高速公路流量（共8篇）
高速公路流量 篇1
摘要：高速公路交通量预测是高速公路建设项目后评估的重要内容, 该内容往往作为确定公立建设项目技术等级、工程规模、经济评价及其实施交通管理和控制的有效依据。通过开展高速公路后评估流量预测有助于高速公路合理配置国家建设资金, 避免出现资金流失及浪费行为, 从而一定程度上增强高速公路的经济效益和社会效益。
关键词：高速公路,后评估流量,预测模式
随着高速公路网络结构由树状结构逐渐向环网结构转变, 使得高速公路网络结构日趋复杂, 从用户出行行为方面看, 构建基于效用最大化的多路径选择模型已迫在眉睫。同时, 将通过全面分析客货运交通量影响因素, 以此为依据来选取不同车种不同分配法相结合的交通量分配。
一、基于区域经济系统流量预测模型的构建
根据交通部1996年颁发的《公路建设项目后评价工作管理办法》和《公路建设项目后评价报告编制办法》, 在高速公路通车运行三年之后对其进行项目后评估, 其交通流量预测具有典型的“贫信息、少数据”特征, 基于自身流量趋势的灰色GM (1, 1) 建摸虽然可以解决这个问题, 但其不足之处也显而易见:流量对收费政策等极为敏感, 因而GM (1, 1) 模型进行长期流量预测的准确性受到质疑。
为了让预测更为精确, 构建了基于区域经济系统的交通流量预测模型, 充分考虑自身趋势的流量预测影响, 在此基础上识别出若干重要影响因素并估算出其流量影响。
随着高速公路的发展, 如何准确预测高速公路流量问题日益突出。截止现阶段, 我国已形成两种预测方法:一种是以交通量自身的变化规律未依据开展交通量预测的定基预测法 (指数曲线、S曲线、平均增长曲线) ;另一种是以其他经济指标与交通量之间的关系为依据开展交通量预测的定标预测方法 (多元回归曲线、一元回归曲线、S曲线) 。
为实现提升交通量预测精度的目标, 本文将致力于区域经济系统的基础之上构建高速公路流量预测模型 (图1) 。假定道路1为目标道路 (开展流量预测的道路) , 该道路与区域经济系统中的其他多条道路均为公路交通管道。此时需结合自身的变化趋势, 以区域经济内交通流量的增长及该道路的分类比例为依据预测道路1的未来交通流量另一方面, 对于区域经济系统而言, 为保证自身的有序结构需要该系统实现对环境开放, 源源不断的与外界交换物质、信息及能量。
二、高速公路后评估流量的预测模型方法研究
1. 指数平滑法预测模型。
指数平滑是一种重要的时间序列预测法, 它的基本思想是先对原始数据进行处理, 处理后的数据称为“平滑值”, 然后再根据平滑值经过计算构成预测模型, 用于测取未来预测值。
(1) 一次指数平滑法预测的计算公式:
式中:Ft——t期一次指数平滑法预测值;Xt——t期实际观察值;a——平滑指数, 即权系数, 0<<1。
(2) 高次指数平滑预测法。计算方法:设经X1, X2, ……, Xn为原始时间序列数据, 则一次指数平滑法公式为: (1-2)
二次指数平滑法公式为: (1-3)
三次指数平滑法公式为: (1-4)
观察实际数值的分布, 若呈线性趋势, 则可用二次指数平滑线性预测模型进行预测。
二次指数平滑线性预测模型的计算公式为: (1-5) ;式中, T是超前期 (用t期预测t+T期) .
若实际观察值的分布呈非线性趋势, 一般情况下二次指数平滑法不适用, 要用三次指数平滑法, 即非线性预测模型。
三次指数平滑法非线性预测模型的计算公式为: (1-8)
2. 灰色预测模型:
灰色系统GM (1, l) 预测模型, 是基于灰色系统的理论思想, 将离散变量连续化, 用微分方程代替差分方程, 用生成数序列建模的实质是建立微分方程的系数。设有n个原始数据为:
用最小二乘法求解系数a:系数向量
要对预测结果作精度检验, 通常用后验差检验, 该检验法包括计算后验差比值C和小误差概率P。计算公式为:后验差比值:
小误差概率3-8)
p=m/n (m为小于上述条件的误差个数)
其中S1为原始数据序列的标准差: (2-9) )
S1为残差q (0) (t) 的标准差: (2-10)
一个比较满意的预测结果要求后验差比值C的值越小越好, 小误差概率P的值越大越好。根据C值和P值的
大小, 可将预测精度分为4个级别, 具体标准见下表1。
经过检验, 若精度不合要求, 则可以建立残差GM (1, 1) 模型对原始模型进行修正, 以减低误差, 提高预测精度。
三、结论
1. 本文致力于在高速公路运输特点的基础之上, 结合高速公路运输理论特点全面探析交通量的生成机理、趋势交通量、诱增交通量及其转移交通量等相关问题, 并针对于不同产生源的交通量, 制定有效的数学模型。
2. 以高速公路网的实际路网结构为依据, 具体探析高速公路交通量的时空分布与多路径交通量分布状况的方法。
参考文献
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高速公路流量 篇2
摘要： 本文采用 理论 分析 与实测数据验证相结合的 方法，对不同等级道路的通行能力及不同车型的车速与流量关系进行了较深入的 研究，并建立了相应的于公路运输的宏观分析，对用于 交通 工程分析也有着较好的 参考 数学模型，可 应用 价值。
关键词： 公路 通过能力 车速 流量 关系 研究 1 简介 在公路投资分析和交通工程中，经常要用到道路通行能力及车速 ——流量关系，国外对不同的道路及交通特性条件下车速与交通量及通行能力的关系 做过大量的的研究，其中最有 影响 的莫过于1965年出版的美国《道路通行能力手册》(Highway Capacity Manual，简称HCM)以及后来的1985年修订本。最近，世界银行又在印度尼西亚开展了一项大规模的公路通行能力研究，其研究结论中不少与HCM的结论相似。
国内在这方面也开展过一些研究，交通部公路科研所完成了双车道公路通行能力研究，交通部公路规划设计院与全 国5个省的交通部门协作完成《山区公路技术 经济 指标》(以下简称《指标》)研究等，《指标》的研究建立了山区低等级公路的车速——流量关系。但从总体上说，这方面研究无论是在深度还是在广度上均是有限的。
1994～1995年，交通部和世界银行联合委托我院及澳大利亚的RUSTPPK公司和蔡摩根公司一道开展了“公路投资优化和可行性方法改善研究”工作，用理论分析与实测数据验证相结合的办法，对不同道路等级的通行能力及不同车型的车速——流量关系做了比较深入的研究，并建立了相应的数学模型。本文将介绍这一研究的主要成果。应当指出，这里建立的车速——流量关系及公路通行能力主要是针对可行性研究中的测算车辆运营成本而建立的，它的应用范围主要是宏观分析。如果用于交通工程分析，则模型还应更细一些，如道路的局部几何条件等均应考虑在内。 2 公路和车辆分类 2.1公路的分类
我国公路 目前 分为两大类：汽车专用公路和普通公路。汽车专用公路又分为高速公路、一级公路和二级公路；普通公路分为二、三级和四级公路，各类公路的几何要求在《公路工程技术标准》中有严格的定义，这里不再赘述。
2.2 车辆的分类和换算系数
目前我国将汽车分为六类，即小客车、大客车、小货、中货、大货、拖挂，考虑到面包车(包括中巴)和小轿车虽然同属小客车，但它们的动力性能、行驶速度区别较大，在本次研究中又对它们加以区分。各类车辆换算系数(以中型汽车为标准车型)如表1。 表 1 车 辆 类 型 换 算 系 数 车 辆 类 型 换 算 系 数 小轿车
0.5
中货
1.0
面包 0.5 大货 1.0 大客 1.0 拖挂 1.5
小货
1.0
拖拉机
1.0 3 公路通行能力的测算 公路通行能力是指在给定的道路和交通条件下，公路上的某个断面或某个规定的路段上单位时间内平均能够通过的最大车辆数，一般采用小时为单位，故通行能力一般以每小时能够通过的最大车辆数计。
道路条件是指公路的几何特性，包括车道的数量和宽度、路肩宽度、侧向系宽、设计车速、平面和纵面线型等要素。交通条件是指道路上交通流的特性，包括车型分布、交通量的大小及车流在不同车道上的分布等要素。
在“标准”或“理想”条件下的通行能力为基本通行能力，在这里，我们将符合《公路工程技术标准》的道路称之为满足“标准”条件。一个路段确实能达到的通行能力称为实际通行能力，它是通过考虑道路、交通条件后对基本通行能力修正后获得的。
