文/余永漢、王周全、吳靜雯、鐘瀚濤

1 前言

快速路作為城市路網(wǎng)系統(tǒng)中的骨干道路，主要為長(zhǎng)距離、跨區(qū)交通出行提供連續(xù)快速的交通服務(wù)，同時(shí)兼顧沿線的地塊，因此城市快速路通常采用主輔道的斷面形式，主道設(shè)計(jì)速度快、通行能力高，一般為連續(xù)交通，輔道速度相對(duì)較慢，主要承擔(dān)沿線地塊以及相交道路的交通集散功能。

城市快速路通過(guò)主輔道出入口實(shí)現(xiàn)主道與輔道間的交通轉(zhuǎn)換，由于主輔道存在速度差，同時(shí)出入口分合流造成交通紊流，會(huì)對(duì)主輔道通行能力產(chǎn)生較大影響，因此相關(guān)學(xué)者針對(duì)快速路出入口布局與形式開(kāi)展了大量研究。出入口布局方面，主要對(duì)出入口間距、組合順序進(jìn)行了相關(guān)研究。出入口的形式主要有直接式、平行式和混合式三種形式。雖然快速路設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定城市快速路出入口必須設(shè)置加減速車道，但規(guī)范中并未給出加減速車道對(duì)道路通行效率的提升程度，設(shè)計(jì)人員并不能直觀評(píng)估不同流量狀態(tài)下變速車道的交通效率。特別是針對(duì)無(wú)加減速車道出入口的改造項(xiàng)目，缺乏改造效果的事前評(píng)估，不利于項(xiàng)目的決策與推進(jìn)。因此，本文基于vissim交通仿真技術(shù)，在對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定且檢驗(yàn)有效的前提下，開(kāi)展不同流量狀態(tài)下有無(wú)加減速車道對(duì)出入口附近道路通行效率的影響分析，探尋不通交通飽和度條件下快速路主輔道出入口加減速車道對(duì)道路通行效率的提升效果，可以為快速路出入口方案的效益評(píng)估提供參考。

2 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的采集

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的調(diào)查對(duì)象為成都市三環(huán)路成彭立交至交大立交之間外環(huán)主輔道段落。入口幾何數(shù)據(jù)采用實(shí)測(cè)地形，流量數(shù)據(jù)采用2017年7月現(xiàn)場(chǎng)視頻卡口數(shù)據(jù)。

圖1 研究區(qū)域主輔入口平面圖

2.2 數(shù)據(jù)整理

調(diào)查點(diǎn)位車道規(guī)模為主4輔3，主道單車道為3.75m，期望速度設(shè)定為80km/h。輔道車道僅能滿足3m寬度，期望速度設(shè)定為50km/h。主輔道入口采用簡(jiǎn)易直接式入口，未設(shè)置加速車道，入口寬度7m，期望速度設(shè)定為30km/h。主道入口前100m，靠近輔道一側(cè)設(shè)60km/h的限速標(biāo)志（見(jiàn)表1）。

3 參數(shù)標(biāo)定與有效性檢驗(yàn)

3.1 模型參數(shù)標(biāo)定

Vissim是德國(guó)PTV公司開(kāi)發(fā)的微觀交通仿真軟件，模型默認(rèn)參數(shù)與國(guó)內(nèi)交通環(huán)境存在一定差異，因此在利用它分析我國(guó)交通問(wèn)題時(shí)，需對(duì)其模型主要參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，使其符合我國(guó)城市道路交通的主要特征。本次仿真模型中主要對(duì)主輔道期望速度、出入口期望速度、駕駛員行為、平均停車間距、車頭時(shí)距進(jìn)行了參數(shù)標(biāo)定，并根據(jù)實(shí)測(cè)地形數(shù)據(jù)建立了相應(yīng)的仿真路網(wǎng)模型。

表1 調(diào)查對(duì)象交通流量及平均車速數(shù)據(jù)

3.2 有效性檢驗(yàn)

