冰雪条件下城市道路路阻函数模型研究

冰雪条件下城市道路路阻函数模型研究

李井波

关键词：城市道路；路阻函数；冰雪条件；区域路网；

TheRoadResistanceFunctionModelResearchofUrbanRoadunderIceandSnowConditions

LiJingbo，

Abstract：Asanimportantpartofurbanspace，Urbanroadnetworkplayaveryimportantroleforthedevelopmentofcity，withtheaccelerationofurbanizationandincreaseofurbanpopulation，inresearchofrunningsituationofurbanroadnetwork，theroadresistancefunctionasanimportantreferenceindexofpathselection，needtofurtherstudy.Theexistingresearchpaymoreattentinotoroadresistancefunctionundernormalweather，givenmoresnowandiceweatherofnorthcity.basedonthefieldsurveyandanalysis，thethesisstudyroadresistancefunctionmodelofurbannetworkunderdifferenticeandsnowweatheranddifferentroadlevels，andusingthemodelinactualnetworkanalysis，toexplorethechangeofroadresistancefunctionundericeandsnowconditions，thiscangiveareferencetorelatedresearch.

Keywords：urbanroad，roadresistancefunction，iceandsnowconditions，regionnetwork

1引言

近几年国内外对冰雪条件下交通流数据的采集开展了较多的工作，在国外由于相关工作进行的较早，已经形成了包括城市道路和高速公路的恶劣天气条件下较为完整的数据库[1]。在国内近些年，随着相关理论研究的展开，也有部分学者开展了相关调查和数据采集工作，在北方城市道路中，由于冬季较长，道路在较长时间处于冰雪状态，在冰雪天气条件下，城市路网各路段交通流都发生较为明显的变化[2]，比如在不同的冰雪条件下，道路路段的通行能力、自由流速度、车辆运行速度、车辆运行特征、驾驶员特性等等相关参数都发生了变化，这些定量和定性参数使道路路阻函数发生相应的变化，需要针对北方气候条件城市道路特点对城市道路路段阻抗进行分析，建立道路路段阻抗函数模型[3]。本文依托不同冰雪天气条件下的调查数据，对由哈尔滨市几条道路构成的局域网络进行研究和分析。研究在不同天气条件下路阻函数在路径选择中的变化形式。

2现有路阻函数模型

现有的道路路阻函数模型有如下三种：美国联邦公路局路阻函数模型（BPR）、国外学者根据交通流三参数特性提出了路阻函数模型和我国学者根据机动车与非机动车混行的现状，提出了基于机非混行的BPR扩展模型[4]。

考虑到本文研究需要采用BPR模型为基础研究模型，该模型的公式如下：

（1）

式中：为时间阻抗；为车辆以自由流行驶所需要的时间；为路段交通量；为通行能力；，为阻滞系数。

在该模型的基础上，通过对模型阻止系数进行标定，建立不同天气条件下道路路段阻抗函数模型。

3不同冰雪条件下路阻函数模型建立

3.1模型结构调整

为了研究不同冰雪条件下的路阻函数模型，便于利用调查数据以及统计分析软件SPSS分析，将原模型进行相应的转换，转换结果为，式中、为变量，其余参数在给定条件下为常量，用SPSS软件进行拟合分析。

3.2数据整理与分析

通过上述分析可以看出，路阻函数主要表征是行程时间与道路交通流量之间的关系，依据调查的数据统计情况，采用的统计周期为1分钟，在这一分钟内，统计通过该断面终点的车辆数来获取交通量数据，通行能力方面，依据城市道路设计通行能力结合哈尔滨道路运行状况取值，对此次调查的快速路主干路和次干路在不同天气条件下的交通数据进行分析和处理。调查得到的数据如下：

表1调查基础参数统计表

通过上述数据，分析整理通过实际调查得到交通量和行程时间数据，运用SPSS仿真软件，在计算公式中，令=y、=x，则构造y=a+bx的线性函数，其中a=，b=，通过拟合得到的结果如下：

