直行、左轉(zhuǎn)車道占用所造成排隊長度、事故持續(xù)時間、事故橫斷面實際通行能力間的關(guān)系

張麗娟等

【摘 要】本文就車道因交通事故被占用，導(dǎo)致道路橫斷面通行能力在單位時間內(nèi)降低引起車輛排隊，出現(xiàn)交通阻塞的問題進(jìn)行統(tǒng)計分析，估算車道被占用對道路通行能力的影響程度，估算結(jié)果可為交通管理部門正確引導(dǎo)車輛行駛、審批占道施工、設(shè)計道路渠化方案、設(shè)計路邊停車位等提供重要理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】排隊論；流波動理論；基本通行能力；實際通行能力；擁擠消散時間

0 引言

車道被占用對城市交通能力有著很大的影響，其中造成車道被占用的因素包括交通事故、路邊停車、占道施工等，這些因素都會導(dǎo)致路段各車道通行能力有所下降。由于目前我國城市道路具有交通流密度大、連續(xù)性強(qiáng)等特點(diǎn)，往往一條車道被占用，就會影響該路段所有車道的通行能力，即使占用時間很短，也會引起車輛排隊，造成交通堵塞。

通過本文分析，將為交通管理部門正確引導(dǎo)車輛行駛、審批占道施工、設(shè)計道路渠化方案、設(shè)置路邊停車位和設(shè)置非港灣式公交車站等提供理論依據(jù)。

1 問題分析

本文主要分析事故發(fā)生在直行和左轉(zhuǎn)車道時，所影響的路段車輛排隊長度與事故橫斷面實際通行能力、事故持續(xù)時間、路段上游車流量間的關(guān)系。針對此問題我們運(yùn)用排隊論相關(guān)知識和車流波動理論結(jié)合交叉口信號控制的相關(guān)知識建立模型。首先討論事故橫斷面實際通行能力、路段上游車流量與車輛排隊長度的關(guān)系，然后繪制出車輛累計及消散過程圖，討論隨著事故持續(xù)時間的變化，事故所影響的路段車輛排隊長度與事故橫斷面實際通行能力、事故持續(xù)時間、路段上游車流量三者間的關(guān)系。

2 問題的假設(shè)

1）所有的車都是勻速行駛的；

2）所有司機(jī)遵循交通規(guī)則；

3）各道路每天通過關(guān)口的流量都相等；

4）通往關(guān)口的所有車輛完全相同；

5）在進(jìn)行實際通行能力計算時，該路段所有通過車輛均為標(biāo)準(zhǔn)車型，車身長度為6m；

6）在進(jìn)行路段上游車流量計算時，選取1.2和2.0分別作為中型客車和大型客車的標(biāo)準(zhǔn)車型換算系數(shù)；

7）車輛到達(dá)服從泊松分布，服務(wù)服從負(fù)指數(shù)分布；

8）計算橫斷面實際通行能力的假設(shè)：

（1）修正系數(shù)為0.96；

（2）側(cè)向凈空修正系數(shù)為0.94；

（3）該路段縱坡小于7%，不予修正；

（4）不需要進(jìn)行視距不足的修正；

（5）橫向干擾修正時擁擠情況下修正系數(shù)為0.6，不擁擠情況下為0.75；

（6）駕駛員熟悉路況程度的修正系數(shù)為0.95；

（7）在事故發(fā)生后被占用的兩車道無服務(wù)能力。

3 模型的建立

3.1 排隊論模型

3.2 車流波動理論模型

傳統(tǒng)的排隊論理論單純使用需求量和通行能力推算排隊長度，由于未考慮車流波動的影響，從而使估算結(jié)果與實際出入很大?，F(xiàn)用車流波動理論分析發(fā)生交通事故后路段上車輛排隊的形成和消散過程，推導(dǎo)出估算排隊長度與消散時間的公式[3]。

車流波動：假設(shè)上游交通需求量大于事發(fā)路段現(xiàn)有通行能力，到達(dá)車流在事故地點(diǎn)陸續(xù)減慢速度甚至停車而集結(jié)成密度較高的隊列，事故解除后，由于路段暢通，通行能力恢復(fù)，排隊車輛又陸續(xù)加速而疏散成一列具有適當(dāng)密度的車隊，車流中兩種不同密度部分的分界面經(jīng)過一輛輛車向車隊后部傳播的現(xiàn)象。當(dāng)車流密度由低密度向高密度轉(zhuǎn)變時，所體現(xiàn)的車流波為集結(jié)波[1-3]。

4 算例

4.1 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)某240米長三車道路段發(fā)生的占用直行、左轉(zhuǎn)車道的真實事故經(jīng)過簡化，代入數(shù)據(jù)，在求解過程中，將事故橫斷面實際通行能力看做該段道路的服務(wù)率（μ），路段上游車流量作為該段道路的平均到車率（λ）。

4.2 問題分析求解

最后我們運(yùn)用EXCEL繪制出“車輛累計及消散過程圖”，橫軸表示事故持續(xù)時間，縱軸表示車輛數(shù)。來分析交通事故所影響的路段車輛排隊長度與事故橫斷面實際通行能力、事故持續(xù)時間、路段上游車流量間的關(guān)系圖3。

分析上圖可知，在事故發(fā)生后的前3分鐘，實際通行能力μ大于路段上游車流量λ，系統(tǒng)穩(wěn)定，ρ<1，車輛排隊長度大約為6m；從事故發(fā)生后的第3分鐘開始到事故發(fā)生后第13分鐘這段時間，實際通行能力μ小于路段上游車流量λ，系統(tǒng)不穩(wěn)定，ρ<1，排隊長度迅速增加，大約排隊長度為120m；從事故發(fā)生后的第14分鐘開始，事故撤離，擁堵情況得到緩解，實際通行能力增強(qiáng)，路段車輛恢復(fù)正常行駛。

5 結(jié)論

在城市道路具有交通流密度日益增大大、連續(xù)性強(qiáng)、新手駕駛增多等特點(diǎn)的今天，車道被占用的情況種類繁多、復(fù)雜，本模型的建立可正確估算車道被占用對城市道路通行能力的影響程度，對交通管理部門正確引導(dǎo)車輛行駛、審批占道施工、設(shè)計道路渠化方案、設(shè)置路邊停車位和設(shè)置非港灣式公交車站等有重要意義。

針對該模型出現(xiàn)的擁擠情況，我們可以采取一定的措施進(jìn)行車流的疏散，比如在距事故發(fā)生橫斷面一定距離處設(shè)置警示標(biāo)志，告知上游到達(dá)車輛前方發(fā)生交通事故，以便駕駛員提早選擇插車時機(jī)匯入優(yōu)先車道。這樣可減少擁擠持續(xù)時間和系統(tǒng)中的排隊車輛數(shù)。

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]