曹弋，王藝筱

(大連交通大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，遼寧 大連 116028)

為減少路內(nèi)停車對道路資源的占用，國內(nèi)外城市多采用平行式路內(nèi)停車的管理模式.研究表明，路內(nèi)停車可緩解路外停車設(shè)施不足的問題且具有較好的便捷性.但也有學(xué)者認(rèn)為，路內(nèi)停車對城市動(dòng)態(tài)交通存在顯著影響.故深入研究路內(nèi)停車對路段通行能力及交通安全的影響，尤為必要.

目前，國內(nèi)外學(xué)者已進(jìn)行了相關(guān)研究.在對交通運(yùn)行狀態(tài)及通行能力影響方面，Yousif S[1]等通過分析停車耗時(shí)與可接受間隙指標(biāo)，研究了路內(nèi)停車路段的交通運(yùn)行狀態(tài).這一研究結(jié)果后來被劉曉明[2]等構(gòu)建的元胞自動(dòng)機(jī)模型所描述并驗(yàn)證.何雅琴[3]等通過分析路內(nèi)停車后的剩余車道數(shù)、車道寬度及側(cè)向凈寬，定量分析了路內(nèi)停車對路段通行能力與平均行程時(shí)間的影響，提出了路內(nèi)停車優(yōu)化策略.梅振宇[4-5]等針對車輛的離散流與連續(xù)流分別構(gòu)建了路內(nèi)停車影響下的機(jī)動(dòng)車延誤模型、跟馳模型及路內(nèi)停車對機(jī)動(dòng)車行駛速度的影響模型.Furth[6]等通過調(diào)查路內(nèi)停車的橫向占道寬度，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析了有效車道寬度的分布規(guī)律.程國柱[7]等通過分析車輛飽和車頭時(shí)距隨路內(nèi)停車數(shù)量變化的規(guī)律，構(gòu)建理論模型，驗(yàn)證了路內(nèi)停車對相鄰車道的影響遠(yuǎn)大于間隔車道.在交通安全影響方面，Edquist J[8]等通過模擬駕駛實(shí)驗(yàn)，研究了路內(nèi)停車對車輛行駛速度與駕駛員反應(yīng)時(shí)間的影響.Bismark Agbelie[9]等通過研究道路幾何結(jié)構(gòu)和交通因素對路內(nèi)停車碰撞頻率的影響，得出在68.44%的道路路段中，沿著道路路段的中央分隔帶的存在降低了道路停車事故的可能性.郭宏偉[10]等對本問題中非機(jī)動(dòng)車越線占用機(jī)動(dòng)車道的行為，采用壽命分析法進(jìn)行建模，并衡量路內(nèi)停車對非機(jī)動(dòng)車交通安全的影響.陳峻[11]等以非機(jī)動(dòng)車集群通行和壓縮特性為基礎(chǔ)，建立了路內(nèi)停車影響下的非機(jī)動(dòng)車壓縮交通波模型.

目前大多數(shù)研究均主要側(cè)重從有效車道寬度的折減角度，分析其對通行能力的影響.而對于車流利用可接受間隙合流行駛的情況考慮不足，且在交通安全影響方面，缺少對行人過街安全的定量研究.鑒于此，依據(jù)交通調(diào)查數(shù)據(jù)，綜合有效車道寬度及可接受間隙兩方面因素，探討路內(nèi)停車路段的通行能力計(jì)算方法；考慮停車視距因素，分析路內(nèi)停車對行人過街安全性的定量影響關(guān)系.

1 交通調(diào)查與數(shù)據(jù)采集

1.1 調(diào)查地點(diǎn)

選擇沈半路、登云路、上塘路及香積寺路4個(gè)路段為調(diào)查地點(diǎn).上述均為城市次干路或支路，高峰時(shí)段交通并不擁擠，且均有不同負(fù)荷的非機(jī)動(dòng)車交通.為了緩解路外停車設(shè)施不足的問題，上述四路段均設(shè)置了平行式路內(nèi)停車設(shè)施，故而符合本研究的調(diào)查需要.調(diào)查選取的4個(gè)路段，具有不同的橫斷面構(gòu)造特征，其幾何構(gòu)造如表1所示.

