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1、高架道路上匝道连接区车辆运行GPSS仿真分析模型3煜1,2晏克非1覃(同济大学1上海200092)(华中科技大学2武汉430074)摘要分析了高架道路系统车流运行的特征,建立了高架道路上匝道连接区车流运行的排队系统模型,提出了其状态参数求解的GPSS仿真分析方法,用于高架道路匝道定位设计的优化。关键词上匝道连接区排队系统GPSS语言仿真模型Abstract:Thispaperanalyzesmovementcharacteristicsofthetrafficflowontheelevatedroad,setsup
2、aqueuingsystemmodeltodescribethetrafficflowstatesonthein2rampterminal,andadvancesasimulationmethodtoobtainitsconditionalparameters.Keywords:in2rampterminal;queuingsystem;GPSSlanguage;simulationmodel价及高架道路管理措施与方法的制定。前言1车辆运行特征分析通过对部分城市高架道路系统交通运行状态城市高架道路是密集型城市道路扩
3、容的重要通设施,它通过匝道与地面道路衔接,具有通行力大、速度快、车流连续运行等优点。由于高架的观测和分析,可知高峰时段高架道路主线、上匝道及上匝道连接区交通具有以下运行特征1:1)由于大中型车辆爬坡能力与交通管理方式的限制,车流组成以小型车为主,中、大型车所占比例较低,车流组成比较单一;2)匝道车辆的到达规律受匝道所衔接地面交叉口交通管理方式的影响较大,随信号灯周期及各相有效绿灯时长而符合不同的统计分布规律;3)紧接匝道连接区主线上游路段车辆,一般不会出现转换车道和超车行为,但受匝道车流进入主线的影响,主线车辆在匝
4、道连接区内可能会由外侧车道向内侧车道转移,也就是当内侧车道车流有汇入空隙时,相邻外侧车道车辆汇入空隙进入内侧车道;同时由于流量增加,超车因而更为困难;4)主线车流是主要车流,匝道车流是次要车流,匝道连接区主线车流具有优先通行权,主线车流有穿越或汇入空隙时,匝道车辆才能进入主线;主线车流没有足够的穿越或汇入空隙时,匝道进入车辆将在匝道上形成排队现象;5)匝道车辆进入主线时与主线车辆主要发生穿插和强制穿插两种运行行为,随着流量的增大,路位于市区,匝道间距短,车辆上下频繁且集散量大,主线交通易受匝道特别是上匝道交通的响,
5、且十分敏感,较小的冲击即可导致主线交通行紊乱,甚至拥挤。因此上匝道连接区交通的行状态在很大程度上决定着高架道路主线的通能力和疏解、分流地面交通的能力,其运行状态数,也是确定匝道合理间距与密度、进行匝道服区集散能力与可行性分析,以及制定高架道路理交通管理方式的重要参数。上匝道连接区交运行状态不仅受本身道路条件制约,而且受匝及主线车流大小,匝道运行状态,以及匝道所衔的地面交叉口交通运行状态的影响,对其状态数的分析、求取,如采用常规的交通分析方法是以实现的。本文在分析高架道路系统交通运行征的基础上,根据交通流统计的随机分
6、布特性,立其运行状态描述的排队论模型,并利用离散件系统仿真分析GPSS语言建立其状态参数求的仿真分析方法,用于匝道定位设计方案的评收稿日期:2001—04—173国家自然科学基金资助项目(59978035)6)主线车流有足够大的穿越或汇入空隙时,匝道车辆会出现列队进入主线的现象。基于以上车辆运行特征,可建立上匝道连接区车辆运行的排队论模型。车流空隙进入主线;反之,则在匝道上排队等待穿越或汇入空隙。2上匝道连接区车辆运行排队论模型根据我国部分城市高架道路建设的实际情况,高架主线单向车道数一般为2～3条,匝道车道数一般
7、为1～2条。根据主线车道数与匝道车道数的不同组合,按照前述车辆运行特征,并遵循匝道左侧车道车辆优先通行原则,建立下述四种类型上匝道连接区车辆运行的排队论模型,参见图1。(c)匝道二车道主线单向二车道(a)匝道单车道主线单向二车道(d)匝道二车道主线单向三车道图1匝道连接区车辆运行排队论模型双车道上匝道车辆进入主线的主要受控因素是主线靠边第一、二条车道车流是否具有可供穿越或汇入的空隙。若第一、二条车道车流同时具有穿越或汇入空隙时,匝道左侧车道车辆穿越第一条车道,汇入第二或第三条车道,匝道右侧车道车辆则汇入第一条车道;
8、若主线第一条车道有穿越或汇入空隙,而第二条车道没有车流空隙时,匝道左侧车道车辆则汇入第一条车道,而右侧车道车辆则不能进入主线,在匝道上排队等待车流空隙;若主线第一条车道没有车流空隙,则所有匝道车辆均需在匝道上排队等待。2.2车辆运行排队系统特征排队系统一般有输入过程、排队规则、服务过程等三个基本组成部分,根据车辆运行特征和方式,上匝道连接区车辆运行排队系统各