表2不同冰雪条件下各等级道路统计分析参数表

通过整理上述表格，得到不同天气条件下，各条道路的路阻函数表达式为：

表3不同天气条件不同道路等级路阻函数模型

通过上表中的模型公式可以看出，同一条道路的路阻函数模型中，和的取值整体趋势是随着天气条件的恶劣其取值越来越大，说明同条道路受冰雪天气的影响较大；由于为乘数、为幂指数，在各等级道路中，随着天气条件的恶化，车辆行程时间受到饱和度的影响越来越小；通过比较各等级道路在同种天气条件下的路阻函数公式可以看出，主干路和次干路的道路行程时间受饱和度的影响更大。

依据上述情况可以建立不同冰雪条件不同道路等级下的路阻函数模型，建立统一模板的公式，其具体形式如下：

（2）

式中为在第i种道路第j种冰雪条件下的道路阻抗函数；为车辆在相应条件下以自由流行驶所需要的时间；为路段交通量；为该条件下的通行能力；，为相应道路和冰雪条件下的阻滞系数。

4不同道路路径路阻函数计算

在对城市道路网络路阻函数进行研究时，采用路网拓扑结构，忽略城市交叉口对车辆运行时间的影响，在此基础之上研究串联道路路径和并联道路路径路阻函数的计算。

4.1串联道路路径路阻函数计算

在道路路径为串联路径的情况下，路阻函数计算示意图如图1所示：

图1串联路径路阻函数（不包含交叉口）计算示意图

所以当疏散路径为车道数不相同的多条道路串联时，疏散车辆路段总行驶时间为：

（3）

式中—串联路径疏散总时间；—第k条路径长度；—第k条路径在相应气候条件和道路种类下单位行程时间。

4.2疏散路径为并联的多条路径

在并联路径中，最简单的情况是有两条道路并联的情况，其图示如图2所示

图2并联路径路阻函数计算示意图

从上述图形展示中可以看出：

（4）

通过上式和式3可以求得此方程的解，从而求得两条并联路径的行程时间，同理当路径为多条并联路径时，其计算方法类似

（5）

当候选路径为多条道路的并联组合时，路阻函数最小的路径可作为车辆最优运行路径。

当研究路径为多条道路的串联与并联的组合时，则需要分别计算各串联路段和并联路段的行驶时间，通过将各分路段路阻函数计算值相加，得到整个路径总的行程时间[5]。

5路阻函数模型应用实例分析

本文在通过实地交通调查的基础上，以哈尔滨市南岗区黄河路、长江路、公滨路、华山路和珠江路所围成的区域为研究对象，具体研究范围示意图如图3所示：

图3道路路阻函数算例研究图

图中由A到B所合围成的区域为本文的研究区域，通过分析和计算不同等级的道路在不同冰雪条件下路阻函数取值。合围区域中快速路路段1条，主干路路段8条，次干路路段17条，总共26条道路路段。

通过对研究路网基础数据的调查和整理研究得到在不同冰雪条件下道路阻抗取值如表4和图4所示：

表4不同冰雪条件下道路阻抗函数

图4冰雪条件下论文研究路径道路阻抗

结束语

总之，市政给排水工程与人们的日常生活质量有着密切的相关性，同时也在很大程度上直接影响着城市的发展水平，因此就必须对市政给排水工程的一些施工管理要点加以重点研究。市政给排水工程在实际的施工过关后才能当中有着十分复杂的特征性，不但要求承包方落实各项工作要求，同时也要求相关的政府部门能够加强监管力度，切实保障工程施工质量。在具体的施工环节，需安排具备较高专业水平的工作人员在施工现场开展检查工作，避免各种不当作业行为的出现，只有做到这一点方可实现对市政给排水工程施工质量的全面提升。

参考文献：

［1］石玉东．市政给排水施工中的长距离顶管施工技术分析［J］．黑龙江科技信息，2013，（8）．

［2］谢玉栩．市政给排水施工中存在的问题与对策探究［J］．江西建材，2014