CN102360530A - 面向港口集疏港基本路段的速度一致性检验方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于道路评价技术领域。为检验道路设计的线形是否具有连续性，从而可以根据评价结果进行道路线形的修正，以减少交通事故的发生概率；为港区道路是否采取客货分离等交通管制提供数据支撑，本发明采用的技术方案是：面向港口集疏港基本路段的速度一致性检验方法，包括下列步骤：(1)进行路段划分；(2)确定不同等级港区道路的初始运行速度；(3)对不同的路段的交通流进行仿真；(4)确定速度一致性评价的标准；(5)对道路进行等级划分和相关分析，提出线形修改或其他交通管制建议。本发明主要应用于道路交通能力评价场合。

Description

面向港口集疏港基本路段的速度一致性检验方法

技术领域

本发明属于道路评价技术领域，是一种涉及道路线形连续性和道路安全性的评价方法。具体讲涉及面向港口集疏港基本路段的速度一致性检验方法。

背景技术

我国对道路的线形评价的研究还不多，在已有的研究成果里大部分都是面向高速公路，但面向港口集疏港的道路评价体系的研究还是空白。由于港口的地理位置比较特殊，它一般是多条道路的起点或终点，同时它又是大宗货物和客流的集散中心，所以与之关联的港区内外道路的交通特性有别于一般公路和城市道路，有着自己的规律和特点。从目前研究的情况来看，针对港区的规划设计及工程，都沿袭了城市道路规划设计的思路，在做了极少的修正后，直接应用于港区道路规划设计之上，应用效果均不甚理想。这主要是因为港区道路设计标准与城市道路存在差异。道路设计标准是基于车速、车型比例、车型尺寸、交通安全等方面制定的，设计内容包括车道宽度、路缘转弯半径、交叉口渠化设计等。港区道路大型车辆比例高，车速较快，而城市道路小型车比例高、机非混行，因此，两者设计规范不同。

发明内容

为克服现有技术的不足，。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：面向港口集疏港基本路段的速度一致性检验方法，包括下列步骤：

第一步：通过预测交通流、考察地形等数据分析，得到港区道路线形的基本设计方案后，进行路段划分，按划分要求将基本路段分为平直线段、曲线段、纵坡段和弯坡段；

第二步：确定不同等级港区道路的初始运行速度，港口道路可按照分级要求分为进港道路、港区道路和场区道路，通过数据采集得到不同道路等级的车辆平均运行速度，即为交通仿真模型中车辆的初始运行速度；

第三步：建立平直线路段上的交通流仿真模型：1)确定平直线路段上的期望速度；2)求车辆加速度：当前导车为小汽车时，车辆的加速度为：

$a_{\mathrm{car}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\δ}}-y_t-L-10-v_t(q+\mathrm{\δ})-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\δ}}-v_t)}^2\}}{{\mathrm{\δ}}^2+2\mathrm{q\δ}}$ 当前导车为大卡车时，跟驰车辆的行驶加速度为a_truck： $a_{\mathrm{truck}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\δ}}-y_t-L-10-v_t(q+\mathrm{\δ})-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\δ}}-v_t)}^2-\mathrm{\β}\×(\mathrm{DL}-1)\}}{{\mathrm{\δ}}^2+2\mathrm{q\δ}},$ 式中：x_t+δ为前导车在时刻t+δ的位置；y_t为跟驰车辆在时刻t的位置；L为前导车的车身长；q为跟驰车辆驾驶员的敏感系数；v_t为跟驰车辆的运行速度；u_t为前导车辆的运行速度；b为待定常数，定义为：

q为驾驶员对前导车的敏感度衡量因子，β为不适度的影响系数，取值为8.15，DL为驾驶员的不适度，取值范围为1-1.6，根据车辆数据采集器VBox求出小汽车的最大加速度：a_{car_max}＝1.0m/s²，大卡车的最大加速度为：a_{truck_max}＝0.35m/s²；3)根据道路等级确定随机减速概率；4)建立平直线路段的交通流仿真模型，分别细化跟驰规则和换道规则；

第四步：建立曲线段的交通流仿真模型：1)从安全性考虑限制车辆的期望速度，在曲线上的最大车速为

式中：R是圆曲线半径，v为行车速度，单位是km/h，μ为横向力系数，极限值为路面跟轮胎之间的横向摩阻系数，i_h为超高横坡度，ζ为调整参数，取值为0.9；2)从舒适度限制车辆的加速度，小车的加速度为：

$a_{\mathrm{curve}\_\mathrm{car}}=\left\{\begin{array}{cc}-5,& \mathrm{\&sigma;}\&GreaterEqual;1.7\\ \min (-5\&CenterDot;{(\mathrm{\&sigma;}-0.7)}^2,A_{\mathrm{car}}),& 0.7\&le;\mathrm{\&sigma;}<1.7\\ A_{\mathrm{car}},& \mathrm{\&sigma;}<0.7\end{array}\right.,$ 集装箱车的加速度为： $a_{\mathrm{curve}\_\mathrm{truck}}=\left\{\begin{array}{cc}-6,& \mathrm{\&sigma;}\&GreaterEqual;1.7\\ \min (-6\&CenterDot;{(\mathrm{\&sigma;}-0.7)}^2,A_{\mathrm{truck}})& 0.7\&le;\mathrm{\&sigma;}<1.7,\\ A_{\mathrm{truck}},& \mathrm{\&sigma;}<0.7\end{array}\right.$ 式中：a_{curve_car}为车辆在曲线上行驶时，前方车辆为小汽车时的车辆加速度；a_{curve_truck}为车辆在曲线上行驶时，前方车辆为大型车辆的车辆加速度，且

$A_{\mathrm{car}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v(q+\mathrm{\&delta;})-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}}$ $A_{\mathrm{truck}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v(q+\mathrm{\&delta;})-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2-\mathrm{\&beta;}\&times;(\mathrm{DL}-1)\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}}:$ 3)建立曲线路段的交通流仿真模型；

第五步：建立纵坡段的交通流仿真模型：1)分析车辆动力性能：变速比为i_k时能行驶的最大坡度值：

最大车速为：

$V_{\max }=2{\mathrm{\&pi;r}}_k\frac{n_e}{i_k{i}_0}\&times;\frac{60}{1000}=0.377\frac{n_e{r}_k}{i_k{i}_0}(\mathrm{km}/h),$ 式中：M_e为最大扭矩，i₀为主减速比，i_k为车辆在第k个档位下的变速比，η_M为机械效率，r_k为轮胎半径，K为空气阻力系数，F为汽车在纵轴垂直平面上的投影面积，v_t为t时刻车辆车速，G为车辆载重，f为道路摩擦系数，n_e为最大车速下发动机转数，根据上述公式求得在每个档位下车辆上坡时所能达到的最大速度和最大坡度；2)确定车辆加速度：

$a_{\mathrm{slope}\_\mathrm{car}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v(q+\mathrm{\&delta;})\&times;(1+i)-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}},$

$a_{\mathrm{slope}\_\mathrm{truck}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v(q+\mathrm{\&delta;})-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2\&times;(1+i)-\mathrm{\&beta;}\&times;(\mathrm{DL}-1)\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}},$ 式中：a_{slope_car}为在纵坡上行驶，前方车辆为小客车时，当前车辆的行驶加速度，a_{slope_truck}为在纵坡上行驶，前方车辆为大卡车时，当前车辆的行驶加速度，i为纵坡坡度；3)建立纵坡路段的交通仿真模型；

