智慧高速公路收費(fèi)站潮汐車道的開(kāi)放數(shù)量研究

喬建剛 李恩玉 劉怡美 彭瑞 陶瑞

摘 要：為解決智慧高速公路收費(fèi)廣場(chǎng)交通分布不均衡、擁堵的問(wèn)題，在空間資源一定的前提下，提出開(kāi)放潮汐車道的措施，探討最佳開(kāi)放數(shù)量。首先，以京雄智慧高速雄安北主線收費(fèi)站為研究對(duì)象，分析車道的潮汐交通流特性，論證設(shè)置潮汐車道的可行性；其次，選定潮汐系數(shù)分別為0.6，0.7，0.8，0.9，將交通量劃分為A-F共6個(gè)等級(jí)，建立VISSIM收費(fèi)站仿真模型；最后，以收費(fèi)站工作日早高峰為例，分析各方案的交通量等仿真結(jié)果，確定不同交通流狀態(tài)下潮汐車道的開(kāi)放數(shù)量。結(jié)果表明，收費(fèi)站出口為主要車流方向時(shí)，潮汐系數(shù)為0.7且交通量為C-F級(jí)，以及潮汐系數(shù)為0.9且交通量為B級(jí)時(shí)，宜開(kāi)放1條潮汐車道；潮汐系數(shù)為0.8和0.9時(shí)，C-F級(jí)交通量下分別開(kāi)放2條、3條潮汐車道；其他情況下不開(kāi)放潮汐車道。依托具有通勤功能的京雄智慧高速公路雄安北主線收費(fèi)站，研究潮汐車道的最佳開(kāi)放數(shù)量，可為智慧高速公路出入口車道的調(diào)控提供參考，對(duì)提高高速公路通行能力和通行效率具有現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：智慧高速公路；收費(fèi)站；潮汐車道；VISSIM仿真分析；交通量

Study on the number of tidal lanes open at smart highway toll stations

QIAO Jiangang1，LI Enyu1，LIU Yimei2，PENG Rui1，TAO Rui1

（1.School of Civil Engineering and Transportation， Hebei University of Technology， Tianjin 300401， China;2. Beijing Xiong′an Preparation Office，Hebei Province Expressway，Xiong′an New Area，Hebei 071700， China）

Abstract：In order to solve the problem of uneven distribution of traffic and traffic congestion in the toll plaza of the smart expressway， the measure of opening tidal lanes was proposed under the premise of certain spatial resources， and the optimal number of open lanes was explored. Taking the Xiong′an North mainline toll station of Jingxiong Smart Expressway as the research object， the tidal traffic flow characteristics of the lanes was analyzed and the feasibility of setting tidal lanes was demonstrated; The tidal coefficients of 0.6，0.7，0.7，0.8 and 0.9 were selected， and the traffic volume was divided into six grades of A—F， and the VISSIM toll station simulation model was established; Taking the morning peak of the toll station as an example， the simulation results such as traffic volume of each simulation scheme were analyzed to determine the number of tidal lanes to be opened under different traffic flow states. The results show that with the toll station exit as the main traffic flow direction， it is appropriate to open one tidal lane when the tidal coefficient is 0.7 and the traffic volume is C—F level and the tidal coefficient is 0.9 and the traffic volume is B level; When the tidal coefficient is 0.8 and 0.9， 2 and 3 tidal lanes are opened under C—F traffic volume respectively; in other cases， no tidal lane is opened. Relying on the Xiong′an North mainline toll station of the Jingxiong Smart Expressway with commuting function， studying the optimal number of opening tidal lanes can provide a reference for the regulation and control of the entrance and exit lanes of smart expressway， and has practical significance for improving its traffic capacity and efficiency.