当实际交通条件与“理想”条件不同时，在本研究中所采取的处理方法是在 计算 交通量时按换算系数将不同类型的车辆换算成标准中型车，建立车速——流量曲线时分车型进行。在影响通行能力的各种几何条件中，路面宽度是最主要的因素，当路面宽度与《公路工程技术标准》中的要求的宽度不同时，必须对基本通行能力进行修正。公路两侧的商业活动、停车、行人活动等通常称为路边“摩阻”，它们也会对通行能力产生一定的影响，同时，路边“摩阻”也会对车速产生影响。对公路来说，路边“摩阻”对车速的影响比对通行能力的影响要大一些，因此，我们这次采取了修正车速而不修正通行能力的做法。
根据美国《道路通行能力手册》所述，水平直线上的4车道、路面宽为14m的公路路段的理论通行能力为4000标准车/h，或1000标准车/车道/h(2000小汽车/车道/h)，由于我 国车辆的动力性能较差及存在着混合交通(这样外侧车道路利用不充分)，理论通行能力将小于这一数字。根据对广佛高速公路观测数据分析，每小时每个车道能力约为800辆中型车，因此，我们以这一数值作为高速公路和一级汽车专用公路的基本通行能力。平原地区路面宽为9m的双车道三级公路的基本通行能力约为1200辆/h中型车，其它各种等级公路的基本通行能力均以这些数据为基础，并考虑车道宽度、计算标准和路肩宽度而测算的。各类公路的基本通行能力见表2。
汽车专用公路及普通公路基本通行能力 表2 道 路 类 别 等级 地形 车道宽度(1)
(m)路肩宽度
(m)通行能力(2)汽车专用公路 高速公路平原微丘区 3.75 2.50
800
山岭重丘区
3.75 2.5/2.0
750
一级
平原微丘区 3.75 2.50 800 山岭重丘区 3.50 2.5/2.0
750
二级
平原微丘区 8.00 3.00 1200 山岭重丘区 7.50 1.5 1100 普通公路 二级平原微丘区 9.00 3.00 1200 山岭重丘区 7.00 0.50 800 三级平原微丘区 7.00 1.50 700 山岭重丘区 7.00 1.50 600 四级平原微丘区 3.50 0.0 200 山岭重丘区 3.50 0.0 180
注：(1)指汽车专用公路单车道宽度或普通公路的双车道宽度；
(2)汽车专用公路和普通公路分别以(标准车/h/车道)和(标准车/h)为单位。 高速公路和一级汽车专用公路的车道宽度是固定的，即在平原微丘区每个车道为 3.75m，山岭重丘区为3.5m，因此，不需要做宽度修正。但是，路面宽度对其它公路的通行能力却有着十分重要的影响，当路面宽度与《公路工程技术标准》规定的宽度有出入时，必须考虑采用宽度修正系数对基本通行能力进行修正，亦即：
C=fw*Co 式中： C——实际通行能力；
fw——宽度调整系数；
CO——基本通行能力。
某个等级公路的宽度修正系数是这样测算的：首先测算标准宽度下的基本通行能力，并测算一个假想的4车道、路面宽度为14m的同类公路的基本通行能力，然后采用线性内插法求取修正系数。宽度修正系数fw可以通过下式计算：
fw=aW+b
式中：W ——行车道宽度；
a，b——系数，见表3。 宽度修正系数 表 3 公路类别 等级 地形 a b 汽车专用公路 二级平原微丘区 0.22-0.778
山岭重丘区
0.196
-0.269 普通公路
二级
平原微丘区
0.250-1.250
山岭重丘区
0.286
-1.000 三级平原微丘区 0.265-0.857 山岭重丘区 0.286-1.000 四级平原微丘区
0.619
-1.167
山岭重丘区 0.619-1.167 4 车速——流量关系 4.1 简介
车速——流量关系一般形式，当交通量较小时，车辆之间的干扰不大，高速行驶的车辆超车机会较多，此时，车辆行驶的速度主要取决于其机械性能和道路几何特性，我们称这时交通流状态为自由状态。随着流量的增大，车速也随之降低，开始时，降低的速度不是很大，当交通量接近道路的通行能力时，降低的速度增大。当交通量达到通行能力时，车流量达到最大值。当更多的车辆试图进入道路时，交通流变得不稳定，流量开始下降，同时车速也会进一步下降。对车速 ——流量关系产生影响的主要因素包括：
(1)地形及道路几何特性，如平纵线型、视距等；
(2)车辆特性；
(3)非机动车的混入；
(4)路边“摩阻”。
4.1.1 对地形及道路几何特性的影响考虑
道路的平面线型及视距在设计中往往取决于设计车速，而设计车速又与地形及道路等级密切相关。为此，我们针对不同道路等级及地形(平原/微丘区和山岭/重丘区)分别建立了车速——流量关系。
纵坡对车速的影响主要取决于坡度、坡长以及车辆的爬坡性能，在平原微丘区，纵坡对车速的影响非常小，通常可以忽略不计，山岭重丘区纵坡对车辆的影响是通过修正系数来反映的。
4.1.2 对车辆特性的影响的考虑
由于不同汽车之间的机械性能差异很大，它们对应的车速——流量关系也有很大的不同，为了能反映这种差异，我们分别建立了不同车型的车速——流量关系，考虑的车型有以下7种：(1)小轿车，(2)面包车，(3)大客车，(4)小货，(5)中货，(6)大货，(7)拖挂。
4.1.3 对非机动车的影响的考虑
非机动车(如人力车、自行车)对车辆的行驶速度有相当 大的影响，考虑的方法有两种：一是将非机动车转换成标准车(如标准中型车)，然后在计算车速时将其计入交通量；或者根据非机动车流量的大小测算需要的行驶宽度，然后在计算通行能力时在路面宽度中将这部分扣除。
前一种方法实际上修正的是交通量/通行能力比(v/c比)中的分子，而后者则是修正的分母，尽管大家对这两种方法尚存不少争议，但在目前条件下两种方法均可使用，相对而言，前一种方法更为直观和通俗易懂一些，因此本次研究采用前一种方法。
4.1.4 对路边摩阻影响的考虑
路边摩阻通常是指那些对车速带来负面影响的开发活动，如人行道、交叉口、街边商店，影响的程度取决于开发的程度。由于这种开发程度很难定量描述，因此建立一套标准的修正系数的难度很大。然而，对于某个特定的路段，这种修正系数却不难确定，可以通过比较实际行驶时间与理论行驶时间(得自车速—流量关系)来确定。因此，在这个研究中我们建议采取这种处理方式。
4.2 车速——流量关系的型式
多车道汽车专用公路与单车道或双车道普通公路的主要区别在于超车机会。对单车道或双车道普通公路而言，车辆的超车机会取决于双向流量以及车速的分布，当超车视距不够时，所有希望超车的车辆形成一个车队，其行驶速度受车队中速度最慢的车辆控制。因此，在道路的通行能力尚未达到时，不同车型车辆的行驶速度即趋一致。对多车道公路而言，一个方向至少有两个车道，超车可以在一个行驶方向完成，超车所需要的车头间距将小很多。因此，只有在交通量接近通行能力时不同车型的车速才能趋一致。
二级汽车专用公路及普通公路、多车道汽车专用公路的车速——流量的一般关系。每条曲线代表一种车型的车速流量关系。从中可以看出，单、双车道普通公路及二级汽车专用公路的车辆的行驶车速随交通量增大而降低，当交通量达到一定水平(未达到通行能力)时不同车辆的行驶速度趋于一致，然后各种车辆以相同的车速行驶直至达到通行能力。我们将车速趋于一致时的交通量定义为收敛交通量，相应的车速为收敛车速；达到通行能力时的交通量为饱和交通量，相应的车速为饱和车速。对于汽车专用公路而言，当交通量较小时，不同的车型其行驶速度也有所不同，随着交通量的增大，所有的车速均有所下降，当交通量达到通行能力时，所 有的车辆均以饱和车速行驶。5 车速——流量关系的 研究 5.1 山区公路技术 经济 指标研究
《指标》研究共收集了5省范围内的163个路段的资料，这些路段覆盖了山区二、三、四级普通公路，我院在对这些数据进行 分析 后建立了车速——流量关系。《指标》是我国首次大规模进行这方面的研究，比较系数、完整，其结果比较可信。因此，在建立普通山区公路的车速 ——流量模型时，我们直接引用了这些关系，并以此为基础，调整后建立了平原地区的车速——流量关系。
5.2 研究范围
本次研究主要收集了《指标》研究未覆盖的高速公路、一级汽车专用公路和二级汽车专用公路。
二级汽车专用公路的车速——流量关系与普通二级公路相似，它们的主要区别在于二级汽车专用公路的自由流车速、收敛及饱和车速比普通二级公路要高一些。本次研究特针对二级汽车专用公路这些指标采集了数据。
由于国内关于高速公路和一级专用公路车速——流量关 系的研究有限，很难基于现有的数据建立车速——流量关系，因此，我们进行了比较大范围的实地观测，收集了更多的资料。
通过分析实测数据，我们测算了自由流下各种车型的车速。需要指出的是除广佛路以外，几乎所有的调查路段 交通 量均不大，收敛车速及饱和车速只能参照一般经验以及美国《道路通行能力手册》和印度尼西亚研究结果进行确定。