第六步：建立弯坡路段的交通流仿真模型：1)限制最大车速：v_{curve_slope_max}＝min(v_{curve_max，vslope_max})，2)加速度的确定：前方车辆为小汽车时的车辆加速度为 $a_{\mathrm{curve}\_\mathrm{slope}\_\mathrm{car}}=\left\{\begin{array}{cc}-5,& \mathrm{\&sigma;}\&GreaterEqual;1.7\\ \min (-5\&CenterDot;{(\mathrm{\&sigma;}-0.7)}^2,A_{\mathrm{car}}),& 0.7\&le;\mathrm{\&sigma;}<1.7\\ B_{\mathrm{car}},& \mathrm{\&sigma;}<0.7\end{array}\right.$ 前方为大型车辆的车辆加速度为 $a_{\mathrm{curve}\_\mathrm{slope}\_\mathrm{truck}}=\left\{\begin{array}{cc}-6,& \mathrm{\&sigma;}\&le;1.7\\ \min (-6\&CenterDot;{(\mathrm{\&sigma;}-0.7)}^2,A_{\mathrm{truck}})& 0.7\&le;\mathrm{\&sigma;}<1.7\\ B_{\mathrm{truck}},& \mathrm{\&sigma;}<0.7\end{array}\right.,$ 式中

$B_{\mathrm{car}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v_t(q+\mathrm{\&delta;})\&times;(1+i)-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}}$

$B_{\mathrm{truck}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v_t(q+\mathrm{\&delta;})\&times;(1+i)-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2-\mathrm{\&beta;}\&times;(\mathrm{DL}-1)\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}};$ 3)建立弯坡路段的交通流仿真模型；

第七步：确定速度一致性评价的标准，并根据不同路段的仿真结果对道路进行等级划分和相关分析，提出线形修改或交通管制意见。

建立平直线路段的交通流仿真模型，分别细化跟驰规则和换道规则，跟驰规则是：①车辆行驶时的加速度为a，下一时刻的速度为v_t+1＝v_t+a，其中，当前方车辆为小客车时：a＝max(-6，a_car)，且a＝min(e，a_car)；前方车辆为大卡车时：a＝max(-6，a_truck)，且a＝min(e，a_truck)，

②随机减速：车辆以p_r的概率减速，即v_t+1＝v_t-1；③限制最大与最小车速：v_t＝max(v_t，0)，且v_t＝min(v_{line_max}，v_t)；

换道规则：当车辆行驶同时满足以下条件时，则以概率p_c换道：①v_t＜v_max；②h_other＞h，h_other为旁边道路前方车辆到当前车辆的间距，h为当前车辆与前导车的实际间距；③当后方车辆为小汽车时有b_other＞h_{b_car}，当后方车辆为重型卡车时有b_other＞h_{b_truck}，b_other为旁边道路跟驰车辆与当前车辆的实际间距，h_{b_car}＝λ(L+10+qv_t+bq(u_t-v_t)²)，h_{b_car}＝λ(L+10+qv_t+bq(u_t-v_t)²+β(DL-1))，λ为调整参数。

建立针对曲线路段的交通流仿真模型，跟驰规则为：①车辆行驶时的加速度为a，下一时刻的速度为v_t+1＝v_t+a，其中，当前方车辆为小客车时：a＝max(-6，a_{curve_car})，且a＝min(e，a_{curve_car})；前方车辆为大卡车时：a＝max(-6，a_{curve_truck})，且a＝min(e，a_{curve_truck})，

②随机减速，车辆以p_r的概率减速，即v_t+1＝v_t-1；③限制最大与最小车速：v_t＝max(v_t，0)，且v_t＝min(v_{line_max}，v_t)；

换道规则：当车辆行驶同时满足以下条件时，则以概率p_c换道：①v_t＜v_{curve_max}；②h_other＞h；③当后方车辆为小汽车时有b_other＞h_{b_car}，当后方车辆为重型卡车时有b_other＞h_{b_truck}。

建立针对曲线路段的交通流仿真模型，跟驰规则为：①车辆行驶时的加速度为a，下一时刻的速度为v_t+1＝v_t+a，其中，当前方车辆为小客车时：a＝max(-6，a_{curve_car})，且a＝min(e，a_{curve_car})；前方车辆为大卡车时：a＝max(-6，a_{curve_truck})，且a＝min(e，a_{curve_truck})，

②随机减速：车辆以p_r的概率减速，即v_t+1＝v_t-1；③v_t＝max(v_t，0)，且v_t＝min(v_{line_max}，v_t)；

换道规则：当车辆行驶同时满足以下条件时，则以概率p_c换道：①v_t＜v_{curve_max}；②旁边的道路有更大的行驶空间，即h_other＞h；③旁边道路的跟驰车辆保持在足够的安全间距以外，当后方车辆为小汽车时有b_other＞h_{b_car}，当后方车辆为重型卡车时有b_other＞h_{b_truck}。

建立针对纵坡路段的交通流仿真模型，其跟驰规则为：①车辆行驶时的加速度为a，下一时刻的速度为v_t+1＝v_t+a，其中，当前方车辆为小客车时：a＝max(-6，a_{slope_car})，且a＝min(e，a_{slope_car})；前方车辆为大卡车时：a＝max(-6，a_{slope_truck})，且a＝min(e，a_{slope_truck})，

②随机减速，车辆以p_r的概率减速，即v_t+1＝v_t-1；③限制最大与最小车速：确定纵坡坡度，得到车辆相应能行驶的最大车速v_{slope_max}，v_t＝max(v_t，0)，且v_t＝max(v_{slope_max}，0)；

换道规则为当车辆行驶同时满足以下条件时，则以概率p_c换道：①v_t＜v_max；②h_other＞h，h_other为旁边道路前方车辆到当前车辆的间距；③当后方车辆为小汽车时有b_other＞h_{b_car}，当后方车辆为重型卡车时有b_other＞h_{b_truck}；

建立弯坡路段的交通流仿真模型：跟驰规则为：①车辆行驶时的加速度为a，下一时刻的速度为v_t+1＝v_t+a，其中，当前方车辆为小客车时：a＝max(-6，a_{curve_slope_car})，且a＝min(e，a_{curve_slope_car})；前方车辆为大卡车时：a＝max(-6，a_{curve_slope_truck})，且a＝min(e，a_{curve_slope_truck})，

②随机减速：车辆以p_r的概率减速，即v_t+1＝v_t-1，③限制最大与最小车速：v_t＝max(v_t，0)，且v_t＝min(v_{curve_slope_max}，v_t)；

换道规则为当车辆行驶同时满足以下条件时，则以概率p_c换道：①v_t＜v_{curve_slope_max}；

②h_other＞h；③当后方车辆为小汽车时有b_other＞h_{b_car}，当后方车辆为重型卡车时有b_other＞h_{b_truck}，b_other为旁边道路跟驰车辆与当前车辆的实际间距。

本发明其特点在于：

(1)以往速度一致性检验是通过对高速公路行驶车辆的速度采集，求得线性回归方程，直接推导出不同线形上的车辆运行速度，而没有考虑港区大型车辆和驾驶员行驶的特殊性，因此对于港区道路而言，已有的线性回归方程并不能准确推导出港区道路的运行车速。本专利通过建立针对港区交通的交通流模型，通过仿真实验得到交通流数据，具有较高的适用性。