通過(guò)多次仿真，對(duì)不通時(shí)段流量?jī)?nèi)的仿真結(jié)果取平均值與實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)比，主輔道流量實(shí)際觀測(cè)值與仿真模擬值對(duì)比如圖2所示。主輔道平均車速實(shí)際觀測(cè)值與仿真模擬值對(duì)比如圖3所示，從圖中可以看出，主輔道流量實(shí)際值與仿真值差異較小，主輔道實(shí)際速度與仿真速度在流量較高與較低時(shí)偏差相對(duì)有所擴(kuò)大。

圖2 主輔道實(shí)際流量與仿真流量對(duì)比

圖3 主輔道實(shí)際車速與仿真車速對(duì)比

根據(jù)視頻卡口實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合vissim模型輸出指標(biāo)，對(duì)實(shí)際主輔道流量和速度與仿真結(jié)果進(jìn)行基于配對(duì)數(shù)據(jù)的t檢驗(yàn)。主道實(shí)際流量與仿真流量配對(duì)t檢驗(yàn)p為0.63，輔道實(shí)際流量與仿真流量配對(duì)t檢驗(yàn)p為0.357，主道實(shí)際速度與仿真速度配對(duì)t檢驗(yàn)p為0.976，主道實(shí)際速度與仿真速度配對(duì)t檢驗(yàn)p為0.883。經(jīng)配對(duì)t檢驗(yàn)，四組配對(duì)數(shù)據(jù)，均沒(méi)有呈現(xiàn)出差異性(p＞0.05)，證明構(gòu)建的仿真模型有效。

4 交通仿真對(duì)比研究

4.1 仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為有效測(cè)試加減速車道對(duì)快速路通行效率的提升效果，本次仿真實(shí)驗(yàn)共設(shè)三組出入口模型，分別為設(shè)置無(wú)加減速車道的直接式出入口、主道單側(cè)設(shè)加減速的平行式出入口以及主輔道同時(shí)設(shè)置加減速車道的出入口。

無(wú)加減速車道方案：主輔道采用簡(jiǎn)易直接式出入口，入口在主道與輔道不增加任何變速車道，出口在輔道一側(cè)設(shè)車道渠化標(biāo)線。

主道變速車道方案：主道設(shè)置加減速車道，輔道不設(shè)置變速車道，入口端輔道不做處理，主道加速車道長(zhǎng)180m，漸變段長(zhǎng)60m；出口端主道減速車道長(zhǎng)90m，漸變段長(zhǎng)60m，輔道設(shè)車道渠化標(biāo)線。

主輔道變速車道方案：主道、輔道同時(shí)設(shè)置加減速車道，入口端輔道減速車道長(zhǎng)70m，漸變段45m，主道加速車道長(zhǎng)180m，漸變段長(zhǎng)60m；出口端主道減速車道長(zhǎng)90m，漸變段長(zhǎng)60m，輔道加速車道長(zhǎng)120m，漸變段長(zhǎng)45m。

4.2 車流輸入?yún)?shù)

4.2.1 車輛組成參數(shù)

根據(jù)對(duì)三環(huán)路車流組成調(diào)查發(fā)現(xiàn)，三環(huán)路白天禁止貨車通行，因此三環(huán)路車流組成主要以小汽車為主，同時(shí)兼有部分客車通行，輔道有公交車?？紤]三環(huán)路主輔道車流組成的差異，對(duì)于車流組成參數(shù)，主道為小汽車0.9、客車0.1、公交車為0，輔道為小汽車0.7、客車0.1、公交車0.2。

4.2.2 車流量參數(shù)

為合理設(shè)定不同服務(wù)水平下的主輔道流量參數(shù)，首先采用標(biāo)定好的仿真參數(shù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)路段的最大通行能力。經(jīng)測(cè)試，主道實(shí)際最大通行能力約6000pcu/h，輔道實(shí)際最大通行能力約4000pcu/h。

