高速公路通行能力研究

高速公路通行能力研究（精选9篇）

高速公路通行能力研究 篇1

高速公路通行能力是公路网规划、公路设计、交通运营和管理、公路工程项目可行性研究以及公路建设项目后评价的研究基础。如何根据国内的实际情况,对公路通行能力进行广泛、系统地研究,并制定出一套适合中国国情的公路通行能力分析体系并提出合理的改善措施就成为一项十分重要且紧迫的任务。高速公路交通特性和上坡路段通行能力值得深入研究。

1 高速公路交通流特性分析

1.1 高速公路车辆运行特征及影响因素

驾驶人根据自己的技能水平、车辆性能与道路条件等,综合决定自由行驶时的期望车速。具体对于某车辆在道路上的运行状态可分为以下几种情况[1,2]:1)匀速行驶。2)车辆的跟驰行驶。3)车辆变换车道行驶。

影响高速公路交通流运行的因素:经过对全国高速公路运行现状调查发现,影响我国高速公路车流运行的主要因素是混合交通的车辆组成情况。主要表现在两个方面:1)大、重车比小客车体积大,因而比小客车占用更多的道路空间;2)这类车辆的行驶性能(如加速、减速和保持速度的能力等)要远低于小客车。在这种情况下,货车不得不明显地降低车速,在交通流中出现非常大的间隙,道路通行能力降低[3]。

1.2 高速公路交通流运行特征

高速公路作为一种提供完全“连续”交通流的专用公路交通设施,它不仅对交通流没有固定间断,而且车辆驶入和驶出仅通过立交匝道实现。匝道的设计一般允许车辆高速汇合和分流,这就使其对主线交通的干扰减少到最低程度。因此,高速公路交通流运行条件与普通公路有很大差别。连续交通流的特性可用交通流量、速度和交通密度三个参数描述。

2 高速公路车辆分类折算系数研究

2.1 高速公路车辆分类

确定车辆分类的标准对分析各车型的运行特征非常重要。本研究希望得到的新车型具有以下特征:

1)同车型的运行特征具有明显的差异;2)在相似的运行条件下,各车型具有相似的运行特征;3)在一般的交通流中,每一种车型都具有足够的用于分析的样本量。

在上坡路段上行驶的车辆会因车辆动力性能、道路条件等因素影响其爬坡能力,从而产生速度折减,对通行能力造成影响。尤其是车辆的吨位马力比(重量与功率比)是决定车速折减量和车辆爬坡能力的重要因素,所以在进行高速公路通行能力研究中,应以车辆的吨位马力比作为车辆分类的首要标准,再结合车辆运行速度,以及车辆的轴距和结构特征,共同考虑来确定新车型的组成。

2.2 车辆折算系数研究

1)基于车头时距的计算方法。车辆在道路上行驶时所占用的道路空间不仅包括车辆本身,还包括该车与前车之间的空间。建立不同车型占用时空的模型按以下计算来计算车辆折算系数。

可以定义车辆折算系数为不同车型的动态空间通过观测断面所用时间与标准车的动态空间通过观测断面所用时间之比。计算公式如下:

其中,pceij为在交通流j状态下,车型i的车辆折算系数;tij为在交通流j状态下,车型i的车头时距,h;tsj为在交通流j状态下,标准车型s的车头时距,h。

2)基于车流密度的计算方法。实际交通状况不可能是仅存在单一车型的交通流,所以只讨论每一种车型对交通流的影响是不够的,还需要借助其他参数来讨论各种车型对交通流的影响。本文选用高速公路基本路段服务水平有效度量指标———车流密度这一参数,因为车流密度对交通流变化的反应比较灵敏,可以减少由于缺乏接近通行能力的数据带来的不良影响[4]。首先建立各车型流量与标准车密度之间的线性关系式:

基于车流密度的pce的计算式:

其中,ks为标准车流密度,辆/km;b0为线性模型标定常数;qi为车型i的流量,辆/h;km为混合流密度,辆/(km·h);qm为混合车流的交通量,辆/h;vm为混合车流的平均速度,km/h。

3 上坡路段通行能力研究

3.1 等效纵坡的确定

在分析长大上坡路段的通行能力时,应首先确定分析路段是单一坡段还是连续纵坡的组合,并计算其等效坡度———坡长。对于高速公路上坡路段,坡度小于3%且坡长大于400m的坡段或坡度大于3%且坡长小于400m的坡段都可以被看作是单独的一段。当车辆驶入这些坡段并通过其进入下一坡段后,车辆的运行特征会发生变化。通常多数高速公路纵断面线形非常复杂,存在长大连续纵坡段。车辆运行在某些连续但坡度不同的纵坡会表现出相同或类似的运行特征,所以需要将该类型的纵坡组合成等效纵坡[4]进行分析,这样可以大大减少工作量。

确定等效组合坡度最简单、最直接的方法就是采用加权平均法,即起终点间总高差除以总坡长得到的坡度。只有当组合坡段中的单个坡段的坡度小于4%,或整个坡段的总长度大于1 200m时才可采用加权平均法计算的平均坡度作为等效坡度,组合坡段的总长度即为等效坡长。但当组合坡段中存在某一坡段的坡度大于4%,或总长度小于1 200m时,则不宜采用加权平均法,而应采用载重汽车爬坡性能曲线法确定等效坡段。

3.2 通行能力分析

美国通行能力分析模型优于国内的分析方法,重点分析了长大上坡路段的坡度———坡长车辆组成的影响,得出的结果较国内通行能力计算模型得出的结果更为合理[5]。但是,鉴于国内外道路条件、交通状况和车辆性能存在较大的差异,在分析国内山区高速公路长大上坡路段的通行能力时,不可以直接采用美国通行能力计算模型,需要对其模型中的各参数进行调整和修正。通过图1中长大上坡坡段的例子来详细说明国内上坡路段通行能力的分析过程。

已知该上坡路段由三个单坡段组成,右侧硬路肩宽度为0.75m,货车入坡时的平均速度为80km/h。查相关资料可得fsw=0.95,fp=1.0。计算实际通行能力如下:

将计算得到的实际通行能力与路段容许最大通行能力相比较,若超过容许最大通行能力,则表示该路段通行能力已经不能满足交通流的要求,需要采取改善措施。

4 结语

本文对高速公路交通流特性进行了分析,并对高速公路折算系数进行研究。通过等效坡长的计算,对上坡路段通行能力进行分析研究,取得了一定的进展。但是,由于国内外道路条件、交通状况和车辆性能的差异较大,不宜直接采用国外分析模型,需要对该模型中各参数进行修正,这一方面的研究还需要继续深入。

参考文献

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[5]刘拥华,孙静怡,熊坚.路段通行能力计算及其服务水平分析[J].云南现代交通,2004,1(1):82-86.

