高速公路低速貨車混入率對(duì)小型車的影響

楊 劍

（唐山市唐港高速公路管理處，河北 唐山063021）

0 引言

我國(guó)已初步形成五縱七橫的高速公路網(wǎng)，公路貨運(yùn)的比重也隨之增大。我國(guó)高速公路上的交通流主要為混行交通，并且大部分高速公路為雙向四車道，一旦出現(xiàn)低速貨車互相超車的現(xiàn)象，則其后跟進(jìn)的車輛只能處于跟馳狀態(tài)無(wú)法超車，形成慢行車隊(duì)，這種情況對(duì)小型車的影響很大。高速公路上低速貨車混入率對(duì)小型車的影響是揭示低速貨車對(duì)道路通行能力影響機(jī)理的關(guān)鍵，也是目前急需研究的問題，因此本文引入“移動(dòng)瓶頸”效應(yīng)以及速度差概念，通過VISSIM 交通模擬仿真軟件對(duì)高速公路低速貨車混入率對(duì)小型車的影響進(jìn)行分析，為提高高速公路的通行能力提供理論依據(jù)。

1 低速貨車混入率對(duì)小型車影響效應(yīng)仿真方案設(shè)計(jì)

本文將采用VISSIM 交通模擬仿真軟件進(jìn)行模擬仿真實(shí)驗(yàn)。仿真的背景為在正常的氣象條件下，道路設(shè)計(jì)采用高速公路雙向四車道上的單向基本路段，車道長(zhǎng)度為1.5km，車道線形分別為順直路段、曲線半徑為1 000m 的曲線路段。單車道寬為3.75m，坡度為0，車輛靠右側(cè)行駛，實(shí)行左側(cè)超車。為了研究的方便性，本文將車型只設(shè)置為低速貨車和小型車兩種。依據(jù)2006 年京滬高速公路天津市靜海站交通量觀測(cè)數(shù)據(jù)，本文對(duì)低速貨車的車型進(jìn)行分類，分別為小型貨車、中型貨車、大型貨車以及拖掛車，四種車型所占比重分別為0.14、0.36、0.35 以及0.15。各仿真車輛的具體參數(shù)如表1 所示，交通流參數(shù)與水平如表2所示。

表1 仿真車輛具體參數(shù)

說明：目前雙向四車道高速公路的限速值為60～120km/h，但是考慮到部分貨車性能較差以及部分小型車超速行駛的問題，故規(guī)定低速貨車的行駛速度分布為50 ～90km/h，小型車的行駛速度分布為90 ～140km/h。

表2 交通流參數(shù)與水平

通過觀測(cè)，在兩種車型互不影響的狀態(tài)下，低速貨車和小型車的平均行駛速度即期望速度分別為75km/h和100km/h，因此兩種車型的速度差高于25km/h 時(shí)可以認(rèn)為低速貨車對(duì)小型車的影響較小，當(dāng)速度差低于10km/h 時(shí)，說明小型車的行駛速度已接近低速貨車的速度，高速公路上的交通流已形成慢行車隊(duì)。

2 仿真結(jié)果分析

通過對(duì)仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，本文著重分析了大型車混入率對(duì)小型車平均車速的影響，以及與兩種車型速度差的變化規(guī)律。

2.1 順直路段

順直路段小型車和低速貨車平均車速變化分別如圖1 和圖2 所示，車型速度差變化如圖3 所示，由上述仿真結(jié)果可得出以下結(jié)論。

（1）當(dāng)交通量低于500veh/h時(shí)，由于交通量沒有達(dá)到高速公路的設(shè)計(jì)通行能力，低速貨車混入率的大小對(duì)小型車的影響較小，“移動(dòng)瓶頸”效應(yīng)不明顯，速度差沒有發(fā)生較大變化，說明兩種車型基本處于較為自由的行駛狀態(tài)，低速貨車對(duì)小型車的影響較小。

（2）在交通量達(dá)到1 000veh/h貨車混入率達(dá)到60%；交通量為1 500veh/h 貨車混入率為30%；交通量為2 000veh/h，貨車混入率為20%以及交通量為2 500veh/h貨車混入率為10%這四種情況下，小型車行駛速度接近期望速度，兩種車型的速度差已接近25km/h，出現(xiàn)“移動(dòng)瓶頸”效應(yīng)，但并沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的擁堵。因此，此時(shí)低速貨車的混入率為最合理值。

（3）當(dāng)交通量以及貨車混入率高于以上值時(shí)，模擬過程中開始逐漸出現(xiàn)較多的“移動(dòng)瓶頸”效應(yīng)，并出現(xiàn)較嚴(yán)重的擁堵，導(dǎo)致小型車長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法超車，兩種車型的速度差逐漸降低至10km/h以下，即小型車最終接近貨車的期望速度。

圖1 小型車平均車速變化曲線（順直路段）

圖2 低速貨車平均車速變化曲線（順直路段）

圖3 車型速度差變化曲線（順直路段）

2.2 曲線路段

在曲線路段的模擬過程中，低速貨車對(duì)小型車的影響更為明顯，主要由于路面線形以及低速貨車自身性能的影響，導(dǎo)致低速貨車超車時(shí)占用超車道更久，從而使“移動(dòng)瓶頸”效應(yīng)更為嚴(yán)重。曲線路段小型車和低速貨車平均車速變化分別如圖4 和圖5 所示，車型速度差變化如圖6 所示，由上述仿真結(jié)果可知：

（1）在交通量為500veh/h時(shí)，兩種車型仍然可以處于較為自由的行駛狀態(tài)；

（2）隨著交通量的增加，相對(duì)于順直路段小型車的速度降低明顯，在交通量為1 000veh/h，貨車混入率達(dá)到40%時(shí)就已導(dǎo)致小型車的速度接近期望速度值；當(dāng)交通量達(dá)到2 500veh/h時(shí)，小型車的速度更是已經(jīng)處于期望速度值以下；

（3）在模擬過程中，兩種車型的速度差較早達(dá)到了25km/h，并且低于10km/h 的情況增多，即在曲線路段的行駛過程中小型車受低速貨車的影響較為嚴(yán)重，其行駛速度過早的達(dá)到貨車的期望速度，使交通流達(dá)到飽和狀態(tài)。

圖4 曲線路段小型車平均車速變化曲線（曲線路段）

圖5 曲線路段低速貨車平均車速變化曲線（曲線路段）

圖6 曲線路段車型速度差變化曲線（曲線路段）

3 結(jié)語(yǔ)

在順直路段上，隨著貨車混入率的增加，小型車的速度線性下降。并且隨著交通量的增大，“移動(dòng)瓶頸”效應(yīng)逐漸嚴(yán)重，兩種車型的速度差逐漸低于10km/h，表明小型車的行駛速度已接近低速貨車的期望速度，從而形成慢行車隊(duì)。相對(duì)于順直路段，在曲線路段上由于路面線形以及低速貨車自身性能的影響，低速貨車混入對(duì)小型車行駛速度的影響更加嚴(yán)重，兩種車型速度差低于10km/h的情況增多，小型車的速度過早的接近低速貨車的期望速度，導(dǎo)致交通擁擠，使交通流達(dá)到飽和的假象。在以上兩種路段的模擬中，道路通行能力在沒有達(dá)到設(shè)計(jì)通行能力時(shí)，車流已出現(xiàn)飽和，可見低速貨車對(duì)小型車的影響是降低道路通行能力的主要原因。

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