何雅琴, 李 杰

(1.華中科技大學(xué) 土木工程與力學(xué)學(xué)院， 湖北 武漢 430074;2.武漢科技大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院， 湖北 武漢 430081)

隨著城市化和機(jī)動(dòng)化進(jìn)程加快，我國城市交通需求發(fā)生了前所未有的增長，交通供需矛盾致使交通擁堵問題日益突出，道路擁堵的根本成因是交通需求超過了交通供給[1]，而通行能力又是表征交通供給的最主要的指標(biāo)之一。

城市道路規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)所采用的通行能力是利用通行能力模型計(jì)算得到。但是，以往計(jì)算公式只考慮了車道寬度、車道數(shù)、交叉口控制方式及自行車的影響折減[2]，而沒有考慮實(shí)際運(yùn)行中道路上的虛擬瓶頸對(duì)通行能力的影響[3]，諸如路邊停車，直線式公交?？空镜龋沟霉接?jì)算的通行能力和實(shí)際通行能力不符。因此，本文旨在考慮路邊停車對(duì)道路通行能力的影響，嘗試對(duì)路段通行能力模型進(jìn)行修正。

1 路邊停車對(duì)道路交通流的影響

路邊停車是指占用道路紅線范圍內(nèi)的道路停車，分為占用機(jī)動(dòng)車道停車和占用非機(jī)動(dòng)車道停車兩種[4]，本文只針對(duì)占用機(jī)動(dòng)車道停車進(jìn)行研究。路邊停車會(huì)占用一定長度和寬度的道路，使可利用的車道數(shù)減少，同時(shí)車輛停放后的側(cè)向凈寬也會(huì)影響車輛正常行駛。另外車輛進(jìn)出泊位對(duì)路段交通流產(chǎn)生干擾，使車速降低[5,6]。這些影響都會(huì)造成路段通行能力的降低。不同的停放方式占用的道路寬度及側(cè)向凈寬也不同，由于平行式停放方式占用道路寬度最小，也是最常見的一種停放方式，因此，本文只針對(duì)平行式停放方式的情況展開研究。

2 基于路邊停車的路段通行能力建模

路段通行能力是指單位時(shí)間能通過道路某斷面的最大車輛數(shù)[7]，當(dāng)存在路邊停車時(shí)，路段通行能力可以用下式表示：

Na=N0·F

式中，Na為有路邊停車時(shí)路段通行能力；N0為無路邊停車時(shí)路段通行能力；F為路邊停車對(duì)通行能力的折減系數(shù)；

F=f(γ,δ,α)=γ·δ·α

式中，γ為停車后剩余車道數(shù)對(duì)通行能力的修正系數(shù)；δ為車道寬度及側(cè)向凈寬對(duì)通行能力的修正系數(shù)；α為車輛進(jìn)出泊位對(duì)通行能力的修正系數(shù)。

2.1 停車后剩余車道數(shù)對(duì)通行能力的修正系數(shù)

停車帶占用最邊側(cè)車道，使得能利用的車道數(shù)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致道路通行能力的變化[8]，由于不同的車道利用率不一樣，一般靠近中心線的車道利用系數(shù)最高，最右側(cè)車道利用系數(shù)最低，因此，停車后剩余車道數(shù)對(duì)通行能力的影響系數(shù)可以用車道數(shù)修正系數(shù)的變化即停車前后車道數(shù)修正系數(shù)的比值來進(jìn)行確定。

式中，nN為無路邊停車時(shí)的車道數(shù)修正系數(shù)；nN′為有路邊停車時(shí)的車道數(shù)修正系數(shù)。車道數(shù)修正系數(shù)如表1所示[9]。

表1 車道數(shù)修正系數(shù)采用值

2.2 車道寬及側(cè)向凈寬對(duì)通行能力的影響系數(shù)

側(cè)向凈寬是指車道外邊緣與路側(cè)障礙物(路邊停放的車輛)之間的橫向距離[10]。這里則指次右側(cè)車道外邊緣與停放車輛左邊廓之間的橫向距離。當(dāng)路邊停車造成側(cè)向凈寬不足時(shí)，駕駛員會(huì)感到不安全，從而減速，偏離車道線，減少了道路的有效寬度，這將對(duì)車道的通行能力產(chǎn)生不利影響，修正系數(shù)見表2[9]。