高速公路通行能力研究 篇2

张亚平，裴玉龙

（哈尔滨工业大学 交通科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150090）摘要:道路通行能力分析与交通量适应性分析，作为道路交通建设的一项基础性工作，主要用于确定公路建设的合理规模及合理建设模式，也是公路网规划，公路工程可行性研究、道路设计、公路建设后评估等的重要理论依据。介绍了国内外有关道路通行能力的研究现状，提出了通行能力研究的攻关目标和需要解决的关键技术，探讨了道路通行能力研究的发展方向，并指出了目前中国道路通行能力研究存在的问题与不足。

关键词:道路、通行能力、现状、发展趋势

Traffic capacity research situation and development thinking Abstract:Road traffic capacity and traffic adaptability analysis, as a basic task of the construction of road traffic, is mainly used to determine the reasonable scale of highway construction and reasonable construction pattern, and road network planning, highway engineering feasibility study, road design, road construction after evaluation, etc.The important theory basis.Introduced the research status of traffic capacity at home and abroad, puts forward the research target of capacity research and the need to solve the key technology, the development direction of traffic capacity were discussed, and points out the problems existing in the current research of China road traffic capacity and insufficient.Key words:Road, traffic capacity, the present situation and development trend

交通运输无论是过去、现在和将来，都是人类进步的重要物质基础。随着改革开放的深化,中国的国民经济实力不断增强,交通运输也得到空前迅猛发展.截止2000年底，中国公路总里程为1.4×106km，高速公路1.6×104km，仅次于美国、加拿大，居世界第三位。根据交通部“十五”计划和2020年长远规划，在最近的十多年间，中国的公路里程还将大幅度增加，到2010年和2020年，中国公路通车里程将分别达到1.8×106km和2.3×106km，其中，高速公路分别达到3.5×104km和5.5×104km，二级以上公路比重达到20%和25%。高速公路建设投资巨大，每公里造价高达2000~5000万元，建造一座普通立体交叉口需投资200~1000万元左右。而道路基础设施建设的主要决策依据为预测交通量及道路设施的通行能力。由于中国目前还没有科学的通行能力分析方法与标准体系，道路设施通行能力的分 析不够准确。导致公路建设标准过高或平行建设，以致建设资金超前投入而造成巨额经济损失。此外，由于对某些已有道路或交叉口的通行能力估计过高，使得在交通严重阻塞时仍得不到改建，或在建成后不久就产生严重交通阻塞而影响公路运输效率，造成巨大经济损失。因此，合理确定公路建设的规模和标准，将是公路建设中成本控制的关键，而确定公路建设规模与标准和设计总体方案的重要依据之一便是道路通行能力。

作为道路交通建设的一项基础性工作，通行能力分析与交通量适应性分析，不仅可以确定公路建设的合理规模及合理建设模式，还可为公路网规划、公路工程可行性研究、公路设计、公路建设后评估等方面提供更为科学的理论依据。“国内外研究概况

1.1 国外研究概况

道路通行能力研究始于美国，从20世纪40年代起，尤其是二次世界大战结束以后，美国加速建成了全国公路网，并对公路的规划、设计、修建养护及营运管理中出现的问题，开始道路通行能力研究。1950年美国交通研究委员会（TRB）出版了《道路通行能力手册》（简称HCM）第一版，随后于1965年修订出版了第二版HCM。1985年第三版 HCM问世。与前两版相比，第三版除详细论述了公路与城市道路的通行能力外，又增加了分析高速公路、自行车道、人行道和无信号交叉口等交通设施通行能力的内容。随着时间的推移，车辆拥有量、交通条例和交通行为均发生了变化，美国的道路通行能力手册仍在继续修订中。1994和1997年又先后对第三版进行了修订。2001年又再次修订出版了新的HCM（命名为HCM2000）,并以车流密度作为评定道路服务水平等级的主要影响因素。事实上!随着交通运输业的飞速发展，道路通行能力的标准一直在不断地进行调整，通行能力的指标也在不断提高。如早期版本的HCM 将高速公路通行能力标准定为1400veh/h/ln，1985年版才定为2000veh/h/ln。而国外有关专家通过对最新的观测结果分析后建议，高速公路的通行能力应较原建议值2000veh/h/ln高200~300veh/h，并认为随着车辆性能的不断提高，道路设施的逐步完善，高速公路的通行能力标准宜作相应的调整。加拿大、法国等西方国家已采纳这一建议，美国1994年版HCM 也已将新的标准提高到2200~2300veh/h/ln。

继美国之后，许多西方发达国家如英国、法国、德国、瑞典、加拿大、澳大利亚、日本等国，均根据本国实情组织专门研究队伍开展了这方面的实地调研，编制出版各自的HCM 手册。如1977年，瑞典出版了《瑞典通行能力手册》；1984年加拿大出版了《加拿大信号交叉口通行能力规程》；1986年日本出版了《道路通行能力》1994年，德国出版了《道路通行能力手册》（HBS）。20世纪80~90年代初，一些发展中国家如印度、巴西、印度尼西亚、韩国、马来西亚等国也在各国政府的支持下，对道路通行能力进行研究，编制出适合各自国情的通行能力手册。

随着通行能力研究的深入开展，国与国之间的学术交流也在不断加强。1990年在德国召开了第一届国际道路通行能力研讨会。1994年在澳大利亚举办了第二届国际道路通行能力研讨会，参加该会议的有18个国家，从16个国家中选出了49篇论文出版了论文集，并且有16个国家及世界银行对各自的研究情况进行了报告。1998年在丹麦召开了第三届公路通行能力国际研讨会。同年10月，交通部公路科学研究所和东南大学在南京联合举办了道路通行能力国际研讨会，来自德

国、美国、瑞典等国及国内一些科研院所的专家学者出席了会议。会议对道路通行能力问题进行了专题讲座，并出版了论文集。

1.2 国内研究现状

中国目前的交通状况类似于美国的四五十年代，汽车数量急剧增加!公路建设方兴未艾。但长期以来，由于中国对道路通行能力的研究尚未形成统一系统的方法，缺少适合中国国情的参数、模式和通行能力分析体系，中国通行能力的研究一直是一个薄弱环节。《公路工程技术标准》中所采用的通行能力，基本上沿用了国外的一些研究成果，不能反映中国道路交通的实际运行特性。中国目前的交通组成、管理方式等方面与国外有着明显的差别，国外的研究成果并不能适合中国的国情，不能一味照搬。因此，制定一套适合中国国情的道路通行能力指标体系已刻不容缓。

20世纪80年代以来，国内一些研究单位在引进国外（特别是美国）有关通行能力的研究方法及内容的同时，又对适合中国国情的通行能力及服务水平等方面进行了一些局部性研究，如北京、上海、广东、江西等省市的有关交通科研部门于80年代中期分别开展了混合交通双向双车道公路研究等工作。但这些研究并未纳入统一规划的轨道，未能形成通行能力的理论核心与框架，因此，有必要对中国道路通行能力进行全面系统的研究，形成适合中国国情的通行能力研究方法和指标体系，这己成为中国道路交通领域的决策者和专家们的共识。为此，国家计委于1996年批准立项“国道主干线设计集成系统开发与研究”项目,并由交通部公路科研所、交通部规划设计院、东南大学和北京工业大学四家联合河北、河南、北京、新疆、辽宁和广东等六省市科研设计单位组成联合攻关课题组进行“公路通行能力”专题研究；作为该课题的支撑项目，广东省交通科研所联合长沙交通学院进行“经济发达地区公路交通运行特性和通行能力研究”；辽宁省勘测设计院联合哈尔滨工业大学交通科学与工程学院开展“寒冷地区公路路段交通运行特性和通行能力研究”由河北省交通规划设计院、河南省交通科学技术研究所共同承担，瑞典公路局作为国际咨询专家单位参与的世界银行贷款项目“道路通行能力研究”，则主要针对除高速公路以外的公路路段和交叉口，进行通行能力分析。上述课题均已通过课题鉴定，其研究成果总体达到国际先进水平。目前，有关部门正在组织出版适于中国国情的道路通行能力手册。与此同时，吉林省交通科研所也联合哈尔滨工业大学交通科学与工程学院开展“高等级公路通行能力与运营管理研究”，并于2001年11月顺利通过了专家鉴定$其取得的研究成果已部分应用于交通运营与管理实践中，成效显著。

