八車道高速公路分車道限速適應(yīng)性分析

李浩領(lǐng)，王季凱，任予躍

(長安大學(xué)公路學(xué)院 西安市 710064)

八車道高速公路分車道限速適應(yīng)性分析

李浩領(lǐng)，王季凱，任予躍

(長安大學(xué)公路學(xué)院 西安市 710064)

以陜西省西寶高速公路為依托，設(shè)定高速公路運(yùn)行狀況的安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)以及效率性評(píng)價(jià)指標(biāo)。采用VISSIM仿真的方法獲取各項(xiàng)指標(biāo)的仿真數(shù)值，通過對(duì)混行和分車道限速兩種情形下仿真數(shù)值結(jié)果的比對(duì)分析確定不同限速方案下的指標(biāo)變化情況，進(jìn)而分析得出分車道限速方法的適應(yīng)性。

分車道；車速離散值；行車延誤；VISSIM仿真

隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展、汽車保有量快速增加、汽車車型結(jié)構(gòu)多樣化，分車道限速的方法在一定程度上可以緩解由于交通流復(fù)雜所帶來的行車安全性和效率性降低的現(xiàn)象，本文旨在通過交通仿真的方法來獲取不同情形下車輛運(yùn)行安全性和效率性的變化情況，進(jìn)而通過相關(guān)的分析手段來確定分車道限速的適用性[1]。

1 安全性和效率性評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

1.1 安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)—車輛速度離散值

研究表明，一條道路上各車輛的車速與平均車速的差值愈大，即車速分布越離散，事故率就會(huì)越高。事實(shí)上，由于車速越離散，車流存在頻繁的超車現(xiàn)象而使交通流不穩(wěn)定，出現(xiàn)事故的可能性就越大。車速的離散性，常用車速的分布特征來描述。車輛行駛速度的離散性是引起交通事故的主要原因之一[2]。由于大小型車混行時(shí)，不同的大型車混入率會(huì)對(duì)交通流中車輛的速度離散性產(chǎn)生不同程度的影響，因此對(duì)車輛離散型的仿真實(shí)驗(yàn)可以幫助我們找到不同大型車混入率情況下車輛速度離散型的分布情況，為我們對(duì)大小車混行狀況下行車安全性評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支撐。

1.2 效率性評(píng)價(jià)指標(biāo)—行車延誤

行車延誤是指由各種交通組成部分之間相互干擾而引起的延誤。由其他交通組成部分(如行人、受阻車輛、路側(cè)停車及橫穿交通等)對(duì)車流的干擾(稱為側(cè)向干擾)而引起的延誤和由交通流之間的干擾(主要包括交通擁擠、匯流、超車、交織運(yùn)行等稱之為內(nèi)部干擾)而引起的延誤兩部分組成。對(duì)高速公路上行車延誤的研究需要同時(shí)考慮側(cè)向干擾和內(nèi)部干擾兩個(gè)方面的因素。

1.3 仿真方案設(shè)計(jì)

為了研究的方便性，將交通流看作僅由大型車和小型車組成，并建立相關(guān)仿真模型。

(1)說明

①為了能夠模擬在不同交通流狀態(tài)下的大車的影響，特?cái)M定在不同等級(jí)的服務(wù)水平下的車流量和不同的大型車混入率來組成不同的交通流狀態(tài)；大車的混入率數(shù)值的選取范圍為0.1～0.9，基本覆蓋了所需的大車混入率情形。

②車速的設(shè)計(jì)原則遵循的是設(shè)置車輛的期望車速，期望車速的設(shè)定是根據(jù)陜西省西寶高速路段設(shè)計(jì)車速值(100km/h)設(shè)定[3]，根據(jù)該高速現(xiàn)行的運(yùn)行規(guī)則選取小型車的期望車速值范圍為90～120 km/h，大型車的期望車速值范圍為60～80 km/h。

③在進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)，對(duì)大型車混入率導(dǎo)致車輛平均速度波動(dòng)情況進(jìn)行分開統(tǒng)計(jì)，針對(duì)所需求的評(píng)價(jià)指標(biāo)的不同分別獲取行車安全性評(píng)價(jià)(車速離散值)和通行效率評(píng)價(jià)(行車延誤)的相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)的仿真數(shù)值。

(2)仿真背景為正常氣候條件，汽車專用公路基本路段二級(jí)，單向四車道，坡度為0%，路段長度2000m，每隔400m設(shè)立一個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)。

(3)仿真情形分為混行和分車道行駛兩種情況，在混行情形下車道按正常情形下設(shè)置，在分車道情形下車道設(shè)置為第一、二車道為客車道，第三、四車道為貨車道。

(4)交通流參數(shù)設(shè)置見表1。

表1 交通流量設(shè)置

2 仿真結(jié)果分析

2.1 混行情形下仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用VISSIM仿真的方法來獲取仿真路段上車輛瞬時(shí)車速跟行車延誤的數(shù)據(jù)，通過對(duì)瞬時(shí)車速值進(jìn)行離散性分析即可得出車速離散性標(biāo)準(zhǔn)差。統(tǒng)計(jì)得出的車速離散標(biāo)準(zhǔn)差的數(shù)值如表2。

表2 平直路段車速離散性標(biāo)準(zhǔn)差統(tǒng)計(jì)

由表2中我們可以發(fā)現(xiàn)以下的相關(guān)規(guī)律特征：

(1)表中所示五種不同路段交通量對(duì)應(yīng)的車速標(biāo)準(zhǔn)差的折線圖均隨混入率的變化呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，在同一路段交通流量下當(dāng)大型車的混入率達(dá)到0.2～0.4的時(shí)候車速標(biāo)準(zhǔn)差達(dá)到最大，這說明在該混入率下對(duì)應(yīng)的混行交通流的運(yùn)行狀態(tài)是最差的。

