鐘小明， 解建華， 徐 婷

(1.華杰工程咨詢有限公司， 北京 100029; 2.宇恒可持續(xù)交通研究中心， 北京 100004; 3.長(zhǎng)安大學(xué)， 西安 710064)

高速公路車(chē)道管理方式研究

鐘小明1， 解建華2， 徐 婷3

(1.華杰工程咨詢有限公司， 北京 100029; 2.宇恒可持續(xù)交通研究中心， 北京 100004; 3.長(zhǎng)安大學(xué)， 西安 710064)

針對(duì)高速公路管理車(chē)道方式，采用客貨混行車(chē)道管理出現(xiàn)的問(wèn)題，在大量調(diào)研的基礎(chǔ)上，分析各種車(chē)道管理方式的利弊，采用仿真技術(shù)比較運(yùn)行指標(biāo)評(píng)估實(shí)際效果，在此基礎(chǔ)上提出各種車(chē)道管理方式使用建議.

車(chē)道管理方式； 客貨混行； 單車(chē)道通行； 客貨分道； 錯(cuò)時(shí)通行

Abstract: This paper intended to examine the issues of operation safety problem caused by the lane management type that lanes are opened to passenger and cargo mixed traffic synchronously on two-way four-lane freeway. The paper discussed the characteristics of five types of lane management. Based on the field investigation and survey, this paper analyzed the pros and cons of the five types of highway lane management, and evaluated operating parameters by traffic simulation, and proposed some recommendations to improve the highway lane management.

Keywords: highway lane management; general purpose lane; truck-only lane; passenger car only; lane use by time of day

國(guó)內(nèi)四車(chē)道高速公路普遍采用的車(chē)道管理方式是客車(chē)和貨車(chē)在多個(gè)車(chē)道混行車(chē)道管理方式(以下簡(jiǎn)稱客貨混行). 但是由于客車(chē)與貨車(chē)之間相互干擾以及前后車(chē)輛的速度差帶來(lái)了較為嚴(yán)重的交通安全隱患，為此國(guó)內(nèi)部分專業(yè)人士在實(shí)踐中摸索了單車(chē)道通行、限時(shí)客車(chē)和貨車(chē)分道行駛(以下簡(jiǎn)稱客貨分道)、節(jié)假日客車(chē)和貨車(chē)錯(cuò)時(shí)通行(以下簡(jiǎn)稱錯(cuò)時(shí)通行)等車(chē)道管理方式，這些措施在很大程度上緩解了交通安全問(wèn)題. 但是，國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)對(duì)這些車(chē)道管理方式方面的深入分析很少[1-4]. 為此，本文深入分析了各種車(chē)道管理方式的特點(diǎn)和適用條件，并采用仿真技術(shù)比較了各種車(chē)道管理方式實(shí)際效果，以期為高速公路項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)管理提供參考和借鑒.

1 車(chē)道管理方式

目前高速公路車(chē)道管理方式主要包括客貨混行、單車(chē)道通行、客貨分道、錯(cuò)時(shí)通行，下文將分別闡述這4種方式的特點(diǎn).

1.1 客貨混行

客貨混行車(chē)道管理方式主要指客車(chē)和貨車(chē)可以自由選擇行駛車(chē)道，在通行過(guò)程中不采取交通管理措施對(duì)客車(chē)或貨車(chē)進(jìn)行分流. 客貨混行是高速公路設(shè)計(jì)階段考慮的車(chē)道管理方式，也是我國(guó)高速公路應(yīng)用最廣泛的車(chē)道管理方式. 這種方式充分利用了空間資源，發(fā)揮了設(shè)計(jì)通行能力，有利于提高通行效率，駕駛自由度大，服務(wù)水平較高.

但是，這種管理方式安全缺陷比較明顯，如由于客車(chē)或貨車(chē)隨時(shí)可能變更車(chē)道，行車(chē)干擾隨交通量增長(zhǎng)而明顯增大[5-6]；客車(chē)與貨車(chē)的運(yùn)行速度差值大，客車(chē)易超速，重載貨車(chē)在長(zhǎng)下坡路段車(chē)速不易控制，容易誘發(fā)交通事故，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致多車(chē)連環(huán)相撞；事故后救援困難等[7-8].

因此，這種車(chē)道管理方式適用于交通流處于自由流狀態(tài)、行車(chē)之間無(wú)干擾、交通組成中重載貨車(chē)比例小的交通條件，其優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件見(jiàn)表1.

