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        混合非機(jī)動(dòng)車交通流路段的車道寬度設(shè)計(jì)方法

        2021-05-27 09:35:24張衛(wèi)華王雅齋
        公路工程 2021年2期
        關(guān)鍵詞:模型設(shè)計(jì)

        張衛(wèi)華, 王雅齋, 周 暢

        (1.合肥工業(yè)大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院,安徽 合肥 230009; 2.杭州市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,浙江 杭州 310006)

        0 引言

        近10 a來隨著電動(dòng)自行車行業(yè)的飛速崛起,非機(jī)動(dòng)車道常呈現(xiàn)出自行車、電動(dòng)自行車與三輪車混合行駛的狀況,單一的非機(jī)動(dòng)車流理論已不適用于混合非機(jī)動(dòng)車交通流特性的分析。因此,研究混合非機(jī)動(dòng)車交通流特性對(duì)于合理規(guī)劃非機(jī)動(dòng)車道路資源,提高交通服務(wù)水平等意義重大。國外研究多集中于非機(jī)動(dòng)車在騎行影響因素方面的研究,CHNEY[1]、KATHRYN[2]等通過對(duì)騎行的傳統(tǒng)自行車進(jìn)行調(diào)查記錄,并依據(jù)觀測數(shù)據(jù)建立了交通流3個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系,以及結(jié)合分析騎乘者心理以及生理等方面的特征,探究影響自行車運(yùn)行的主要因素。CHERRY[3-4]等以非機(jī)動(dòng)車基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為依據(jù),分析了電動(dòng)自行車的流動(dòng)性、安全性和可達(dá)性。而國內(nèi)的研究成果多集中在非機(jī)動(dòng)車安全特性與交通流特性方面,王丹[5-8]等通過對(duì)電動(dòng)自行車不同的混入比例進(jìn)行研究,建立混合非機(jī)動(dòng)車速度-流量關(guān)系模型,以及結(jié)合實(shí)地觀測數(shù)據(jù)構(gòu)建混合非機(jī)動(dòng)車交通流3個(gè)參數(shù)的關(guān)系。王亞濤[9-10]等通過查詢相關(guān)非機(jī)動(dòng)車專用道的設(shè)計(jì)規(guī)范,從道路功能和實(shí)際使用效果出發(fā),運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析的手段得出非機(jī)動(dòng)車道的寬度及專用車道數(shù)的計(jì)算方法。綜上所述,國內(nèi)外針對(duì)混合非機(jī)動(dòng)車流的系統(tǒng)性研究成果較少,結(jié)合交通流特性研究進(jìn)行合理規(guī)劃道路交通資源的成果更是不多見。本文以混合非機(jī)動(dòng)車交通流為研究對(duì)象,通過采集實(shí)地?cái)?shù)據(jù)確定非機(jī)動(dòng)車道上日常騎行的非機(jī)動(dòng)車混合比例范圍,將各類非機(jī)動(dòng)車交通量統(tǒng)一換算成標(biāo)準(zhǔn)自行車交通量并進(jìn)行交通流特性分析,構(gòu)建混合非機(jī)動(dòng)車交通流3個(gè)參數(shù)關(guān)系模型,根據(jù)研究結(jié)論提出兩種非機(jī)動(dòng)車道寬度設(shè)計(jì)方法,并依據(jù)路段交通服務(wù)水平標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算得出非機(jī)動(dòng)車道的設(shè)計(jì)寬度結(jié)果并驗(yàn)證模型。

        1 混合非機(jī)動(dòng)車交通流數(shù)據(jù)采集與理論分析

        1.1 數(shù)據(jù)采集

        1.1.1采集時(shí)間與地點(diǎn)

        為了使數(shù)據(jù)獲取更加全面準(zhǔn)確,選取合肥市馬鞍山路、南一環(huán)路等6個(gè)路段進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。被選路段具有機(jī)動(dòng)與非機(jī)動(dòng)車道分離;非機(jī)動(dòng)車流量較大;調(diào)查范圍附近盡可能不存在出入口,避免機(jī)動(dòng)車駛?cè)腭偝霎a(chǎn)生干擾等特點(diǎn)。為了保證數(shù)據(jù)采集時(shí)間的多樣性及有效性,采取在部分點(diǎn)位錄制了工作日的早晚高峰的交通實(shí)況,另一部分的采集時(shí)間則覆蓋了工作日與非工作日的早晚高峰及平峰時(shí)段。