2、通行能力研究的关键技术和攻关目标

2.1 攻关目标

公路通行能力研究的最终目标是提出适合中国公路交通状况的公路通行能力分析方法、公路通行能力分析指南及其相关计算机软件系统，为有关部门进行公路规划、设计、交通控制与管理及工程可行性研究提供依据。其具体攻关目标如下：

（1）提出中国交通流的运行特性、速度与流量的关系模型以及在不同公路交通

条件下各车型的当量换算方法。

（2）提出高速公路和混合交通二、三级公路的通行能力、服务水平建议值以及

相应的分析方法、数学和计算机分析软件。

（3）提出各种常见类型公路交叉口、匝道’收费站的通行能力建议值以及相应的分析方法、数学模型和计算机分析软件。

（4）编制适合中国国情同时又能与国际接轨的公路通行能力分析指南或手册。

2.2 关键技术

根据上述攻关目标要求及中国公路交通的实际运行状况，通行能力研究中目前主要应解决的关键技术有：

（1）交通流参数采集’数据结构标准化及处理技术；

（2）交通流运行特性模拟技术及模拟模型；

（3）车型当量换算方法及其分析模型；

（4）交通流三参数关系模型及其建模技术；

（5）高速公路通行能力分析模型及其建模技术；

（6）双车道公路通行能力分析及其建模技术；

（7）交叉口通行能力分析及其模拟模型。

通行能力研究涉及交通工程学’道路工程学、心理学、运输经济学、计算机模拟、系统工程学等学科，交叉性较强。系统分析方法在通行能力研究中起着关键的作用。从观测点的分布、实测抽样、计算机模拟分析到通行能力分析、修正、验证、都必须坚持以“系统分析方法为指导”的指导思想，使所编制的公路通行能力手册更科学、更合理，以满足中国近期公路设施建设及远期公路交通现代化管理的需要。道路通行能力研究的发展方向

随着计算机技术的迅猛发展，以计算机为辅助工具，利用其可重复性、可延续性模拟交通运行状况进行道路通行能力分析研究，对于再现复杂交通环境条件下的车流运行特征，弥补观测数据不足，解决交通流车速—流量关系曲线的外延问题等都有着其它方法和手段无可比拟的优势。因此，通过计算机集成和优化，采用模拟预测和实时仿真系统进行分析研究将是通行能力研究的未来发展方向。目前国际上较为流行的四套模拟软件分别是：美国的HCS系统，它与1994年版HCM手册相配套，用于各种交通设施下的交通运行分析；澳大利亚ARRB开发的SIDRA系统，主要适用于各类交叉口的运行分析；瑞典公路局的CAPCAL系统和荷兰公路局的PTDESGN软件，分别为交叉口和环岛的交通模拟模型。其中，以美国的HCS系统应用最为普及，也最具权威。HCS由美国交通运输研究委员会（TRB）研制开发，与HCM 配套使用。该软件由交叉口、干道、公路网等模块组成。数据输入包括交通设施几何参数（车道数和车道宽度等）及交通和道路条件（交通流量、自由流速度、地形条件、道路等级、横向干扰、重车混入率等）；输出结果为各种交通设施通行能力及其相应服务水平和相关图表。硬件配置要求：486以上微机；操作系统：WINDOWS95/NT；硬盘：16MB；显示器：EGA/VGA。HCS系统软件为美国道路运输与交通工程设计、规划与控制提供了良好的服务，发挥了巨大的效用。目前，中国道路交通部门也正在加紧研究和开发适合中国国情的相关模拟软件系统，力争使中国的通行能力研究与国际接轨。

此外，随着道路交通运输的发展，道路通行能力研究理论也在不断丰富和发展。其中，交通流理论的发展和完善体现了其研究的深度和广度。国外在这方面的研究较为深入。如欧美交通工程学者Navin和Hall在20世纪80年代末期首次提出尖

点突变理论解释交通流行为，并建立了相应的突变理论模型，应用于加拿大安大略省哈密尔顿市的伊丽莎白女王大道实测的交通流数据进行验证。实验结果表明”突变理论从三维空间角度解释交通流三参数关系，能够弥补传统的二维平面分析交通流三参数的一些不足之处，突变理论在交通流的应用研究目前仍在不断完善中。中国有关学者也在这方面开展了相应的理论和应用研究。存在的问题与不足

与国外相比，中国交通界在道路通行能力研究方面还存在较大差距，其问题与不足之处主要是：

（1）缺乏成熟的通行能力分析系统软件

到目前为止，还没有成熟的道路通行能力系统分析软件，与国外先进的通行能力分析软件如美国HCS系统相比，在交通模拟与仿真技术方面还不够成熟，且各研究单位各自为政，缺乏联合攻关与合作。

（2）缺乏系统的通行能力指标体系

通行能力研究缺乏系统性，本文1.2节中提到的“公路通行能力研究”项目仅是对公路进行了较为系统的研究，而对于城市道路却缺乏系统性研究。《城市道路设计规范》中有关通行能力指标体系中有些指标与目前城市交通建设飞速发展的步伐已不相适应，需要进行相应调整。因此，即使编制出版了公路通行能力手册或指南，也仍然有所缺憾，无法象美国HCM 那样系统和权威。当然，这与中国交通建设管理体制有关。在中国，公路建、管、养隶属交通部，而城市道路建、管、养隶属建设部。由于部门之间管辖范围和权力有限，这就导致道路通行能力的研究难以真正协调和发展。因此，要求各研究单位部门在有关领导部门的大力支持下联合开展攻关，使中国道路通行能力研究真正实现与国际接轨。

（3）基于ITS的通行能力分析体系亟待研究

高速公路通行能力研究 篇3

关键词 道路通行能力 Matlab 车道占用 加权最小方差拟合法

中图分类号：U491 文献标识码：A

0引言

车道被占用是指因交通事故、路边停车、占道施工等因素，导致车道横断面通行能力在单位时间内降低的现象。车道被占用的情况种类繁多、复杂，正确估算车道被占用对城市道路通行能力的影响程度，将为交通管理部门正确引导车辆行驶、审批占道施工、设计道路渠化方案和设置路边停车位等提供理论依据。

1 道路通行能力

2不同车道被占用对城市道路通行能力的影响

本文以三车道为研究对象，分别讨论车道2，3被占用与车道1，2被占用时对道路通行能力的影响。

2.1车道2、3被占用

2.2 车道1、2被占用

2.3 不同车道被占用对城市道路通行能力的影响综合分析

为了便于具体分析和对比，这里的流量没有转化成以小时为单位，而是直接采用每30s通过的车辆数来表示，以横轴为时间变量，以纵轴为在每30s内的实际通行能力。采用Matlab加权最小方差拟合原理拟合如图1所示：

由车道2，3被占用曲线可知，事故发生在车道2和车道3之间，因此只有车道1可以通车，由拟合的曲线可知，事故发生后通行能力明显下降，并出现道路拥挤现象，在不考虑其他因素的情况下，由于信号灯的影响，事故所处的断面会有车流断流现象，因此道路通行能力会有短暂明显的上升；由于道路通行能力的离散性较大，随着交通拥挤的出现以及拥挤程度的加剧，通行能力则相对趋于比较平稳的状态；当速度降低到一定值后，车辆速度保持相对平稳的状态。