表1 客貨混行車(chē)道管理方式分析表

1.2 單車(chē)道通行

在連續(xù)縱坡、橋隧相連、長(zhǎng)隧道路段較多的山區(qū)高速公路，為緩解交通安全問(wèn)題，除了采取完善安全設(shè)施和加強(qiáng)監(jiān)控等安全措施外，采取了單車(chē)道通行的車(chē)道管理方式. 實(shí)踐證明，單車(chē)道通行車(chē)道管理方式在湖北省部分山區(qū)高速公路安全管理中起到了良好的作用.

單車(chē)道通行主要指單向僅開(kāi)放1條車(chē)道并限速，另一條車(chē)道處于臨時(shí)封閉狀態(tài). 管理部門(mén)在長(zhǎng)下坡路段臨時(shí)封閉1條車(chē)道，并限速40～60 km/h，這項(xiàng)措施實(shí)施后交通安全效果明顯，重載貨車(chē)剎車(chē)失靈的事故減少. 但是，這項(xiàng)管理措施是以犧牲通行能力為代價(jià)的，隨著交通量的逐年增長(zhǎng)，將會(huì)在高峰小時(shí)時(shí)段造成通行能力大幅降低，車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度和延誤持續(xù)增加. 同時(shí)，由于路面長(zhǎng)期承受不均衡荷載，可能造成路基路面病害.

因此，這種車(chē)道管理方式適用于交通量較小、車(chē)道飽和度低、車(chē)輛運(yùn)行速度差異較小的路段，且封閉路段距離不宜太長(zhǎng)，其優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件見(jiàn)表2.

表2 單車(chē)道通行車(chē)道管理方式分析表

1.3 客貨分道

客貨分道車(chē)道管理方式是在一定的時(shí)段內(nèi)，內(nèi)側(cè)車(chē)道僅對(duì)客車(chē)開(kāi)放，外側(cè)車(chē)道對(duì)貨車(chē)開(kāi)放. 其主要目的是為減輕部分路段(特別是長(zhǎng)下坡路段)客車(chē)與貨車(chē)之間相互干擾，減少前后車(chē)輛的運(yùn)行速度差造成的安全隱患. 實(shí)踐證明，客貨分道車(chē)道管理方式在浙江省甬臺(tái)溫高速公路(圖1)、上三高速公路等安全管理中起到了良好的作用.

客貨分道行駛在很大程度上解決了重車(chē)占道、客車(chē)超車(chē)難的問(wèn)題，在空間上渠化了交通流，使車(chē)道內(nèi)交通流速度趨于平穩(wěn)，提高了通行效率，降低了由于速度差造成的事故率或強(qiáng)行變換車(chē)道造成刮擦事故率. 此外，由于貨車(chē)按次序通行，有利于控制車(chē)速，降低長(zhǎng)下坡剎車(chē)失靈的風(fēng)險(xiǎn). 因此，這種車(chē)道管理方式適用于交通量較大、客車(chē)與貨車(chē)之間相互干擾大、車(chē)輛不需要頻繁變道的路段，其優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件見(jiàn)表3.

表3 客貨分道車(chē)道管理方式分析表

值得注意的是，客貨分道管理實(shí)施后應(yīng)重視嚴(yán)格管理，一方面加強(qiáng)對(duì)超載超限車(chē)輛的整治，均衡貨車(chē)車(chē)速，避免低速重載貨車(chē)長(zhǎng)時(shí)間壓道，造成外側(cè)車(chē)道通行能力大幅降低；另一方面，要求嚴(yán)格管理，設(shè)置違章抓拍執(zhí)法系統(tǒng). 若單純依靠駕駛員自覺(jué)遵守，少數(shù)重載駕駛員很可能不自覺(jué)地變換車(chē)道，難以達(dá)到預(yù)期效果.

圖1 浙江上三高速客貨分道

圖2 單車(chē)道通行仿真效果圖

1.4 錯(cuò)時(shí)通行

錯(cuò)時(shí)通行是在節(jié)假日高峰時(shí)段采取的交通安全策略，將客車(chē)或貨車(chē)進(jìn)行分批管制并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)放行，其主要目的是為緩解部分路段(特別是長(zhǎng)下坡路段)高峰時(shí)段客車(chē)與貨車(chē)之間相互干擾，減少速度差較大造成的安全隱患. 實(shí)踐證明，錯(cuò)時(shí)通行車(chē)道管理方式在貴州省部分山區(qū)高速公路安全管理中起到了良好的作用.