Keywords：smart highway; toll station; tidal lane; VISSIM simulation analysis; traffic

智慧高速公路具有安全、高效、便捷、綠色等優(yōu)點(diǎn)，已成為高速公路建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)。收費(fèi)站作為高速公路的瓶頸路段，進(jìn)行收費(fèi)作業(yè)時(shí)會(huì)造成行車延誤和排隊(duì)，工作日早晚高峰、節(jié)假日等時(shí)段甚至?xí)?dǎo)致某一側(cè)交通擁堵，產(chǎn)生明顯的潮汐交通流現(xiàn)象，嚴(yán)重影響智慧高速公路的通行效率。針對(duì)潮汐交通流現(xiàn)象，研究人員提出了設(shè)置潮汐車道的措施^［1-3］，主要是在對(duì)道路潮汐交通流特性分析的基礎(chǔ)上，論證設(shè)置潮汐車道的可行性，并進(jìn)行潮汐車道設(shè)置方案的效果評(píng)價(jià)^［4-6］。例如：KOTAGI等^［7］在印度城市主干道設(shè)置可逆車道，提高高峰時(shí)段的通行能力；史峰等^［8］提出可變車道配置方法來(lái)緩解城市交通早晚高峰時(shí)段的空間不對(duì)稱擁堵問(wèn)題；王艷麗等^［9］設(shè)計(jì)了潮汐車道自適應(yīng)控制系統(tǒng)以減少交通延誤和排隊(duì)長(zhǎng)度；徐洪峰等^［10］利用微觀交通仿真驗(yàn)證了復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理方法對(duì)城市主干道交叉口整體性能的改善效果；賈洪飛等^［11］、陳婷婷等^［12］構(gòu)建了潮汐車道設(shè)置方案的雙層規(guī)劃模型；KONSTANTINOS等^［13］對(duì)高速公路潮汐車道實(shí)時(shí)控制策略進(jìn)行了效果評(píng)價(jià)；王鵬^［14］研究了通過(guò)控制高速公路收費(fèi)車道開(kāi)閉提高收費(fèi)站運(yùn)營(yíng)管理水平；曲明革^［15］根據(jù)交通流特征、通行能力等，確定高速公路出入口收費(fèi)車道的數(shù)量。雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于潮汐車道的研究取得了大量可信的研究成果，但對(duì)于高速公路收費(fèi)站設(shè)置潮汐車道的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。

本文以京雄智慧高速雄安北主線收費(fèi)站為依托，采用仿真分析的方法對(duì)潮汐車道的設(shè)置方案進(jìn)行探究，通過(guò)設(shè)置合理數(shù)量的潮汐車道，緩解智慧高速公路收費(fèi)站排隊(duì)擁堵問(wèn)題，提高收費(fèi)效率。

1 高速收費(fèi)站潮汐交通流運(yùn)行特征分析

1.1 收費(fèi)站潮汐交通流特征

京雄智慧高速作為北京至雄安新區(qū)的通勤干道，其收費(fèi)站處的交通流由于兩地的用地屬性不同會(huì)出現(xiàn)潮汐現(xiàn)象，具有較強(qiáng)的時(shí)間、空間特性。

1）時(shí)間分布特性

由于出行者在工作日早晚高峰期間的剛性出行需求，導(dǎo)致京雄智慧高速出現(xiàn)不均衡交通流現(xiàn)象，呈現(xiàn)出“早出晚歸”的交通特征。另外，節(jié)假日、大型活動(dòng)也會(huì)造成高速公路單方向交通流匯集，導(dǎo)致收費(fèi)站交通擁堵。因該高速尚未全線開(kāi)通，道路交通量較小，不便于分析其潮汐交通流特征，因此選取與京雄高速具有類似緩解城市中心功能的津?yàn)I高速進(jìn)行調(diào)研，二者均為雙向8車道。以津?yàn)I高速2021年某工作日的早晚高峰流量為例進(jìn)行分析，保證后文論述的各類潮汐系數(shù)與實(shí)際相符，如圖1所示。

由圖1可知，早高峰期間，濱海方向的交通量在7：00～10：00時(shí)呈現(xiàn)先增大、后減小的趨勢(shì)，8：00時(shí)的交通量達(dá)到最大，為310 pcu/5 min；市區(qū)方向的交通量在早高峰期間變化趨勢(shì)較平緩，始終保持在100～150 pcu/5 min之間。晚高峰則相反，濱海方向的交通量一直在100 pcu/5 min附近波動(dòng)，而市區(qū)方向的交通量在16：00～19：00之間呈現(xiàn)先增大、后減小的趨勢(shì)，17：35時(shí)達(dá)到最大，為307 pcu/5 min。

