，通过所述路网各个道路相应参数进行加权平均来获得，根据所述路网该道路的道路等级、车速限制、超车限制、车道数量来确定权重。

43、进一步的，可对已经加装中间物理隔离栏的公路道路或路段，应用步骤s1至s6所述方法来仿真、预测和评估移除全部或部分物理隔离栏对交通流的影响。

44、本发明的有益效果是：

45、1、本发明提供的评估公路道路中间物理隔离栏对交通流影响的方法，通过交通仿真方式分别计算路段加装、未加装物理隔离栏两种状态交通流特征参数值，通过分析比较路段加装物理隔离栏前后的交通流特征参数值来反映路段加装物理隔离栏是否对路段交通流具有改善或恶化作用，从而实现对公路道路中间物理隔离栏对交通流影响方案的定量评估。

46、2、本发明提供的评估公路道路中间物理隔离栏对交通流影响的方法，结合实际情况穷举在道路路段车道线处加装物理隔离栏的所有方案，基于交通仿真输出定量结果；好处是无需通过实际加装或者拆除道路上的物理隔离栏就可以对在该道路上加装或者拆除隔离栏后对道路交通流的影响进行高效快速的仿真评估；评估结果可信度高、评估过程可追溯，为城市道路交通建设科学决策提供全面客观的依据。