(2)本仿真模型综合考虑了弯道和坡道，以及大型车辆跟驰特性对车辆行驶的影响，并实地采集了车辆行驶车速的相关数据，其模型的真实性较高。

(3)增加了一项速度一致性评价标准，即速度离散值，其值的大小可以为是否实现客货分离或其他交通管制提供数据支撑。

(4)改进港区道路的等级划分标准，能够更适用于港区的交通特点。

附图说明

图1运行速度一致性检验的设计流程。

图2拖挂车行驶速度。

图3拖挂车行驶轨迹。

图4拖挂车行驶速度细节图。

图5小客车速度行驶速度。

图6小客车的行驶轨迹。

具体实施方式

本发明将从两个方面对道路的线形行评价，一方面沿用传统的“速度一致性”评价标准，检验道路设计的线形是否具有连续性，从而可以根据评价结果进行道路线形的修正，以减少交通事故的发生概率；另一方面采用车速离散值来评价道路的安全性，为港区道路是否采取客货分离等交通管制提供数据支撑。

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，结合港区交通特点，提出一种面向港口集疏港基本路段的速度一致性评价方法，为此本发明采用的方案如下：

(1)进行路段划分。可按划分要求将基本路段分为平直线、曲线段、纵坡段和弯坡段。此处平直线段是指纵坡坡度小于2.5％的直线段和半径大于1000m的大半径曲线；曲线段是指半径小于1000m且纵坡小于1.5％；纵坡段是指纵坡大于2.5％且长度大于300m；弯坡段是指半径小于1000m且纵坡坡度大于1.5％。

(2)确定不同等级港区道路的初始运行速度。港口道路可按照分级要求分为进港道路、港区道路和场区道路，通过数据采集得到不同道路等级的车辆平均运行速度，即为交通仿真模型中车辆的初始运行速度。

(3)对不同的路段的交通流进行仿真。1)建立平直线路段上的交通流仿真模型；2)建立曲线段的交通流仿真模型；3)建立纵坡段的交通流仿真模型4)建立弯坡路段的交通流仿真模型。

(4)确定速度一致性评价的标准。分别有沿线运行速度v₈₅与设计车速v_d的偏差；相邻路段的运行车速偏差Δv₈₅；同一路段的速度离散值ΔV。

(5)对道路进行等级划分和相关分析，提出线形修改或其他交通管制建议。

下面结合附图和实施例进一步详细说明本发明。

一致性模型是关于设计一致性研究的比较综合的成果，该模型是度量公路线性设计整体协调性的模型，在该模型中，主要认为实际出现的道路特征与驾驶者的期望特征的有偏差时，驾车人就可能犯错误，驾驶员的期望有惯性，所以道路设计特征也应该有可期望的惯性特征。借鉴国外的研究思路和我国已有的运行速度的设计程序，现提出针对港口集疏港基本路段的运行速度一致性分析的设计流程如图1所示。

一、确定路段的划分标准

为了得到相邻路段的不同运行速度，将路段的划分标准进行部分简化，以便于对每一路段上的交通流进行仿真模拟。具体的路段划分标准如下。

①平直线：纵坡坡度小于2.5％的直线段和半径大于1000m的大半径曲线；

②曲线段：半径小于1000m且纵坡小于1.5％；

③纵坡段：纵坡大于2.5％且长度大于300m；

④弯坡段：半径小于1000m且纵坡坡度大于1.5％。

二、确定初始运行速度

鉴于港口码头特殊的服务性质，其港口道路与城市道路等级划分也有一定的区别。本课题研究人员通过对天津港区的实地调研和数据采集，将港口道路分为进港道路、港区道路和场区道路，并按以下要求分级。

1)进港道路

进港道路指港口与所属腹地或区域主骨架路网连通的高等级道路，是港口与外界联系的主要陆路通道。

(1)进港一级路指专供汽车分向、分车道行驶并应全部控制出入，年平均日交通量大于25,000辆标准大货车的多车道集疏运通路。

(2)进港二级路指专供汽车分向、分车道行驶并应全部控制出入或部分控制出入，年平均日交通量10,000～25,000辆标准大货车的多车道集疏运通路。

(3)进港三级路为供港城之间机动车、非机动车、行人交通需求，应避免设置吸引大量车流和人流的城市服务型建筑物出入口，年平均日交通量小于10000辆标准大货车的集疏运通路。

2)港区道路

港区道路构成港内道路的主骨架网络，一方面与外部进港道路衔接，满足港内外的集疏运和非集疏运需求；另一方面与各个分港区、堆场、码头等沟通，满足各个功能区与港外及其之间的交通需求。

(1)港区一级路为连接港口港区、保税区、保税物流区等各主要分区的交通干道，以交通功能为主，应控制道路两侧用地接入的间距和方式，年平均日交通量10,000～15,000辆标准大货车的多车道集疏运通路。

(2)港区二级路为连接港口分区内部各功能区的主要通道，实现功能区之间的快速联动，以交通功能为主，兼有集散服务功能，年平均日交通量5,000～10,000辆标准大货车的多车道集疏运通路。

(3)港区三级路为服务港口分区内部各功能区之间交通出行的次要通道，以集散服务功能为主，年平均日交通量小于5,000辆标准大货车的集疏运通路。

(4)港区四级路为各功能区出入服务性道路，衔接场区内部道路与港区道路。

3)场区道路

场区道路为功能区内部服务性道路，满足各地块之间及地块内部交通需求。

(1)场区一级路为功能区内部主要道路，划分各地块界限，道路红线宽度不宜小于15m。

(2)场区三级路为功能区内部支路，满足功能区内部交通需求，道路宽度不宜小于3.75m。

结合上述对港口道路的划分，通过对天津港区不同等级集疏港基本路段的交通流调查取样，可得到不同路段的车辆运行平均速度，如表1所示，将此平均速度作为交通流模型中的初始运行车速。

表1 初始运行速度

三、平直线路段的交通流仿真

在模拟集疏港平直线路段的交通流时有必要将驾驶员的驾驶行为与城市道路和高速公路驾驶员的驾驶行为加以区分，以体现港口地区交通流的特殊性。驾驶员的驾驶行为主要分为跟驰行为和换道行为，其中跟驰行为又包括加速行为、减速行为和维持原状态行驶。

1)平直线路段上的期望速度

在平直路段上行驶时，所有车辆都有一个期望运行的车速，在上坡和转弯时车辆在允许的情况下也会尽量以期望车速行驶。这个期望车速直接限制了交通流仿真模型中最大车速的限定。在实际情况中每个驾驶员的期望运行车速都会有偏差，所形成的原因包括驾驶员的驾驶特性、驾驶熟练程度、出行目的、所驾车辆的行驶性能等，综合各方面的原因其偏差主要受到所驾驶车辆性能的影响。而加速度更加受到车辆动力性能的限制，因此将车辆的期望运行车速取值分为2大类，具体如下表2所示。