2）空間分布特性

高速公路的潮汐交通現(xiàn)象通常固定發(fā)生在收費(fèi)站附近，靠近收費(fèi)站的區(qū)域交通分布不均衡程度越強(qiáng)，在出入口車道處越會(huì)產(chǎn)生排隊(duì)現(xiàn)象。在收費(fèi)站上游或下游較遠(yuǎn)處，交通流較疏散，不均衡程度較弱。以津?yàn)I高速早晚高峰小時(shí)交通量與方向分布系數(shù)的變化規(guī)律為例進(jìn)行分析，交通量與方向分布系數(shù)如圖2所示，方向分布系數(shù)的計(jì)算公式如式（1）所示。

式中：KD為方向分布系數(shù)；QM為主要車流方向的交通量，pcu/h；QN為次要車流方向的交通量，pcu/h。

由圖2可知，早高峰期間，濱海方向?yàn)橹饕煌鞣较?，方向分布系?shù)呈現(xiàn)先增大、后降低的趨勢(shì)，在8：00～9：00時(shí)段達(dá)到最高，為0.67；晚高峰期間，市區(qū)方向的小時(shí)交通量遠(yuǎn)大于濱海方向，方向分布系數(shù)呈現(xiàn)先增大、后降低的趨勢(shì)，在17：00～18：00時(shí)段達(dá)到最高，為0.71。

上述分析表明，工作日早高峰時(shí)段，通勤高速公路城區(qū)方向的交通量明顯高于郊區(qū)方向，而晚高峰期間則相反，出城方向成為主要車流方向，造成交通流在時(shí)間和空間上分布不均衡，產(chǎn)生明顯的潮汐交通流現(xiàn)象。

1.2 收費(fèi)站潮汐車道設(shè)置的條件

根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置潮汐車道理論上要求滿足以下設(shè)置條件^［16］：

1）雙向車道總數(shù)在3條以上，在城市流量較大的主干道上，雙向車道總數(shù)≥5^［17］；

2）中間帶條件可供設(shè)置潮汐車道；

3）為減少引導(dǎo)交通流的工作量，潮汐車道長(zhǎng)度不易過(guò)長(zhǎng)，盡量不要超過(guò)5 km；

4）潮汐交通現(xiàn)象嚴(yán)重，主要車流方向的交通量分布系數(shù)KD≥2/3；

5）某一方向潮汐車道的開(kāi)放不致造成對(duì)向車道交通擁堵，能夠滿足雙向的交通需求。

雄安北主線收費(fèi)站的出入口總車道數(shù)為14，且收費(fèi)廣場(chǎng)車道不存在內(nèi)側(cè)專用道，中間帶易于改建或拆除，收費(fèi)站出入口方向的車道長(zhǎng)度較短，在1 km以內(nèi)，滿足潮汐車道硬件設(shè)置條件。

2 VISSIM仿真模型的建立

本文采用VISSIM中仿真高速公路或郊區(qū)道路交通流的Wiedemann99模型來(lái)描述車輛的駕駛行為，并設(shè)定仿真模型的運(yùn)行時(shí)間間隔為3 600 s。

2.1 相關(guān)參數(shù)

1）車型比例參數(shù)

由于京雄智慧高速尚未全線通車，開(kāi)通路段的交通量數(shù)據(jù)不能代表全線的通行狀況，因此還選取了同樣途徑北京至雄安的京港澳高速和大廣高速作為調(diào)研道路，在2021年7月選擇天氣良好的工作日，于7：00～18：00時(shí)段進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)，得到京雄高速周邊道路的調(diào)研數(shù)據(jù)。對(duì)3條平行高速的交通量數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到表1所示的車輛分布比例。

2）收費(fèi)站參數(shù)

由設(shè)計(jì)文件可知，京雄智慧高速河北段起點(diǎn)到雄安北主線收費(fèi)站的路段為雙向8車道，經(jīng)收費(fèi)站后變?yōu)殡p向6車道。收費(fèi)廣場(chǎng)出口車道設(shè)有6個(gè)ETC車道和2個(gè)MTC車道，入口車道設(shè)有4個(gè)ETC車道和2個(gè)MTC車道。為減少潮汐車道造成的交通沖突，只將內(nèi)側(cè)ETC車道作為潮汐車道，另外出入口處分別至少需要保留1條ETC車道，故選擇出口方向內(nèi)側(cè)第1，2，3，4條ETC車道和入口方向內(nèi)側(cè)第1，2，3條ETC車道作為潮汐車道。車道寬度為3.75 m，設(shè)計(jì)速度為120 km/h。收費(fèi)島寬度為2.2 m，收費(fèi)通道寬度均為3.5 m，根據(jù)此比例在VISSIM中進(jìn)行收費(fèi)站建模，如圖3所示。

