障碍收费站设计.docx

障碍收费站的设计和操作分析的交通微模拟模型
抽象
本文的目的是为收费站的设计,评估和操作分析开发微观交通模拟模型。的模拟软件被创建以模拟交通到达,收费时间和驾驶员决策的随机性质。开发的模拟模型用于分析交通量,收费站容量,驱动程序类型和收费站的配置的不同情况。结果表明,每条收费车道的数量和付款方式显着影响收费站的平均延迟和最大队列长度。对收费站的数量提出建议,以便处理高峰交通时间,没有过长的延迟时间或长队列。
关键词
交通仿真 ;
建模 ;
收费站 ;
司机决定

高速公路收费站是一种独特的交通系统,需要特殊分析。收费是作为一种工具,为世界各地的新道路基础设施提供资金。在收费站基于在英国,欧洲和美国的主要运营商现有收费设施的经营中获得的经验设计因素的布局原则中可以找到[1]  和  [2] 。
1998年,颁布了一项新法律,使埃及交通部(MOT)能够通过直接道路收费提高收入。因此,一些现有的道路被转换为收费公路[3] 。收费率开罗亚历山大沙漠公路的研究中提出[4] 。
手动收费的本地基本机制自成立以来基本上保持不变。手动收费的特点是由收费站组成的收费站,收费站由管理员负责收取公路收费。停在收费站,然而,阻碍交通的畅通,从而可以减少所提供的服务水平[5] 。
正确设计收费站的重要性不能夸大。如果设计不当,这些设施可能会成为主要瓶颈。收费站可以作为系统瓶颈,降低这些公路资源的生产率,以及增加能量消耗和燃料排放。因此,收费站的高效运行是一个高优先目标[6] 。
公路通行能力手册(HCM)目前不包括任何指导分析一个收费站,并有评价一个收费站的性能没有标准的分析方法[7] 。因此,交通仿真模型被用来增强这种类型的交通设施经营分析和管理[8]  和  [9] 。
显影收费站的模型时所面临的流量建模的一个挑战已经不同的软件包,其缺少内置收费站的功能或模块的约束[10] 。微观交通仿真模型已经越来越突出与现今计算机的增加的计算能力和他们的能力建模的交通流量和需求的复杂动态。比传统
的流量分析技术微仿真的好处被分为三个主要方面:透明度,准确性及灵活性[11]  和  [12] 。最近的一项研究中使用微观仿真在伊斯坦布尔收费站模型[13] 。结果表明,使用微观模拟对收费站建模可以为所有各方和道路使用者带来效率效益。因此,本文的目的是开发收费站的设计,评估和交通运营分析的微观交通模拟模型。

使用Visual ()编程语言来构建所提出的仿真模型。相关联的算法的讨论中可以找到[14] 。输入包括每小时交通量,支付类型,驱动程序类型,收费站数量和模拟运行的持续时间。模型输出是整个系统以及每个收费站的延迟统计(平均延迟时间,队列中的等待时间),队列统计(平均,四分位数,最大队列长度)以及利用率。
每辆车我 由一个6元组表示的(I,T,K,D,ω,τ)在这里我是车辆唯一标识号,吨为到达时间,ķ在公路车道,其中车辆从,来ð是驱动程序类型,ω是支付方式,τ是取决于支付通行费的方法的处理时间。注意一个ñ元组是元素的有序列表。车辆的输出数据我是一个四元组(我,ntoll,开始,结束),其中我是车辆唯一标识号,ntoll是选择收费车道,启动是启动服务的时间,完成的是发车时间。从这些详细输出,可以计算有关延迟,队列和资源工作负载的统计信息。提出的模型包括三个主要模块:流量生成,收费线选择和收费处理。
。流量生成模块
已经开发了大量的车道分布以表示车辆到达的不同模式。应用最广泛的假设轻到中等流量是车辆到达随机和发车间隔遵循指数分布[15] 。当超车有限数量是可能的,例如皮尔逊III型或Erlang分布其他分布,可以使用[16] 。
为了使用诸如巷道的随机输入来执行模拟,必须指定概率分布。在拟议的模拟模型中,生成车辆到达的随机时间点序列。例如,车间时间通常由具有平均值的指数随机变量表示。可以使用以下逆变换算法来生成车辆前进时间。
方程式( 1 )
打开MathJax上 
方程( 2 )
打开MathJax上 
其中,u~U(0,1)是均匀的随机变量的具有一定范围的分布函数[0,1],ħ 是一个产生的时间瞬间在秒, 以秒为单位的平均进展,并牛逼我是车辆的到达时间
我。的读者可参考 [17]关于仿真模型的详细讨论,产生随机变量,方差减少技术,以及共用随机数。假设接近车辆在基本高速公路车道之间均匀分布。
。收费站选择模块
驾驶员决策影响收费站的操作。用于选择在收费站的收费车道一些驾驶习惯报道在[18]。当司机接近收费设施时,他们自然地寻找最佳车道选择。大多数司机在收费站的同一侧进入收费车道,从那里他们来到收费站。一旦司机选择了收费站的一半,他们选择在那边最短的队列的车道。观察到一些其他驾驶员