        表1 數(shù)據(jù)采集時(shí)間地點(diǎn)匯總表Table1 Datacollectiontimeandplacesummarytable編號(hào)地點(diǎn)日期時(shí)段1淝濱路2018.10.10早、晚高峰2馬鞍山路北段2018.5.3.早、晚高峰、平峰3馬鞍山路南段2018.5.6./2018.5.9.早、晚高峰、平峰4南一環(huán)(徽州大道與寧國路段)2018.10.11早、晚高峰5南一環(huán)(馬鞍山路與寧國路段)2018.10.12早、晚高峰6徽州大道(南熏門橋北段)2018.10.15早、晚高峰

        1.1.2數(shù)據(jù)采集方法

        a.對(duì)于道路物理?xiàng)l件與幾何參數(shù),采用實(shí)地勘察法,主要對(duì)非機(jī)動(dòng)車道寬度、機(jī)動(dòng)車道寬度、分隔帶種類、道路位置、交叉路口距攝像頭的距離等進(jìn)行相關(guān)調(diào)查和記錄。

        b.調(diào)查交通流參數(shù),包括非機(jī)動(dòng)車交通速度、密度、流率。主要采用視頻錄攝的方法,利用三腳架相機(jī)拍攝路段交通實(shí)況,見圖1、圖2。相對(duì)而言較近的拍攝距離可以捕捉到更為細(xì)節(jié)的騎行者個(gè)體特征,例如騎行者的年齡、性別、是否存在違章騎行行為等,從而對(duì)于這些特征進(jìn)行深入研究。

        圖2 視頻錄攝示意圖

        圖1 路邊支設(shè)攝像機(jī)拍攝

        1.2 數(shù)據(jù)處理

        獲取選定觀測點(diǎn)調(diào)查視頻后,需要從中提取研究混合非機(jī)動(dòng)車交通流特性所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。其中,路段與交叉口固有條件與幾何參數(shù)以及調(diào)查時(shí)段固有特征在視頻錄攝時(shí)即可進(jìn)行采集記錄。交通參數(shù)、非機(jī)動(dòng)車騎行者個(gè)體特征則需要從錄攝視頻中提取。本文采用Premiere Pro對(duì)視頻進(jìn)行播放處理,對(duì)視頻進(jìn)行逐幀播放,以提高數(shù)據(jù)精度。

        1.2.1速度數(shù)據(jù)提取

        速度是表征交通流狀態(tài)的一個(gè)重要參數(shù)。路段非機(jī)動(dòng)車騎行速度選取的為瞬時(shí)速度:即通過事先設(shè)置2條間距為L的標(biāo)志線或是標(biāo)志物,其中L的距離不超過2.5 m,記錄非機(jī)動(dòng)車到達(dá)第1條標(biāo)志線的時(shí)刻t1,到達(dá)第2條標(biāo)志線的時(shí)刻t2,從而得到非機(jī)動(dòng)車通過間距L的行程時(shí)間,進(jìn)而得到瞬時(shí)速度。

        1.2.2流率數(shù)據(jù)提取

        流量為單位時(shí)間內(nèi)通過道路斷面或車道的非機(jī)動(dòng)車輛數(shù),而流率則是不足1 h通過道路斷面或車道的非機(jī)動(dòng)車輛數(shù)換算成的單位時(shí)間通過車輛數(shù),用q表示,采用Premiere Pro播放錄攝視頻,以30 s為時(shí)間間隔,分別統(tǒng)計(jì)騎行在非機(jī)動(dòng)車道上的混合非機(jī)動(dòng)車數(shù)量。

        1.2.3密度數(shù)據(jù)提取

        通常交通密度定義為線密度,即為單位路段長度上存在的車輛數(shù)。而非機(jī)動(dòng)車道上沒有劃分僅供一輛非機(jī)動(dòng)車騎行的車道線,所以對(duì)于非機(jī)動(dòng)車采用線密度的概念顯然不合適。非機(jī)動(dòng)車密度應(yīng)當(dāng)采用面密度進(jìn)行計(jì)算,即為單位面積上存在的車輛數(shù),用k表示,其計(jì)算公式如式(1):