表2 車道寬度及側(cè)向凈寬對(duì)通行能力修正系數(shù)

注：車道寬度則指與停車占用車道相鄰的車道(次右側(cè)車道)的寬度。

2.3 車輛進(jìn)出泊位對(duì)通行能力的修正系數(shù)

首先，假設(shè)車輛進(jìn)出泊位只對(duì)次右側(cè)車道行駛的車輛有影響，其他車道行駛車輛不受任何影響。當(dāng)次右側(cè)車道上正在行駛的車輛經(jīng)過路邊停車帶，遇到車輛進(jìn)出泊位時(shí)，首先會(huì)減速或停車進(jìn)行觀望，待安全后再加速繼續(xù)行駛，運(yùn)行情況見圖1，從而會(huì)增加其行程時(shí)間，降低道路通行能力。因此，車輛進(jìn)出泊位對(duì)路段通行能力的影響，可以用車輛通過停車帶的相對(duì)時(shí)間α來表示。

圖1 車輛進(jìn)出泊位運(yùn)行情況

首先假設(shè)停車帶有N個(gè)停車位，停車帶長度為l，車輛正常行駛速度為v，a為制動(dòng)時(shí)平均減速度，b為啟動(dòng)時(shí)平均加速度，Δ為停車等候時(shí)間(可以實(shí)測(cè)得到)。α值可按以下兩種車輛運(yùn)行情況進(jìn)行分析。

(1)當(dāng)路段行駛車輛遇到正在停進(jìn)或駛出的車輛，需要停車等候一段時(shí)間，待安全后再啟動(dòng)繼續(xù)行駛，其行駛情況如圖2所示。

圖2 遇到一次車輛進(jìn)或出泊位行駛情況

根據(jù)上圖可得：

又v2=2al2，v2=2bl3，代入上式可得

式中，t為車輛行駛停車帶距離所用時(shí)間(s)，l1為車輛從停車帶起點(diǎn)行駛至遇到進(jìn)出車輛開始減速時(shí)經(jīng)過的距離(m)，l2為車輛從減速至停車經(jīng)過的距離(m)，l3為車輛從啟動(dòng)加速至正常行駛速度時(shí)經(jīng)過的距離(m)，l4為車輛正常行駛至停車帶終點(diǎn)的距離(m)，t1為車輛在距離l1內(nèi)所用時(shí)間(s)，t2為車輛在距離l2內(nèi)所用時(shí)間(s)，t3為車輛在距離l3內(nèi)所用時(shí)間(s)，t4為車輛在距離l4內(nèi)所用時(shí)間(s)。

以上是行駛過程中遇到一輛車進(jìn)或出泊位。如果遇到兩輛車進(jìn)或出泊位，假設(shè)第二次遇到車進(jìn)出泊位時(shí)加減速度分別為b2，a2，行駛情況如圖3所示。

圖3 遇到兩次車輛進(jìn)或出泊位行駛情況

根據(jù)上圖可得：

假設(shè)每次遇到車輛進(jìn)出泊位時(shí)，行駛車輛的加減速度都是一樣的，則有

如果遇到三輛車進(jìn)或出泊位，則

以此類推，當(dāng)遇到n輛車進(jìn)或出泊位時(shí)，則有

(2)當(dāng)路段行駛車輛遇到正在停進(jìn)或駛出的車輛，不需要停車等候，只需要減速，待安全后再加速繼續(xù)行駛，其行駛情況如圖4所示。

圖4 遇到一次車輛進(jìn)或出泊位行駛情況

正常行駛速度為v，減速至v1，a為制動(dòng)時(shí)平均減速度，b為啟動(dòng)時(shí)平均加速度，則有：

經(jīng)整理得到

同理，若行駛過程中遇到兩輛車進(jìn)或出泊位，如圖5所示。第二次遇到車輛進(jìn)出泊位時(shí)加減速度分別為b2，a2，第二次遇到車輛進(jìn)或出泊位時(shí)減速至v2。則有：

