城市快速路互通立交交通流特徵參數採集系統的製作方法

2023-05-16 21:19:16 1

專利名稱：：城市快速路互通立交交通流特徵參數採集系統的製作方法
技術領域：
：本實用新型涉及一種用於城市快速路互通立交規劃設計中的數據釆集系統，尤其是涉及一種用於城市快速路互通立交的仿真設計中的數據採集系統。
背景技術：
：城市快速路(urbanexpressway)是為滿足城市中大容量、長距離、快速交通而修建的，設置中間連續分隔帶、採用全封閉、全立交、全部或部分控制出入的道路系統。快速路為車輛提供了在城市各區域間進行快速、安全、舒適的交通出行的功能。而樞紐型互通式立交是快速路系統中的重要交通節點，是決定快速路能否發揮最大功能的關鍵。因此樞紐型互通式立交的規模和形式的科學合理性與否至關重要。目前，由於社會經濟的快速發展，城區外延，人口和用地規模不斷的擴大，城市內跨區域、分組團、長距離的客貨交通大幅度增加，增大了現狀路網的交通壓力。為了緩解急劇增長的交通需求和有限的道路交通設施之間的矛盾。雖然，近年來快速路在全國大量興建，但對快速路系統的研究，特別是快速路樞紐互通式立交的交通流特性及通行能力的研究尚屬空白。城市迅速發展，導致城市交通需求迅猛增加，造成供需矛盾加大。尤其在早、晚高峰期間，交通擁堵經常發生在互通立交區出入口與交織區，使互通立交區成為快速路系統的"交通瓶頸"地段。為此，必須開展對快速路互通立交通行能力的研究，以科學指導城市快速路的規劃、設計和交通管理。在進行快速互通立交通行能力研究中，如何採集到全面、準確、合理的現有互通立交交通流特徵參數是至關重要的，目前，還沒有功能完備的互通立交交通流特性參數釆集裝置。
實用新型內容為了克服上述現有技術中地不足，本實用新型提供一種城市快速路互通立交交通流特徵參數採集系統，該系統不但能方便、全面、快速地採集到交通流特徵參數，而且還可以以圖示方式表示該特徵參數，其輸出形式多樣化，為城市快速路互通立交通行能力的研究提供科學的基礎數據。為了解決上述技術問題，本實用新型城市快速路互通立交交通流特徵參數採集系統予以實現的技術方案是該系統包括分別與計算機聯接的數據採集模塊、數據處理模塊和數據輸出模塊，所述數據採集模塊包括多個車輛磁映像交通分析儀、車輛分型統計系統、全球定位系統和攝像機；所述數據採集模塊還包括照相機和手工計數器；所述車輛磁映像交通分析儀採用NC-97型車輛磁映像交通分析儀，所述車輛分型統計系統釆用MetroCount車輛分型統計系統；所述數據採集模塊與計算機的聯接是所述數據採集模塊中各儀器埠與計算機埠的聯接。本實用新型城市快速路互通立交交通流特徵參數採集系統，其中，所述數據處理模塊包括設置在各儀器內的數據處理子系統，和AutoCAD計算機輔助設計模塊及文檔處理模塊。與現有技術相比，本實用新型所具有的有益效果是由於本實用新型城市快速路互通立交交通流特徵參數採集系統中採用了技術先進的採集儀器，準確地記錄交通流量、車速、車體長度，記錄路表溫度、路表溼滑乾燥度和道路使用率等實測數據；並計算出車頭時距、密度等交通流特徵參數。剔除無效數據後利用文檔處理模塊生成包含坐標和時間的文檔，並採用AutoCAD計算機輔助設計模塊劃出車輛行駛軌跡的CAD圖。最終，數據輸出模塊以不同的文件格式如數據表格、圖表或圖形形式輸出結果，所獲得的快速路交通流特性，為快速路的規劃、設計和管理提供了大量的科學基礎數據。圖l是本實用新型城市快速路互通立交交通流特徵參數採集系統的結構框圖；圖2是快速路基本路段中採集儀器布置示意圖；圖3是合流區採集儀器布置示意圖；圖4是分流區採集儀器布置示意圖；圖5是交織區及匝道出入口採集儀器布置示意圖；圖6是左轉半定向、定向匝道採集儀器布置示意圖；圖7是環形匝道採集儀器布置示意圖；圖8是交織區車輛換車道行為觀測方案示意圖；圖9是合流區車輛換車道行為觀測方案示意圖。具體實施方式以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細描述。如圖1所示，本實用新型城市快速路互通立交交通流特徵參數採集系統包括分別與計算機聯接的數據採集模塊、數據處理模塊和數據輸出模塊，所述數據採集模塊包括多個車輛磁映像交通分析儀、車輛分型統計系統、全球定位系統、攝像機、照相機和手工計數器等還包括其它物品和耗材諸如巻尺、坡度尺、射釘槍、錘子、釘子、膠帶、反光背心、隔離墩等等。