        (1)

        式中:N為統(tǒng)計(jì)面積上存在車輛數(shù);L為統(tǒng)計(jì)面積長;W為統(tǒng)計(jì)面積寬。

        上述公式為靜態(tài)密度的計(jì)算公式,而動(dòng)態(tài)密度則需要采取算術(shù)平均的概念進(jìn)行計(jì)算。上文提到對(duì)于路段的流率以30 s為統(tǒng)計(jì)時(shí)間間隔,則密度也以30 s進(jìn)行分組統(tǒng)計(jì),動(dòng)態(tài)密度計(jì)算公式如式(2):

        (2)

        式中:ki為30 s內(nèi)每個(gè)整數(shù)秒時(shí)刻統(tǒng)計(jì)面積上存在的非機(jī)動(dòng)車數(shù);L為統(tǒng)計(jì)面積長;W為統(tǒng)計(jì)面積寬。

        1.3 非機(jī)動(dòng)車混合比與換算系數(shù)討論

        1.3.1非機(jī)動(dòng)車混合比討論

        城市道路上騎行的非機(jī)動(dòng)車主要以自行車與電動(dòng)自行車為主,為分析路段上非機(jī)動(dòng)車道呈現(xiàn)出自行車和電動(dòng)自行車的混合行駛的交通流特性,對(duì)于混合非機(jī)動(dòng)車交通流中三輪車及其他車輛所采集的數(shù)據(jù)予以剔除。由于空間體積與動(dòng)力性能等方面的不同,自行車與電動(dòng)自行車交通運(yùn)行特性也存在著明顯的差異。因此,混合非機(jī)動(dòng)車交通流在不同混合比例(兩類非機(jī)動(dòng)車各自占總數(shù)的比例)的情況下,其混合交通流特性必然存在顯著差異。由此,本文特地統(tǒng)計(jì)了所調(diào)查的6個(gè)路段的非機(jī)動(dòng)車混合比例,詳見表2。

        表2 各調(diào)查地點(diǎn)非機(jī)動(dòng)車混合比例統(tǒng)計(jì)表Table2 Non-motorizedvehiclemixingratiostatisticstableateachsurveylocation%編號(hào)地點(diǎn)自行車電動(dòng)自行車1淝濱路12.987.12馬鞍山路北段16.683.43馬鞍山路南段15.184.94南一環(huán)(徽州大道與寧國路段)11.788.35南一環(huán)(馬鞍山路與寧國路段)14.285.86徽州大道(南熏門橋北段)18.381.7

        由表2可以看出,兩類非機(jī)動(dòng)車各自占比波動(dòng)不大,自行車所占的比例范圍大約在11%~19%,電動(dòng)自行車所占的比例范圍大約在81%~89%。由于調(diào)查時(shí)間跨度大,樣本量較大,路段共調(diào)查統(tǒng)計(jì)了7 661組樣本,由此可認(rèn)為上述比例范圍即為城市非機(jī)動(dòng)車道上日常騎行的非機(jī)動(dòng)車混合比例范圍,同時(shí)上述比例范圍即為本文所調(diào)查研究的非機(jī)動(dòng)車交通流混合比例范圍。

        1.3.2非機(jī)動(dòng)車換算系數(shù)討論

        自行車與電動(dòng)自行車在空間體積與動(dòng)力性能等方面各不相同,在分析計(jì)算時(shí),需要將交通組成中各類非機(jī)動(dòng)車交通量換算成標(biāo)準(zhǔn)自行車(Beu)的交通量。而非機(jī)動(dòng)車換算系數(shù)即是將混合非機(jī)動(dòng)車交通流中的各種非機(jī)動(dòng)車型轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)自行車(Beu)的當(dāng)量值。由于非機(jī)動(dòng)車換算系數(shù)在不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下取值是不同的,而本文研究的是動(dòng)態(tài)交通流特征關(guān)系,于是在計(jì)算非機(jī)動(dòng)車流率時(shí)參照動(dòng)態(tài)計(jì)算方法進(jìn)行換算[11]。因此,得出各類非機(jī)動(dòng)車的換算系數(shù)如下:自行車為1,電動(dòng)自行車為1.24,三輪車為2。