本次研究实测的路段主要为近年来完成的高速公路和一、二级汽车专用公路，年平均日交通量在5000～30000辆中型车之间，既包括平原地区的公路，也包括山区公路，路段的基本情况见表4。 观测路段一览表表 4 省份 路名 路段
编号 路段长度
(km)纵坡
(%)地形 总车
道数 车道宽度
(m)路肩宽度
(m)辽 宁 沈大高速 1 1.8 2.3 微丘 4 3.75 2.5 2 1.6 4.0 4 3.75 2.5 3 1.8 2.2 4 3.75 2.5 4 3.0 3.9 4 3.75 2.5 济青高速 1 2.2 2.0平原 4 3.75 2.5 山西 长治 ——晋城二专 1 2.0 3.0 重丘 2 4.5 1.5 2 2.1
3.0
4.5
1.5 2.0
3.0
4.5
1.5 2.0 2.0 2 4.5 1.5 四
川 成渝一专 1 2.0 0.4 微丘 4 3.75 2.25 2 1.5
4 山东
5.9 山岭 4 3.75 2.25 3 1.5 5.0 山岭 3.5 2 4 1.5 4.0 山岭 4 3.75 2.5
广东
广佛高速
3.0 0.0平原 4 3.75 2.5 车速及交通量观测采用了 “车牌法”进行。采用车牌法时，观测者记录下车辆进出观测路段的时间以及车辆种类，通过对牌照可以 计算 每台车辆在路段上的行程时间，并根据路段长度即可计算车辆的行驶速度，同种车辆的平均车速可以根据连续观测的结果计算，相应的交通量在观测时也一并记录，在本次研究中对每个路段共观测10h左右。
数据分析及研究结果 6.1简介
数据分析的目的旨在建立车速——流量关系曲线。如前所述，对多车道汽车专用公路而言，我们需要针对每种车型建立完整曲线，而对二级汽车专用公路、普通的二、三、四级公路，则需要测算以下参数：
(1)每种车型在自由流状态下的车速；
(2)收敛车速以及相应的V/C比；
(3)饱和车速(车辆达到通行能力时的车速)。
6.2 多车道汽车专用公路车速——流量关系
6.2.1平原地区车速——流量关系
绘出了以广佛公路数据为基础建立的车速——流量关系，基本上与预期的结果相符合。大型卡车的自由流车速达80km/h，与其它路段实测获得的数据相差较大，且其随V/C比变化的速度与其它车型相比较大。造成这种结果可能有两个原因，一是技术先进的香港大货的比例较大，二是大货车的样本较少。为了使车速——流量曲线能适用于更大范围内，我们对大货曲线进行了必要的调整，从其它路段观测数据看，大货的自由流车速大致65km/h左右，因此，在调整时，我们采用了这一
速度作为大货的自由流车速。 广佛路数据的另一个缺陷是最大 V/C比只有0.8。因此，饱和车速无法实测到，而只能参照国际上的实践经验确定。美国《道路通行能力手册》中采用的饱和车速为50km/h，印度尼西亚研究的结果为42km/h，综合考虑我国的道路和车辆特性，我们采 用45km/h作为我国多车道汽车专用公路的饱和车速。平原微丘区车速 ——流量关系主要参数表5 车型 自由流车速
(km/h)饱和车速
(km/h)a m a1 m1 小 轿 车 96.6 45.0 96.55-0.350 86.039-0.648 面 包 87.8 45.0 87.81-0.244 83.288-0.616 大 客
79.1
45.0
79.08
-0.154 78.710-0.559 小 货 73.7 45.0 73.67-0.160 71.925-0.469 中 货
68.3
45.0
68.31
-0.060 70.956-0.455 大 货 65.0 45.0 65.00-0.150 62.375-0.327 拖 挂
61.4
45.0
61.43
-0.107 60.227-0.291 车 流 80.1 45.0 80.14
-0.173
78.843
-0.561 6.2.2 纵坡度对车速的 影响
交通量在200辆/h以下时纵坡对不同车型行驶速度的影 响，不管哪种车型上坡和下坡都 对行车速度带来负面影响。车速和纵坡呈线性关系，上坡和下坡的影响相似，产生这种情况的主要原因是车辆上坡时制约速度的主要因素是其动力性能，而下坡时制约速度的主要因素是司机对安全的考虑。考虑上、下坡对车速影响的相似性，我们采用一个为坡度绝对值函数的修正系数来反映纵坡对速度的影响，具体公式如下： fg=1+ag 式中： fg——坡度修正系数；
g——纵坡绝对值；
a——系数。
不同纵坡下的车速调整系数见表6。 不同纵坡下的纵坡修正系数 表 6 车型 a 纵坡(%)0 1 2 3 4 5 6 小 轿 车-4.13 1.00 0.96 0.92 0.88
0.83
0.79
0.75
面包-4.42
1.00
0.96
0.91
0.87 0.82
0.78
0.73
大客
-4.87 1.00
0.95
0.90
0.85
0.81 0.76
0.71
小货
-4.71
1.00 0.95
0.91
0.86
0.81
0.76 0.72
中货
-5.08
1.00
0.95 0.90
0.85
0.80
0.75
0.70 大货
-5.39
1.00
0.95
0.89 0.84
0.78
0.73
0.68
拖挂-5.16
1.00
0.95
0.90
0.85 0.79 0.74 0.69 6.3 普通公路及二级汽车专用公路的车速—一流量关系
以山区公路技术经济指标研究为基础，根据调查的自由车速、收敛车速及饱和车速，我们建立了二级汽车专用公路及二、三、四级普通公路山区地形下的车速——流量关系，其中山区二级汽车专用公路自由流车速取自长治——晋城二级汽车专用公路，其它数据 参考 国内有关研究，特别是亚洲开发银行资助的吉林省公路网规划研究。平原微丘区和山岭重丘区二级汽车专用公路的车速——流量关系，其它公路上的车速——流量关系与它们相似，主要区别在于关键性的参数，如自由流车速、收敛车速等，这些参数的测算结果见表7，具体公式如下： 二级汽车专用公路及一般公路车速 ——流量关键参数 表7 车辆类型平原 /微丘区 山岭 /重丘区 自由流
车速
(km/h)车速
收敛时 的V/C比 车速
(km/h)
(km/h)车速
(km/h)收敛时 的V/C比 车速
收敛 饱和车速 自由流 车速 收敛 20
(km/h)饱和车速
(km/h)二
级
汽
专 包
小轿车 80.0 0.75 45.0 65.6
72.7
0.75
0.75
45.0
0.75
0.75 40.0
45.0
30.0
40.0 45.0 30.0 小货 55.5 25.0 30.0 客48.9 61.0 0.75
30.0
面
58.6
25.0
大 65.5
0.75
40.0 25.0
0.75
40.0
25.0
中货
56.6
0.75 45.0
30.0
51.7
0.75
40.0 25.0
大货
65.5
0.75
45.0 30.0
53.4
0.75
40.0
25.0 拖挂
50.8
0.75
45.0
30.0 45.0 0.75 40.0 25.0
般
二
级 20.0
面包
53.5
53.9
小轿车 80.0 0.75 35.0 60.0
0.75
70.5
0.75
0.75
27.0
0.75
35.0
一
27.0
35.0
20.0
14.3 20.0 客 43.9
14.3 大
0.75
27.0
14.3
小货
60.5 14.30.75 35.0 20.0 50.5 0.75 27.0
14.3
中货
56.7
0.75 35.0
20.0
46.7
0.75
27.0 14.3
大货
58.4
0.75
35.0 20.0
拖挂
40.0 0.75 27.0 14.3
级 15.0
面包
48.3
46.9
0.67
0.67
27.0
30.0
48.4
0.75
50.0
0.75
小轿车 60.0 0.67 30.0 50.0
0.67
58.3
0.67
0.67
27.0
0.67
30.0
27.0
14.0
30.0
15.0
14.0
中货
15.0
40.6
27.0
35.0
三
27.0
30.0
15.0
小货
43.1
47.6
0.67
14.3 20.0 14.0 15.0 客 39.9 50.0 0.67 0.67 27.0
14.0 大
14.0
大货
45.5
0.67
30.0 15.0
38.5
0.67
27.0
14.0 拖挂
41.5
0.67
30.0
15.0 34.5 0.67 27.0 14.0 四
级 15.0
面包
46.9
40.0
0.67
0.67
25.0
30.0