圖4 主道仿真輸入與輸出流量關(guān)系

圖5 輔道仿真輸入與輸出流量關(guān)系

基于主輔道實(shí)際最大通行能力，分別對(duì)主輔道按飽和度0.25、0.45、0.65、0.85、1.05進(jìn)行流量設(shè)置，分別在以上主輔道飽和度條件下測(cè)試加減速車道對(duì)主輔道行車速度的影響，不同飽和度條件下的車流量設(shè)置如表2所示設(shè)置。

表2 不同飽和度條件下的主輔道車流量輸入?yún)?shù)表

備注：主線進(jìn)出口流量統(tǒng)一設(shè)為主道流量的10%。

4.3 仿真結(jié)論分析

針對(duì)不同的出入口設(shè)置形式，不同路段流量飽和度條件下經(jīng)多次vissim仿真模擬，得到變速車道對(duì)主道有效通行能力以及主道行駛速度的影響結(jié)論如圖6～圖9所示。

圖6 出口變速車道對(duì)主道通行能力影響

圖7 入口變速車道對(duì)主道通行能力影響

圖8 出口變速車道對(duì)主道行駛速度影響

圖9 入口變速車道對(duì)主道行駛速度影響

圖6中，出口形式采用主輔道雙側(cè)同時(shí)設(shè)置變速車道時(shí)，輔道一側(cè)在出口位置未對(duì)輔道最內(nèi)側(cè)車道進(jìn)行渠化，出口車輛需利用車輛間隙并入輔道，當(dāng)輔道飽和度較高時(shí)，出口車流并入輔道受阻，一定程度上反堵主道，造成主道實(shí)際通過(guò)的流量有所降低；主道單側(cè)減速車道與不設(shè)置減速車道時(shí)，不同飽和度狀態(tài)下主道實(shí)際流量基本一致。圖7中，入口在無(wú)變速車道、主道單側(cè)設(shè)變速車道、主輔道同時(shí)設(shè)置變速車道形式下，主道實(shí)際通行的流量基本一致，綜合表明，在不出現(xiàn)反堵前提下，出入口有無(wú)變速車道對(duì)實(shí)際有效通行能力基本無(wú)影響。

圖8表明，當(dāng)路段流量飽和度小于0.45時(shí)，無(wú)論主輔道有無(wú)變速車道，出口附近主道行駛速度基本一致，但路段流量飽和度介于0.45-0.9是，設(shè)有減速車道的出口附近主道行駛速度明顯高于未設(shè)置減速車道的出口主道行駛速度，但當(dāng)流量繼續(xù)增大，路段飽和度超過(guò)0.9時(shí)，受出口輔道反堵以及主道變道困難等影響，主道速度降至20km/h，出入口附近行駛緩慢，變速車道對(duì)主道速度提升作用也極為微弱。圖9表明，當(dāng)路段流量飽和度小于0.45時(shí)，無(wú)論主輔道有無(wú)變速車道，入口車流總能輕易通過(guò)車輛間隙并入主線，對(duì)主線行駛速度的影響較弱，但當(dāng)路段交通量繼續(xù)增加至飽和度大于0.65時(shí)，加速車道對(duì)主道運(yùn)行速度的影響就開(kāi)始顯現(xiàn)，特別是當(dāng)路段流量飽和度介于0.7-0.9之間時(shí)，加速車道對(duì)主道運(yùn)行速度的提高效果顯著。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)不同流量組合條件下有無(wú)加減速車道出入口的道路通行效率進(jìn)行對(duì)比研究，表明出入口有無(wú)變速車道對(duì)實(shí)際有效通行能力基本無(wú)影響，但變速車道可有效提高出入口附近道路行駛速度。減速車道在路段流量飽和度介于0.45-0.9時(shí)，加速車道在路段流量飽和度大于0.45時(shí)，變速車道對(duì)出入口附近主道行駛速度提升明顯?；谝陨涎芯拷Y(jié)論，對(duì)于全天主要時(shí)段路段流量飽和度大于0.5的城市快速路，為有效提高道路通行效率，建議對(duì)未設(shè)置加減速車道出入口的城市快速路，盡可能按加減速車道設(shè)置要求對(duì)出入口進(jìn)行改造。