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基于VISSIM仿真的道路交叉口改造后评价方法

更新时间:2016-07-05

0 引言

为适应城市机动化出行的快速发展,很多大城市对路网中的瓶颈节点进行了改造。在改造过后,人们往往对改造效果只有一个感性认知,缺乏相对客观、量化的效益评价标准。

本文结合天津市南京路-新华路交叉口改造实例,对交叉口改造效益的量化提供了可借鉴的评价方法。

1 道路交叉口后评价技术方法研究

本文在后评价中首先采用Vissim对方案渠化、信号配时及协调、交通量等要素进行仿真和拟合,通过内置的节点评价得到详尽的、人为调查难以得到的(如碳排放量等)相关指标。

1.1 研究对象 选取我院2016年1月-2017年12月门诊及住院高血压视网膜病变患者100例(200眼)作为研究对象。所有参选患者均为原发性高血压视网膜病变患者,符合 《中国高血压防治指南2010》[8]高血压诊断标准及HR的Keith-wagen-er-Barker四级分类法,排除患者糖尿病,肝肾疾病,自身免疫系统及血液病等疾病。医院医学伦理委员会批准临床研究方案,且所有研究对象均签署知情同意书。

“你看,一年不到,陆先生就瘦成现在这个样子了。”张大爷有些惋惜,“不过,李总点子多,这些日子正张罗着要把这里改建成度假酒店呢!”

对这些不同的指标进行归纳和筛选,并提出效益指标的评价值域及方案总体权重的得分标准。

最后,结合层次分析法,在经过判断矩阵的构造和一致性判断后,根据上述评分标准对改造方案的后评价效益进行量化打分。

2 工程概述

城市居民出行机动化的快速发展给路网的通行,特别是中心城区关键节点的通行造成了很大的负荷。交叉口改造成为提高交通系统通行效率的重要手段。

南京路-新华路交叉口位于天津市和平区,南京路、新华路、成都道、泰安道共同构成该六路环岛交叉口。

南京路是天津最主要的骨架道路,串联南开、河东、河西等地区,沿线分布有五大道景区、滨江道商业金融服务区、小白楼商业区等人口稠密、交通出行强度较高的地区。南京路-新华路交叉口象限内有天津国际大厦等较大交通发生点与吸引点,如图1所示。

图1 南京路-新华路交叉口象限内交通吸引点

2.1 改造前问题分析

(1)环岛限制了南京路东进口所有直行车道的通行效率及车行流线;

如图4所示,需要将环境中的精确量换算为模糊量,那么模糊控制器必须同实际环境中的精准量进行信息交换。其次,模糊控制量化为精确量后,模糊控制器才可以达到对被控制对象的控制。最后,模糊控制器要根据什么原理才可以在接受输入量后,判断合适的输入量,从而形成模糊控制器的整体组成部分。

(2)采用无信号控制,南京路西进口与成都道的车流一同涌入交叉口,形成瓶颈路段;

目前的九价疫苗已经可以预防9种HPV病毒引起的宫颈癌、尖锐湿疣、外阴癌和肛门癌,保护率达90%[8]。研究表明,HPV预防疫苗可以降低发病率,且无严重的不良反应,目前也没有用药后致死的案例[9],证明疫苗具有安全和高效性。疫苗虽然对超过适宜年龄的女性也有一定益处,但作用效果远没有适宜年龄接种好,因此在适龄接种预防疫苗是当前最适合的宫颈癌预防方法[10]。

(4)南京路上公交站及运行线路较多,高峰期间由于公交车机动性较差,消散效率低下;

(5)周边地区非机动车与行人生成量较大,在该节点与机动车冲突较为严重,存在较大安全隐患。

心理学研究表明,人们划分信息重要性等级的极限能力是7±2,因此采用9级标度法作为衡量元素之间重要性的标度。该方法成功将各元素之间的重要性量化,把重要性这一文字性的语言量化并求得最终权重[1]。具体标度规则见表1。