12.0 小轿车 55.0 0.67 30.0 48.0
51.9
0.67
0.67
25.0
30.0
12.0
15.0
0.67
0.67
25.0
30.0
12.0
15.0
中货
39.7
25.0
30.0
15.0
小货
42.5
41.7
0.67
12.0 15.0 客 38.0 44.5 0.67 0.67 25.0
高速公路流量 篇3
小桥涵是公路的一个重要组成部分, 就单个而言, 小桥涵工程数量较小、费用低, 但对整条公路来说, 小桥涵分布广、种类多、工程数量所占比重大。小桥涵设置恰当与否是公路排水设计的重要环节, 且与沿线居民生活与耕种密切相关, 故小桥涵设计对整条公路的总体布置及建成后公路的使用质量起着至关重要的作用。
流量是小桥涵设计中确定构造物孔径和形式的一个主要依据。而丹东地区的地形复杂, 山势陡峭, 坡陡沟深, 造成大多小桥涵桥位处坡度陡、流速快, 流量计算与实际洪水情况的相符程度将直接关系到整个高速公路的安全使用和工程造价。所以在勘测设计期间必须找出与路线通过地区实际情况相符合的流量计算方法。
2 工程概况
本项目起点位于辽宁省与吉林省交界处的新开岭, 终点位于丹东市古城子互通立交, 路线全长为196.875km。2006年2月本项目被列为国家北部地区高速公路典型示范工程项目。
全线共设置小桥49座, 通道167座, 涵洞149道。小桥涵个数多、跨径种类多、结构形式多, 工程数量也比较大。
3 项目区域的气候、气象特点
本项目地处中纬度欧亚大陆东岸湿润气候带东亚季风区, 以北股河为界, 分为两种气候条件。北部为季风中温带大陆性气候, 南部为季风南温带大陆性气候。
主要气候特点是:雨雪充沛, 暴雨特多;四季分明, 冬季漫长;冬有严寒, 夏无酷暑;南北、高低气候差异大, 立体气候带明显。
项目沿线雨量充沛, 系东北暴雨中心区。全年降水量在1000~1200mm之间, 相当于长江中下游的雨量, 是我国北方降水最多的地方。雨量大部分以暴雨形式降下来。宽甸县境南部是我国北方的暴雨中心。毛甸子满族乡洼子沟村的黑沟, 不仅雨量大, 而且暴雨频率也大, 称为东北的“暴雨窝子”。
4 设计流量计算公式的选用
设计流量计算是建立在统计分析基础上, 由于流量计算受多种因素和地区差异性的制约, 所以设计流量计算应根据所掌握的资料情况及该地区的水文、气象特点, 采用“多钟方法、分析论证、合理选用”的原则, 选取设计流量计算公式。
公路沿线跨越的小河沟, 其汇水绝大多数属于小流域 (小于100km2) 范围内。目前国内对小流域的流量计算方法主要有暴雨推理法、径流形成法、形态调查法、直接类比法及一些地方经验公式。对于辽宁省内来说, 有些公式并不适合。
4.1 暴雨推理法
暴雨推理法是一种半经验半理论的计算方法。它从实测水文暴雨资料入手, 把汇水区上的产、汇流条件概括简化, 并引入一些假定, 从而建立起主要因素和洪峰流量之间的推理关系或经验关系。主要应用于汇水面积100km2以下的小流域流量计算。
暴雨推理法中的暴雨推理公式:, 计算损失参数μ、计算汇流时间τ时, 手册中均缺少辽宁省的相关参数。暴雨推理法中的经验公式:QP=ψ (Sp-μ) mFλ2, 同样也缺少相关参数, 故不能使用。
4.2 径流形成法
径流形成法中的径流公式:
该公式是交通部公路科学研究所制定的简化公式。公式根据降雨量资料, 并参照山脉地形、风向因素, 制定了中国暴雨分区图, 将全国划分为18个暴雨分区。式中汇流时间是根据汇水面积确定的, 只适用于30km2以下小流域面积, 计算结果主要差异在汇水面积和河沟的平均坡度。公式中各参数, 涵洞手册中均可查到, 适合辽宁地区使用。
径流形成法中的经验公式, 涵洞手册中针对小流域的公式主要有三种:
在汇水面积F<10㎞2时, 采用QP=K·Fn
有当地降水资料时用QP=C·S·F2/3
在汇水面积F<3㎞2时, 采用QP=C·S·F
上述三个公式中参数过少, 且我国地域广袤, 南北气候差异较大, 涉及参数区域划分过大, 对于辽宁省来说, 三个公式计算结果与实际降雨流量差别较大, 故在流量计算中只能参考使用, 一般不作为计算结果采用。
4.3 形态调查法、直接类比法
形态调查法是用调查河槽形态与历史洪水位的手段, 取得河槽某一过水断面在该洪水位下的过水面积、平均流速及洪水频率资料, 据以推算桥涵处设计流量的方法。由于高速公路小桥涵经过的主要为山坡上的干沟, 汇流面积小, 且位置较偏僻, 很难调查到历史洪水位, 对本地区小桥涵的设计流量计算不适合。
直接类比法是当公路路线所跨同河沟上下游附近存在原有小桥涵时, 通过对原有桥涵的泄流等情况的调查, 然后经过计算, 推求出原有小桥涵在历史洪水情况下的通过洪峰流量, 并换算为原有桥涵处的天然流量, 进而推算出原有桥涵处拟建小桥涵规定频率的洪峰流量。这种方法计算结果比较可靠, 但由于路线经过沿线地方道路上构造物一般设置较小, 设计洪水频率较低, 洪水期间经常淹没、冲毁, 对高速公路来说, 参考意义不大。
4.4 地方经验公式
(1) 杨则乙编写的《辽宁省公路小桥涵设计流量的计算》计算公式:
1984年沈阳市交通局设计室的杨则乙同志受交通厅委托, 完成了“辽宁省公路小桥涵设计流量计算”工作, 所编制的计算公式主要计算50年一遇的设计流量, 百年一遇设计流量采用1.2的系数计算。
(2) 辽宁省暴雨强度公式 (辽宁省水文图集) :
本公式是省内水利部门在多年的观测与研究过程中总结出的一套比较完善的、具有很强针对性的计算办法, 公式中相关参数均在《辽宁省水文图集》中查到。
以上两公式计算小桥涵设计流量, 在辽宁地区也被广泛使用。
通过以上介绍, 丹通高速公路的小桥涵流量计算主要采用:径流公式 (公路科学研究所的简化公式) 、杨则乙小桥涵设计流量的计算公式、辽宁省暴雨强度公式。
5 计算结果的分析
根据以上三个公式, 对丹通高速公路K51~K145段选取20个典型性小桥涵进行流量计算。计算参数可参照涵洞手册、桥位设计手册及辽宁省水文图集取用, 计算结果见表1。
根据表1结果不难看出:
(1) 径流公式计算结果普遍比其它两个公式计算结果偏少50%~60%, 这与沿线雨量充沛, 全年在1000~1200mm之间的降水量不符, 此种计算方法不适合该地区的小桥涵设计流量的计算。
(2) 两地方经验公式计算结果基本相当, 暴雨强度公式计算值略大, 但基本都在5%以内, 两种公式计算结果均可采用。在计算中杨则乙公式参数相对较少, 故本项目小桥涵仅采用杨则乙公式计算。
(3) 汇水面积小于0.1km2时, 平均产流约在100m3/s/km2以上, 平均产流较大, 且分布较离散, 但由于总面积小, 设计流量基本在10m3/s以内, 所以这部分构造物可以直接根据汇水面积确定构造物大小。
(4) 汇水面积在0.1~1.5km2时, 平均产流基本稳定在55~65m3/s/km2, 所以在没有计算资料的情况下, 可以根据汇水面积, 初步估算设计流量。
6 流量计算注意的问题
(1) 小桥涵汇水面积计算时, 要考虑公路建成后的情况。由于设计中部分沟渠进行了合并设置, 原有的排水系统已经改变, 汇水面积也发生了变化。
(2) 主河沟平均坡度的计算应采用等割面积法, 并计算至分水岭。
(3) 不同的计算方法, 公式中的参数表述、含义相同, 但计算时要按公式自己的附表查找使用。如不同的计算方法中, 均有CV和CS参数, 但不能互相替换使用。
(4) 同一地区, 对于相同级别的汇水面积, 设计流量的计算结果应是统一的。如出现不一致, 应核查相关参数是否相符。
(5) 小桥涵外业调查时应明确汇水区的植被、土壤等情况, 以便确定设计参数。
7 小结
(1) 小桥涵设计流量计算应坚持“多钟方法、分析论证、合理选用”的原则。
(2) 公路里程较长, 小桥涵个数较多时, 可以选择有代表性构造物进行多种方法计算, 综合分析, 最终确定一种流量计算公式。其它构造物可只用一种流量计算方法计算, 从而减少了劳动量, 节约了时间。
(3) 丹东地区小桥涵设计考虑建成后的清淤、涎流冰的影响, 一般最小孔径为3m的盖板涵, 对于汇水面积小于0.1 km2, 可直接采用最小涵洞孔径。
(4) 经过计算丹通高速公路沿线小流域百年一遇平均产流约为55~65m3/s/km2, 设计流量可采用的简单方法, 核对设计流量计算的合理性。
参考文献
[1]高冬光.公路桥涵设计手册 (桥位设计) [M].人民交通出版社, 2011.
[2]顾克明, 等.公路桥涵设计手册 (涵洞) [M].人民交通出版社, 2001.
