道路養(yǎng)護(hù)作業(yè)區(qū)交通延誤分析

黃旭成

(廣西翔路建設(shè)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

近年來我國道路交通事業(yè)迅速發(fā)展，隨著運(yùn)營時(shí)間的推移，我國將面臨道路養(yǎng)護(hù)維修任務(wù)繁重的局面。道路養(yǎng)護(hù)維修工作必然會對城市道路和高速公路的正常運(yùn)行帶來干擾，甚至帶來危害。道路養(yǎng)護(hù)作業(yè)區(qū)必然會對交通流產(chǎn)生一些影響，比如：車輛延誤、交通擁擠等。在道路作業(yè)區(qū)存在的情況下，車輛延誤費(fèi)用激增[1]。

因此，開展養(yǎng)護(hù)作業(yè)區(qū)交通延誤研究，對于減少道路使用者出行費(fèi)用、養(yǎng)護(hù)作業(yè)區(qū)布置及其交通管理具有重要的作用和價(jià)值。國內(nèi)外很多學(xué)者對道路養(yǎng)護(hù)作業(yè)區(qū)進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，并取得一定的研究成果[2-5]。

以往對于道路養(yǎng)護(hù)作業(yè)區(qū)的研究，基本都是對于整個(gè)養(yǎng)護(hù)作業(yè)區(qū)的，鮮有對上游過渡區(qū)的研究。因此，該文利用Vissim軟件從限速與上游過渡區(qū)這兩個(gè)方面來研究，并分析了其兩者的關(guān)系。

1 上游過渡區(qū)延誤分析

道路養(yǎng)護(hù)作業(yè)區(qū)共分為警告區(qū)、上游過渡區(qū)、緩沖區(qū)、工作區(qū)、下游過渡區(qū)、終止區(qū)等6個(gè)部分[6]。在本文中，用S、Ls、H、G、Lx、Z等6個(gè)字符分別代表警告區(qū)、上游過渡區(qū)、緩沖區(qū)、工作區(qū)、下游過渡區(qū)、終止區(qū)的長度數(shù)值大小(不含單位)，各區(qū)的長度單位均為米。雙向四車道道路養(yǎng)護(hù)作業(yè)區(qū)示意圖如圖1所示。兩條車道的車流在上游過渡區(qū)匯集，封閉車道的車輛在上游過渡區(qū)駛?cè)朐＼嚨罆r(shí)會形成一個(gè)中斷區(qū)域，到達(dá)這個(gè)區(qū)域的車輛會受到阻滯，產(chǎn)生延誤(主要包括運(yùn)行、排隊(duì)、減速延誤[7])，從而使交通延誤增加，路段阻抗上升，服務(wù)水平降低。由于造成車輛延誤的影響因素很多[8]，而交通仿真[9]技術(shù)能模擬不同車輛在不同的管理?xiàng)l件下的運(yùn)行狀況，因此將其用來分析上游過渡區(qū)交通延誤。

圖1 雙向四車道關(guān)閉1條車道道路養(yǎng)護(hù)作業(yè)區(qū)示意圖

2 交通仿真技術(shù)分析上游過渡區(qū)車輛延誤

2.1 Vissim交通仿真軟件簡介

本文采用德國PTV公司開發(fā)的微觀交通流仿真軟件Vissim作為分析工具，它是一個(gè)基于時(shí)間的、時(shí)間離散的、隨機(jī)的微觀模型，以駕駛員—車輛—單元為基本實(shí)體，采用生理—心理跟車模型(Wiedemann 1974)[10]。Vissim軟件能提供行程時(shí)間、延誤、排隊(duì)長度及停車次數(shù)等多項(xiàng)指標(biāo)來評價(jià)交通過程，而且較解析法建立的延誤模型更貼近于實(shí)際[11]，更加詳實(shí)準(zhǔn)確。

2.2 研究方法

該文采用圖1所示模型，假設(shè)條件：

(1)到達(dá)上游過渡區(qū)上游的交通量q/(pcu/h)給定，且各條車道的車輛比例為1∶1；每條車道的寬度均為3.75 m，其中q僅代表交通量的數(shù)值大小(不含單位)，交通量的單位為pcu/h。

(2)模型中忽略不同類型車輛帶來的影響，并將各種車型換為標(biāo)準(zhǔn)車型小客車[12]。

選取限速v/(km/h)，相對應(yīng)的Ls/(m)分別為0.5v、v、1.5v、2v，其中v僅代表限速的數(shù)值大小(不含單位)，限速的單位為km/h。分別取q為1 000、2 000、3 000，v為20、40、60。記錄時(shí)間從600 s～3 600 s，每個(gè)600 s出一次數(shù)據(jù)。其他參數(shù)均選取Vissim軟件默認(rèn)參數(shù)。結(jié)果見表1，行程時(shí)間、延誤、停車次數(shù)、平均排隊(duì)長度的數(shù)值大小用T、D、C、A來表示(其中T、D、C、A僅代表數(shù)值大小(不含單位)，其相對應(yīng)的單位分別為s、s、次、m。