        2 混合非機(jī)動(dòng)車交通流3個(gè)參數(shù)關(guān)系分析

        通過實(shí)地拍攝采集的合肥市6個(gè)路段早晚高峰各半小時(shí)的混合非機(jī)動(dòng)車數(shù)據(jù)共7 661組樣本進(jìn)行分組研究,以探究混合非機(jī)動(dòng)車流速度、密度、流率的3個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系。此處速度為時(shí)間平均車速,流率與密度采用的是折算為標(biāo)準(zhǔn)自行車(Beu)的交通量。

        2.1 流率與密度關(guān)系分析

        由混合非機(jī)動(dòng)車流率隨密度變化的散點(diǎn)圖可以看出,在非機(jī)動(dòng)車道密度接近于0時(shí),非機(jī)動(dòng)車流率也趨近于0,同時(shí)混合非機(jī)動(dòng)車流率隨著密度的增大而增大。另外在觀察散點(diǎn)圖時(shí),可發(fā)現(xiàn)流率密度散點(diǎn)圖模型與線性、二次多項(xiàng)式均較為相近,進(jìn)行兩類回歸方程擬合,擬合結(jié)果見圖3。由圖3可以發(fā)現(xiàn)兩類回歸方程擬合效果均較好,選取R2值較大的二次回歸方程作為擬合模型。

        圖3 路段混合非機(jī)動(dòng)車流率-密度擬合曲線

        為進(jìn)一步確保擬合模型的準(zhǔn)確性,進(jìn)行F檢驗(yàn)與t檢驗(yàn),結(jié)果見表3。

        表3 路段混合非機(jī)動(dòng)車流率-密度二次回歸模型檢驗(yàn)Table3 Roadsegmentmixednon-motorizedvehicleflowrate-densityquadraticregressionmodeltestRR2調(diào)整R2估計(jì)值的標(biāo)準(zhǔn)誤差0.9040.8170.8170.036ANOVA平方和df均方Fp回歸3.90121.9511505.418<0.001殘差0.8736740.001——總計(jì)4.775676———未標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)B標(biāo)準(zhǔn)誤差Betatp密度3.2810.0931.20835.309<0.001密度??2-5.9350.553-0.367-10.725<0.001常數(shù)0.0080.003—2.8300.005

        由表3可知,路段混合非機(jī)動(dòng)車流率-密度二次回歸方程的R2為0.817,具有較好的擬合性,表明流率與密度之間具有顯著的二次關(guān)系;模型的F方差分析與T檢驗(yàn)顯著性概率p均小于0.05,說明模型具有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。則路段混合非機(jī)動(dòng)車流率-密度二次回歸方程為:

        q=-5.935k2+3.281k+0.008

        (3)

        2.2 速度與流率關(guān)系分析

        混合非機(jī)動(dòng)車速度隨流率變化的散點(diǎn)圖見圖4,可以看出當(dāng)混合非機(jī)動(dòng)車單位寬度上的流率較小時(shí),混合非機(jī)動(dòng)車速度1~7 m/s都有較為密集的分布,分布跨度較大,當(dāng)流率到達(dá)一定值的時(shí)候,混合非機(jī)動(dòng)車速度隨著非機(jī)動(dòng)車流率的增大呈現(xiàn)下降趨勢。在圖3可知混合非機(jī)動(dòng)車流率與密度曲線符合二次曲線,而所調(diào)查的樣本絕大多數(shù)的密度都小于臨界密度,此時(shí)的流率隨著密度的增大而增大。