高速公路流量 篇4
时下, 智能交通系统是以缓和道路堵塞、减少交通事故、提供方便和舒适的交通行路为目的, 将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统。它通过传播实时的交通信息使出行者对即将面对的交通环境有足够的了解, 并据此作出正确选择通过消除道路堵塞等交通隐患, 建设良好的交通管制系统, 减轻对环境的污染通过对智能交叉路口和自动驾驶技术的开发, 提高行车安全, 减少行驶时间。ITS不单指某种或几种技术, 更代表了一种全新的理论和思维方式。
2. 智能交通应用于高速公路
2.1 国内高速公路现状
高速公路作为社会经济发展的产物, 其发展水平是衡量一个国家经济实力及现代化程度的一个重要标志。但是, 由于历史原因, 我国的高速公路始建较晚, 但最近十年来, 其发展极其迅速, 中国高速公路年均通车里程在5000公里。但不可忽视的是我国的高速公路管理还处在较低的水平, 适应不了高速公路的要求。高速公路的管理水平跟不上, 适应不了高速公路的要求。高速公路的管理水平跟不上, 带来交通状况的日益恶化。如:交通安全度差、交通事故频发等等。高速公路的交通事故率显著地高与普通公路。由此还诱发了废气污染、能源紧张等问题。
2.2 高速公路智能化
高速公路智能化的含义。是指将先进的信息技术、数据通信技术控制技术、传感技术、运筹学、人工智能和系统综合技术有效地集成应用于高速公路的建设和管理, 使其具有语言、数学逻辑推理、视觉模拟或替代人的肢体运动的能力, 从而加强车辆、道路、使用者三者之间的联系, 从而形成一种安全、高效的运输系统。
高速公路智能化的基本要素主要包括信息化和综合化, 能完整地、实时地采集和发布高速公路交通信息及其他相关信息, 交通参与者、交通管理者、交通工具、道路管理设施间能实时和高效地进行信息交换。高速公路智能化将原先分散的各个子系统有机地组成一个整体, 大大提高了现有交通系统的管理水平和控制能力, 并提高了交通网络的通行能力。减轻了交通对环境的负面影响, 而且改变了“管理”观念, 贯彻了“以人为本”的服务意识。
2.3 基于视频检测的智能交通技术
基于视频检测的智能交通技术是通过计算机图像处理的方法来分析从交通现场采集到的图像信息。随着计算机图像处理技术的在理论上和实际应用方面的飞速发展和计算机软硬件的性能不断提高, 现阶段在数据处理的实时性方面已经完全能够满足要求。计算机图像处理技术在智能交通系统中有着十分广阔的应用前景。现在已经成为智能交通系统领域的研究热点, 不论是在理论研究还是实际应用中都有着十分重要意义。
3. 基于视频检测的流量监测技术
3.1现有的流量监测技术
目前在高速上应用的流量监测技术包括以下几种:
1.基于地感线圈的流量监测技术:地感线圈实际上是一个振荡电路。它需要在地面上先造出一个圆形的沟槽, 再在这个沟槽中埋入两到三匝导线, 这就构成了一个埋于地表的电感线圈, 这个线圈是一个振荡电路的一部分, 由它和电容组成振荡电路, 其原则是振荡稳定可靠, 这个振荡信号通过变换送到单片机组成的频率测量电路, 单片机就可以测量这个振荡器的频率了。当有大的金属物如汽车经过时, 由于空间介质发生变化引起了振荡频率的变化 (有金属物体时振荡频率升高) , 这个变化就作为汽车经过"地感线圈"的证实信号, 同时这个信号的开始和结束之间的时间间隔又可以用来测量汽车的移动速度。技术关键是设计出的振荡器稳定可靠并且有汽车经过时频率变化明显。地感线圈技术对车辆的检测比较准确, 但是遇到复杂的环境很容易出现误触发。同时由于需要在地下埋设感应线圈, 加大了施工难度同时提高了工程成本。并且线圈在大车重压下容易损坏, 增加了维护成本。
2.基于计费信息的流量监测技术:该技术是通过采集车辆的计费信息, 通过获得计费的出发地和目的地, 反推出车辆经过的路段, 生成相应路段的流量数据。以此种方法获取的流量信息相对比较准确, 但是实时性比较差, 不能够准确反应实时的流量信息, 也不能够提供断面的图像信息。
3. 基于视频检测的流量监测技术:
通过高清摄像头, 监测断面道路, 对进入检测区域的车辆实时识别, 不需要对路面进行开挖等作业, 施工简单, 维护方便, 是无损的检测方式。同时, 实时的将数据回传给数据中心, 能够实现流量数据的实时展现。
3.2 基于视频检测的流量监测技术面临的问题及解决方案
传统的视频检测技术在进行流量统计的过程中, 经常面临以下问题的困扰, 导致数据不准:
1.车流拥挤造成的统计失真:由于特征提取不准确或者是提取的特征物被遮挡, 导致重复计数, 这种情况在交通枢纽及隧道出入口等路段中尤其明显。
2.夜间流量统计失真:在夜间, 由于没有自然光线, 只能依靠自身光源进行补光, 造成许多在白天非常明确的特征在夜间无法正常识别, 造成计数偏少。
3.阴影造成的统计失真:在阳光照射强烈的时间段, 车辆通常都带有强烈的阴影, 传统的视频检测方法很难去除阴影的影响而将阴影也作为车辆计数, 造成了计数偏多。
针对以上的问题, 采用了相应的措施予以解决:
1.采用车辆动态跟踪:从一辆车进入相机检测区域开始, 就进行特征识别和提取, 综合线条、角点等特征, 对车辆进行识别, 定位, 并连续跟踪其运动轨迹, 直至其离开检测区域为止, 才作为计数的依据, 进行流量统计。该方法很好的解决了车流拥挤, 车速缓慢时造成的计数失真。
2.采用多角度的补光措施:为了避免夜间特征失效, 通过在多个位置、多个角度安装补光灯源, 在不影响驾驶员视线的前提下, 完整的展现车辆的特征。
3.采用阴影排除方法, 将阴影造成的统计失真降到最低。由于阴影在色彩空间上有很强的一致性, 通过动态识别一致色彩区域的方法, 有效的剔除阴影对流量监测的影响。
4. 基于视频检测的流量监测技术在杭金衢高速公路上的应用
4.1 杭金衢高速公路概述
杭金衢高速公路是国家规划中的国道主干线“五纵七横”之一横--上海至瑞丽高速公路的组成部分, 也是浙江省跨世纪发展战略的重要组成部分, 全长290.5公里。北起杭州萧山红垦, 与沪杭甬高速公路、杭宁高速公路、杭州机场路等相连, 在金华境内又与金丽温高速公路、甬金高速公路相连, 止于浙赣交界的常山县窑上村, 与江西省犁园到温家圳高速公路相连.沿线经过杭州、绍兴、金华和衢州4个地市12个县 (区) 。
杭金衢双向仅4车道, 每天单向设计流量是2万。最近几年, 私家车增加速度迅猛, 高速上的实际流量远超设计流量, 尤其是节假日期间, 来往杭金衢高速的车子非常多。而且, 诸永高速的开通, 使原先很多走上三高速的车辆现在也改走杭金衢, 也大大增加了这里的流量。
车流量的飞速上涨, 使得本就不堪重负的杭金衢高速公路雪上加霜。如何保证顺畅通行, 降低事故发生率, 成了杭金衢高速公路业主单位的工作重点。
4.2 技术方案
系统由四大部分组成:前端图像采集部分、数据处理部分、传输部分、中心管理部分。前端采集部分是系统的前沿部分, 是整个系统的"眼睛", 它把监测的内容变为图像和数据信息, 传送到控制主机, 抓拍识别部分的好坏及它产生的图像信号质量将影响整个系统的质量。网络传输部分是系统的图像信号通道。数据处理部分和中心管理部分是实现整个系统功能的指挥中心。
系统架构图如图1所示:
图像采集前端包括:200万CCD高清摄像机, 百万像素镜头、室外防护罩。图像采集前端通常安装在L型架杆或者龙门架上。摄像机与车牌识别设备通过网络连接, 支持TCP/IP协议。
数据处理单元采用嵌入式架构, 具备很强的处理能力, 实现了图像数据的实时处理。
现场设备的安装示意图如下:
4.3 系统应用
业主为了求证方案的可行性, 于2011年5月在杭金衢高速新岭隧道的龙门架上安装了一套单方向断面流量监测系统。采用2台高清相机, 一台相机覆盖1, 2车道, 一台相机监控应急车道。
通过一段时间的试运行, 通过比对新岭隧道内的地感线圈流量数据, 以及计费获得的数据, 效果显著。图3显示了该断面获取的流量照片, 图4显示了主车道的日流量报表。
在测试过程中, 为了验证效果, 分别对相机数量, 相机位置, 补光灯位置等参数进行了调整, 结果如下;
一个车道采用一个相机:该方案效果很好, 但是, 投入成本过高, 不仅需要添加相机, 同样也需要增加相应的补光灯, 同时在客观上增加了一个故障点。
两个车道采用一个相机:该方案的效果也很好, 而且较之上一方案, 成本有明显下降。
在两个车道采用一个相机的情况下, 将相机装在1车道正上方, 所获取的流量数据准确性和号牌识别率上没有太大差别, 但是, 所采2车道车辆的照片有些倾斜。
在两个车道采用一个相机的情况下, 将相机装在1、2车道正中间, 所获取的流量数据准确性和号牌识别率要稍稍高一些。
一个车道一个正向补光灯:只能够照亮车牌, 和车辆正面, 但基本不能够辨别车厢。
一个车道一个正向补光灯, 同时整个断面外延安装两个侧向补光灯:该方案效果较好, 不仅能够照亮车牌和车辆正面, 同时也能看清车厢。
总结
通过实际测试验证, 基于视频检测的流量监测系统成功实现了系统设计的预想。不仅提供了车辆牌照数据, 图像清晰可辨, 可用性好;还提供了准确、及时的流量数据, 用于营运管理分析, 值得高速公路营运管理业主借鉴。
摘要：文章概述了智能交通应用于高速公路现状, 结合杭金衢高速公路, 重点阐述了基于视频检测的流量监测技术在其上面的应用。
关键词：视频检测,监测技术,高速公路
参考文献
[1]汪泉.基于运动目标检测与跟踪的视频测速技术的研究与应用[D].江西:南昌大学, 2007年.