錯(cuò)時(shí)通行實(shí)際上在時(shí)間和空間上進(jìn)行了交通渠化，一般在長(zhǎng)下坡的坡頂或源頭處設(shè)置大型停車(chē)場(chǎng)，強(qiáng)制分離客車(chē)和貨車(chē). 分時(shí)段通過(guò)警車(chē)帶隊(duì)形式分別放行客車(chē)或貨車(chē)，使車(chē)道內(nèi)交通流速度趨于平穩(wěn)，這在很大程度上解決了重車(chē)占道、客車(chē)隨意變換車(chē)道和頻繁超車(chē)帶來(lái)的安全隱患，同時(shí)又充分利用了道路資源，提高了通行效率. 因此，這種車(chē)道管理方式適用于車(chē)道接近飽和、客車(chē)與貨車(chē)行駛之間相互干擾大、客車(chē)和貨車(chē)進(jìn)入長(zhǎng)大下坡前有臨時(shí)滯留場(chǎng)地的路段，其優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件見(jiàn)表4.

2 車(chē)道管理方式指標(biāo)評(píng)價(jià)

以上4種不同的車(chē)道管理方式從安全原理上來(lái)看，是通過(guò)減少客車(chē)與貨車(chē)之間的相互干擾、減少前后車(chē)輛的速度差來(lái)提高交通安全性. 總體來(lái)看單車(chē)道通行、客貨分道相比客貨混行車(chē)道管理方式具有一定的安全技術(shù)優(yōu)勢(shì). 另一方面，從通行效率量化指標(biāo)考慮，計(jì)算以上控制方式在一定長(zhǎng)度路段中維持運(yùn)營(yíng)期最低三級(jí)服務(wù)水平單向最大交通量(我國(guó)通行能力手冊(cè)規(guī)定原則上運(yùn)營(yíng)階段高速公路服務(wù)水平不低于三級(jí))和在相同交通量情況下的速度、平均延誤、平均行程時(shí)間等重要運(yùn)行指標(biāo)的差異.

表4 錯(cuò)時(shí)通行車(chē)道管理方式分析表

交通仿真是獲取交通運(yùn)行指標(biāo)的重要途徑，目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的是Vissim交通仿真系統(tǒng). Vissim是一種微觀的、基于時(shí)間間隔和駕駛行為的仿真建模工具，可以分析各種交通條件下交通運(yùn)行狀況. 本文仿真試驗(yàn)的道路條件為雙向四車(chē)道全封閉高速公路，路基寬度24.5 m，其中中央分隔帶寬2 m，行車(chē)道寬2×2×3.75 m，硬路肩寬2×3.0 m，土路肩寬2×0.75 m；平面為直線路段，縱坡i≤2%. 仿真交通條件交通量300～2 000輛/h，每次遞減100輛/h，單向服務(wù)車(chē)流量客車(chē)和貨交通組成比6∶4. Vissim既可以在線生成可視化的交通運(yùn)行狀況(如單車(chē)道通行仿真效果圖2)，也可以離線輸出各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如：交通流量、速度、密度、行程時(shí)間、排隊(duì)長(zhǎng)度等.

2.1 單向最大服務(wù)交通量

仿真按照路段維持最低三級(jí)服務(wù)水平(飽和度V/C為0.75)，單向最大服務(wù)交通量結(jié)果如表5.

表5 最大服務(wù)交通量表

注：1. 錯(cuò)時(shí)通行時(shí)間占用比按照客車(chē)：貨車(chē):空閑時(shí)間為4∶4∶2比例劃分計(jì)算；2. 交通組成按照客車(chē)與貨車(chē)比6∶4(自然車(chē)流量)計(jì)算.

1)單向最大服務(wù)的交通量數(shù)值從大到小依次為客貨分道、錯(cuò)時(shí)通行、客貨混行、單車(chē)道通行；2)單車(chē)道通行限速60 km/h適合單向交通量小于590輛/h,限速40 km/h適合單向交通量小于375輛/h，同時(shí)，每小時(shí)車(chē)輛行程時(shí)間將會(huì)比設(shè)計(jì)預(yù)期超出740～1 400 min延誤. 3)客貨分道和錯(cuò)時(shí)通行單向交通量較接近，但是錯(cuò)時(shí)通行，由于貨車(chē)通行后客車(chē)需等待一段時(shí)間才能通行，這不可避免會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛較大延誤，從經(jīng)濟(jì)性和通行效率來(lái)看客貨分道更具有優(yōu)勢(shì).

2.2 運(yùn)行指標(biāo)評(píng)價(jià)

隨著仿真流量的增加，仿真結(jié)果表明車(chē)流密度增大，速度逐漸降低，平均延誤增大，行程時(shí)間增長(zhǎng)，具體分析運(yùn)行指標(biāo)評(píng)價(jià)由表6可知.