由车道1，2被占用曲线可知，事故发生在车道1和车道2之间，因此只有道路3可以通车，道路通行能力在事故发生后的开始阶段处于较平稳的状态，一段时间后道路通行能力缓慢下降，最后又逐渐恢复到平稳状态。

对比两条曲线可知，首先可以发现这两起交通事故的地点不一样，一个是在车道2和车道3之间，只有车道1可以通行，一个是在车道1和车道2之间，只有车道3可以通行，然而在车道宽度均相等的情況下，右转流量比例为21%，直行流量比例为44%，左转流量比例为35%，其次当车道2、3被占用时，堵车发生在快车道，由此可知，在不考虑其它因素的影响下，事故发生在不同的车道对道路通行能力影响不同，以直道通行时流量为最大，1车道的通行能力要明显小于3车道的通行能力，所以当车道1、2被占用时通行能力较好。

3 结语

综上所述，本文对车道被占用时不同时间段内实际通行能力的变化进行了分析，运用Matlab加权最小方差拟合法，作出道路通行能力变化图形，并分析图形，得出道路通行能力主要与事故所占车道流量，该车道是否为快速车道有关，且所占车道车流量越大，道路通行能力越低，因此当车流量较大的车道被占用时，应该及时疏散。

参考文献

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多车道公路的交通通行能力 篇4

1 标准的适用性分析

根据《道路通行能力手册》介绍, 多车道公路可设或不设中央分隔带, 对车辆进入缺少全面控制, 从典型的开发密度较小的乡村到开发密度较大的市郊地区, 为不能归属高速公路的道路;一般适用于多车道公路上信号间隔2英里 (3.2km) 或更远的情况。当信号间隔在1英里 (1.6km) 或更短, 则应该用“城市和郊区干道”的方法。

从项目位置及其运行特征来看, 道路功能主要为过境车辆及城市的两个区之间的交通服务, 更接近于公路。但项目不似一级公路, 对车辆进入不进行控制, 参照高速公路的理论分析不合适;用不控制进入的双车道二级公路标准分析也不合适。从规划标准来看, 应按城市道路进行分析, 但路线交叉口间距较大, 路线长约11km, 中间仅与一条二级公路相交。采用城市和郊区干道的通行能力控制来论述, 也不合适。综上所述, 本项目更符合多车道公路的特征。

2 路幅车道数计算

本项目采用四块板式横断面型式, 明显属城市道路, 根据《城市道路设计规范》, 本项目宜采用城市快速路标准, 设计车速采用80km/h, 设计年限20年。车行道宽度为单车道3.75m, 车行道左、右侧路缘带皆采用0.5m宽。

本项目的交通量及各种车型比例预测结果如表1和表2所示。

2.1 高峰流率计算

高峰流率采用公式 (1) 计算, 对于多车道公路, 其设计小时交通量系数K值与交通方向分布系数D值的特征介于公路及城市干道之间。

SF=DDHV/PHF= (AADT×K×D) /PHF (1)

其中:SF—高峰流率 (辆/h) ;

DDHV—单向设计小时交通量 (辆/h) ;

PHF—高峰小时系数, 取0.95。

AADT—预测处平均日交通量 (辆/d) ;

K—设计小时交通量系数, 即设计高峰小时交通量占AADT的百分比。K系数取决于环境开发的类别与程度, 本项目无当地资料可利用。根据《美国通行能力手册》, 对市区K系数在0.09～0.10, 对郊区K系数在0.10～0.15, 对乡村K系数在0.15～0.20;根据《公路工程技术标准》条文说明, K值约在0.095～0.135之间。结合本项目特点远景年建议取0.13;

D—交通方向分布系数。根据《美国通行能力手册》, 乡村D系数取0.65, 郊区D系数取0.60, 市区放射线D系数取0.55, 市区D系数取0.5;根据《公路工程技术标准》条文说明, K值一般取0.6。本项目取0.60。

根据以上系数的选取, 本项目远景年各路段的高峰流率计算结果如表3所示。

2.2 车道数计算

车道数根据公式 (2) 计算, 公式中每车道理想条件下通行能力cj与服务水平系数 (v/c) i的选取由于车速较低、不控制进入的特点较高速公路有所降低。

N=SF/[cj× (v/c) i×fw×fHV×fE×fp] (2)

其中:

N:道路的单向车道数;

cj:多车道具有设计车速j的每车道理想条件下的通行能力, 本项目设计车速为80km/h, 相当于50英里/h。因此cj取1900小客车/h/车道;

(v/c) i:保持i级服务水平的运行特性, 所容许的最大流率与通行能力的比率。根据《交通工程手册》, 不控制进入的汽车多车道公路路段在平原微丘的乡村采用二级, 相当于美国的C级;在重丘山岭地形及在近郊采用三级服务水平, 相当于美国的D级。《道路通行能力手册》中则要求乡村设计采用0.5, 郊区设计采用0.75。经查表50英里/h的设计速度, C级v/c为0.60, D级v/c为0.76。根据本工程的特点为城市快速路, 地区介于乡村与郊区之间, 因此本项目 (v/c) i值建议采用0.70。

fw:车道宽度和侧向净空修正系数, 本项目有中央分隔带, 左右路缘带宽度为0.5m, 采用障碍物在车行道一侧, 经查表得, fw取0.97;

fHV:大型车修正系数, 按下式计算:

fHV=1/[1+PHV (EHV-l) ]

PHV:大型车比例, 根据车种比例预测, 远景年为0.314;

EHV:大型车换算系数, 本项目取2.0;

计算后fHV=0.76。

fp:驾驶人员特征修正系数, 本项目按经常往返的常规使用者考虑, fp取1.0;

fE:多车道的环境和类型的修正系数, 经查表fE取0.9。

根据以上系数的选取, 本项目远景年各路段单侧所需车行道数量如表4所示。由此可见, 单侧所需车道数为2至3之间, 是采用2车道, 还是采用3车道, 需进行服务水平分析后再确定。

3 服务水平分析

3.1 通行能力计算

单向小时最大通行能力按下式计算:

C=cj×N×fw×fHV×fE×fp

其中:

C:单向小时最大通行能力 (辆/h) ;

其它各系数的含义及数值的选取同前述。

分别按单向双车道和三车道计算, 单向小时最大通行能力如表5所示。

3.2 服务水平分析

服务水平采用v/c值进行分析, v/c值的计算采用下式计算:

v/c=SF/C

其中SF与C值含义同前。

分别按单向双车道和三车道计算, v/c值如表6所示。

服务水平参照《美国通行能力手册》, 具体分级标准见表7。

对照服务水平分级表, 则各路段将来服务水平如表8所示。

4 结论

根据以上计算和分析, 按双向四车道设计, 则各段服务水平降至E级, 表示交通在达到或接近可能通行能力情况下运行, 并且十分不稳定。这对于一个城市的景观工程是不合适的。根据《交通工程手册》, 不控制进入的汽车多车道公路路段在平原微丘的乡村采用二级, 相当于美国的C级;在重丘山岭地形及在近郊采用三级服务水平, 相当于美国的D级。本项目属于近郊区城市干道, 其服务水平不宜低于D级;按双向六车道设计, 各路段服务水平皆在D级以上, 有较好的服务水平。再考虑本项目作为城市道路类型, 公共交通以及较多停靠车辆影响, 本项目推荐采用双向六车道快车道断面形式。

5 结束语

不控制进入的多车道公路作为一种公路形式在我国是普遍存在的。由于我国人口密度大, 非机动车较多, 多车道公路的断面形式包括以下几种:双向四车道一块板式无中央分隔带, 双向四、六车道三块板式, 双向四、六、八车道四块板式等。一级公路也是多车道公路的形式之一。但对于多车道公路的通行能力分析, 根据国内的情况各参数如何取用, 还没有相应的研究成果出台。本文中各参数仍以美国《道路通行能力手册》为主, 参照《公路工程技术标准》、《公路路线设计规范》、《交通工程手册》及《城市道路设计规范》等资料选取。

参考文献

[1]道路通行能力手册[M].中国建筑工业出版社, 1991.6.