        圖4 路段混合非機(jī)動(dòng)車速度-流率散點(diǎn)圖

        為分析路段上非機(jī)動(dòng)車道呈現(xiàn)出自行車和電動(dòng)自行車的混合行駛的交通流特性,對(duì)于混合非機(jī)動(dòng)車交通流中,三輪車及其他車輛所采集的無效數(shù)據(jù)予以剔除。觀察散點(diǎn)圖可知,速度-流率模型為分段函數(shù),流率q0=0.2 bikes/sm為臨界點(diǎn),且大于臨界點(diǎn)部分散點(diǎn)圖與線性、二次多項(xiàng)式均較為相近,故將流率大于0.2 bikes/sm的散點(diǎn)進(jìn)行兩類回歸方程擬合,擬合結(jié)果見圖5。由圖5可以發(fā)現(xiàn)兩類回歸方程擬合效果均相近且較好,選取R2值較大的二次回歸方程作為擬合模型。同時(shí)為了進(jìn)一步確保擬合模型的準(zhǔn)確性,進(jìn)行F檢驗(yàn)與t檢驗(yàn),結(jié)果見表4。

        圖5 路段混合非機(jī)動(dòng)車速度-流率擬合曲線

        表4 路段混合非機(jī)動(dòng)車速度—流率二次方程回歸模型檢驗(yàn)Table4 Roadsegmentmixednon-motorizedvehiclespeed-flowratequadraticregressionmodeltestRR2調(diào)整R2估計(jì)值的標(biāo)準(zhǔn)誤差0.9380.8790.8680.167ANOVA平方和df均方Fp回歸34.015217.008517.424<0.001殘差1.57848 0.033——總計(jì)35.59350 ———未標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)B標(biāo)準(zhǔn)誤差Betatp流率8.2133.1611.2132.598<0.001流率??2-32.5085.170-2.176-6.288<0.001常數(shù)4.4350.476—7.685<0.001

        由表4可知,路段混合非機(jī)動(dòng)車速度-流率指數(shù)回歸方程的R2=0.879,具有十分好的擬合性,速度與流率之間具有顯著的二次關(guān)系;模型的F方差分析與T檢驗(yàn)顯著性概率p均小于0.05,說明模型具有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。則:

        V=-32.508q2+8.213q+4.435

        (4)

        對(duì)q≤0.2 bikes/sm的所有篩選后的樣本速度,求得平均值為V0=4.541 m/s;當(dāng)q=0.2 bikes/sm時(shí),代入式(4),得V=4.777 m/s,兩者相對(duì)誤差為4.94%<5%。說明模型對(duì)實(shí)際情況擬合較好。因此,路段混合非機(jī)動(dòng)車速度-流率關(guān)系模型如下:

        (5)

        3 路段非機(jī)動(dòng)車道寬度規(guī)劃設(shè)計(jì)

        3.1 非機(jī)動(dòng)車道寬度設(shè)計(jì)方法

        通過調(diào)查機(jī)非交通流,設(shè)置物理隔離路段的所得數(shù)據(jù),并將混合非機(jī)動(dòng)車流中各類非機(jī)動(dòng)車交通量換算成標(biāo)準(zhǔn)自行車(Beu)的交通量,分析得出路段混合非機(jī)動(dòng)車3個(gè)參數(shù)關(guān)系。因此在修建或改建道路采用機(jī)非物理隔離方式時(shí),非機(jī)動(dòng)車道的寬度可以采用路段混合非機(jī)動(dòng)車3個(gè)參數(shù)模型進(jìn)行估計(jì),依據(jù)為《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ37-2012)[12]里的路段自行車道服務(wù)水平分級(jí)表,見表5。

        表5 路段自行車道服務(wù)水平分級(jí)Table5 Roadsectionbikewayservicelevelclassification服務(wù)水平等級(jí)騎行速度/(km·h-1)占用道路面積/m2負(fù)荷度一級(jí)(自由騎行)>20>7<0.40二級(jí)(穩(wěn)定騎行)20~157~50.55~0.70三級(jí)(騎行受限)15~105~30.70~0.85四級(jí)(間斷騎行)10~5<3>0.85