表2 车辆期望运行速度

车型	小客车	大型货车
			期望运行车速vline_max(km/h)	120	80

2)车辆加速度与期望间距

Yoo and Green研究发现，当前导车为大卡车而非小客车时，跟驰车与前导车的间距要大些，这是因为前导车为重型车辆时，跟驰车辆驾驶员会产生不同程度的压迫感，造成舒适度下降。Srinivas Peeta等人将原有的跟驰模型改进(Srinivas Peeta，Pengcheng Zhang，WeiminZhou.Behavior-based analysis of freeway car-truck interactions and relatedmitigation strategies[J].Transportation Research Part B.2005，39：417-451)，加入了大卡车对驾驶员驾驶行为的影响，当前导车辆为重型卡车时，跟驰车辆的不适度用DL(Discomfort Level)来衡量，则跟驰车辆的期望间距的模型为：

h_truck＝L+10+qv_t+bq(u_t-v_t)²+β(DL-1)      (1)

式中：β为不适度的影响系数，取值为8.15，DL的取值范围为1-1.6。

同理得到前导车为大卡车时，跟驰车辆的行驶加速度为a_truck：

$a_{\mathrm{truck}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v(q+\mathrm{\&delta;})-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2-\mathrm{\&beta;}\&times;(\mathrm{DL}-1)\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}}---\left(2\right)$

当车辆换道时不仅要考虑与旁边道路前方车辆的距离，也要估计与旁边道路后方车辆的距离。数据显示，一般情况下驾驶员在估计与后方车辆的距离时通常更为保守，这是因为要预防后方车辆忽然加速，使两车之间的距离急剧下降；但是另一方面由于个人判断的偏差，会错误的估计与后方车辆的安全间距，导致期望间距偏小。因此，在得到上述期望间距的求导公式的基础上乘以调整系数λ，λ∈[0.9，1.5]可得到与后方车辆的安全间距h_{b_car}和h_{b_truck}。即h_{b_car}＝λ·h_car；h_{b_truck}＝λ·h_truck。

本课题小组2011年1月7日对港区车辆行驶的数据进行了采集，得到大型集装箱车辆于港区上午9::00-10:00这一时段在主干道路上行驶的相关数据。如下图2所示，为VBOX软件采集到的集装箱车辆在全部行驶过程中的车辆速度，图3为集装箱车辆的行驶轨迹。

从图2中可以看出，当车辆没有遇到红灯，需要临时停车时，车速在44km/h左右波动，当路况较好时，车速可达到52km/h。此外可以分析车辆在遇到红灯停车时的减速度，和起步的加速度。

在图2中坐标轴从0到550米处显示了车辆起步到保持匀速运行的一个完整过程，因此将拖挂车从横坐标为3000米到3450米的纪录的车速图放大，如下图4所示，可求得车辆行驶的一般加速度。

在图4中车辆从A点行驶至B点的过程中，由于换挡导致车辆在125米的位置时速度忽然降为0，并又迅速恢复原车速并继续加速行驶，这一过程可忽略不计。通过VBOX记录的数据显示，在A点时为第0秒，速度为0km/h；车辆在B点时为第131.8秒，速度为39.5km/h；因此得到车辆的加速度为：

同理可以计算出其它几处的加、减速度：a_truck2＝0.34m/s²，a_truck3＝0.24m/s²，a_truck4＝0.28m/s²；d_truck1＝-0.7m/s²，d_truck2＝-1.8m/s²，d_truck3＝-0.6m/s²。此处已将本次实验中拖挂车的几段典型的加、减速度进行了求解，可以大致得到拖挂车加速度的范围，和减速过程中一般采取的减速度。这样限制集装箱车辆的加速度的最大值为：

a_{truck_max}＝max(a_truck1，a_truck2，a_truck3，a_truck4)＝0.35m/s²   (3)

而求得拖挂车辆在需要减速情况下采取的减速度的均值，这个值可以看作是驾驶员感觉比较舒适的减速度，其值为：

d_{truck_comfortable}＝(d_truck1+d_truck2+d_truck3)/3≈-1m/s²      (4)

同理，可以通过VBOX软件对普通小客车的行驶数据进行采集。得到小客车的速度如下图5记录所示，小客车的行驶轨迹如图6所示。

比较图5和图2可以发现，小客车在行驶时，速度更为连贯，不会因为忽然减速换挡和加速换挡导致速度的突变。从图5的速度记录可以得到，小客车行驶的最大车速达到71km/h，路况较好时的平均车速可达到55km/h。选取几段记录的数据进一步分析车辆的加、减速度：a_car1＝0.23m/s²，a_car2＝1.0m/s²，a_car3＝0.52m/s²，a_car4＝0.71m/s²，a_car5＝0.77m/s²，a_car6＝0.42m/s²；d_car1＝-0.77m/s²，d_car2＝-0.88m/s²，d_car3＝-0.71m/s²，d_car4＝-0.66m/s²，d_car5＝-0.44m/s²。

由上述分析可以大致得到小客车加速度的范围，和减速过程中一般采取的减速度。这样限制小客车车辆的加速度的最大值为：

a_{car_max}＝max(a_car1，a_car2，a_car3，a_car4，a_car5，a_car6)＝1.0m/s²     (5)

而求得小客车在需要减速情况下采取的减速度的均值，这个值可以看作是驾驶员感觉比较舒适的减速度，其值为：

d_{car_comfortable}＝(d_car1+d_car2+d_car3+d_car4+d_car5)/5≈-0.69m/s²    (6)

从上述的分析结果可以得到，一般行驶情况下小客车比拖挂车的加速度大，而舒适减速度又要小，说明了小客车的行驶性能更优于拖挂车，而速度行驶更平稳，驾驶员的舒适度更高。从车辆行驶的数据分析来看，拖挂车的驾驶员与小客车的驾驶员心理感知也是不同的，进一步说明了拖挂车和小客车跟驰特性上的差异。

3)随机减速概率

道路周边的环境会对车辆驾驶造成较大影响。当道路的级别较高时所受路人车辆的不规范交通行为造成的影响也较小，这些随机因素甚至可能引发重大安全事故，因此为真实体现集疏港路段的交通流状况，应对道路两侧的交通环境进行调查，确定道路两侧的干扰概率，如果干扰概率过大，而道路设计车速较高，应该在道路两侧加以防护隔离措施。在本模型中，干扰概率即等于驾驶员的随机减速概率。可以参考下述表格，确定驾驶员的随机减速概率。

表3 随机减速概率的确定

道路周边环境	进港道路	港区道路	场区道路
				随机减速概率pr	0.1	0.15	0.2

4)建立平直线路段的交通流仿真模型

通过以上对不同车辆驾驶员行为的分析，可以建立有别于城市交通和高速公路交通的交通流仿真模型。将驾驶员的驾驶行为分为跟驰行为和换道行为，其执行决策的规则如下。

a.跟驰规则。

①车辆行驶时的加速度为a，下一时刻的速度为v(t+1)＝v(t)+a。其中，当前方车辆为小客车时：a＝max(-6，a_car)，且a＝min(e，a_car)；前方车辆为大卡车时：a＝max(-6，a_truck)，且a＝min(e，a_truck)，

②随机减速。车辆以p_r的概率减速，即v(t+1)＝v(t)-1。

③限制最大与最小车速。v＝max(v，0)，且v＝min(v_{line_max}，v)。

b.换道规则。当车辆行驶同时满足以下条件时，则以概率p_c换道。

①车辆当前的车速还没有达到期望车速，即v(t)＜v_max；

②旁边的道路有更大的行驶空间，即h_other＞h，h_other为旁边道路前方车辆到当前车辆的间距；

③旁边道路的跟驰车辆保持在足够的安全间距以外，当后方车辆为小汽车时有b_other＞h_{b_car}，当后方车辆为重型卡车时有b_other＞h_{b_truck}，b_other为旁边道路跟驰车辆与当前车辆的实际间距。