[2]交通工程手册[M].人民交通出版社, 1998.5.

[3]JTG B01-2003, 公路工程技术标准[S].

[4]JTJ011-94, 公路路线设计规范[S].

高速公路通行能力研究 篇5

1 入口匝道控制概述

入口匝道控制是当前使用最为普遍的一种控制需求的方法, 这种方式的根本目的就是有效的减少行驶进高速公路的车辆总数, 这样就可以保证高速公路以更加合理的密度进行通行, 这样就可以更好的将最大交通流量测算出来, 入口匝道的控制方式主要有四种, 一种是匝道关闭, 一种是定时调节, 一种是感应调节, 最后一种是汇合控制。

定时调节和感应调节都是从宏观的角度对入口匝道进行有效的控制, 在实际的运行中都是在入口匝道的位置设置信号灯和检测器, 同时还可以根据匝道下游的具体情况和上游的需求量对单位时间内通过的车辆数进行有效的控制, 但是其在应用的过程中不能很好的保证效果, 有时候车辆会受到主线车辆的影响, 所以不能很好的将其融入到车流的间隙当中, 这样也会使得会合区加速车道会出现停车或者是拥挤的现象, 这样也对车辆的安全运行造成了十分不利的影响。

汇合控制的方法是一种在微观上进行控制的方法, 控制的过程中以安全作为最主要的控制因素, 在实际的应用中其也有自身特殊的方法, 将汇合处用的信号灯固定下来, 使其引导匝道的车辆, 这样在匝道的车辆汇入到高速公路的时候正好是主线交通存在间隙的时候, 这样就可以让匝道中的车辆顺利的汇入到主道当中, 而主导道的车辆在这一过程中也不会受到任何的影响, 汇合系统从类型上主要可以分成两大类, 一种是间隙汇合控制系统, 一种是移动汇合控制系统, 这两种系统在使用的过程中最重要的差别就是引导方式存在着非常明显的差异。

2 汇合控制流程

可接受间隙汇合控制是一种比较简单的控制方式, 可接受间隙汇合控制系统的基本组成部分有:匝道信号灯、信号控制器、警告标志和间隙/速度检测器。

可接受间隙是指主线两连续车辆间的车头时距, 它足够入口匝道处一辆车安全汇入的最小车头间隔时间。可接受间隙汇合控制多采用单车进入控制方式。当匝道上没有车辆等待时, 匝道信号保持红灯。当有一辆车到来, 检入检测器开始工作, 信号控制器的工作流程如下:a.检测从间隙/速度检测器传来的间隙和速度信号;b.将测得的间隙与给定的最小可接受间隙比较, 并确定是否可以接受;c.如果此间隙不可接受, 可控制器继续检测下一个间隙, 直到检测到一个可接受的间隙为止;d.根据时间计算值, 在适当的时刻控制器控制匝道信号变换为绿灯。在实际运行的过程中, 如果高速公路出现了非常明显的拥挤现象, 车流行使的速度也非常的缓慢, 所以车辆之间的小间隙会产生比较大的车头时距, 这个时候, 如果将其作为最主要的依据来对信号灯进行控制, 就会出现很多车辆被同时放行的情况, 从而也使得高速公路出现非常严重的拥堵情况, 这种现象会给高速公路的安全运行产生非常不利的影响。所以如果高速公路交通流速和某个特定的值相比处于比较低的状态, 就应该用最小的调解率对匝道的车辆进行控制。

在能够接受的间隙汇合控制系统当中, 如果放行车辆的加速度没有非常准确的予以掌握, 就无法和被测出的间隙一同达到汇合的位置, 这样就会使得汇合处出现非常严重的混乱和无序的现象, 所以应该在匝道的左侧设置绿色的光带显示器, 这样就可以更好的向匝道的车辆提供高速公路外侧车辆具体的运行情况, 车辆就会在运行的过程中, 跟随光的变化轨迹而不断的移动, 这样就可以对速度进行有效的控制和调整, 同时对车辆汇合也有着非常好的促进作用, 如果在预定的时间之内没有能够接受的时间间隙, 交通信号灯就应该显示绿灯, 从而使车辆顺利通过, 但是在这一过程中不会显示绿带, 只是向驾驶员显示小心汇合的警示标语, 通常我们将这种方法叫做移动汇合控制。, 这种方法在当今很多高速公路当中都有着比较广泛的应用, 同时也取得了比较好的控制效果。

3 匝道通行能力模型

某四车道高速公路与一条单车道入口匝道相连, 根据测得的主线间隙, 匝道信号引导车辆驶入交织区, 由于从匝道进入的车辆的速度较低, 只能穿插在主线最外侧车道的车流间隙中, 而不能汇入内侧快车道。因此, 高速公路入口匝道汇合控制的通行能力主要由主线最外侧车道上的车流特征决定, 即主线最外侧车道可汇入车辆的间隙越多, 则由匝道进入的车辆数就越多。

3.1 移位负指数分布通行能力模型。

对于连续交通流, 由于横向干扰因素少, 主线车辆在不同车道上的分布比较均匀, 且在匝道交织区一般不会出现超车行为。可认为主线车辆的车头时距服从移位负指数分布142。当交通量较大时, 部分车辆甚至会以最小车头时距tm (s) 结队行驶, 为保证高速公路主线交通流顺畅, 匝道车辆只能在引道上排队等候, 可认为匝道车辆的到达服从定长分布。

只有当主线侧车道流出现大于某个临界间隙值tc (s) 时, 匝道车辆才能进入主线, 否则需要等待。设A表示车头时距大于tm (s) 的自由流的比例, 主线车流的车头时距为h (s) , 单车道交通量为q (辆/s) , 由主线车流的车头时距概率分布密度为:

因此, 主线车流头时距为h (s) 大于t (s) 概率为

3.2 参数确定及模型验证。

匝道车辆与高速公路上车辆合流时h1 (s) 为车前时距, h2 (s) 为车后时距。因为主线车头时距恰好为只允许汇入一辆车时的临界间隙, 则有h1+h2=tc;tg为汇入k辆车时, 匝道车辆之间的随车时距。通过对交通流数据的分析, 可知h1, h2, tg与合流时的车速V (km/h) 有如下关系:

结束语

高速公路对出行者的吸引力很大, 但大批车辆的涌入不仅会造成交通拥挤, 还可能导致交通事故。入口匝道汇合控制是解决这类问题的有效途径, 即根据高速公路主线车流状况和入匝需求控制入匝流量。总之入口匝道的通行能力主要受以下三个因素的制约:a.主线最外侧车道的车流特性;b.匝道车辆连续跟弛特性;c.车流中的车型比例。

参考文献

[1]刘灿齐, 李枫.空档穿插的概率分析[J].上海交通大学学报, 2000 (S1) .