所述數據採集模塊與計算機的聯接是所述數據採集模塊中各儀器埠與計算機埠的聯接。所述數據處理模塊包括設置在各儀器內的數據處理子系統，和AutoCAD計算機輔助設計模塊及文檔處理模塊。本實用新型城市快速路互通立交交通流特徵參數採集系統，其中，所述車輛磁映像交通分析儀選擇了國際上先進的NC-97型車輛磁映像交通分析儀，其功能是記錄交通流量、車速、車體長度，記錄路表溫度、路表溼滑乾燥度和道路使用率等；可以計算出車頭時距、密度等。所述車輛分型統計系統採用MetroCount車輛分型統計系統，其功能是通過記錄車軸經過傳感器的時刻可以計算出速度、流量、車頭時距、軸距、軸數等。GPS全球定位系統可以提供高精度的車輛定位信息、記錄行駛速度、時間和行駛軌跡。在高處架設攝像機，拍攝道路和交通情況，來記錄道路條件、交通量、交通組成以及主線和匝道交織過程；可以與上述的相關採集儀器一同使用，剔除交通量採集儀採集到的失效數據；結合路面施劃的標線，進行車輛換車道位置的標定。計算機用來設置數據採集儀的基本信息並存儲數據。照相機，用來拍攝道路條件、交通條件、儀器布設等各方面的現場照片。手工計數器，配合秒表用來同步記錄分合流區及交織區的高峰小時交通量。城市快速路互通立交交通流特徵參數採集系統中數據採集工作主要內容包括，橋上和橋下轉向交通量的人工調査，基本路段、分/合流區、交織區和匝道的數據採集，以及車輛運行特性觀測等。這些實測數據一方面用於立交交通特性分析，另一方面用於理論分析、仿真模型的標定、驗證和仿真實驗。對快速路基本路段交通流進行觀測可獲得快速路交通流特性，為快速路的規劃、設計和管理提供依據。實施例下面以對天津中心城區快速路上的衛昆立交、天津津昆立交和天津津塘立三座具有典型代表的快速路互通立交交通流特徵參數的採集為例描述本實用新型的儀器布置、數據採集、處理和輸出過程(1)在快速路基本路段的雙向8條車道上鋪設了多塊NC-97採集儀，為防止NC-97記錄其它車道車輛，將儀器錯開布置，圖2是儀器布置圖。(2)分/合流區交通特性比基本路段複雜。尤其是最外側車道在分/合流點前後的交通特性會發生變化。觀測時主要採用斷面觀測法。使用NC-97與MetroCount,可以得到各車道分車型的速度、交通量、車頭時距等數據，合流區儀器布置如圖3所示，分流區儀器布置如圖4所示。(3)交織區是交通流運行最為複雜的區域，也是影響互通立交通行能力的重要因素。為了便於分析交織區的交通特性，分別對交織區及匝道出入口進行數據採集，具體儀器布置如圖5所示。觀測時主要採用斷面觀測法和人工計數法。使用NC-97和MetroCount,可以得到各車道分車型的速度、交通量、車頭時距等數據。同時設置人工觀測點，使用機械式計數器，紀錄通過觀測點的車流量數據和交織車輛情況。(4)匝道是立交橋與周邊道路聯絡的重要通道，匝道的形式決定了互通立交的形式。匝道的平曲線和縱坡的組合形式對通行能力的影響亦比較複雜。上述選擇的三座立交橋已經包含了所有較常用形式的匝道，包括左轉半定向匝道、S型右轉匝道和環形匝道。採用特定路段觀測法。使用NC-97和MetroCount,可以得到各車道分車型的速度、交通量、車頭時距等數據。對於半定向匝道(例如天津衛昆立交)，每天早晚高峰時，大量來往於市區和北京、機場、塘沽區的車輛都經過這條半定向匝道，交通量較大，對這條匪道進行細緻觀測有助於通過實測數據分析其通行能力。將NC-97分布於匝道各個關鍵點進行採集，同時在坡底和坡頂分別安裝兩臺MetroCount統計車輛在坡底和坡頂的速度。對於定向匝道(例如天津津昆立交)，每天早晚高峰時，大量來往於市區和塘沽區的車輛都經過這條定向匝道，交通量較大，對這條匝道進行細緻觀測有助於通過實測數據分析其通行能力。將NC-97分布於匝道各個關鍵點進行採集，同時在坡底和坡頂分別安裝兩臺MetroCount統計車輛在玻底和坡頂的速度。對於半定向匝道和定向匝道的儀器布置如圖6所示。對於S型右轉匝道(例如天津津塘立交)，在線形最不利及車速最低處，安裝了一塊NC-97，採集車速，用於標定仿真模型中的車輛期望速度。對於環形匝道(例如天津津塘立交)，由於其四個半徑均較小，有的已接近最小極限值，因此很典型。由於匝道全天的流量不大，要用仿真的方法研究其通行能力，所以主要採用NC-97記錄交通流的速度，用於標定這種匝道的車速。對於S型右轉匝道和環行匝道的儀器布置如圖7所示。