四、曲线路段的交通流仿真

车辆在弯道上行驶时，受到向外的离心力，如果车速过大会发生倾翻的危险，另一方面过高的车速也会降低车内乘客额舒适度。因此，建立曲线路段的微观交通流仿真模型应该从安全性和舒适性两方面考虑。

1)从安全性考虑限制车辆的期望速度。

由《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)可知，一般混凝土路面f值为0.4-0.6，沥青路面为0.4-0.8，故i_h＜arctan(μ)，即高等级公路上行驶的车辆一般不会向内侧滑移，得到车辆不发生侧滑的车速条件：

$v<\sqrt{127R(i_h+\mathrm{\&mu;})}---\left(7\right)$

其中，R是圆曲线半径；v为行车速度km/h；μ为横向力系数，极限值为路面跟轮胎之间的横向摩阻系数；i_h为超高横坡度。

但车辆在弯道上行驶时为了保证安全和驾驶的舒适度不可能达到安全行驶的临界值，因此乘以调整参数ζ，ζ一般取值为0.9。

$v_{\mathrm{curve}\_\max }=\mathrm{\&zeta;}\sqrt{127R(i_k+\mathrm{\&mu;})}---\left(8\right)$

2)从舒适度限制车辆的加速度。

根据Jones和Potts提出的加速度干扰数学方程：

$\mathrm{\&sigma;}=\sqrt{\frac{1}{T}\underset{0}{\overset{T}{\&Integral;}}{[a\left(t_i\right)-\stackrel{\&OverBar;}{a}]}^2\mathrm{dt}}---\left(9\right)$

式中：σ表示加速度干扰值，T表示车辆运行总时间，a(t_i)表示i时刻的加速度，

表示平均加速度。将该式代入圆曲线，经推导可得到在圆曲线上行驶车辆的近似加速度干扰值的近似计算公式为：

$\mathrm{\&sigma;}=\frac{\sqrt{3}{V}^3}{3R^2}---\left(10\right)$

式中：V表示车辆行驶速度，R表示圆曲线半径。一般认为当加速度干扰大于1.5m/s²时，车辆的行驶舒适性和安全性很差，当加速度干扰小于0.7m/s²时，舒适性比较好，存在潜在的安全隐患的可能性较低。因此当加速干扰大于0.7时，车辆必须减速行驶。

加速度干扰值越大，驾驶员所采取的减速度也越大，两者存在非线性的正比例关系。当加速度干扰值超过0.7时，应考虑加速度干扰对驾驶员减速度的影响，因此得到车辆的加速度为：

$a_{\mathrm{curve}\_\mathrm{car}}=\left\{\begin{array}{cc}-5,& \mathrm{\&sigma;}\&GreaterEqual;1.7\\ \min (-5\&CenterDot;{(\mathrm{\&sigma;}-0.7)}^2,A_{\mathrm{car}}),& 0.7\&le;\mathrm{\&sigma;}<1.7\\ A_{\mathrm{car}},& \mathrm{\&sigma;}<0.7\end{array}\right.---\left(11\right)$

$a_{\mathrm{curve}\_\mathrm{truck}}=\left\{\begin{array}{cc}-6,& \mathrm{\&sigma;}\&GreaterEqual;1.7\\ \min (-6\&CenterDot;{(\mathrm{\&sigma;}-0.7)}^2,A_{\mathrm{truck}})& 0.7\&le;\mathrm{\&sigma;}<1.7\\ A_{\mathrm{truck}},& \mathrm{\&sigma;}<0.7\end{array}\right.---\left(12\right)$

$A_{\mathrm{car}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v(q+\mathrm{\&delta;})-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}}---\left(13\right)$

$A_{\mathrm{truck}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v(q+\mathrm{\&delta;})-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2-\mathrm{\&beta;}\&times;(\mathrm{DL}-1)\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}}---\left(14\right)$

式中：a_{curve_car}为车辆在曲线上行驶时，前方车辆为小汽车时的车辆加速度；a_{curve_truck}为车辆在曲线上行驶时，前方车辆为大型车辆的车辆加速度。将车辆的最大减速度限制在6m/s²或5m/s²是由车辆本身的性能所决定的。上述的公式表示，当加速度干扰大于1.7时，车辆以最大的减速度减速；当车辆的加速度干扰大于0.7时，驾驶员的舒适度和前方路况决定了驾驶员的驾驶行为，即不管前方路况如何都采取减速的措施；当加速度干扰小于0.7时，驾驶员所采取的决策主要受到前方路况额影响。

3)建立曲线路段的交通流仿真模型

通过以上对不同车辆驾驶员行为的分析，部分参数可以沿用直线路段的交通流仿真模型，建立针对曲线路段的交通流仿真模型如下。

a.跟驰规则。

①车辆行驶时的加速度为a，下一时刻的速度为v(t+1)＝v(t)+a。其中，当前方车辆为小客车时：a＝max(-6，a_{curve_car})，且a＝min(e，a_{curve_car})；前方车辆为大卡车时：a＝max(-6，a_{curve_truck})，且a＝min(e，a_{curve_truck})，

②随机减速。车辆以p_r的概率减速，即v(t+1)＝v(t)-1。

③限制最大与最小车速。v＝max(v，0)，且v＝min(v_{curve_max}，v)。

b.换道规则。当车辆行驶同时满足以下条件时，则以概率p_c换道。

①车辆当前的车速还没有达到期望车速，即v(t)＜v_{curve_max}；

②旁边的道路有更大的行驶空间，即h_other＞h，h_other为旁边道路前方车辆到当前车辆的间距；

③旁边道路的跟驰车辆保持在足够的安全间距以外，当后方车辆为小汽车时有b_other＞h_{b_car}，当后方车辆为重型卡车时有b_other＞h_{b_truck}，b_other为旁边道路跟驰车辆与当前车辆的实际间距。

五、纵坡路段的交通流仿真

1)车辆动力性能分析

纵坡路段的交通流特性很大程度上取决于车辆的动力性能。由于拖挂车的载重较大，与一般汽车相比其爬坡性能较差，而港区交通的主要参与者恰为重型拖挂车，因此本研究选取一种典型的重型拖挂车-J5P6×4平头柴油半挂牵引车做详细分析。其具体参数设置如下：

表4 车辆设计参数

车辆在上坡时受到车辆动力性能的限制，计算加速度和最大车速应从车辆的动力性能出发。则当加速度为0，车辆匀速行驶时，车辆在第k个档位，即变速比为i_k时能行驶的最大坡度值：

$i_{\max }=(\frac{M_e{i}_k{i}_0{\mathrm{\&eta;}}_M}{r_k}-{\mathrm{KFV}}^2)/G-f---\left(15\right)$

车辆在不同档位下所能达到的最大车速，此时车辆的加速度为0，坡道阻力做负功。已知发动机曲轴转数n_e与最大车速v_{slope_max}之间的关系为：

$v_{\mathrm{slope}\_\max }=2\mathrm{\&pi;}{r}_k\frac{n_e}{i_k{i}_0}\&times;\frac{60}{1000}=0.377\frac{n_e{r}_k}{i_k{i}_0}(\mathrm{km}/h)---\left(16\right)$