圖5 遇到兩次車輛進(jìn)或出泊位行駛情況

α2′=

假設(shè)每次遇到車輛進(jìn)或出泊位時(shí)，平均加減速度一樣，則

如果遇到三輛車進(jìn)或出泊位，則

α3′=

以此類推，若行駛過程中遇到n輛車進(jìn)或出泊位，則

αn′=

當(dāng)v1,v2,…,vn≠0時(shí)，Δ=0。當(dāng)v1,v2,…,vn=0時(shí)，Δ取車輛進(jìn)出泊位總時(shí)間一半[7]。

以上分析只考慮一輛車通過停車帶的行駛情況，因此，次右側(cè)車道上所有車輛通過停車帶的相對(duì)時(shí)間應(yīng)該取每輛車通過停車帶的相對(duì)時(shí)間的平均值，如下式所示：

式中，(αi)j為第j輛車通過停車帶過程中遇到i輛車進(jìn)或出泊位。

3 有路邊停車時(shí)提高通行能力的措施

由于各種原因路邊停車現(xiàn)象在今后相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)仍會(huì)繼續(xù)存在，因此有必要對(duì)路邊停車進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)和管理，以保證和提高道路通行能力。根據(jù)前面的分析，提出以下幾點(diǎn)建議：

(1)規(guī)范停車行為，減少車輛進(jìn)出泊位所需的總時(shí)間；

(2)盡可能采用平行式停放方式，以減少占用道路有效寬度，增大側(cè)向凈寬；

(3)盡量設(shè)置港灣式停車帶，以減少車輛在行駛過程中減速或停車次數(shù)，從而減少行程時(shí)間；

(4)加強(qiáng)交通管理，減少路邊違章停車，以減少對(duì)動(dòng)態(tài)交通的干擾。

4 結(jié) 語

本文在分析路邊停車對(duì)通行能力的影響的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了通行能力模型，并對(duì)模型中的三個(gè)修正系數(shù)進(jìn)行求解，重點(diǎn)建立了車輛進(jìn)出泊位對(duì)通行能力修正系數(shù)模型。最后，針對(duì)路邊停車提出了提高通行能力的幾點(diǎn)建議。這些研究可以為路邊停車的規(guī)劃、設(shè)計(jì)及管理以及路段通行能力及服務(wù)水平分析提供一定的理論依據(jù)，并且為其他的路段虛擬瓶頸對(duì)通行能力影響分析提供借鑒。不足之處在于，本模型的建立只是考慮次右側(cè)車道上行駛的車輛所受到的影響，是一種理想狀況，與實(shí)際不符，因此，具有一定的局限性，且模型建立過程中，一些參數(shù)是假設(shè)的，是從理論上進(jìn)行建模，應(yīng)用有效性還有待進(jìn)一步的驗(yàn)證。

[1] 黃華華. 提高城市道路通行能力之技術(shù)研究[J].道路交通與安全, 2005，5(4)：34-38.

[2] 肖 勝.城市道路路段交通管理對(duì)其通行能力影響研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2008.

[3] 邵長橋，周 潔，榮 建. 道路通行能力不確定性分析方法研究[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，33(4)：620-622.

[4] 姜 波，葛 興. 路邊停車對(duì)路段延誤及通行能力的影響研究[J]. 道路交通與安全，2008，8(3)：20-23.

[5] 梁 軍，李旭宏，于洪君，等. 路邊停車對(duì)路段交通流的影響研究[J]. 公路交通科技，2003，20(2)：85-87.

[6] 曾小明，李朝輝，羅旗幟，等. 路上停車對(duì)道路通行能力的影響分析[J]. 中南公路工程，2003，28(2)：58-59.

[7] 陳寬民. 道路通行能力分析[M]. 北京：人民交通出版社，2003.

[8] 楊小寶，張 寧.道路通行能力中車道數(shù)因素的數(shù)學(xué)分析[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版)， 2008，32(4)：603-606.

[9] 王 煒，過秀成. 交通工程學(xué)[M]. 南京：東南大學(xué)出版社，2000.

[10] 雒法昌，李文達(dá). 公路新標(biāo)準(zhǔn)下道路通行能力的計(jì)算方法探討[J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，2005，(6)：13-14.