高速公路流量 篇5
1 高速公路车流量VD预测系统简介
本系统主要由每个长隧道以及每个互通的车检器、监控系统软件、数据库系统及相应的附属设施构成, 用于实现对整个路段车流量信息的一种预判断。监控系统软件运行于监控工作站上, 并不断从车检器采集数据, 实时地把车检器数据存储到数据库, 并解析车检器数据经过计算后预测出路段上在某个时刻的车流量的数据并以表格、图表等方式呈现出来。
2 系统设计
2.1 架构设计
VD系统网络架构采用分层网络架构。按照功能可以分为:监控层、通讯层、设备层。系统支持多服务器架构以满足功能的扩展, 同时支持不同功能的客户端模式, 提供开放的接口, 支持与其它系统的数据交换等。架构图如图1所示。
设备层:由V8100A型多车道线圈式车辆检测器组成。在每个主干道的互通出口和入口均安装有车检器, 检测每个互通的车辆出入情况。从而获得每个互通间运行的车辆数量。
通讯层:通讯网络由烽火通讯网络网组成, 实现每个设备与分中心的以太网通信。
监控层:利用分中心服务器上的数据采集软件将每个车检器的数据采集并归档到数据库。由数据处理软件将数据库中的数据按照特定的算法 (算法见附录二) , 计算出每个互通间实时的车流量以及按照目前的趋势在一定时间后的互通间车流量和互通出口的车流量。根据计算出的实时数据以及预测数据, 如若数据范围超出预设值, 情报板联动处理软件将根据预设的方案, 对路线上全部的情报板进行一键式情报板内容发送, 实现异常处理的快速反应。
界面管理终端将实现数据有效、清晰地显示在界面上, 使操作人员实时地了解路面上的车辆运行情况以及预测的数据。并可以对一些参数进行必要的设置。能够进行情报板的联动发送预设信息的添加、编辑和删除。
2.2 算法
车检器数据预测算编程设计为:车检器存储的前1min、2min……tmin的数据 (包含速度和车流量) 为X.v (1) 、X.n (1) 、X.v (2) 、X.n (2) ……X.v (t) 、X.n (t) ;其中X.v为速度, X.n为车流量;预测点与车检器距离为L;预测点预测到的1min后、2min后……Tmin的车流量为Y (T) ;则X.n (i) 到达预测点时间为:
M=L/ X.v (i) -i
累加计算的C语言实现:
For (int i=1;i<=T;i++)
{M=L/ X.v (i) -i;
Y (T) += X.n (M) ;}
根据经验数据, 在预测点处将P%的车从XXX互通下高速, 则该互通T时刻的车流量是Y (T) ×P%。
2.3 逻辑结构
V8100ACPU板卡负责数据处理和通讯。具有RS-232串行接口, 可接便携式电脑进行现场测试。VDU812A板卡与V8100ACPU板通讯, 其通讯采用轮循方式。检测线圈 (路面下埋设) 通过防雷板做安全处理后接VDU812A板卡模拟入口, VDU812A单元采集线圈模拟量经数据运算处理后判断车辆信息, 并通过串口上报V8100ACPU单元, V8100ACPU单元将各VDU812A单元数据经处理统计、放入数据库, 并通过母板后RJ45口可经集线器、光端机、光缆终端盒等网络通讯部件转换为光路信号, 通过光纤上传到监控中心。VDU812A检测单元能够连接4个线圈, 可管理两个车道。
车辆检测器主要功能是统计车辆交通参量, 并作为以太网接点 (具备独立的IP地址) 与监控中心进行网络通讯, 监控中心可随时接受任一地点车辆检测器数据上报, 监控中心也可根据需要对车辆检测器进行远程控制和查询, 使用时必须先校正车检测器时间, 并根据线圈接入情况, 调整检测参数, 以便正确检测车辆。具体逻辑结构图如图2所示。
2.4 功能
(1) 上报数据功能:
车辆检测器可以按任意时距上报车流量、平均车速、占有率及平均车头距等交通统计数据。
(2) 系统自适应功能:
车辆检测器能自动适应线圈的工作环境 (如温度, 湿度等) 的变化, 并随时检测线圈的工作状态 (线圈短路、断路) , 并上报监控中心。
(3) 自补偿功能:
车辆检测器可自动补偿线圈特性因某种原因发生的非损坏性变化。
(4) 实时钟功能:
车辆检测器本身具有实时日历时钟电路 (断电不间断运行) , 可随时与监控中心进行校正日期和时间, 并与中心时钟同步。
(5) 单车挂车区分功能:
车辆检测器能够准确记录正常行驶的各种单车和挂车。
(6) 车滞留处理功能:
路经车辆在任一线圈上停留超过5s时, 将记录为一滞留车, 并向中心上报车辆滞留。
(7) 强大存储功能:
本设备最多可记录存储车流量条数57600条, 即使通讯发生故障, 检测器也可独立工作并存贮5～30d内 (因车道数及设备设置不同) 的统计数据, 恢复通讯后可由监控中心通过以太网通讯提取 (此数据也可用便携计算机现场通过RS-232串口通讯提取) 。
3 系统的应用
高速公路车流量VD预测系统软件, 能够为高速公路收费广场综合交通保障在高峰车流量到达提前进行预判, 改变了以往依靠经验进行准备的状况, 在高速公路应对高峰车流的管理上实现了精细化管理。尤其在雨、雪、雾等特殊气候条件下, 以及当出现交通事故或因维修而使主线通信能力下降时, 可以对路面车流进行实时动态管理。通过本软件的预测结果, 向相关收费所站和路政部门发出不同等级警告信息, 让相关部门能够实时、动态做好应对准备, 以确保高速公路安全畅通和文明服务, 也在一定程度上提高收费管理的科学性和灵活性, 降低所、站员工的劳动强度。系统运行界面如图3～图7所示。
是否节日选择:鉴于高速公路在节假日车流偏高, 因此在节假日与平时分别备有2套车流量信息参数, 依靠该选择判断调用哪套信息参数。
参数设置:进入车流量报警阀值设置。
数据录入:进入数据录入界面, 在这可以录入每个互通在每个小时段出入的车流量信息。
系数计算:根据录入的数据, 计算出车流量预测系数。
是否开启报警:是否在车流量超过报警阀值时进行报警提示。
福州西收费站:点击进入福州西互通预测数据查看界面。单击每个数据表格即可实时更改参数。
可以输入是否节假日数据。
4 总结
本文设计的高速公路车流量VD预测系统, 人机界面友好, 操作简单方便, 通过对画面的观察和操作, 验证了设计的正确性和合理性。通过利用该系统, 能够对高速公路车流量进行分析和预警, 使高速公路管理者在日常工作中由被动变主动, 在高峰流量到来之前做好充分的准备, 从而提高高速公路车流管理的科学性和精细性。只有这样, 才能体现高速公路管理部门的优质服务, 为广大司机带来便捷, 同时也能降低自身的损失。
摘要：科学预测高速公路交通流变化情况, 对高速公路科学管理与控制十分重要。设计出的高速公路车流量VD预测系统, 能够对高速公路车流量数据进行实时分析与预警, 提前预测分析高峰车流量的到来时间, 为高速公路管理部门做好应对准备提供可靠依据, 具有较大的实际应用参考价值。
关键词：VD系统,高速公路,车流量预测
参考文献
[1]张琛, 杜军平.高速公路车流量预测方法的研究[J].北京工商大学学院 (自然科学版) , 2001 (12) :30-33.
[2]杨华.高速公路车流量高峰应对策略[J].产业与科技论坛, 2008 (2) :248.
[3]陈平.高速公路监控系统设计中的几个关键问题[J].辽宁交通科技, 2003 (3) :54-55.