(2)對(duì)比不同交通量下對(duì)應(yīng)的車速標(biāo)準(zhǔn)差的折線圖可以發(fā)現(xiàn)，隨著路段車流量的增加，車速標(biāo)準(zhǔn)差相應(yīng)地有所降低，并且在流量值越大的時(shí)候降幅越為明顯，這主要是因?yàn)殡S著車流量的增加，路段的交通狀況逐漸接近飽和流的狀態(tài)，車輛的運(yùn)行特性也逐漸變成了跟馳狀態(tài)，因此此時(shí)的車速離散性也就有了相應(yīng)的降低。

行車延誤的仿真方案設(shè)置與前述仿真方案的方法一致，在輸出參數(shù)里邊選擇延誤這一項(xiàng)，即可在(*.qmk)文件里邊獲取平均延誤的數(shù)據(jù)。相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3。

表3 平直路段混行行車延誤統(tǒng)計(jì)表

由表3中我們可以發(fā)現(xiàn)以下的相關(guān)規(guī)律特征：

(1)平直路段混行下的行車延誤具有一定的規(guī)律性，從表中可以看到，隨著交通量的增加，行車延誤逐漸增加至最大值后又逐漸降低。并且當(dāng)路段交通量比較低的時(shí)候(1000～2000pcu/h)，此時(shí)路段的行車延誤值始終比較小，因?yàn)榇藭r(shí)道路上車輛的數(shù)量比較少，因此基本不會(huì)發(fā)生較為明顯的行車延誤。

(2)觀察單個(gè)折線圖的走勢(shì)可以發(fā)現(xiàn)，隨著大型車混入率的增加，行車延誤呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)。行車延誤的峰值在流量≤3000pcu/h時(shí)在0.7的混入率下取得；當(dāng)路段交通量為4000pcu/h時(shí)在混入率為0.5的時(shí)候取得；路段交通流量達(dá)到5000pcu/h時(shí)峰值在混入率為0.4的時(shí)候取得。

2.2 分車道限速情形下仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4、表5。

3 結(jié)論

在進(jìn)行直線段交通運(yùn)行規(guī)則適用性分析的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)從安全指標(biāo)和效率指標(biāo)兩個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮，通過將仿真數(shù)據(jù)中行車安全性指標(biāo)(車速離散性)所對(duì)應(yīng)的適用性表格與效率性評(píng)價(jià)指標(biāo)(行車延誤)所對(duì)應(yīng)的適用性表格做比對(duì)，即可獲得在直線路段所推薦的分車道限速的適用性表格(如表6)。

如表6所示：左半?yún)^(qū)“對(duì)小型車有利區(qū)間”顯示的是實(shí)行嚴(yán)格分車道行駛條件下小型車的安全性與效率性指標(biāo)與混行做對(duì)比后的比對(duì)結(jié)果；右半?yún)^(qū)“對(duì)大型車有利區(qū)間”顯示的是實(shí)行嚴(yán)格分車道行駛條件下大型車的安全性與效率性指標(biāo)與混行做對(duì)比后的比對(duì)結(jié)果。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果中可以看出，在交通流量為2000～4000veh/h ，大型車比列為0.2～0.6時(shí)或者在交通流量為5000veh/h,大型車比例為0.3～0.5時(shí)，此時(shí)實(shí)行嚴(yán)格的分車道運(yùn)行規(guī)則，大、小型車均能獲得較好的行駛安全性和效率性，也就說明了在此情形下應(yīng)優(yōu)先考慮采用分車道的限速管理方案。

表4 車速離散值

注：左半?yún)^(qū)為客車道仿真統(tǒng)計(jì)結(jié)果，右半?yún)^(qū)為貨車道仿真統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表5 車輛行車延誤統(tǒng)計(jì)

注：左半?yún)^(qū)為客車道仿真統(tǒng)計(jì)結(jié)果，右半?yún)^(qū)為貨車道仿真統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表6 與混行情形相對(duì)比下的分車道適用性分析(直線段)

注： ——優(yōu)先考慮安全性所適用的區(qū)間；——優(yōu)先考慮效率性所適用的區(qū)間；——兩者同時(shí)考慮時(shí)所適用的區(qū)間

[1] 楊俊, 孫靜怡. 分車道限速相關(guān)問題研究[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程，2012(5)：3780-3782.

[2] 裴玉龍, 程國柱. 高速公路車速離散性與交通事故的關(guān)系及車速管理研究[J]. 中國公路學(xué)報(bào)，2004(3)：78-82.

[3] 范俊玲, 張生福, 吳宜淞. 分車道限速在西安市道路交通中的應(yīng)用[J]. 中國高新技術(shù)企業(yè),2007(8): 123-129.

Analysis on Adaptability of Divided Lane Speed-Limiting for Eight-Lane Expressway

LIHao-ling，WANGJi-kai，RENYu-yue

(School of Highway, Chang'an University, Xi'an 710064, China)

Relying on Xibao Expressway in Shanxi province, safety evaluation indexes and efficiency evaluation indexes of expressway operation status are set up, and the VISSIM simulation method is adopted, so as to obtain the simulation values of various indexes. Through the comparative analysis on simulation value results under two kinds of conditions like mixed flow and divided lane speed-limiting, the conditions of indexes changes under different speed-limiting schemes are determined, so as to analyze and obtain the adaptability of divided lane speed-limiting method.

Divided lane; Travel speed discrete value; Traveling delay; VISSIM simulation

1673-6052(2016)11-0050-03

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.11.014

U491

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