震后道路通行能力模型修正

引言

由于地震的巨大破坏性造成的道路断裂、震后交通事故、房屋倒塌、路面掩埋等不确定性因素,将直接导致震后疏散工作受到阻碍,道路通行能力降低,因此保证城市道路的通行能力,对于震后疏散工作具有重要意义。对震后道路通行能力进行合理性分析,研究通行能力模型的修正方法,以得到准确度较高的数学模型,对震后快速疏散工作具有重要作用。本文结合现有的通行能力研究方法,研究震后道路通行能力修正模型的影响因素,进而对通行能力模型进行修正,对于研究震后道路通行能力具有实际的指导意义。

1震后道路通行能力修正模型的影响因素

受到路基路面发生断裂、错动、滑移,道路被掩埋,建筑物倒塌等多种因素的影响,震后路网的通行能力会明显下降。在这些诸多因素中,道路掩埋长度、交通管控策略是最重要的两个因素,在掩埋长度确定的条件下,采用何种交通管控策略和方案才能最大程度发挥震后交通设施效率,就需要研究交通需求、道路掩埋长度和交通管控策略之间的关系。

本文选取双向两车道的震后道路通行能力修正模型进行研究,当一条道路被掩埋时,对向车道将根据需要改为双向通行,通过交通信号控制方式分别赋予两个方向车辆通行权,进而研究交通信控方案和道路掩埋长度对交通通行能力的影响。

2震后道路通行能力的微观仿真及模型修正分析

2.1仿真环境的条件假设

本文以唐山市国防道为底图建立交通仿真模型,选取道路长为550m,设置车道宽为3.50m,理想坡度为0,,期望行驶车速为50%m/k。修正因素设置为:掩埋长度l0组(l0m,20m,…,l00m）:路段的输入流量20组(500hek/k,600hek/k,…,2400hek/k）:信号周期l0组(60s,70s,…,l50s）。

2.2不同信控周期下的道路通行能力

分析信号周期、掩埋长度对道路通行能力的影响,如表1和图1所示,信号周期相同的情况下,随着掩埋长度的增加,路段的统计流量先增后减:信号周期越小,道路通行能力的下降趋势越快:当信号周期为l50s时,整个路段的通行能力达到最大。

为了直观展示交通信号控制对通行能力的影响程度,采用回归分析方法,将多种回归曲线进行比较分析,得到拟合度最优的拟合曲线,如图2所示。

从图2可知,三次方拟合程度最佳,其决定系数R2=0.856,回归系数检验sig=0.00l<0.05,说明掩埋长度能有效预测因变量,具有较好的拟合性。因此,得到信号周期和统计流量之间的拟合关系表达式为:

因此存在:

由于此时忽略输入流量的影响,即fQ=1,由此可知:

式中,QT表示仿真路段的统计流量:cEO为震后受掩埋情况下道路的设计通行能力:cD为设计的理想通行能力:fl、fc、fQ分别表示掩埋长度、信号周期以及交通流量对于交通通行能力的修正系数。

当周期为150=时,fcs1:当周期为60m,掩埋长度为100m时,可获fc得的最低值,此时通行能力为697meh/h,计算可得fcs0.71。因此,信号控制方案的修正系数fc范围是0.71～1。

3结语

本文通过研究震后道路通行能力与道路掩埋长度、信号控制方案以及统计流量之间的关系发现:在双向两车道中,道路掩埋导致道路通行能力降低,道路掩埋长度在信号周期的作用下对通行能力产生影响,因此采用合适的信控方案有助于疏导道路车辆通行,提高通行效率,减少交通堵塞。本文通过采用统一的仿真环境,对震后道路通行能力进行修正,该研究结果能为震后道路的疏散决策提供参考。