式中：r_k为轮胎半径(m)；n_e为最大车速下发动机转数(r/min)；i₀为主减速比；i_k为车辆在第k个档位下的变速比。

设定驾驶员在车辆爬坡时，选取能够以最大车速行驶并能保证车辆上坡的档位行驶，依据车辆性能对车辆的爬坡坡度与最大车速进行匹配，得到车辆行驶规则，其中的最大车速选用车辆在路况较差时在各个档位下所能行驶的最大速度。求得在每个档位下车辆上坡时所能达到的最大速度和最大坡度。

表5 各个档位所能行驶的最大速度和坡度

2)车辆加速度的确定

车辆在上坡时存在车辆下滑的危险，同里下下坡时会有刹车失灵的危险，因此在纵坡路段上行驶时，驾驶员的行为更趋于保守。因此在求解车辆加速度时应加入坡度对驾驶员驾驶决策的影响。通过调查数据，加入纵坡坡度影响因子可以较好地反应车辆加速度的变化值。

$a_{\mathrm{slope}\_\mathrm{car}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v(q+\mathrm{\&delta;})\&times;(1+i)-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}}---\left(17\right)$

$a_{\mathrm{slope}\_\mathrm{truck}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v(q+\mathrm{\&delta;})-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2\&times;(1+i)-\mathrm{\&beta;}\&times;(\mathrm{DL}-1)\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}}---\left(18\right)$

式中：a_{slope_car}为在纵坡上行驶，前方车辆为小客车时，当前车辆的行驶加速度；a_{slope_truck}为在纵坡上行驶，前方车辆为大卡车时，当前车辆的行驶加速度，i为纵坡坡度。

3)建立纵坡路段的交通仿真模型

通过以上对不同车辆驾驶员行为的分析，部分参数可以沿用直线路段的交通流仿真模型，建立针对曲线路段的交通流仿真模型如下。

a.跟驰规则。

①车辆行驶时的加速度为a，下一时刻的速度为v(t+1)＝v(t)+a。其中，当前方车辆为小客车时：a＝max(-6，a_{slope_car})，且a＝min(e，a_{slope_car})；前方车辆为大卡车时：a＝max(-6，a_{slope_truck})，且a＝min(e，a_{slope_truck})，

②随机减速。车辆以p_r的概率减速，即v(t+1)＝v(t)-1。

③限制最大与最小车速。确定纵坡坡度，得到车辆相应能行驶的最大车速v_{slope_max}(单位：m/s)，v＝max(v，0)，且v＝max(v_{slope_max}，0)。

b.换道规则。当车辆行驶同时满足以下条件时，则以概率p_c换道。

①车辆当前的车速还没有达到期望车速，即v(t)＜v_max；

②旁边的道路有更大的行驶空间，即h_other＞h，h_other为旁边道路前方车辆到当前车辆的间距；

③旁边道路的跟驰车辆保持在足够的安全间距以外，当后方车辆为小汽车时有b_other＞h_{b_car}，当后方车辆为重型卡车时有b_other＞h_{b_truck}，b_other为旁边道路跟驰车辆与当前车辆的实际间距。

六、弯坡路段的交通流仿真

弯坡路段常见于各种互通式立交或山区公路，其路况较为复杂，在建立针对弯坡路段的交通流仿真模型时，应该综合考虑曲线曲度和纵坡坡度对驾驶员的影响。

1)最大车速限制

车辆的最大车速不仅受限于车辆的动力性能，还受限于离心力的影响，因此在确定弯坡路的纵坡度i之后，查表5求得V_{i_max}。再根据公式

得到车辆安全行驶的车速。从而弯坡路段的最大车速为v_{curve_slope_max}＝min(v_{curve_max}，v_{slope_max})。

2)加速度的确定

当车辆在弯坡路段上行驶时，一方面受到圆曲线造成的离心力的影响，另一方面要考虑纵坡可能导致的安全隐患，因此结合曲线路段的交通仿真模型和纵坡路段的交通仿真模型，得到弯坡路段上车辆的加速度如下所示：

$a_{\mathrm{curve}\_\mathrm{slope}\_\mathrm{car}}=\left\{\begin{array}{cc}-5,& \mathrm{\&sigma;}\&GreaterEqual;1.7\\ \min (-5\&CenterDot;{(\mathrm{\&sigma;}-0.7)}^2,A_{\mathrm{car}}),& 0.7\&le;\mathrm{\&sigma;}<1.7\\ B_{\mathrm{car}},& \mathrm{\&sigma;}<0.7\end{array}\right.---\left(19\right)$

$B_{\mathrm{car}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v(q+\mathrm{\&delta;})\&times;(1+i)-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}}---\left(20\right)$

$a_{\mathrm{curve}\_\mathrm{slope}\_\mathrm{truck}}=\left\{\begin{array}{cc}-6,& \mathrm{\&sigma;}\&GreaterEqual;1.7\\ \min (-6\&CenterDot;{(\mathrm{\&sigma;}-0.7)}^2,A_{\mathrm{truck}})& 0.7\&le;\mathrm{\&sigma;}<1.7\\ B_{\mathrm{truck}},& \mathrm{\&sigma;}<0.7\end{array}\right.---\left(21\right)$

$B_{\mathrm{truck}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v(q+\mathrm{\&delta;})\&times;(1+i)-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2-\mathrm{\&beta;}\&times;(\mathrm{DL}-1)\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}}---\left(22\right)$

式中：a_{curve_slope_car}为车辆在弯坡路段上行驶时，前方车辆为小汽车时的车辆加速度；a_{curve_slope_truck}为车辆在弯坡路段上行驶时，前方车辆为大型车辆的车辆加速度。将车辆的最大减速度限制在6m/s²或5m/s²是由车辆本身的性能决定。上述的公式表示，当车辆的加速度干扰大于1.7时，以车辆最大的减速度减速；当车辆的加速度干扰大于0.7小于1.7时，驾驶员的舒适度和前方路况，包括纵坡度综合决定了驾驶员的驾驶行为；当加速度干扰小于0.7时，驾驶员所采取的决策主要受到前方路况和纵坡坡度值影响。

3)建立弯坡路段的交通流仿真模型

通过以上对不同车辆驾驶员行为的分析，部分参数可以沿用直线路段的交通流仿真模型，建立针对曲线路段的交通流仿真模型如下。

a.跟驰规则。

①车辆行驶时的加速度为a，下一时刻的速度为v(t+1)＝v(t)+a。其中，当前方车辆为小客车时：a＝max(-6，a_{curve_slope_car})，且a＝min(e，a_{curve_slope_car})；前方车辆为大卡车时：a＝max(-6，a_{curve_slope_truck})，且a＝min(e，a_{curve_slope_truck})，

 ②随机减速。车辆以p_r的概率减速，即v(t+1)＝v(t)-1。

③限制最大与最小车速。v＝max(v，0)，且v＝min(v_{curve_slope_max}，v)。

b.换道规则。当车辆行驶同时满足以下条件时，则以概率p_c换道。

①车辆当前的车速还没有达到期望车速，即v(t)＜v_{curve_slope_max}；

②旁边的道路有更大的行驶空间，即h_other＞h，h_other为旁边道路前方车辆到当前车辆的间距；

③旁边道路的跟驰车辆保持在足够的安全间距以外，当后方车辆为小汽车时有b_other＞h_{b_car}，当后方车辆为重型卡车时有b_other＞h_{b_truck}，b_other为旁边道路跟驰车辆与当前车辆的实际间距。