图2 南京路-新华路交叉口改造前渠化方案

2.2 改造策略

相位C:成都道左直右同放65 s。

(1)拆除环岛,消除通行瓶颈;

(2)采用信号控制,分离交通冲突较大的进口通行;

(3)在保证车行流线顺畅的前提下缩小交叉口,以规范行车流线;

(4)以人为本,渠化安全岛以保证人、非安全,并合理加设护栏,消除安全隐患;

计算满足AW=λmaxW的最大特征根λmax=3.001 7,定义C.I=(λmax-n)/(n-1),R.I的取值见表3,对于阶数n>2的定义CR=C.I/R.I=0.001 6<0.10,一致性良好。

2.3 改造方案

2.3.1 空间渠化设计

改造方案以南京路东西向和成都道、泰安道南北向为四路相交的X型交叉口来设计,再接入南北两段新华路完成项目改造方案(见图3)。

图3 南京路-新华路交叉口改造渠化方案

2.3.2 信号配时及线控协调

2016年山西农村广播与乡宁县委宣传部联合举办的“苹果红了”大型直播,这次活动得到了很好的社会效益。当时直播间就设在乡宁的一个果园里,通过与太原直播间的联动,短短2个小时就为果农卖出了几百箱苹果,现场很多果农都表示没想到媒体有这么大的影响力,他们需要对农媒体的推广和助力。

将南京路-河北路、南京路-新华路、南京路-湖北路3个交叉口纳入绿波系统,根据3个交叉口进口道车辆停止线由西向东180 m、140 m、270 m,由东向西235 m、50 m、300 m的间距,利用图解法设置相位、相位时长、相位差。

相位A:南京路西进口道直行+泰安道优先10 s右转+南京路东进口道直右75 s。

采用层次分析法以评价交叉口改造效益,建立层次结构模型,如图5所示。

改造主要从渠化、信号控制、交通设施加设、交通管理措施4个方面入手,总结出以下5条基本策略:

周期统一为150 s,使该交叉口与南京路-河北路交叉口相位差保持90 s,南京路-湖北路交叉口与该交叉口行为差保持28 s,双向的通过带宽度最大。

3 评价方法

3.1 方法概述

Vissim是一种微观的、基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模工具,用于城市交通和公共交通运行的交通建模。它可以分析各种交通条件下(如车道设置、交通构成、交通信号、公交站点等)城市交通和公共交通的运行状况,是评价交通工程设计和城市规划方案的有效工具。

3.2 仿真模型

经底图导入、添加路段及连接器、定义交通属性、输入流量及路径、设置减速及让行规则、设置优先原则、解决冲突区域、设置信号灯等步骤,得到仿真渠化模型(见图4)。

本次研究中对卵巢囊性病变患者实施MR检查。数据统计显示,患者中卵巢囊肿41例,卵巢子宫内膜异位囊肿17例,卵巢囊腺瘤14例,卵巢畸胎瘤12例,囊性卵巢癌6例,MR术前检查诊断正确率为88.9%;良性诊断符合率为100.0%,良恶性鉴别准确率为97.8%。上述结果表明,MR检查影像清晰,能较为准确的判断卵巢囊性病变类型,值得在临床应用中推广使用。

图4 南京路-新华路及上下游交叉口仿真模型

3.3 评价模型

层次分析法(AHP)是将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次,在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。

相位B:行人和非机动车利用相位全红时间完成过街和转向10 s。

该交叉口改造前渠化及交通组织方案如图2所示。

妈妈再未与我说话,专心干活儿。总有几绺碎发掉下来挡着她视线,她一次又一次地把它们拢在耳后。我跟着她,看着她瘦削的背影,忍不住张开双臂,轻轻地抱住她。

图5 交叉口改造效益评价层次结构模型

表1 九级标度法

相对重要程度a ij 说明1同样重要3稍微重要5比较重要7十分重要9绝对重要

评价并量化一个交叉口的改造效益,应从交通畅通效益(A1)、交通安全效益(A2)、环境及经济效益(A3)3个角度综合考虑与研究。以“安全第一”为原则,考虑该交叉口急需解决交通拥堵问题,使用9级标度法构造判断矩阵(见表2)。