3）ETC/MTC收費(fèi)車道停車?yán)U費(fèi)定義

采用減速區(qū)模擬ETC車輛的繳費(fèi)過(guò)程，期望車速為15～20 km/h；采用停車標(biāo)志模擬MTC車輛的繳費(fèi)過(guò)程，MTC收費(fèi)服務(wù)時(shí)間服從正態(tài)分布。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研得知，小型車、中型車、大型車服務(wù)時(shí)間期望分別為7，15，18 s。

4）ETC/MTC車輛比例

根據(jù)《深化收費(fèi)公路制度改革 取消高速公路省界收費(fèi)站實(shí)施方案》^［18］國(guó)家對(duì)ETC收費(fèi)的推行力度，京雄智慧高速ETC車輛比例取90%。

5）潮汐交通臨界方向分布系數(shù)

根據(jù)“1.2”項(xiàng)中潮汐車道設(shè)置條件4），選定潮汐系數(shù)0.6，0.7，0.8，0.9進(jìn)行仿真分析。

6）交通量參數(shù)值

根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20—2017）^［19］服務(wù)水平等級(jí)劃分輸入交通量參數(shù)，以京雄智慧高速工作日早高峰為例，即出口為主要交通流方向時(shí)根據(jù)不同潮汐系數(shù)對(duì)收費(fèi)站出、入口方向的交通量進(jìn)行取值，如表2所示。

2.2 仿真模型的標(biāo)定

為證明收費(fèi)站潮汐車道仿真模型的有效性，對(duì)比分析未開(kāi)放潮汐車道時(shí)通行能力的計(jì)算結(jié)果與仿真結(jié)果，對(duì)仿真模型的可靠性進(jìn)行檢驗(yàn)。

1）ETC車道通行能力

式中：CE為ETC的車道通行能力，pcu/h；v為ETC車道的平均行駛車速，km/h；t為駕駛員的制動(dòng)時(shí)間，s；l0為后車消除碰撞危險(xiǎn)的安全距離，m；lc為標(biāo)準(zhǔn)車型車輛的長(zhǎng)度，m。

結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)［20］以及周邊高速實(shí)際調(diào)查，v取20 km/h，t取2 s，l0取2.5 m，lc取6 m。

2）MTC車道通行能力

式中：CM為MTC車道通行能力，pcu/h；TS為標(biāo)準(zhǔn)車型的服務(wù)時(shí)間，s；TG為標(biāo)準(zhǔn)車型的離去時(shí)間，s。

結(jié)合實(shí)際調(diào)查，TS取8 s，TG取4.5 s。

通過(guò)計(jì)算得到未開(kāi)放潮汐車道時(shí)出口方向的通行能力，與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析后得到結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，收費(fèi)站通行能力計(jì)算結(jié)果與仿真輸出的數(shù)值誤差較小，為8%?？梢?jiàn)，構(gòu)建的收費(fèi)站仿真模型具有較強(qiáng)的適用性，能反映收費(fèi)站的真實(shí)交通狀況。

3 收費(fèi)站潮汐車道開(kāi)放數(shù)量的確定

在工作日早高峰，收費(fèi)站出口處為主要車流方向，將入口方向的內(nèi)側(cè)車道供給出口方向使用，仿真方案如表4所示。

利用構(gòu)建的VISSIM模型對(duì)表4中不同潮汐車道開(kāi)放方案進(jìn)行仿真，按照潮汐系數(shù)和交通量等級(jí)輸出各方案下出入口的交通量仿真值，結(jié)合交通量增長(zhǎng)率變化以及雙向總交通量值，確定潮汐車道的開(kāi)放數(shù)量。