高速公路通行能力研究 篇6

随着经济的持续高速发展, 高速公路车流量还将保持加速增长的趋势。因此, 对收费站运行情况进行深入分析, 总结现有设计和管理方法的特点, 制定合理的收费站改扩建规划方法, 是从根本上解决高速公路收费站通行能力不足, 保证高速公路运行安全、畅通的必然途径。同时为了实现有效资源的合理配置, 使高速公路改扩建的决策更科学、更高效, 做到“把钱花在刀刃上”, 也迫切需要高速公路收费站通行能力实时评估预测及改扩建科学规划。

高速公路收费站的通行能力直接影响着整个路段的通行能力, 并在总体上制约着公路的交通运行状况。高速公路收费站是公路交通流的瓶颈, 因此研究收费站的通行能力, 优化高速公路收费站设置是解决道路通畅的重要途径之一。一般来说收费广场所需的车道数是由交通量、单个收费通道的通行能力和设计服务水平等级3个因素综合决定的, 因此优化高速公路收费站设置, 改善高速公路收费站通行能力是提高高速公路服务水平的有效方法, 根据高速公路收费站的交通流特性, 应用M/G/K排队模型, 推导出在不同服务水平下收费站所能服务的最大交通量矩阵, 并由此做出收费站改扩建决策。

采用视频检测收费站排队状况可以实现对收费站运行特征的实时监测、实时分析。视频检测技术因其直观、功能多、非接触检测等优点, 在智能交通领域的应用越来越广泛。例如视频检测可以应用在高速公路或隧道中自动检测停车、撞车、逆行、遗撒物、烟火等交通事件, 同时可以采集车流量等交通数据;再比如视频检测可以应用在城市路口, 检测车辆存在信息, 为交通信号机提供触发信号, 优化信号控制。探讨如何通过架设视频检测摄像机, 采用视频分析、模式识别和三维数字图像测量技术, Canny边缘检测、Contour轮廓检测、Hough线段检测、运动物体检测等算法, 实现对高速公路收费车道的车辆排队长度和通行数量的实时监控, 从而计算收费站的车辆排队长度, 以及当排队长度超过阀值时自动报警。通过视频检测对车辆经过收费站的整体行为进行汇总, 分析排队等候和接受服务两个过程中车辆和收费站的行为特征。其次分析收费站的收费方式, 包括收费人员、收费制式以及相应收费广场的建设。针对上述运行特点, 采用物联网机器视觉, 实现收费站排队检测报警系统, 分析提高收费站通行能力的方法。通过视频检测技术快速得到详细准确的车辆排队长度、交通流量、车头间距等重要交通参数数据, 通过交通数据分析计算, 系统能够对每个收费站的交通状况、通行状况、排队长度、等待时间以及收费人员的服务水平作出评测, 并自动给交通指挥系统建议, 生成和发布交通诱导方案和信息。

通过视频排队检测系统监测收费站车辆排队情况, 如发现某条车道的车辆排队过长或等待时间过长, 系统就会发出报警, 以实现自动分流, 提高自动化水平, 从而有效地减少通过时间。通过实时的车辆排队检测, 并将相关数据及时反馈到智能交通控制中枢, 通过对其参数的分析计算, 系统能够根据道路实际情况发出预警信息, 提高智能化水平。利用收费站安装的视频检测设备等采集各收费车道排队车辆数、排队长度等交通信息, 管理中心可输入收费车道排队车辆数或排队长度阈值, 系统对是否应该免费放行自动做出预警提醒, 并得出免费放行的时间;建立安全预警系统, 为管理部门提供直观便捷的收费站设施及道路交通状态信息服务, 并辅助其作出合理决策。根据当前时刻各车道通行量, 系统对收费站各车道车辆通行情况进行在线预测, 在某一时刻车流量达到特定数量后, 系统自动向收费站及上级管理部门安全预警, 视实际堵车情况, 分别由收费站或上级管理部门决定采取相应保畅预案, 全面提高应对收费站突发事件的快速反应能力、应急处理能力和保障服务能力, 确保收费站安全、畅通。

高速公路通行能力研究 篇7

交织段是指一定长度的道路区段, 车流在没有信号控制的情况下, 经车道变换后通过该区段, 从而形成汇入和分流点。城市道路不同于高速公路, 其未控制出入、交通流组成复杂、交通干扰大、交通管制路段多, 交通流具有典型的时间、空间分布特性。山区城市立交交织段往往交通密度大, 交通冲突多, 一旦发生交通事故则会导致交通拥堵, 给人们的出行带来极大的不便。

2山区城市立交交织段车辆运行特点

在山区城市立交交织路段上, 行人随意穿行、车辆频繁变道、接入口的不合理设置等是造成交通流紊乱的主要原因。立交交织区范围内车流间会以一定角度相互汇入、交织运行和分流, 驾驶员会随时判断相邻车道上车辆间隙是否足够以使自己成功变道, 以此决定是否变道。所以, 交织车辆运行时往往不是为追求最大的通行速度而保持与前车之间的最小车头时距, 而是在行进过程中寻找相邻车道车流中合适的可插入间隙。此外, 由于行人经常随意在交织区域行走和接入口车辆的汇入, 驾驶员必须时刻保持警惕, 容易造成心理紧张, 诱发交通事故。由于山区交织段普遍较短, 驾驶员为了及时驶出到达目的车道, 往往会冒险进行车道变换, 交通安全水平和通行效率都会显著降低。

3山区城市立交交织段通行能力影响因素

3.1 交织段车道数和交织段宽度

1) 交织段车道数

立交交织区通行能力的重要影响因素之一就是交织区车道数。由于交织区车流量较大, 交织车辆经常性变道, 所以交织区车辆较非交织区车辆需要更多的运行空间, 车道空间显得尤其重要。交织区内车道数量在一定程度上反映了交织区段内总通行能力的大小, 但并不是车道越多越好。随着车道数量的增加, 可能会产生一些新的交通问题, 比如, 驾驶员会认为路况好而随意超车、抢道从而导致交通秩序混乱, 反而降低了交通安全水平。

2) 交织段宽度

交织段宽度不仅与交织运行路段车道总数有关, 还与交织车辆和非交织车辆使用这些车道的比例有关。在交织区中, 交织车辆总是希望能够及时变换车道, 而非交织车辆则希望不受交织车辆变换车道所产生的影响, 所以, 对于不同型式的交织路段, 非交织车辆与交织车辆所占用的车道数量及空间位置有所不同。

3.2 交织段长度与构型

交织路段长度往往决定了驾驶员进行车道变换所能够利用的时间与空间。交织路段长度越短, 驾驶员变道所能够利用的时间与空间越小, 交通冲突点越多。交织区长度本质上是指驾驶员能够顺利变换车道的距离限制, 是主线车辆与匝道车辆真正进行交织操作过程的容许范围。

交织区分为A型、B型和C型三类, 若交织区构型不同, 车辆在交织路段的运行特性会具有明显差异, 因此, 交织区构型也是交织区交通特性重要影响因素。

3.4 交通量

交通量的大小是影响交织区通行能力的关键因素之一, 交通量包括交织交通量与非交织交通量, 当进入交织区的交通量较大且交织路段长度过小时, 交织区交通流紊乱, 通行能力低下。