七、运行速度一致性检验

运行速度的一致性检验包括三方面的内容：一是检验沿线运行速度v₈₅与设计速度的偏差值v₈₅-v_d；另一方面是检验相邻路段间运行速度v₈₅的偏差值Δv₈₅；最后一项评价指标为同一路段车速的离散程度。

前两个指标都是国际上公认的对线性连续性的评价指标，而第三个指标在今年来有学者做出了诸多的研究，证明了车速分布的标准差和事故率存在正相关的关系。事实上客货混行是造成车速离散值偏大的重要原因，因此当车速离散值较高时，因尽量降低客货混血对交通安全的影响。

现有的评价标准主要是针对高速公路和乡村公路，但是港口集疏港车道的服务对象大多为重型拖挂车、大卡车，此类驾驶员的驾驶行为较为冒险，而驾驶车辆却具有体型偏大、行驶转向不灵活的特点，这两点特性对港口车道的设计提出了更为严格的要求，鉴于此，改进原有的评价标准，得到运行速度一致性指标如下表6所示。

表6 运行速度一致性指标

注：同时符合三个指标状态1的表明线性指标好，几乎没有事故；同时符合三个指标状态2的表明线性指标较好，事故率较低；同时符合三个指标3的表明线性指标差，事故率较高。

对于指标1，当路段计算出的运行速度v₈₅小于该路段原定的设计速度时，原设计速度不需要调整；若路段运行速度v₈₅大于该路段原定的设计速度，但小于设计速度v_d+15km/h时，设计速度保留，但路面超高、停车视距的计算应采用v_d+7km/h作为设计车速；当路段运行速度v₈₅大于该路段原定的设计速度v_d+15km/h时，则需提高原定的设计速度或调整路线设计要素，以减少该路段的运行速度。

对于指标2，如果两相邻均匀路段之间的运行速度差偏大，应该在两路段之间设置一条过渡路段，或调整线形参数。

对于指标3，当车速离散值小于5km/h，说明车道安全性较高，当车速离散值大于10km/h，说明由于客货混行造成的安全性较差，建议实行相关的交通管制。

最后根据各路段调整的设计速度，确定平曲线超高、视距、平曲线加宽等设计要素，重新绘制全线的平、纵面图。

Claims (6)

1.一种面向港口集疏港基本路段的速度一致性检验方法，其特征是，包括下列步骤：

第一步：通过预测交通流、考察地形等数据分析，得到港区道路线形的基本设计方案后，进行路段划分，按划分要求将基本路段分为平直线段、曲线段、纵坡段和弯坡段；

第二步：确定不同等级港区道路的初始运行速度，港口道路可按照分级要求分为进港道路、港区道路和场区道路，通过数据采集得到不同道路等级的车辆平均运行速度，即为交通仿真模型中车辆的初始运行速度；

第三步：建立平直线路段上的交通流仿真模型：1)确定平直线路段上的期望速度；

2)求车辆加速度：当前导车为小汽车时，车辆的加速度为： $a_{\mathrm{car}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v_t(q+\mathrm{\&delta;})-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}}$ 当前导车为大卡车时，跟驰车辆的行驶加速度为a_truck： $a_{\mathrm{truck}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v_t(q+\mathrm{\&delta;})-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2-\mathrm{\&beta;}\&times;(\mathrm{DL}-1)\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}},$ 式中：x_t+δ为前导车在时刻t+δ的位置；y_t为跟驰车辆在时刻t的位置；L为前导车的车身长；q为跟驰车辆驾驶员的敏感系数；v_t为跟驰车辆的运行速度；u_t为前导车辆的运行速度；b为待定常数，定义为：

q为驾驶员对前导车的敏感度衡量因子，β为不适度的影响系数，取值为8.15，DL为驾驶员的不适度，取值范围为1-1.6，根据车辆数据采集器VBox求出小汽车的最大加速度：a_{car_max}＝1.0m/s²，大卡车的最大加速度为：a_{truck_max}＝0.35m/s²；3)根据道路等级确定随机减速概率；4)建立平直线路段的交通流仿真模型，分别细化跟驰规则和换道规则；

第四步：建立曲线段的交通流仿真模型：1)从安全性考虑限制车辆的期望速度，在曲线上的最大车速为

式中：R是圆曲线半径，v为行车速度，单位是km/h，μ为横向力系数，极限值为路面跟轮胎之间的横向摩阻系数，i_h为超高横坡度，ζ为调整参数，取值为0.9；2)从舒适度限制车辆的加速度，小车的加速度为： $a_{\mathrm{curve}\_\mathrm{car}}=\left\{\begin{array}{cc}-5,& \mathrm{\&sigma;}\&GreaterEqual;1.7\\ \min (-5\&CenterDot;{(\mathrm{\&sigma;}-0.7)}^2,A_{\mathrm{car}}),& 0.7\&le;\mathrm{\&sigma;}<1.7\\ A_{\mathrm{car}},& \mathrm{\&sigma;}<0.7\end{array}\right.,$ 集装箱车的加速度为： $a_{\mathrm{curve}\_\mathrm{truck}}=\left\{\begin{array}{cc}-6,& \mathrm{\&sigma;}\&GreaterEqual;1.7\\ \min (-6\&CenterDot;{(\mathrm{\&sigma;}-0.7)}^2,A_{\mathrm{truck}}),& 0.7\&le;\mathrm{\&sigma;}<1.7\\ A_{\mathrm{truck}},& \mathrm{\&sigma;}<0.7\end{array}\right.,$ 式中：a_{curve_car}为车辆在曲线上行驶时，前方车辆为小汽车时的车辆加速度；a_{curve_truck}为车辆在曲线上行驶时，前方车辆为大型车辆的车辆加速度，且

$A_{\mathrm{car}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v(q+\mathrm{\&delta;})-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}},$

$A_{\mathrm{truck}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v(q+\mathrm{\&delta;})-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2-\mathrm{\&beta;}\&times;(\mathrm{DL}-1)\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}};$ 3)建立曲线路段的交通流仿真模型；

第五步：建立纵坡段的交通流仿真模型：1)分析车辆动力性能：变速比为i_k时能行驶的最大坡度值：最大车速为： $V_{\max }=2{\mathrm{\&pi;r}}_k\frac{n_e}{i_k{i}_0}\&times;\frac{60}{1000}=0.377\frac{n_e{r}_k}{i_k{i}_0}(\mathrm{km}/h),$ 式中：M_e为最大扭矩，i₀为主减速比，i_k为车辆在第k个档位下的变速比，η_M为机械效率，r_k为轮胎半径，K为空气阻力系数，F为汽车在纵轴垂直平面上的投影面积，v_t为t时刻车辆车速，G为车辆载重，f为道路摩擦系数，n_e为最大车速下发动机转数，根据上述公式求得在每个档位下车辆上坡时所能达到的最大速度和最大坡度；2)确定车辆加速度：

$a_{\mathrm{slope}\_\mathrm{car}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v(q+\mathrm{\&delta;})\&times;(1+i)-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}},$

$a_{\mathrm{slope}\_\mathrm{truck}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v(q+\mathrm{\&delta;})-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2\&times;(1+i)-\mathrm{\&beta;}\&times;(\mathrm{DL}-1)\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}},$ 式中：a_{slope_car}为在纵坡上行驶，前方车辆为小客车时，当前车辆的行驶加速度，a_{slope_truck}为在纵坡上行驶，前方车辆为大卡车时，当前车辆的行驶加速度，i为纵坡坡度；3)建立纵坡路段的交通仿真模型；