表2 准则层判断矩阵

交叉口改造效益 A1 A2 A3 ω A1 1 0.85 5 0.427 8 A2 1.176 5 1 5.2 0.483 0 A3 0.2 0.192 3 1 0.089 2

(5)修改、加设交通引导标志、标线。

(3)泰安道高峰小时交通量在1 100 pcu/h以上,由于采用无信号控制,泰安道与南京路东进口的车流形成合流交织,泰安道车流左转河北路需横跨至少3条车道,阻碍后续车流通行;

具体改造效益指标的含义、评价值域、对应标度及方案总体权重的得分标准见表4~表8。

Environmental Protection Measures Against Noise and Dust Caused by Road Construction……………YAO Wen’gang, WEI Chen, LI Xiaodong(4·78)

表3 平均随机一致性指标R.I的取值

判断矩阵阶数n 3 4 5 6 R.I 0.58 0.90 1.12 1.24

表4 具体改造效益指标

指标代号 评价指标说明B1 直接冲突点减少量B2 实际通行能力增加百分比B3 交叉口饱和度降低百分比B4 延误降低百分比B5 交叉口内平均车速提升百分比B6 交叉口驻足容量增加百分比B7 行人平均过街时间减少百分比渠化、信号控制、交通管理、交通设施等交通组织方案完整度B9 总车能源损耗降低百分比B10 总车对大气污染降低百分比B11 总车噪声污染降低百分比B8

表5 具体指标九级标度

注:标度方法适用于 B2、B3、B4、B5、B6、B7、B9、B10、B11

提升/降低百分比 对应标度0%~12.5% 1 12.5%~25% 2 25%~37.5% 3 37.5%~50% 4 50%~62.5% 5 62.5%~75% 6 75%~87.5% 7 87.5%~100% 8>100% 9

表6 B1九级标度

交叉冲突点/个 标度 额外说明6 1 交叉点、交织点数量均不变6 2 交叉点不变,交织点减少5 3 4 4 3 5 2 6 1 7 0 8无交叉点,但有交织点0 9 除右转合流外无交织点

表7 B8九级标度

标度 标度外在体现1 无明显改善2 标线更加清晰,但交通组织保持原状3 相对标度2,合理加设护栏、标志等设施,保护人、非,引导交通参与者,但具体交通组织保持原状4 相对标度3,具有简单合理与交通量匹配的新渠化方案5 相对标度4,新增简单信号控制方案和完整的交通管理链条相对标度5,渠化方案合理、完整,分离人、机、非,设置驻足区保障行人安全,具有完整合理的点、线、面控信号方案,但渠化和信控均无法彻底消除冲突点,道路景观较差,没有行人过街设施7 相对标度6,几乎消除所有直接冲突点,道路景观亦有所改观8 相对标度7,新增过街天桥或地道等行人过街设施,道路景观美观9 相对标度8,交通组织细节处理良好,如引导周边学校等错峰放学等6

表8 改造效益评分标准

改造前交叉口权重ωA改造后交叉口权重ωB改造效益得分 含义0 改造效果极差,适得其反0.9 0.1 12 0.8 0.2 24 0.7 0.3 36 0.6 0.4 48 0.5 0.5 60 无明显改善0.4 0.6 68 0.3 0.7 76 0.2 0.8 84 0.1 0.9 92 0 1 100 改造效果极好1 0