        3.1.1基于流率-密度模型的非機(jī)動(dòng)車道寬度設(shè)計(jì)方法

        由非機(jī)動(dòng)車流率-密度模型為二次回歸方程的函數(shù)特性可知,當(dāng)自變量密度k取函數(shù)對(duì)稱軸值k=-b/2a時(shí),函數(shù)也就是因變量流率取得最大值qmax。將單位寬度每秒流率(bikes/sm)轉(zhuǎn)換為單位寬度每小時(shí)流量(bikes/hm),所求得的qmax,即為單位寬度非機(jī)動(dòng)車道的最大通行能力。然后根據(jù)設(shè)計(jì)路段的自行車道服務(wù)水平等級(jí),依據(jù)《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》里面的路段自行車道服務(wù)水平分級(jí)表,查找得出在設(shè)計(jì)服務(wù)水平等級(jí)下的設(shè)計(jì)車道負(fù)荷度γ,進(jìn)而求得非機(jī)動(dòng)車道單位寬度設(shè)計(jì)通行能力qd,最后結(jié)合新建或改建的需求交通量Qd求得非機(jī)動(dòng)車道寬度。

        由路段混合非機(jī)動(dòng)車流率-密度關(guān)系模型可知二次函數(shù)對(duì)稱軸值,即最大流率對(duì)應(yīng)密度:

        (6)

        進(jìn)而將式(6)代入式(3),求得混合非機(jī)動(dòng)車道單位寬度流率最大值,即為單位寬度非機(jī)動(dòng)車道的最大通行能力:

        0.461

        (7)

        qmax由單位寬度每秒流率(bikes/sm)換算為單位寬度每小時(shí)流量(bikes/hm)。求得qmax=0.461 bikes/sm=1 659.6 bikes/hm,符合《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中標(biāo)定的設(shè)置機(jī)非分隔設(shè)施路段單條自行車道的設(shè)計(jì)通行能力應(yīng)取范圍1 600~1 800 bikes/h。查詢不同設(shè)計(jì)服務(wù)水平下的設(shè)計(jì)車道負(fù)荷度γ,求得非機(jī)動(dòng)車道單位寬度設(shè)計(jì)通行能力:

        qd=qmax×γ

        (8)

        進(jìn)而結(jié)合需求交通量Qd求得非機(jī)動(dòng)車道寬度:

        (9)

        式中:D為新建或改建路段非機(jī)動(dòng)車道寬度,m;Qd為新建或改建路段預(yù)測所得非機(jī)動(dòng)車需求交通量,bikes/h;qd為非機(jī)動(dòng)車道在設(shè)計(jì)速度下對(duì)應(yīng)的單位寬度設(shè)計(jì)通行能力,bikes/hm。

        3.1.2基于速度-流率模型的非機(jī)動(dòng)車道寬度設(shè)計(jì)方法

        根據(jù)路段的設(shè)計(jì)服務(wù)水平等級(jí),查找得出該服務(wù)水平等級(jí)下的設(shè)計(jì)騎行速度Vd,從而根據(jù)非機(jī)動(dòng)車速度-流率模型,求出設(shè)計(jì)騎行速度對(duì)應(yīng)的單位寬度非機(jī)動(dòng)車道設(shè)計(jì)通行能力qd,同時(shí)結(jié)合需求交通量Qd,從而可以求出非機(jī)動(dòng)車道寬度D。

        由路段混合非機(jī)動(dòng)車速度-流率關(guān)系模型可知當(dāng)q≤0.2 bikes/sm時(shí),混合非機(jī)動(dòng)車流完全處于一個(gè)自由流狀態(tài)。故采用q>0.2 bikes/sm時(shí)的路段混合非機(jī)動(dòng)車速度-流率關(guān)系模型,進(jìn)行單位寬度非機(jī)動(dòng)車道設(shè)計(jì)通行能力qd的計(jì)算。

        由路段混合非機(jī)動(dòng)車速度-流率關(guān)系式:

        移項(xiàng)可得:

        由二次方程求根公式可得:

        (10)

        將所得設(shè)計(jì)服務(wù)水平下的設(shè)計(jì)速度Vd代入式(10),可以求得非機(jī)動(dòng)車道單位寬度設(shè)計(jì)通行能力qd,并將其由單位寬度每秒交通量bikes/sm換算為單位寬度每小時(shí)交通量bikes/hm,進(jìn)而結(jié)合需求交通量Qd代入式(9),求得非機(jī)動(dòng)車道寬度D。