3.1 收費(fèi)站出入口交通量仿真結(jié)果分析

1）潮汐系數(shù)為0.6

首先對(duì)潮汐系數(shù)為0.6時(shí)的各交通量等級(jí)下收費(fèi)站車道的開(kāi)放數(shù)量與交通量變化進(jìn)行分析，仿真結(jié)果如圖4所示。

由圖4 a）可知，開(kāi)放1—3條潮汐車道時(shí)出口方向的交通量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中A級(jí)、B級(jí)交通量下出口的交通量保持不變，能夠滿足所有車輛通過(guò)；C級(jí)交通量時(shí)，開(kāi)放1—3條潮汐車道交通量相同，說(shuō)明開(kāi)放1條潮汐車道即可滿足交通需求；D級(jí)交通量時(shí)，需要開(kāi)放2條潮汐車道；交通量等級(jí)為E和F時(shí)，開(kāi)放3條潮汐車道時(shí)車輛通行量達(dá)到最大。由圖4 b）可知，隨著潮汐車道開(kāi)放數(shù)量的增多，入口車道的通行能力稍有降低。A級(jí)交通量時(shí)開(kāi)放1條或2條潮汐車道對(duì)入口方向的交通量不會(huì)造成影響；B級(jí)交通量時(shí)開(kāi)放1條潮汐車道不會(huì)減少入口方向的通過(guò)量；交通量等級(jí)繼續(xù)增大，入口處通過(guò)的車輛數(shù)隨潮汐車道開(kāi)放數(shù)量的增多而不斷減少。

2）潮汐系數(shù)為0.7

同理，潮汐系數(shù)為0.7時(shí)，各交通量等級(jí)下車道的開(kāi)放數(shù)量與交通量變化的仿真結(jié)果如圖5所示。

由圖5可以得出，A級(jí)、B級(jí)交通量時(shí)不需借用對(duì)向車道，C—F級(jí)交通量等級(jí)逐級(jí)提高，收費(fèi)站出口方向的交通量會(huì)隨著潮汐車道開(kāi)放數(shù)量的增多而逐漸增大。對(duì)于入口而言，A級(jí)交通量時(shí)開(kāi)放1條或2條潮汐車道對(duì)入口方向的交通量不會(huì)造成影響，B級(jí)、C級(jí)交通量時(shí)開(kāi)放1條潮汐車道不會(huì)降低入口方向的通過(guò)量，交通量等級(jí)繼續(xù)增大，入口處通過(guò)的車輛數(shù)會(huì)隨潮汐車道開(kāi)放數(shù)量的增多而不斷減少。

3）潮汐系數(shù)為0.8

類似地，潮汐系數(shù)為0.8時(shí)，各交通量等級(jí)下車道的開(kāi)放數(shù)量與交通量變化的仿真結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，A級(jí)、B級(jí)交通量時(shí)也不必開(kāi)放潮汐車道；交通量等級(jí)逐級(jí)提高，收費(fèi)站出口方向的交通量會(huì)隨著潮汐車道開(kāi)放數(shù)量的增多而逐漸增大。A級(jí)交通量時(shí)，潮汐車道開(kāi)放不會(huì)阻礙入口方向的交通；B級(jí)、C級(jí)交通量時(shí)，開(kāi)放1條或2條潮汐車道不會(huì)降低入口方向的通過(guò)量；D—F級(jí)交通量時(shí)，開(kāi)放1條潮汐車道不會(huì)影響入口方向的通過(guò)量；繼續(xù)增加潮汐車道的開(kāi)放數(shù)量，會(huì)導(dǎo)致入口方向的交通量逐漸降低。

4）潮汐系數(shù)為0.9

潮汐系數(shù)為0.9時(shí)，各交通量等級(jí)下車道的開(kāi)放數(shù)量與交通量變化的仿真結(jié)果類似，如圖7所示。

由圖7 a）可知，A級(jí)交通量時(shí)，不建議開(kāi)放潮汐車道；B級(jí)交通量時(shí)，開(kāi)放1條潮汐車道即可；C—F級(jí)交通量時(shí)，收費(fèi)站出口方向的交通量隨著潮汐車道開(kāi)放數(shù)量的增多而逐漸增大。由圖7 b）可知，A—C級(jí)交通量時(shí)，任意潮汐車道方案對(duì)入口車道的交通量都無(wú)影響；當(dāng)交通量由D增加到F級(jí)時(shí)，開(kāi)放3條潮汐車道才會(huì)降低入口方向的交通量。