4 方案后评价

4.1 改造仿真分析

通过设置检测器、数据检测点、测算行程时间等操作,得到仿真运行画面(见图6),采集并筛选数据,以备后续评价。

图6 南京路-新华路交叉口仿真运行

根据改造前后Vissim及其附带模块等仿真得到主要采集数据(见表9)。

(1)本专业现有软硬件资源承载技能竞赛的适应性分析。深入了解各项软硬件资源的用途、操作规程、对应的知识模块等,得出是否能够承载竞赛的结论。

表9 改造前、后交叉口主要指标采集

指标 改造前 改造后 百分比直接冲突点/个 6 2 /通行能力/(pcu·h-1)7 322 7 866+7.21%饱和度 1.06 0.88 -16.98%车均延误/s 97.34 71.78 -26.25%交叉口内平均车速/(km·h-1)15.2 21.5+41.44%驻足容量/m2 116 540 +465.52%过街时间/s 172 43 -75%

4.2 基于AHP的方案后评价分析

针对 A1、A2、A3构造判断矩阵 (见表 10~ 表12)。

表10 交通畅通效益判断矩阵及权重

A1 B1 B2 B3 B4 B5 ωiB1 1 1/3 1/3 1/4 1/4 0.062 4 B2 3 1 0.87 1/3 1/3 0.129 0 B3 3 1.15 1 1/3 1/3 0.136 2 B4 4 3 3 1 0.95 0.332 8 B5 4 3 3 1.05 1 0.339 6

表11 交通安全效益判断矩阵及权重

A2 B1 B6 B7 B8 ωjB1 1 1/3 3 4 0.269 7 B6 3 1 4 5 0.534 9 B7 1/3 1/4 1 2 0.120 1 B8 1/4 1/5 1/2 1 0.075 3

表12 环境及经济效益判断矩阵及权重

A3 B7 B8 B9 B10 B11 ωkB7 1 1/2 1/5 1/5 1/2 0.062 0 B8 2 1 1/3 1/3 1/2 0.102 7 B9 5 3 1 1 4 0.356 1 B10 5 3 1 1 4 0.356 1 B11 2 2 1/4 1/4 1 0.123 2

计算 A1、A2、A3构造判断矩阵满足 AW=λmaxW的最大特征根 λ1max=5.109 2,λ2max=4.114 5,λ3max=5.119 2,定义 C.I=(λmax-n)/(n-1),对于阶数 n>2的定义 CR=C.I/R.I,CR1=0.024 4,CR2=0.042 9,CR3=0.026 6,均小于0.10,一致性良好。

计算改造前、后交叉口效益ωA=0.176 8,ωB=0.823 2,即交叉口改造效益得分为85.856分,改造效果优异。

11月16日,10个新成立的农村集体经济组织获得了农业农村部颁发的登记证书。目前,全国已有超过13万个农村集体经济组织完成改革,共确认集体成员2亿多人。

式中:wCaCO3为试样中碳酸钙的含量,%;V1为滴定第1个试样所消耗的EDTA标准溶液体积, mL;V2为滴定第2个试样所消耗的EDTA标准溶液体积,mL;m1为第1个试样的称样量,g;m2为第2个试样的称样量,g。

5 结语

本文研究的效益评价模型、参数选择和指标标准值域推荐是针对该交叉口的主要问题取值的。由于不同城市、不同区位,甚至不同研究人员对效益评价标准、各指标权重的侧重都不尽相同,因此本文旨在提出一种方法、指标体系及其实现工具。各城市在实际采用时,必须根据对交叉口及其所在地区的实际踏勘结果[2],抓住主要矛盾,对参数进行调整,以获得符合实际的交叉口效益评价模型。

参考文献:

[1]李尚辉.城市道路畸形交叉口改造优化设计与评价研究[D].福州:福建农林大学,2015.

引起非自然降水的原因很多,如维护雨量筒触碰和昆虫进入雨量筒等都会引起翻斗空跳,造成假降水现象,如果台站在短时间内经常出现非自然降水,这值班人员必须及时检查维护雨量筒,排除故障原因,保证雨量数据的正常采集和上传。

[2]范文博,张成,李佳.城市道路交叉口改造效益评价及实践[J].城市交通,2006(1):60-63.

田晓楠,于淼,丁磊
《城市道桥与防洪》2018年第4期文献

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