1)當(dāng)流量小于300輛/h時(shí)，客貨混行、客貨分道、單車(chē)道通行的自由度大，車(chē)流密度小，密度均達(dá)到一級(jí)服務(wù)水平(每車(chē)道密度約7輛/km)；當(dāng)流量為800輛/h時(shí)，單車(chē)道通行路段密度均降到二級(jí)服務(wù)水平(每車(chē)道密度約18輛/km)，并且在正常兩條車(chē)道路段過(guò)渡到單車(chē)道通行的瓶頸路段開(kāi)始出現(xiàn)停車(chē)讓行現(xiàn)象；當(dāng)流量為1000輛/h時(shí)，單車(chē)道通行路段密度接近三級(jí)服務(wù)水平(每車(chē)道密度約25輛/km). 當(dāng)流量達(dá)到1 400輛/h時(shí)，單車(chē)道通行路段流量已經(jīng)達(dá)到飽和狀態(tài).

2)在相同的仿真流量時(shí)，圖3表明客貨分道路段客車(chē)的速度v21>客貨混行路段客車(chē)的速度v11>單車(chē)道通行路段客車(chē)的速度v31，并且當(dāng)流量小于1 000輛/h時(shí)，v21比v11高8 km/h，比v31高20 km/h以上；當(dāng)流量大于1 000輛/h時(shí)，v21比v11高5 km/h左右，比v31高10～20 km/h. 由此可見(jiàn)客貨分道有利于客車(chē)提高速度，避免低速貨車(chē)的行車(chē)干擾.

表6 運(yùn)行指標(biāo)評(píng)價(jià)表

圖3 小客車(chē)流量與速度關(guān)系圖

3)在相同的仿真流量時(shí)，圖4表明客貨分道路段貨車(chē)的速度v22<單車(chē)道通行路段客車(chē)的速度v32<客貨混行路段客車(chē)的速度v12,v22與v32數(shù)值很接近(多數(shù)相差不到1 km/h)，但是比v12高3～5 km/h，這說(shuō)明受到慢速貨車(chē)駕駛員的期望速度的制約和快速貨車(chē)不能超車(chē)，客貨分道有利于貨車(chē)控制速度，保障行車(chē)安全.

圖4 貨車(chē)流量與速度關(guān)系圖

4)設(shè)車(chē)輛的客貨混行平均延誤、客貨分道平均延誤、單車(chē)道通行平均延誤分別表示為t1、t2、t3，圖5表明平均延誤隨仿真流量的增加而增加；在相同的仿真流量下，客貨混行平均延誤t1<客貨分道平均延誤t2<單車(chē)道通行平均延誤t3，并且，前兩者t1、t2差別較小為2 s左右，t2、t3數(shù)值差異較大，通常t3是t2的2倍左右.

圖5 流量與平均延誤關(guān)系圖

3 結(jié)論與建議

本文對(duì)客貨混行、單車(chē)道通行、客貨分道、錯(cuò)時(shí)通行等4種車(chē)道管理方式進(jìn)行了較為深入的分析，對(duì)比了他們的優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件，采用仿真技術(shù)對(duì)各種車(chē)道管理方式下比較運(yùn)行指標(biāo)，建議：在客車(chē)和貨車(chē)速度差較大、客車(chē)與貨車(chē)相互干擾嚴(yán)重的路段，當(dāng)交通量小于800輛/h時(shí)可采用單車(chē)道通行的車(chē)道管理方式；當(dāng)交通量大于800輛/h可優(yōu)先采用客貨分道或車(chē)道錯(cuò)時(shí)通行的車(chē)道管理方式，并完善相關(guān)管理設(shè)施.

由于仿真實(shí)驗(yàn)條件與真實(shí)道路交通環(huán)境存在一定的距離，希望在本文基金項(xiàng)目的支持下，在交通管理實(shí)踐中更加深入探討理論研究結(jié)果，并繼續(xù)進(jìn)行仿真結(jié)果與實(shí)際效果的標(biāo)定工作.

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ResearchonFreewayLaneManagement

ZHONG Xiao-ming1, XIE Jian-hua2, XU Ting3

(1.Chelbi Engineering Consultants, Inc., Beijing 100029, China; 2.China Sustainable Transportation Center, Beijing 100004, China; 3.Chang’an University, Xi’an 710064, China)

2014- 05- 05.

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目: 公路限速區(qū)協(xié)調(diào)性機(jī)理及限速過(guò)渡區(qū)設(shè)置研究(51308058),中國(guó)博士后基金面上基金(2013M532007)

鐘小明(1971—)，男，博士，教授級(jí)高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榻煌ò踩?、交通?guī)劃. E-mail：zhong_xiaoming@126.com.

U 491

A

1008-2522(2014)03-41-06