3.2 交通量增長(zhǎng)率分析

不同潮汐系數(shù)下，潮汐車道數(shù)量不同時(shí)，出入口車道的交通量變化情況也不同。為分析其變化情況，用式（4）交通量增長(zhǎng)率來(lái)表示，通過(guò)計(jì)算得到潮汐車道數(shù)量和交通量變化率關(guān)系，如圖8所示。

式中：R1為交通量增長(zhǎng)率；Qn為開(kāi)放n條潮汐車道時(shí)的交通量（n=1，2，3），pcu/h；Q0為未開(kāi)放潮汐車道時(shí)的交通量，pcu/h。

由圖8可知，出入口方向的交通量增長(zhǎng)率都隨潮汐車道開(kāi)放數(shù)量的增多而增大。在滿足“1.2”項(xiàng)潮汐車道設(shè)置條件5）的前提下，2個(gè)方向的交通量增長(zhǎng)率平衡時(shí)，出入口方向交通量增長(zhǎng)率的交點(diǎn)為潮汐車道最佳開(kāi)放數(shù)量。

潮汐系數(shù)為0.6，A級(jí)、B級(jí)交通量時(shí)，收費(fèi)站出口車道的交通量增長(zhǎng)率基本不變，無(wú)需開(kāi)放潮汐車道；C—F級(jí)交通量時(shí)，開(kāi)放1—3條潮汐車道，導(dǎo)致入口車道交通量降低率大于出口車道交通量的增長(zhǎng)率，說(shuō)明在潮汐系數(shù)較低時(shí)，占用對(duì)向部分車道會(huì)增加交通負(fù)擔(dān)，不建議開(kāi)啟潮汐車道。潮汐系數(shù)為0.7，A級(jí)、B級(jí)交通量時(shí)不建議開(kāi)放潮汐車道；C級(jí)交通量時(shí)，潮汐車道最佳開(kāi)放數(shù)量為1；D—F級(jí)交通量時(shí)，開(kāi)放1條潮汐車道對(duì)出口方向的積極影響不明顯，需根據(jù)總交通量判斷是否開(kāi)放。同理，潮汐系數(shù)為0.8，A級(jí)、B級(jí)交通量時(shí)也不建議開(kāi)啟潮汐車道；C級(jí)交通量時(shí)建議開(kāi)啟2條潮汐車道；D—F級(jí)交通量時(shí)，開(kāi)啟1條或2條潮汐車道需結(jié)合總交通量進(jìn)行判斷。潮汐系數(shù)為0.9，A級(jí)交通量時(shí)不建議開(kāi)放潮汐車道；C級(jí)交通量時(shí)，最宜開(kāi)放3條潮汐車道；B級(jí)交通量時(shí)，開(kāi)啟1—3條潮汐車道需結(jié)合總交通量進(jìn)行判斷；D—F級(jí)交通量時(shí)，要以總交通量最大為判斷依據(jù)，確定開(kāi)啟2條或3條潮汐車道。

3.3 雙向總交通量分析

道路雙向總交通量表征道路通行能力的大小。在對(duì)出口方向的積極影響大于對(duì)入口方向消極影響的前提下，交通量達(dá)到最大時(shí)，車道的通行效率最高，即總交通量最大時(shí)為最佳潮汐車道方案，如圖9所示。

圖9中，為便于確定潮汐車道的開(kāi)放數(shù)量，用黑色箭頭標(biāo)記出口方向的交通量增長(zhǎng)率大于入口方向交通量降低率的方案。潮汐系數(shù)為0.6時(shí)，開(kāi)放潮汐車道對(duì)雙向總交通量有一定的提高，但會(huì)導(dǎo)致出口方向的交通量增長(zhǎng)率小于入口方向的交通量降低率，故不建議開(kāi)放潮汐車道；潮汐系數(shù)為0.7～0.8時(shí)，結(jié)合出入口方向交通量增長(zhǎng)率分析，A級(jí)、B級(jí)交通量皆不需開(kāi)放潮汐車道，C—F級(jí)交通量時(shí)可開(kāi)放潮汐車道，數(shù)量為1條、2條；潮汐系數(shù)為0.9時(shí)，A級(jí)交通量下不建議開(kāi)放潮汐車道，B—F級(jí)開(kāi)放1—3條潮汐車道皆滿足潮汐車道設(shè)置條件5），考慮到使總交通量最大，因而B(niǎo)級(jí)交通量時(shí)開(kāi)放1條潮汐車道最合適，C—F級(jí)交通量時(shí)宜開(kāi)放3條。