第六步：建立弯坡路段的交通流仿真模型：1)限制最大车速：v_{curve_slope_max}＝min(v_{curve_max}，v_{slope_max})，2)加速度的确定：前方车辆为小汽车时的车辆加速度为 $a_{\mathrm{curve}\_\mathrm{slope}\_\mathrm{car}}=\left\{\begin{array}{cc}-5,& \mathrm{\&sigma;}\&GreaterEqual;1.7\\ \min (-5\&CenterDot;{(\mathrm{\&sigma;}-0.7)}^2,A_{\mathrm{car}}),& 0.7\&le;\mathrm{\&sigma;}<1.7\\ B_{\mathrm{car}},& \mathrm{\&sigma;}<0.7\end{array}\right.,$ 前方为大型车辆的车辆加速度为 $a_{\mathrm{curve}\_\mathrm{slope}\_\mathrm{truck}}=\left\{\begin{array}{cc}-6,& \mathrm{\&sigma;}\&le;1.7\\ \min (-6\&CenterDot;{(\mathrm{\&sigma;}-0.7)}^2,A_{\mathrm{truck}})& 0.7\&le;\mathrm{\&sigma;}<1.7\\ B_{\mathrm{truck}},& \mathrm{\&sigma;}<0.7\end{array}\right.,$ 式中

$B_{\mathrm{car}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v_t(q+\mathrm{\&delta;})\&times;(1+i)-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}},$

$B_{\mathrm{truck}}=\frac{2\{x_{t+\mathrm{\&delta;}}-y_t-L-10-v_t(q+\mathrm{\&delta;})\&times;(1+i)-\mathrm{bq}{(u_{t+\mathrm{\&delta;}}-v_t)}^2-\mathrm{\&beta;}\&times;(\mathrm{DL}-1)\}}{{\mathrm{\&delta;}}^2+2\mathrm{q\&delta;}};$ 3)建立弯坡路

段的交通流仿真模型；

第七步：确定速度一致性评价的标准，并根据不同路段的仿真结果对道路进行等级划分和相关分析，提出线形修改或交通管制意见。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是，建立平直线路段的交通流仿真模型，分别细化跟驰规则和换道规则，跟驰规则是：①车辆行驶时的加速度为a，下一时刻的速度为v_t+1＝v_t+a，其中，当前方车辆为小客车时：a＝max(-6，a_car)，且a＝min(e，a_car)；前方车辆为大卡车时：a＝max(-6，a_truck)，且a＝min(e，a_truck)，

②随机减速：车辆以p_r的概率减速，即v_t+1＝v_t-1；

③限制最大与最小车速：v_t＝max(v_t，0)，且v_t＝min(v_{line_max}，v_t)；

换道规则：当车辆行驶同时满足以下条件时，则以概率p_c换道：①v_t＜v_max；②h_other＞h，h_other为旁边道路前方车辆到当前车辆的间距，h为当前车辆与前导车的实际间距；③当后方车辆为小汽车时有b_other＞h_{b_car}，当后方车辆为重型卡车时有b_other＞h_{b_truck}，b_other为旁边道路跟驰车辆与当前车辆的实际间距，h_{b_car}＝λ(L+10+qv_t+bq(u_t-v_t)²)，h_{b_car}＝λ(L+10+qv_t+bq(u_t-v_t)²+β(DL-1))，λ为调整参数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是，建立针对曲线路段的交通流仿真模型，跟驰规则为：①车辆行驶时的加速度为a，下一时刻的速度为v_t+1＝v_t+a，其中，当前方车辆为小客车时：a＝max(-6，a_{curve_car})，且a＝min(e，a_{curve_car})；前方车辆为大卡车时：a＝max(-6，a_{curve_truck})，且a＝min(e，a_{curve_truck})，

②随机减速，车辆以p_r的概率减速，即v_t+1＝v_t-1；③限制最大与最小车速：v_t＝max(v_t，0)，且v_t＝min(v_{line_max}，v_t)；

换道规则：当车辆行驶同时满足以下条件时，则以概率p_c换道：①v_t＜v_{curve_max}；②h_other＞h；③当后方车辆为小汽车时有b_other＞h_{b_car}，当后方车辆为重型卡车时有b_other＞h_{b_truck}。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是，建立针对曲线路段的交通流仿真模型，跟驰规则为：①车辆行驶时的加速度为a，下一时刻的速度为v_t+1＝v_t+a，其中，当前方车辆为小客车时：a＝max(-6，a_{curve_car})，且a＝min(e，a_{curve_car})；前方车辆为大卡车时：a＝max(-6，a_{curve_truck})，且a＝min(e，a_{curve_truck})，

②随机减速：车辆以p_r的概率减速，即v_t+1＝v_t-1；③v_t＝max(v_t，0)，且v_t＝min(v_{line_max}，v_t)；换道规则：当车辆行驶同时满足以下条件时，则以概率p_c换道：①v_t＜v_{curve_max}；②旁边的道路有更大的行驶空间，即h_other＞h；③旁边道路的跟驰车辆保持在足够的安全间距以外，当后方车辆为小汽车时有b_other＞h_{b_car}，当后方车辆为重型卡车时有b_other＞h_{b_truck}。

5.如权利要求1所述的方法，其特征是，建立针对纵坡路段的交通流仿真模型，其跟驰规则为：①车辆行驶时的加速度为a，下一时刻的速度为v_t+1＝v_t+a，其中，当前方车辆为小客车时：a＝max(-6，a_{slope_car})，且a＝min(e，a_{slope_car})；前方车辆为大卡车时：a＝max(-6，a_{slope_truck})，且a＝min(e，a_{slope_truck})，

②随机减速，车辆以p_r的概率减速，即v_t+1＝v_t-1；③限制最大与最小车速：确定纵坡坡度，得到车辆相应能行驶的最大车速v_{slope_max}，v_t＝max(v_t，0)，且v_t＝max(v_{slope_max}，0)；换道规则为当车辆行驶同时满足以下条件时，则以概率p_c换道：①v_t＜v_max；②h_other＞h，h_other为旁边道路前方车辆到当前车辆的间距；③当后方车辆为小汽车时有b_other＞h_{b_car}，当后方车辆为重型卡车时有b_other＞h_{b_truck}；

6.如权利要求1所述的方法，其特征是，建立弯坡路段的交通流仿真模型：跟驰规则为：①车辆行驶时的加速度为a，下一时刻的速度为v_t+1＝v_t+a，其中，当前方车辆为小客车时：a＝max(-6，a_{curve_slope_car})，且a＝min(e，a_{curve_slope_car})；前方车辆为大卡车时：a＝max(-6，a_{curve_slope_truck})，且a＝min(e，a_{curve_slope_truck})，

②随机减速：车辆以p_r的概率减速，即v_t+1＝v_t-1，③限制最大与最小车速：v_t＝max(v_t，0)，且v_t＝min(v_{curve_slope_max}，v_t)；

换道规则为当车辆行驶同时满足以下条件时，则以概率p_c换道：①v_t＜v_{curve_slope_max}；②h_other＞h；③当后方车辆为小汽车时有b_other＞h_{b_car}，当后方车辆为重型卡车时有b_other＞h_{b_truck}，b_other为旁边道路跟驰车辆与当前车辆的实际间距。

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