換車道位置的數據採集方法是首先從合流區和交織區的一端開始，在路面上每隔10米噴一條白線，直到另一端。然後在高處架攝像機拍攝車輛運行過程，通過後期統計分析，標定出車輛一般換車道距離和強制換車道距離。現場實施如圖8和圖9所示。其中，交織區上下遊三角端導流線長31米和27米，交織區中心虛線為2米-4米，主線中心虛線為6米-9米；合流區上遊三角端導流線長45米+36米=81米，合流區中心虛線為6米-9米。全球定位系統GPS可以最短每隔0.1秒記錄車輛所在的位置坐標，從而可以計算出車輛的速度和加速度。因此，利用GPS的這一強大功能可以進行典型車輛的加減速度特性觀測和各種匝道上車輛速度變化特性觀測。採用GPS進行觀測的匝道包括右轉匝道、半定向匝道，環形匝道、S型右轉匝道。典型車型包括微型車(如夏利)、小客車(如北京吉普)、大客車(如金龍)、載重貨車(如東風多利卡)。歷經多天交通調査，採集到了上述三座天津快速路典型互通立交數300多小時的的交通流數據，經過數據處理模塊的處理形成數據處理匯總表，如下表所示。數據處理匯總表tableseeoriginaldocumentpage6tableseeoriginaldocumentpage7以上觀測的數據可以用儀器自身數據處理模塊或相關數據處理模塊進行分析，對於環形交叉口調查車牌照數據和GPS數據，可以分別採用環形交叉口轉向比例程序在"直行-左轉-右轉〃和、、直行-右轉-左轉〃兩種不同的優先級下對每5分鐘的車牌照數據進行匹配統計，得到入口每輛車的運行方向，從而確定轉向比例。另外，GPS數據處理程序可以截取任意時間段的數據，剔除無效數據後利用文檔處理模塊生成包含坐標和時間的文檔，並採用AutoCAD計算機輔助設計模塊劃出車輛行駛軌跡的CAD圖。最終，數據輸出模塊以不同的文件格式如數據表格、圖表或圖形形式輸出結果，所獲得的快速路交通流特性，為快速路的規劃、設計和管理提供了大量的科學基礎數據。綜上所述，利用本實用新型參數採集系統通過對城市快速路典型互通立交區觀測，收集到了快速路基本路段，互通立交分/合流區、交織區和各種匝道的交通流特徵參數；為後期建立相應的資料庫及通行能力理論分析模型、確定服務水平的速度和密度、建立適合該城市快速路互通立交交通流特性的通行能力分析模型，最終以該模型指導城市快速路互通立交選型的設計奠定了基礎。儘管結合附圖對本實用新型進行了上述描述，但是本實用新型並不局限於上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬於本實用新型的保護之列。權利要求1.一種城市快速路互通立交交通流特徵參數採集系統，包括分別與計算機聯接的數據採集模塊、數據處理模塊和數據輸出模塊，其特徵在於，所述數據採集模塊包括多個車輛磁映像交通分析儀、車輛分型統計系統、全球定位系統和攝像機；所述數據採集模塊還包括照相機和手工計數器；所述車輛磁映像交通分析儀採用NC-97型車輛磁映像交通分析儀，所述車輛分型統計系統採用MetroCount車輛分型統計系統；所述數據採集模塊與計算機的聯接是所述數據採集模塊中各儀器埠與計算機埠的聯接。2.根據權利要求1所述的城市快速路互通立交交通流特徵參數採集系統，其特徵在於-所述數據處理模塊包括設置在各儀器內的數據處理子系統，和AutoCAD計算機輔助設計模塊及文檔處理模塊。專利摘要本實用新型公開了一種城市快速路互通立交交通流特徵參數採集系統，包括分別與計算機聯接的數據採集模塊、數據處理模塊和數據輸出模塊，所述數據採集模塊包括多個車輛磁映像交通分析儀、車輛分型統計系統、全球定位系統和攝像機。所述數據採集模塊還包括照相機和手工計數器。所述車輛磁映像交通分析儀採用NC-97型車輛磁映像交通分析儀，所述車輛分型統計系統採用MetroCount車輛分型統計系統。所述數據採集模塊與計算機的聯接是所述數據採集模塊中各儀器埠與計算機埠的聯接。所述數據處理模塊包括設置在各儀器內的數據處理子系統，和AutoCAD計算機輔助設計模塊及文檔處理模塊。所獲得的快速路交通流特性，為快速路的規劃、設計和管理提供了大量的科學基礎數據。文檔編號G08G1/01GK201218988SQ20082007413公開日2009年4月8日申請日期2008年3月20日優先權日2008年3月20日發明者建周,周榮貴,靖方,偉曾,朱兆芳,王新歧,王曉華,剛董,趙建偉,邱志明申請人:天津市市政工程設計研究院