當(dāng)收費(fèi)站出口為主要車流方向，潮汐系數(shù)為0.6～0.9時(shí)，不同交通量等級(jí)下建議開(kāi)放的潮汐車道數(shù)量如表5所示。

由表5可知，收費(fèi)站潮汐車道的開(kāi)放數(shù)量由交通量等級(jí)、潮汐系數(shù)等決定，不同交通流狀態(tài)采取不同的開(kāi)設(shè)方案。在早高峰期間，當(dāng)交通量增長(zhǎng)到B級(jí)以上、且出口方向的交通流遠(yuǎn)大于入口方向的交通流時(shí)，需要將部分入口車道的行車方向切換為出口方向；交通量等級(jí)為B、潮汐系數(shù)達(dá)到0.9時(shí)，需要開(kāi)放1條潮汐車道；交通量為C—F級(jí)，潮汐系數(shù)分別為0.7，0.8，0.9時(shí)，潮汐車道開(kāi)放數(shù)量分別為1條、2條和3條；其他情況不必開(kāi)放潮汐車道。

同理，晚高峰期間的潮汐車道開(kāi)放方案研究類似，當(dāng)滿足潮汐車道開(kāi)放條件時(shí)，根據(jù)交通流狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整潮汐車道的開(kāi)放數(shù)量。

4 結(jié) 論

本文基于京雄智慧高速雄安北收費(fèi)站實(shí)體工程探究潮汐車道的設(shè)置條件及規(guī)則，應(yīng)用VISSIM仿真技術(shù)建立收費(fèi)站潮汐車道開(kāi)放模型，通過(guò)分析對(duì)比不同開(kāi)放方案的仿真結(jié)果，研究了潮汐車道在不同潮汐系數(shù)及不同交通流狀態(tài)下的最佳切換數(shù)量，得到以下結(jié)論。

1）從時(shí)間和空間維度對(duì)京雄智慧高速公路進(jìn)行潮汐交通流特性分析，根據(jù)雄安北收費(fèi)站的幾何參數(shù)，可論證京雄智慧高速設(shè)置潮汐車道的條件。

2）構(gòu)建VISSIM對(duì)收費(fèi)站模型進(jìn)行潮汐車道開(kāi)放運(yùn)行仿真，得到了不同潮汐系數(shù)及不同交通量下的仿真值，以收費(fèi)站出入口交通量增長(zhǎng)率平衡、雙向總交通量最大等為依據(jù)，可確定最佳開(kāi)放車道的數(shù)量。

3）收費(fèi)站出口方向?yàn)橹饕嚵?、潮汐系?shù)為0.6時(shí)，不必開(kāi)放潮汐車道；潮汐系數(shù)為0.7和0.8時(shí)，A級(jí)、B級(jí)交通量不滿足開(kāi)放條件，C—F級(jí)交通量下分別開(kāi)放1條、2條潮汐車道；潮汐系數(shù)為0.9時(shí)，交通量達(dá)到B級(jí)宜開(kāi)放1條潮汐車道，C—F級(jí)交通量下建議借用對(duì)向3條車道。

本文的研究較適用于潮汐交通現(xiàn)象明顯的高速公路收費(fèi)站，可根據(jù)實(shí)時(shí)交通流狀態(tài)確定潮汐車道的開(kāi)設(shè)方案。但是，在潮汐收費(fèi)站進(jìn)行仿真的過(guò)程中，并沒(méi)有考慮駕駛員誤入對(duì)向潮汐車道的情形，未來(lái)還需增加容錯(cuò)機(jī)制研究，對(duì)收費(fèi)站潮汐車道開(kāi)放模型進(jìn)行修正，為制定收費(fèi)站潮汐車道的控制措施提供參考。

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