高速公路流量 篇6
1 计算模型的确定
1.1 计算几何模型
笔者所分析的隧道为长260 m的水平隧道, 排烟风口间距为50 m;坐标x、y、z分别代表隧道的长度、高度和宽度方向;火源中心位于 (105, 0, 0) 处, 火源面积由模型实验确定为2.2 m×2.5 m, 火源热释放率为20 MW;火源上游入口为通风入口, 风速矢量垂直于入口断面, 火灾所产生的烟气通过排烟风道从火源下游一端排出。断面形状及尺寸如图1所示。
1.2 控制方程与边界条件
隧道火灾是一个涉及传热、组分输运和化学燃烧的多相流动过程, 而表现为火源烟羽流在纵向垂直风流、排风诱导斜向风流等耦合作用下的复杂受限扩散过程。模拟采用浮力修正k-ε模型, 燃烧过程采用丙烷四步燃烧反应。其控制方程见公式 (1) ～ (5) 。
质量守恒方程:
动量守恒方程:
能量守恒方程:
组分输运方程:
气体状态方程:
式中:ρ为密度, kg/m3;u为气流速度, m/s;h为气流焓值, kJ/kg;mi为组分i的质量分数;Г为广义扩散系数;T为气体温度, K;ω′为化学反应物质的生成量;Sui为质量力的i分量;其他参数的意义见文献[4]。
边界条件:计算中取周围环境温度为303 K;壁面边界采用文献[4]中Launder和Spalding所推荐的标准壁面函数, 排烟风口与隧道入口考虑流量边界, 隧道出口考虑压力边界。
1.3 临界风速的确定
目前, 对于纵向通风临界风速的确定已提出多种方法, 其中常用的方法包括Kennedy公式和CFD试验拟合公式。为了使分析更加可靠有效, 分别选取这两种方法对临界风速进行计算, 其结果分别为1.75 m/s和2.47 m/s, 并将其作为分析工况之一。
2 结果分析
2.1 纵向风速对排烟风口流量分配的影响
图2给出隧道火灾工况下4种不同纵向风速所对应的温度场分布。从图中可以发现, 在纵向风速小于临界风速的情况下, 烟气逆流现象明显, 高温烟气层在向两端洞口蔓延的过程中厚度不断增大, 且开始下沉的距离距火源较近。
而当纵向风速达到临界风速以后, 烟气逆流虽得到控制, 但火源下游的烟气扩散扰动加剧, 流动增强, 从而使下游高温烟气蔓延距离增大。
图3为风口排风温度随纵向风速的变化。从图3可以看到, 随着纵向风速的提高, 风口1的排风温度呈现逐渐减小趋势。火源下游的风口2的排风温度呈现出两阶段的变化趋势, 风口3的排风温度却呈现出三阶段的变化趋势。当纵向风速小于1.22 m/s时, 风口2和风口3的排风温度都随纵向风速的增大而提高;当纵向风速增大到1.22～1.75 m/s后, 风口2的排风温度继续保持提高, 但幅度减小, 而风口3的排风温度却开始逐渐降低。当纵向风速超过1.75 m/s以后, 风口2的排风温度开始下降, 但风口3的排风温度重新上升。这表明在排烟风量一定的前提下, 只提高纵向风速虽可以减小甚至消除烟气逆流, 但却会影响到高温烟气的蔓延范围。
(Q=20 MW 排烟风量150 m3/s)
排烟风量分配比随纵向风速的变化如图4所示。
(Q=20 MW 排烟风量150 m3/s)
根据图4可以发现, 当纵向风速小于1.22 m/s时, 风口1和风口2所承担的排风比例随纵向风速的增大而逐渐减小, 风口3的排风比例却随之提高;当纵向风速介于1.22～1.75 m/s时, 风口3的排风比例趋于稳定, 而风口1的排风比例继续减小, 风口2的排风比例开始回升;当纵向风速超过1.75 m/s以后, 风口1的排风比例转向上升, 而风口2的排风比例稳步增长, 但风口3的排风比例开始下降。从整体上看, 与其他风口相比风口2排风比例变化幅度最小。
2.2 排烟风量对排烟风口流量分配的影响
图5给出隧道火灾工况下三种不同排烟风量所对应的温度场分布。 由图5可以看到, 在临界风速条件下送风, 随着排烟风量的不断提高, 各排烟风口的排风诱导作用发生改变, 从而影响到烟气的扩散特性和迁移规律。特别是上游排烟风口诱导作用的改变会显著地影响到能否从根本上消除烟气逆流。
从图6可以看到, 当纵向风速达到临界风速以后, 随着排烟风量的增大, 风口1和风口3的排风温度都在不断地减小, 其中风口3的排风温度下降幅度更大, 而风口2的排风温度表现出两阶段的变化。在排烟风量为300 m3/s时, 风口2的排风温度变化出现转折, 由上升变为下降, 且下降程幅最大。这说明在临界送风的条件下, 提高排烟风量有利于降低扩散烟气层的温度。
但值得注意的是, 当排烟风量增大到一定程度以后, 排风温度衰减效果不再显著, 所以应综合考虑技术性与经济性两方面的因素来合理地确定排烟风量。
排烟风量分配比随排烟风量的变化如图7所示。
由图7可以发现, 随着排烟风量的增大, 风口2和风口3的排风能力主要表现出两阶段变化, 而风口1的排风能力出现两次转折, 但整个过程的变化幅度很小。当排烟风量小于450 m3/s时, 风口2的排风比例随排烟风量增大而逐渐减小, 而风口3的排风比例却随之升高, 其中风口1的排风比例在排烟风量为300 m3/s的地方出现首次转折, 由上升变为下降。而当排烟风量超过450 m3/s以后, 尽管风口1的排风比例再次出现转折, 由下降变为上升, 但可以认为此时三个风口的排风比例已经基本趋于稳定。这也再次表明, 在纵向风速一定的前提下, 当排烟风量提高到一定程度以后, 单个排烟风口的排烟能力不再发生显著变化。因此, 排烟风口的排烟能力需要通过纵向风速和排烟风量的合理匹配来得到控制和提高。
(Q=20 MW, 纵向风速2.47 m/s)
3 结 论
通过分析纵向风速和排烟风量对隧道火灾排烟风口流量分配特性的影响, 可以得出以下结论:
(1) 排烟风量一定, 仅提高纵向风速虽可减小或消除烟气逆流, 但却会影响到高温烟气的蔓延距离。
(2) 纵向风速一定, 排烟风量增大到一定程度以后, 排风温度衰减效果不再明显, 应结合经济和技术两个方面来确定合理的排烟风量。
(3) 排烟风口的排烟能力从根本上取决于纵向风速和排烟风量的合理匹配。
摘要：公路隧道排烟系统排烟风口的流量分配特性对排烟系统排烟口的合理设置甚为重要。借助于CFD技术分析了纵向风速和排烟风量对于隧道排烟系统排烟风口流量分配特性的影响。结果表明, 排烟风口的排烟能力依赖于纵向风速和排烟风量的合理匹配, 排烟风量应综合经济和技术两方面的因素来确定。
关键词：公路隧道,火灾,排烟口,流量分配
参考文献
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[5]Lee C K, Chaiken R F, Singer J M.Interaction between Duct Firesand Ventilation Flow:an Experimental Study[J].CombustionScience and Technology, 1979, 20:59-72.
高速公路流量 篇7
经营现金流量是企业持续经营和维持简单再生产的基础, 是施工企业生死依存的要素, 经营活动产生的现金流量最为稳定代表了企业最基本和主要的现金来源, 下面就从经营现金流的角度入手, 在现有会计核算的基础上, 对数据做些必要的加工, 按照直接法编制出“经营现金流量分析表”, 让企业的管理者随时了解企业各施工队及各工程项目资金的动态变化, 帮助其理解和分析资金的来源和去向, 掌握经营状况是否良好, 资金是否紧张, 以便采取对策, 根据上述要求可制定相应的经营现金流量分析表表中列出各施工项目的现金流入与现金流出的明细, 简单说明如下:
1. 现金流入项目:
(1) 工程结算:取自“工程结算”下对应工程项目明细科目余额, 反映工程项目的累计收入数。 (2) 预收账款:取自“预收账款”下对应工程项目明细科目余额, 反映业主尚未扣回工程项目的预付款项。 (3) 应收账款:取自“应收账款”下对应工程项目明细科目余额, 反映业主尚未支付的工程项目款项, 包含工程质保金。 (4) 小计:流入项目 (1) + (2) - (3) 计算得出。
2. 现金流出项目:
(1) 工程施工:取自“工程施工”下对应工程项目明细科目余额, 反映工程项目已归集的成本。如包含计提固定资产折旧等未支付现金项目, 计算未支付现金金额后剔除, 金额不大时可忽略。 (2) 税费基金:按各工程的工程结算数与对应比率 (3.41%或3.47%) 的乘积填列。税费基金包括:营业税 (3%) 、城市维护建设税 (5%或7%) 、教育费附加 (3%) 、地方教育费 (2%) 、印花税 (0.03%) 、水利建设基金 (0.08%) 。 (3) 原材料:取自“原材料”下对应工程项目明细科目余额, 反映工程项目已采购尚未领用材料的实际成本。 (4) 预付账款:取自“预付账款”下对应工程项目明细科目余额, 反映工程项目已支付尚未扣回的款项。 (5) 备用金:取自“备用金”下对应工程项目明细科目余额反映工程项目的周转金。 (6) 保证金或保函占用资金:取自“其他应收款”或“其他货币资金”下对应工程项目明细科目余额, 反映交存业主或办理保函交存银行专户的资金。 (7) 应付账款:取自“应付账款”下对应工程项目明细科目余额, 反映工程项目尚未支付款项。 (8) 小计:流出项目 (1) + (2) +……+ (6) - (7) 计算得出。
3.现金净流量项目:现金流入小计与现金流出小计的差额。