        3.2 模型驗(yàn)證及分析

        已知某路段非機(jī)動(dòng)車交通需求量Qd為2 800 bikes/h,為三級(jí)設(shè)計(jì)服務(wù)水平。為驗(yàn)證基于速度-流率模型與基于流率-密度模型的非機(jī)動(dòng)車道寬度設(shè)計(jì)方法,表6給出了路段三級(jí)設(shè)計(jì)服務(wù)水平范圍內(nèi)不同的車道設(shè)計(jì)速度及相應(yīng)的負(fù)荷度,并得出基于流率-密度模型與基于速度-流率模型所確定的非機(jī)動(dòng)車道寬度計(jì)算結(jié)果,以及兩者之間的絕對(duì)誤差。

        依據(jù)《道路交通安全法》第58條規(guī)定:殘疾人機(jī)動(dòng)輪椅車、電動(dòng)自行車在非機(jī)動(dòng)車道內(nèi)行駛時(shí),最高時(shí)速不得超過15 km;以及在實(shí)際道路條件下,如果與機(jī)動(dòng)車道有物理隔離的非機(jī)動(dòng)車道寬度超過3.5 m,就會(huì)出現(xiàn)機(jī)動(dòng)車違法停車而阻礙非機(jī)動(dòng)車的正常通行,而小于等于3.5 m時(shí)一般可確保非機(jī)動(dòng)車有效行駛空間。由表7可知,三級(jí)設(shè)計(jì)服務(wù)水平下,基于速度-流率模型得出的非機(jī)動(dòng)車道寬度計(jì)算結(jié)果,雖普遍高于基于流率-密度模型得出的計(jì)算值,但兩種方法的計(jì)算結(jié)果均小于3.5 m且兩者之間的絕對(duì)誤差在0.5 m之內(nèi),故本文提出的基于流率-密度模型與基于速度-流率模型的非機(jī)動(dòng)車道寬度設(shè)計(jì)方法均是合理的。另外,由表7可知基于速度-流率模型具有更廣的適用范圍,且計(jì)算得出的結(jié)果更接近3.5 m,也更符合實(shí)際城市道路路段非機(jī)動(dòng)車道的寬度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。因此,本文建議取基于速度-流率模型的計(jì)算結(jié)果,作為最終確定的非機(jī)動(dòng)車道寬度設(shè)計(jì)值。

        表6 設(shè)計(jì)服務(wù)水平下非機(jī)動(dòng)車道寬度計(jì)算結(jié)果及絕對(duì)誤差Table6 Calculationresultsandabsoluteerrorsofthewidthofnon-motorizedlaneunderdesignservicelevelm模型驗(yàn)證基于流率-密度模型車道寬度計(jì)算值基于速度-流率模型車道寬度計(jì)算值絕對(duì)誤差Vd1=15km/h,γ1=0.72.913.260.35Vd2=13km/h,γ2=0.82.612.860.25Vd3=10km/h,γ3=0.852.482.520.04

        4 結(jié)語

        本文通過實(shí)地采集合肥市6個(gè)路段的交通流數(shù)據(jù),確定混合非機(jī)動(dòng)車交通流混合比例范圍,建立混合非機(jī)動(dòng)車交通流3個(gè)參數(shù)關(guān)系模型,結(jié)合非機(jī)動(dòng)車道寬度設(shè)計(jì)的影響因素,分別提出基于流率-密度模型與速度-流率模型的非機(jī)動(dòng)車道寬度設(shè)計(jì)方法,為城市混合交通流路段非機(jī)動(dòng)車道寬度設(shè)計(jì)的研究開拓了新的思路。最后依據(jù)某路段非機(jī)動(dòng)車的需求交通量,得出三級(jí)設(shè)計(jì)服務(wù)水平下非機(jī)動(dòng)車道寬度的計(jì)算值。結(jié)果表明,本文提出的兩種非機(jī)動(dòng)車道寬度設(shè)計(jì)方法均是可行的,且符合城市道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),其中基于速度-流率模型具有更廣的適用范圍。因此,本文建議非機(jī)動(dòng)車道最終確定的寬度設(shè)計(jì)值選取基于速度-流率模型的計(jì)算結(jié)果。

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