3.5 交通组成与车辆合流角度

(1) 交通组成。交通流中如果大型车比重较大, 由于其行驶机动性差, 占用较大的道路空间, 在变道时会影响其他车辆的正常行驶, 会降低立交交织区通行能力。

(2) 合流角度。交织路段入口与主线之间进入角度各不相同。当进入角度较小时, 车辆容易合流, 临界间隙较小, 进入角度较大时, 所需的临界间隙较大。

3.6 线形条件和接入设置

山区城市道路交织段往往纵坡较大、平曲线半径和长度小, 车辆在交织路段运行困难, 车速低, 在这些路段, 往往设有接入口, 有些地方还设置有公交站, 人流、车流的干扰会显著降低交织路段的通行能力。

3.7 交织区车速

交织段运行车辆在准备变道时, 会首先判断相邻车道内车辆之间车头时距的大小, 只有此车头时距大于“临界车头时距”时, 车辆才会进行车道的变换。影响该“临界车头时距”的因素很多, 其中交织区范围内主线和匝道车速是极为重要的影响因素。在一定范围内, 车速越快, 交织段通行能力越高。

4. 改进措施

城市道路交通流相对集中, 出入口设置较多较密, 车辆的分流、合流、交织都比较频繁, 直接影响通行能力和服务水平。但是, 若出入口数量少, 间距大, 则会使主路交通量明显减少, 进出口车辆排队运行, 降低交织区运行效率。为了减少交通事故数量, 提高交通运行效率、增加交通安全水平, 应该采取有效的交通管理及控制措施。主要从驾驶员驾驶行为、道路条件和交通流干预三方面对现有不足进行改进。

驾驶行为方面: (1) 严格驾校考试标准, 加强驾驶员安全知识教育, 培养良好的驾驶习惯 (2) 重要交织段安装监控摄像头, 实时监控驾驶行为并对违法行为给予严惩。

交织区道路条件方面: (1) 尽量增加交织路段长度, 以减少上游交织段对交叉口通行能力的影响 (2) 深入分析立交交织区出入口与路段的车辆运行特性、交织段几何特性和行驶特点, 建立相关模型计算交织区出入口合理间距, 以此来优化交织区出入口设置 (3) 取消或改移交织段接入口及公交站, 设置护栏, 防止行人任意穿行;增加路段长度和宽度, 划分车道功能、实现渠化交通。

交通流干预方面:主要是指某些交通管理和交通控制措施, 如设置标志标线、信号灯控制等。目前, 用于交织区的交通流的干预措施主要有以下几种:

(1) 主路可变限速:根据交织路段实际拥堵情况, 分时段限制主线车速, 减小匝道与主线车速差, 使交通流运行更加安全、平稳。

(2) 控制交织区交通量:对立交交织区通行能力进行动态预测, 依据所采集得到的立交交织区交通量数据实时预测立交交织区通行能力。当匝道流量加上主线上游流量大于主线下游的通行能力时, 可采用匝道控制措施, 实时控制进入交织路段的交通量。

(3) 设置标志标线:设置减速让行标志, 示意车辆驾驶员必须减速慢行或停车, 观察主线车辆运行情况, 在确保干道优先的基础上认为安全时方可继续行驶;通过设置标志标线使交织区交通流渠化, 建立相应的安全设施, 如在交织区前和交织区内设置出口匝道指示标志。

5.总结

山区城市道路往往线形较差、交通流组成复杂、交通干扰大、交通管制路段多, 交通流量大。山区城市立交交织段往往交通密度大, 交通冲突多, 通行能力低下, 是城市交通的瓶颈。本文分析了山区城市立交交织段车辆运行特点、通行能力影响因素, 提出了相应的改进措施, 可供设计单位、运营管理单位提供一定的参考。

摘要：山区城市立交交织段会对主线车流产生明显的干扰, 形成交通冲突点, 是城市道路的瓶颈地区和事故多发路段。对交织段车辆运行特点及通行能力影响因素进行分析, 并提出了相应的改进措施。

参考文献

[1]云美萍, 陈震寰, 吉静.城市道路指路信息对进口道车流交织长度及通行能力的影响[J].公路交通科技, 2014, 31 (9) :108-113

[2]许源.立交交织区交通安全、效率与干预研究[D].武汉:武汉理工大学, 2007

[3]徐大伟.快速路交织区通行能力研究[D].武汉:武汉理工大学, 2007

高速公路通行能力研究 篇8

一、基本概念

多元回归分析:回归分析是一种处理变量的统计相关关系的一种数理统计方法。回归分析的基本思想是:虽然自变量和因变量之间没有严格的、确定性的函数关系, 但可以设法找出最能代表它们之间关系的数学表达形式。

通行能力:道路的通行能力是指在一定的道路交通条件下, 单位时间内某一车道或道路某一断面能通过的最大车辆数, 即可转化为求行驶速度。

四级服务水平是指交通流处于不稳定流状态, 驾驶者已无自由选择速度的余地, 所有车辆都以通行能力对应的、但相对均匀的速度行驶, 一旦上游交通需求和来车强度稍有增加, 或交通流出现小的扰动, 车流就会出现走走停停的状态。

二、问题分析

要找到标准车当量数, 先要统计出事故所处断面的单位时间内的车流量, 将车流量分类统计, 并转化成标准车当量数。将通过该横断面的车分为小型汽车、中型汽车、大型汽车、小型货车四类, 根据标准车当量数折算系数将所有类型的车都转化成标准车当量数。

对于统计事故所处横断面的车流量的周期问题, 故以一个信号灯的周期30s作为单位时间来统计事故横断面的车流量;小区路口和红绿灯都对事故所处横断面的实际通行能力有影响, 综合考虑这两个因素, 量化成折算系数, 则该段道路实际通行能力ξ=fαfβQ。

采用多元回归分析的方法构建该路段车辆排队长度与事故横断面实际通行能力、事故持续时间以及路段上游车流量间的关系的模型。先对事故进行数据统计, 对统计数据进行处理, 用DPS软件拟合, 得出该路段车辆排队长度与事故横断面实际通行能力、事故持续时间以及路段上游车流量间的关系的模型。而后将题设中的数据代入到所建模型进行求解, 即得从事故发生开始车辆排队长度将到达上游路口所需要的时间。

三、建立模型

采用四级服务水平时所能通过的车辆数。即:

。具体数据见表1。

利用Excel进行数据的回归分析对数据进行拟合得到公式:TC1=0.1768t4-6.6482t3+84.322t2-402..82t+1651.9.

由上式可以看出从交通事故发生到撤离期间, 发生事故的车道上的行车没有及时变道导致拥堵, 即事故所处横断面实际通行能力产生明显下降。经过一段时间后实际通行能力开始有所恢复, 但是随着事故发生持续的时间的增长, 事故所处横断面附近的交通密度逐渐增大, 导致实际通行能力又开始有所下降。

通过SPSS软件对上述数据进行x2拟合优度检验, 得到图1。图1中显示的由上到下依次是统计检验的卡方值、自由度和原假设成立的显著性水平概率值。因计算结果p=0.951>0.05, 故在这个检验中可以认为拟合曲线与实际数据拟合度较高。同样方法处理第2个事故。比较两个事故, 通过建立模型比对其对交通正常通行的影响。

设事故地点和车辆组成了一个系统, 当交通事故发生后, 由于由三车道变成了单车道, 当通过横断面时会堵塞交通, 形成等待制排队系统, 队长约等于正在等待的车辆排队长度。通过利用排队论中忙期和闲期单位时间内通过横断面的最大车流量及分析小区出入车辆对实际通行能力的影响。路段上游车流量的计算是通过统计在一个信号周期 (1min) 内最终通过路口的车流量得到, 并对路口和小区的车进行统计, 将两组数据相加。运用DPS和SPSS软件, 最终拟合得到了它们四者之间的关系:

