高 速 公 路 匝 道 的 运 行 可 靠 性 研 究
Operation Reliability for On-ramp Junction of UrbanFreeway
庞 游洋
(张家口市公路工程试验检测中心，河北 张家口 075000)
PANGYou-yang
(Testing Centerof ZhangiiakouCityHighwayEngineering，Zhangjiakou 075000，China)
【摘 要】对于车辆的运行，尤其当不同类型的车辆出现了交错时，交通拥堵情况总是出现在城市高速公路的入站连接区域。论文
基于细胞自动理论并结合现场的调查，综合进行分析，同时对几个关键参数进行了定义，如移动长度、移动速度、移动加速度、更新的
时间间隔。此外，还设置了移动加速规则、蜂窝减速规则、随机规则、车道变换规则等微观模拟规则，在此基础上建立了细胞自动微观
仿真模型。利用Matlab软件建立了匝道连接处交通运行的微观仿真模型。最后，利用微观模型完成了交通运行可靠性的仿真实验。
在假设不同设计车速、加速车道变化长度、车辆运行概率和换道概率等前提条件下，得到了上匝道路口入站连接区域的变化情况。结
果表明，匝道入站连接处操作的可靠性是由车辆出现的概率和加速车道的长度等参数来确定的。
【Abstract]Adisordersituationoftrafficoperationalwaysappearsinon-rampjunctionareaofurbanfreeway,becausetheoperationactionfor
vehicles presents the weaving condition，especially for different vehicle types．Based on the analysis on the cellular automatic theory,and
combiningwithon—sitesurveydata,severalkeyparametersweredefined，namely，cellularlength，cellular speed，cellularacceleration，updating
timeinterva1．Inaddition，cellularaccelerationrule，eellulardecelerationrule，randomrule，lane—changingroleandothermicro—simulationrules
were set，and cellular automaton micro—simulation model WaS set up．Further-more，a micro—simulation module was developed for traf~c
operationactionsofon-rampjunctionwithMauabtoolbox．Finally．asimulationexperimentfortrafficoperation reliabilitywasdone、 ththis
micro-simulation module，and the situation ofchange for on—rampjunction area was obtained under the conditions ofdifferent mainline design
speed，acceleration lane length，vehicle generation probability and lane-changing probability．The results show that operation reliability for
on-rampjunctionisdeterminedbytheparametersoftheprobabilityofvehiclegenerationandthelengthofaccelerationlane．
【关键词】上匝道路口；运行的可靠性；仿真模型
【Keywords]on—rampjunction；0pemtionreliabm simulationmodel
【中图分类号】u412．36+6 【文献标志码】A 【文章编号】1007．9467(2015)01．0107—04
[DOI]10．13616／j．enid．gcjsysj．2015．01．025
1 引 言
单个车辆的交通运行无法通过宏观交通波模型和间隙接
受理论来显示。这个目标完全可以通过微观及离散模式的细
胞自动模型来模拟交通流的变化状况来实现。由NAGEL和
【作者简介】庞游,~(1975一)，女，天津蓟县人，工程师，从事公路工
程研究，(电子信箱)168pyyjt@163．corn。
scⅧ cHD ERG 首次 提 出了 Nagel—Schreckenberg模 型
(NS)模型【n，使用一维单元模型来模拟高速公路上的交通流
量。与流体动力学理论相结合，莱特希尔和惠瑟姆开发了一个
简单的连续模型，用来调查高速公路匝道地区的交通流状况，
目前这个使用比较多。
尽管在这一领域有了很多研究，但仍然存在一些尚未解
决的问题 。本文研究的主要内容是通过二维细胞自动模型提
107
市 l鲞 一
l工程建设与设计 lConstruction&DesignForProject
出匝道口连接段的交通流仿真模型，来评估实际运行的可行
性。
2 模 型 及 策 略
2．1模 型基 本描 述
在匝道路 口有一个加速车道，假定交通堵塞，问题转换为
如何在有限长度上车辆换道的问题。即匝道车辆从加速车道
变到旁边车道，然后再在变换车道上行驶，简化形式如图 1所
示。我们只考虑主线。简化考虑，斜坡的上游、下游区殴及斜坡
部分标记为 u、D和 R。本研究中，加速度的长度为 L ，车辆在
此区域内按照变换条件进行并道。
在上匝道路口车道变换是强制性的，因此 ，它们面对相对
简单的车道变换条件。将每个时间间隔利用双线模型通过更
新位置的过程划分为两个子步骤。第一子步骤中，平行车道变
换得到可以实现的车道变换条件。后一种情况中，在单车道
NS模型下车辆更新其位置。将必要的车道变换应用到处理匝
道交通流量中。因此，所有的车辆符合上述车道变换原理 ，转
移到主车道上。由于 NS单元在加速车道通过刚性支撑固定
在匝道车辆上，车辆必须停下来等待车道变换。因此，
高速公路匝道的运行可靠性研究（论文）.pdf