3 仿真結(jié)果與分析

表1 q=1 000時(shí)不同v與Ls的交通延誤指標(biāo)表

表3 q=3 000時(shí)不同v與Ls的交通延誤指標(biāo)表

由表1～3中的數(shù)據(jù)可知，v、q在一定范圍以內(nèi)，隨著上游過渡區(qū)長度Ls的增大，行程時(shí)間T也隨著增大。

(1)v=20

當(dāng)Ls=0.5v、q為1 000、2 000、3 000時(shí)，沒有延誤，但C、A都較大，且相差不大，很可能是因?yàn)檫^渡區(qū)長度短，速度相對較慢，因此造成沖突較多，導(dǎo)致停車次數(shù)較多，平均排隊(duì)長度較長。當(dāng)q=1 000、Ls為v、1.5v、2v時(shí)，出現(xiàn)了延誤，但C、A都為0，很明顯，在速度一定的情況下，隨著Ls的增大，車輛匯集到一條車道的空間也隨著增大，沖突減少，車輛在過渡區(qū)已不需要停車與排隊(duì)等候，之所以會出現(xiàn)延誤，是因?yàn)槭艿杰囁俚闹萍s。當(dāng)Ls為v、2v時(shí)，q=2 000相對當(dāng)q=1 000的情況，延誤分別增加了0.5 s、0.1 s。

可見，當(dāng)v、Ls長度一定，隨著車流量的增大，延誤也會隨之增大；當(dāng)Ls=1.5v，q為2 000、3 000時(shí)，D均為0，很明顯，在Ls=v與Ls=2v之間，會存在一個(gè)或者多個(gè)使延誤為0的Ls值。假設(shè)Ls=1.5v，q為1 000、2 000、3 000時(shí)的T分別為4.4、4.5、4.9，相對行程時(shí)間均為1.7 s的Ls=v的情況，波動起伏較大，而且在同樣沒有延誤的情況下，可以認(rèn)為在v=20的情況下，Ls至少可以取為0.5v。

(2)v=40

當(dāng)q=1 000時(shí)，隨著Ls的增大，車輛不存在延誤，很明顯就是交通量過少的原因造成的。當(dāng)q=2 000時(shí)，其與q=1 000的情況差不多，但當(dāng)Ls=20時(shí)，出現(xiàn)了交通延誤。行程時(shí)間為1.9 s，延誤為0.1 s，很明顯，若不存在交通延誤則會與q=1 000的情況一致?？梢?，當(dāng)Ls一定，隨著車流量的增大，延誤也會隨著出現(xiàn)。當(dāng)q=3 000時(shí)，Ls=0.5v、Ls=v的D、C、A分別為0.9、0.4、53；22、8、6，相對q=2 000的情況出現(xiàn)了很比較大的延誤，可見，當(dāng)Ls長度一定，隨著車流量的增大，停車次數(shù)、平均排隊(duì)長度、延誤也會隨著增大，同時(shí)q=3 000時(shí)，Ls=1.5v、Ls=2v的C、A均為0，可見，隨著Ls長度的增大，停車次數(shù)與平均排隊(duì)長度也會隨著減少。

很明顯，在Ls=v增加到Ls=1.5v時(shí)，在q為2 000、3 000相同的情況下，交通延誤已經(jīng)消失。而且，考慮到q為2 000、3 000，Ls=v時(shí)，T為3.5、3.7，Ls=60時(shí)，T均為5.3，兩者的行程時(shí)間之差相隔1.8、1.6，因此選擇Ls至少為40 m，即v。

(3)v=60

當(dāng)q=1 000時(shí)，只有Ls=0.5v時(shí)出現(xiàn)延誤，且D為0.3 s，很明顯就是上游過渡區(qū)長度太短的原因造成的。隨著Ls長度增大，車輛不存在交通延誤，是因?yàn)檐囁俦容^快，而且車流量過少。

當(dāng)q為2 000、3 000時(shí)，其與q=1 000的情況差不多。但是Ls=2v時(shí)，出現(xiàn)了0.1 s的交通延誤，很明顯，這是由于交通量的增大造成的，若不存在交通延誤則會與q=1 000的情況一致。

很明顯，在速度一定即60 km/h，車流量在一定范圍內(nèi)增大時(shí)，Ls為1v、1.5v時(shí)不出現(xiàn)延誤。但是60 km/h的速度相對較快，萬一遇到突發(fā)情況，需要及時(shí)剎車，再加上人體的反應(yīng)延遲時(shí)間，會使車輛在停止運(yùn)動之前再前進(jìn)一段距離。因此，Ls的大小可以選取為1.5v。

4 結(jié)語

本文利用Vissim軟件從限速與上游過渡區(qū)這兩個(gè)方面來研究道路養(yǎng)護(hù)作業(yè)區(qū)交通延誤，并分析其兩者的關(guān)系，得出了限速為20 km/h、40 km/h、60 km/h時(shí)相對應(yīng)的上游過渡區(qū)長度為10 m、40 m、90 m，驗(yàn)證了公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程中規(guī)定的上游過渡區(qū)最小的長度，同時(shí)也可為決策部門提供理論和技術(shù)參考。