相关其它系数见表3。对模型进行拟合优度检验, 检验结果如表3所示, 由相关系数R可以验证模型的拟合优度较高。

四、模型改进

上述模型存在较大的误差, 当事故发生后事故的通行能力降低, 如果上游的交通需求超过瓶颈点的通行能力, 将出现一向后的返回波, 当事故排除后, 将出现“启动波”, 同时尾部又有后续车辆到达, 即还有返回波, 两者同时存在, 且都在向后运动。

假设当交通事故发生后, 本车道上游的需求流量下降为q, 对应的密度记为k, 瓶颈点的通行能力下降为S, 车流密度相应地上升为k, 事故持续时间为t, 故障排除后, 排队车辆以饱和流率s驶出, 对应密度记为k。

交通波总是从前车向后车传播的, 把单位时间内集散波所掠过的车辆数称为波流量。流量总是相对于道路的固定断面而言, 而波流量则是相对于移动的波界面来计算的。

波流量的公式为:

波速的公式为:

最终经过统计分析数据得到:

当在高速公路发生交通事故时, 由于在事件发生点的车流量, 超过了发生事件时的允许车流量, 因此在事件的上游区域发生挤兑现象, 从而形成一集结波, 设此时的交通流三参数为Vb按照莱特希尔和惠特汉理论, 这个集结波的初始传播速度为:

当事件结束时, 在事件发生点X0=0处对流量的限制也就解除了, 此时产生位于源位置x0=0波速为Vb= (QfQA) / (kb-ka) 的启动波, 因为波速Vb取决于启动流量Q, 所以称为启动波, 其中k为波面下方速度。

要求Vb>Va, 要求解启动波Vb赶上集结波Va的时刻tb, 就是要求解方程:Vb* (tb-t0) =Vbtb,

解得:tb=Vb*t0/ (Vb-Va) 。

这时排队上游末位置在xb=Vata=Vb/ (Vb-Va) *t0。

当Q=Qx, k=kx时, |Vb|最小, 据此可求得最大上游排队长度和所需时间, 排队长度为:

参考文献

[1] .卢纹岱.SPSS for windows统计分析[M].北京:电子工业出版社, 2006

[2] .张郃生.交通工程学基础[M].北京:人民交通出版社, 2002

高速公路通行能力研究 篇9

一般情况下, 掉头车道设置于靠近中央分隔带的车道, 与左转车道共用。目前国内外对掉头车道通行能力的研究也主要针对这种情形或者单独开辟的掉头车道[1,2]。极少有针对掉头车道右置且与右转共用车道的情形。

本文在借鉴直左和直右共用车道通行能力计算方法基础上, 提出了左右转共用车道通行能力计算模型, 然后通过左转和掉头调整因子得到掉头右置与右转共用车道通行能力模型。

1 左转 (掉头) 保护相位

由于掉头车道右置与同向及对向直行交通均有冲突, 因此, 需设置专用保护相位。一般掉头车道和左转车道共用, 交通流组织特性类似, 可借鉴左转设置掉头与左转共用相位。成卫等给出了设置左转专用相位的流量阈值条件[3]:

式中:Y为建立左转专用相位的左转车流量阈值;X1为穿越直行车流量;X2为对向直行车流量。

具体的相序及配时应根据交通流量流向分布、交叉口几何尺寸及渠化特征进行设计。

2 直右和直左共用车道通行能力

2.1 直右共用车道

对于直右共用车道通行能力的计算方法, 目前较常用的是美国《道路通行能力手册》 (HCM2010) 中基于饱和流量修正的方法[4]和国内《城市道路设计规范》 (1991版) 中给出的停车线法[5]。我国与美国交通特征差异较大, 应用HCM计算通行能力时, 需充分考虑我国的实际情形。HCM中通行能力计算公式如下:

式中:S、So分别为目标车道饱和流量及基本流量;N为车道数;fw、fHV、fg、fp、fbb、fa、fLU、fLT、fRT、fLpb、fRpb分别为车道宽度、大型车、坡度、路面停车、轿车口范围内公交车停靠、车道类型、车道利用、左转、右转、行人对左转、行人对右转修正系数。

对于直右共用车道而言, 其修正系数fRT的确定方法如下:

式中:PRT为直右车道中右转车辆的比例。

《城市道路设计规范》 (1991版) 中关于直右共用车道通行能力的计算是在一条直行车道通行能力的基础上直接计算得出的:

《城市道路设计规范》中计算公式简单, 但是研究发现, 直右共用车道上直行车辆和右转车辆的饱和车头时距存在显著性差异, 因此对直右共用车道上的直行与右转需区分对待[6]。

2.2 直左共用车道通行能力

对于直左共用车道而言, HCM中修正系数fLT为:

式中:PLT为直左车道中左转车辆的比例。

《城市道路设计规范》 (1991版) 中直左共用车道通行能力也是基于一条直行车道通行能力得出的[5], 即:

成卫、李江等对上述两种直左混合车道通行能力的计算方法进行了比较, 结果表明:随着左转交通量的增加, 共用车道的通行能力相应降低;且当左转交通量超过一个定值时, 进口道的总需求交通量超过通行能力[7]。

3 左右共用车道通行能力

目前, 对直右、直左这两种共用车道通行能力的研究较多, 而鲜有对左右共用车道的相关研究。美国《HCM (2010) 》方法是在饱和流量的基础上, 先确定左、右转交通流调整系数fLT、fRT, 然后根据式 (2) 即可确定左右转共用车道的饱和流量[4], 此法计算较为粗糙。《城市道路设计规范》没有给出左右转共用车道的通行能力的计算方法, 仅给出了一个T型交叉口通行能力的计算实例。在该实例中认为:左右转共用车道的通行能力等于直行车道的设计通行能力[5]。

借鉴以上通行能力计算方法, 首先给出左右转合用车道饱和流量计算公式:

信号交叉口一条进口道的通行能力是该进口道各条进口车道通行能力之和;一条进口车道是该车道饱和流量及其所属信号相位绿信比的乘积。那么一条左右转共用车道通行能力CLR为:

4 掉头右置和右转共用车道通行能力

由于掉头与左转在行驶轨迹、转弯半径等方面的差异, 需要在左转基础上, 对掉头进行修正。Liu, Guo等给出了左转与掉头共用车道中掉头车道的调整因子[8,9], 如表1所示。由表可见, 掉头流量越大, 对该车道运行的影响越不利。

对应的掉头调整因子计算公式为:

因此, 掉头车道右置与右转共用车道通行能力可按下式计算:

据上式可知, 随着掉头流量的增大, 掉头与右转共用车道通行能力减小;随着该车道绿信比的增大, 通行能力提高。

5 结论

(1) 在没有中央分隔带或其宽度受限情况下, 将掉头车道右置与右转共用, 可以增大掉头车辆转弯半径, 可在一定程度上提高运行效率及安全。

(2) 美国HCM通过调整因子计算各型组合车道通行能力, 而我国《城市道路设计规范》则是通过类比组合车道与单转向车道近似计算组合车道通行能力。

(3) 掉头车道右置与右转共用车道通行能力与交通流量分布 (掉头与右转比例) 信号配时 (绿信比) 有直接关系。掉头流量越大, 其通行能力折减越大;绿信比越大, 通行能力则可得到提升。

后续研究应结合实地调查, 以掉头右置和右转共用车道为例验证本文模型, 或者在VISSIM中进行模拟验证。

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