在掌握各工程项目、各施工队经营现金流量的基础上, 公司遵循以收定支的原则, 给予各施工队一定的灵活性和自主性, 采取分权的方式下放资金使用权, 控制各施工队资金的流向和流量, 让各施工队自我约束, 在其内部的工程项目之间调剂资金余缺, 自求平衡, 从而维持公司资金相对稳定和有序的平衡状态。对于现金流入项目, 应加速增加现金流入量, 分析方法及应对措施如下: (1) 将工程实际完工程度与工程结算数对比, 分析结算是否及时, 如不及时, 督促尽快办理结算手续, 另外, 积极争取执行合同过程中合同变更、索赔、奖励等形成的收入。 (2) 因特殊原因不能及时办理结算时, 争取业主预付工程款。随着工程计量的进行, 业主会陆续扣回预付账款, 但取得后能缓解公司的资金压力。 (3) 应收账款中工程质保金一般为计价款的5%, 一般期限两年, 分析除质保金外的应收款项是否及时收回, 遇业主拖欠, 积极主动与业主进行沟通, 做好清理工作, 防止项目资金长期被拖欠, 影响资金的使用。对于现金流出项目, 应尽量推迟现金流出的时间, 控制现金流出量。在保证工程项目施工生产顺利进行的前提下, 争取不办理预付款项。另外, 在不影响单位信誉的前提下, 尽量推迟应付款项支付时间和金额, 缓解资金支付压力。对于现金净流量为负数的工程项目, 除分析现金流入、流出项目外, 还应注意分析工程是否亏损, 以便采取相应的措施。
利用“经营现金流量分析”工具, 其优点如下:
1.方法简单、可信。基于财务会计逻辑, 以会计科目为导向的编制方法, 体现了财务会计的严谨性, 能被大多数财务人员所熟悉和理解, 其来自会计账簿, 相互勾稽, 方法简单、可信。
2. 具有实用性。
现在, 大多数单位实现了会计电算化, 随时可查阅各账户数据, 在计算机的帮助下, 很快可编制出经营现金流量分析表, 量化分析, 能使非财务人员快捷的读懂和运用, 有效介入了企业的日常管理, 在施工过程中监管、控制资金流向和流量, 增强了公司的驾驭能力。
3. 具有创新性。
在现有会计核算的基础上, 对数据作些必要的“加工、改制和延伸”, 便可以编制出分析表, 具有创新性。
总之, 我们需要从交通行业和施工企业自身的特点出发, 经常思考, 不断在实践中摸索, 寻找既符合行业经营特点, 又适合企业实际情况的资金管理模式, 促进公路施工企业平稳健康发展。
参考文献
[1]财政部.企业会计准则——应用指南[M].北京:中国财政经济出版社, 2006.10[1]财政部.企业会计准则——应用指南[M].北京:中国财政经济出版社, 2006.10
高速公路流量 篇8
目前, 公路车流量的监测主要是依靠摄像监控以及地感线圈传感器监控。对于交通状况错综复杂的地区, 摄像监控的力度明显不够, 而且系统的建设和维护成本很高, 还会受到天气和人为因素的影响, 因此逐渐沦为道路监控的辅助手段。地感线圈传感器现在应用得非常广泛, 但它也有很多缺点:易受冰冻、盐碱或繁忙交通的影响;寿命一般仅为两年, 之后更换要破坏路面, 重新铺设等。而其它路面车辆检测传感器, 如超声波传感器, 容易受环境的影响, 当风速6级以上时反射波会产生漂移, 导致无法正常检测, 探头下方通过的人或物也会产生反射波造成误检;红外传感器则易受工作现场的灰尘、冰雾的影响, 使系统不能正常工作。如何针对我国现有的交通运行状况研制一种简单易行又有效抵抗环境和人为干扰的公路车流量监测系统迫在眉睫。
针对这个问题, 我们巧妙地将光纤光栅传感和单片机联系起来, 提出了一种基于单片机的新型光纤Bragg光栅 (FBG) 传感的公路车流量监视系统。该系统能有效地解决传统的电类传感器对恶劣环境敏感的问题, 具有结构简单、成本低廉、识别准确、抗潮湿、抗粉尘和抗电磁干扰等优点。
1 车辆的分类
由于车流量的快速增长, 电子不停车收费系统 (ETC) 成为业内人士关注的焦点。我国一直采用的是按吨位和按客车座位数进行车辆分类, 现在国内行驶的车辆种类复杂, 按这种分类法在ETC中引入自动分类十分困难。因此, 按轴距和轴数分类, 应是比较合理的方法。
一般将在路面行驶的车辆分为大型车、中型车、小型车三种。如图1所示, 通常将车前面几排轮称为前轮, 后面几排称为后轮 (在实际情况中, 大型车后排车轮数可能大于图中所示的两排, 我们将前后轮都大于等于两排的车都定义为大型车) ;S1、S3、S5、S7为车轮实际接触地面的长度, S2为前排车轮间隔, S6为后排车轮间隔, S4为前后车轮间隔, S8为汽车车距。对于中型车, S2=S3=0;对于小型车, S2=S3=S5=S6=0。在这三种类型的车辆中, 中型车与小型车都可看作是只有一个前轴或只有一个后轴的大型车, S1≈S3≈S5≈S7;S2≈S6, 所以现以大型车为例列出各参数的典型值, 如表1所示。表2列出了各种车辆的轴距和接触地面的长度。
2 FBG公路车流量监视系统
2.1设计原理
FBG公路车流量监视系统如图2所示, 其工作原理是:利用FBG传感特性将车辆经过造成的压力转换为光脉冲信号, 光电转换模块将光脉冲信号转化为模拟电信号, A/D转换芯片将模拟信号转化成数字信号, 由单片机编程实现数据的处理及分析, 通过检测电压的变化进行轮轴识别, 利用单片机进行采样、运算、比较, 以判断车型, 最终得到一段时间内公路的车流量状况。
FBG是光通信、光纤传感系统中重要的光纤器件之一, 其中心反射波长λB随着FBG所受应力的增加向长波长漂移, 因此根据λB的变化可对应力进行高灵敏度的检测。我们利用FBG这个特点, 制作出FBG公路车流量监视系统, 实现了对车流量的自动监控。从图2中可知, ASE宽带光源发出的光信号通过环行器连接依次经过FBG1和FBG2;FBG1为窄带光栅, 用环氧树脂粘在测试棒上, 再固定于一钢板上, 用来接收车辆经过时的压力, 从而使λB1发生偏移;FBG2为宽带光栅, FBG1的λB1比FBG2的λB2波长短;由于FBG1和FBG2处在相同的环境中, 它们的参数基本一致, 温度对它们的影响是一致的, 因此可以忽略温度的影响;当FBG1上没有车辆通过时, FBG1和FBG2的反射谱相互错开, 接收端检测到的光强最低;当FBG1上有车辆通过时, λB1向长波长漂移, 与FBG2的反射光谱中心波长λB2重叠, 这时接收端检测到的光强最强, 图中FBG2起判决作用;根据检测到的光强大小, 通过光电转换、A/D转换及信号处理, 最终实时显示有无车辆通过, 并累计某段时间内的车流量。
2.2单片机的利用
FBG公路车流量监视系统可根据单片机的定时器对接收的电信号进行实时采样。由于车速和不同车与地面的接触长度S1 (即每辆车的特征值) 不同, 每辆车在S1范围内的抽样数count1会不同。对于大型车, 我们经实际测量车速以及车轮接触地面的长度S1的范围后, 令定时器每隔1 ms进行一次抽样, 并设定常数N, 使得N×count1大于S2内的抽样数并且小于S4内的抽样数。由于S4≫S2≫S1, 则N的取值范围将会有很大的空间, 所以对车辆的行驶速度及车轮的型号等数据没有特殊限制。
当车辆第一个车轮压过时, 通过对A/D转化后的高电平抽样, 得到抽样数count1。在车轮压过后, 紧接着对后边的低电平抽样, 直到下一个高电平到来, 其间抽样数为count2。若count2
综上所述, 可见N值的选取十分关键, 我们对于N值的选取分为下面两步:
(1) N值的初定。经过对车辆的分析, S1的取值一般为100～300 mm, 我们在程序中设定S1为200 mm;两轴车的轴距大于2 300 mm;三轴或四轴车两前轴或两后轴的轴距一般不会超过2 000 mm。因此, 我们将N×count1设定为车辆经过2 000 mm路程的时间, 即N取值为10。
(2) 可行性验证。a.若S1为100 mm, 则此车不可能为三轴或四轴车, NS1=1 000 mm, 小于两轴车的最小轴距, 后轮经过1 000 mm后判断车型并计数。由于前一辆汽车的后轮与后一辆汽车的前轮间距不可能只为100 mm, 因此N的取值可行。b.若S1为300 mm, 此车肯定为载重卡车, N×count1=3 000 mm, 大于车辆两前轴或两后轴的轴距, 小于相邻两前后轮的轴距, 后轮经过3 000 mm后判断车型并计数。由于载重卡车后轮到车尾的距离为2 000 mm左右, 正常行驶中的汽车车距应为10 m, 发生车距小于1 m的情况甚少, 因此N的取值可行。
计数时可以根据所判断的车轮数分四类, 即总车数、小型车 (两排车轮) 、中型车 (三排车轮) 、大型车 (四排以上车轮) 来显示。这样分类有助于交通的管理及规划, 使我们的产品更具有实用价值。
3 FBG公路车流量监视系统的实验结果
无压力时, 测得的FBG1和FBG2的反射谱如图3a) 和b) 所示, 两个光栅的中心反射波长是相互错开的, 无重叠, 此时在接收端探测到的光谱如图3c) 所示;有压力时, 窄带光栅FBG1的反射波长向长波长方向漂移, 如图3d) 所示, 随着压力增大, FBG1反射波长逐渐进入了FBG2反射波长的范围内, 如图3e) 所示, 此时在接收端检测到的光谱如图3f) 所示, FBG2起到了判决作用。通过光电转换和放大电路, 将检测到的光强转换成电压信号, 单片机对A/D转换后的信号进行处理。实验中, 我们将采样频率设置为1 kHz, 每隔一段时间给FBG1的探头施加一次压力信号。不同车型数次过车试验证明, 该车流量监视系统的识别准确率达100%。
若在每条车道上安装两个FBG, 两个FBG之间的距离为3 m, 或比3 m短一些 (可根据需要确定) , 则可计算出车辆的速度。即当轮胎经过FBG测速1时, 启动电子时钟, 当轮胎经过FBG测速2时, 时钟停止。由于传感器之间的距离已知, 因此将两个传感器之间的距离除以两个传感器信号的时间周期, 就可得出车速。
4 结 论
根据目前我国公路的交通状况, 我们将光纤传感技术和单片机技术巧妙结合, 提出了一种适合我国的FBG公路车流量监视系统。该系统由两个FBG传感器按照一定的串接方式组合而成, 利用FBG反射波长受应力变化灵敏度高的特性, 构建了一种新型的车流量监视系统。该系统为公路车流量监测提供了一种行之有效的方案, 使道路交通的监测不再仅靠摄像监控一种手段。由于FBG公路车流量监视系统的建设和维护成本较低, 因而特别适合中小城市道路交通的监控, 我们相信这种发明的实现对公路车流量监测技术的发展具有积极的意义, 同时其低廉的成本也具有广阔的市场前景, 有望实现产业化和进行大规模应用。
参考文献
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