表1 調(diào)查路段幾何構(gòu)造

1.2 調(diào)查時(shí)段

研究表明，當(dāng)雙向雙車道城市次干路中車流量大于500 veh/h時(shí)，不同路內(nèi)停車比例及停車時(shí)長對動(dòng)態(tài)交通影響均較為顯著，路段延誤率均超過20%[12].故對高峰交通繁忙時(shí)段進(jìn)行調(diào)查，即早7∶00-9∶00與晚16∶00-18∶00.調(diào)查周二至周四，共計(jì)3天.

1.3 調(diào)查方法與數(shù)據(jù)采集

調(diào)查分為外業(yè)觀測與內(nèi)業(yè)整理兩個(gè)階段.外業(yè)觀測采用視頻觀測法記錄交通運(yùn)行狀態(tài)與停車狀況，采用雷達(dá)測速儀抽樣觀測車輛速度，采用人工測量法記錄各路段的占道寬度.內(nèi)業(yè)整理則采用人工計(jì)數(shù)法對外業(yè)視頻資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，可以獲得斷面交通量、路內(nèi)停車數(shù)及交通沖突數(shù)等參數(shù).

以第一天觀測的早8∶00-9∶00時(shí)段數(shù)據(jù)為例，如表2.本次獲得的交通參數(shù)，不僅將用于路內(nèi)停車條件下路段通行能力模型參數(shù)的標(biāo)定，還將用于路內(nèi)停車對行人過街安全性影響的定量分析.

表2 第一調(diào)查日的交通數(shù)據(jù)(8∶00-9∶00)

2 路內(nèi)停車對路段通行能力的影響

路內(nèi)停車路段的通行能力，以停車所在車道及其內(nèi)側(cè)相鄰車道所受影響最為顯著，故而通行能力的分析與計(jì)算應(yīng)圍繞上述車道進(jìn)行.

經(jīng)驗(yàn)表明，路內(nèi)停車將占用道路的橫向空間.而道路剩余橫向?qū)挾鹊拇笮?，將直接影響?dòng)態(tài)交通的通行狀況.故而，路內(nèi)停車對路段通行能力的影響，也應(yīng)根據(jù)道路剩余橫向?qū)挾鹊拇笮?，分以下兩種情況進(jìn)行討論.

2.1 車道有效寬度的折減

將路內(nèi)停車相鄰車道的內(nèi)側(cè)車道線至路內(nèi)停車區(qū)內(nèi)邊緣的距離，定義為橫向剩余寬度，記為WS.交通觀測表明，當(dāng)WS大于某一值時(shí)，路內(nèi)停車路段的剩余橫向空間可供兩條車道并行調(diào)劑使用，如圖1所示.

圖1 橫向剩余寬度及車道調(diào)劑

依據(jù)文獻(xiàn)[13]的研究方法，考慮車輛行駛的側(cè)向安全距離與車輛標(biāo)準(zhǔn)寬度，按低速行駛，計(jì)算確定橫向剩余寬度WS的臨界值如表3所示.

表3 橫向剩余寬度WS的臨界值

當(dāng)橫向剩余寬度WS大于表3中臨界值時(shí)，車道通行能力由于車道有效寬度的減小而降低.可用HCM[14]中關(guān)于車道寬度的修正方法，對該情況下的車道通行能力進(jìn)行折減，如式(1)與(2)所示.

Cl1=Cl2=C0·fw

(1)

(2)

式中：Cl1與Cl2分別為圖1中車道1與車道2的通行能力，pcu·h-1；C0為一條車道的基本通行能力，pcu·h-1，應(yīng)據(jù)設(shè)計(jì)速度查表獲得；fw為車道寬度修正系數(shù)；Wc為一條車道的標(biāo)準(zhǔn)寬度，m；參數(shù)9.144為英制單位換算為公制單位所得常數(shù).進(jìn)一步分析表明，此時(shí)，由于其車輛通行的側(cè)向余寬不足且外側(cè)車道線失去交通意義，將對交通安全產(chǎn)生極為不利的影響.

2.2 可接受間隙模型

當(dāng)路內(nèi)停車后，道路橫向剩余寬度不滿足表3中所列臨界值時(shí)，主線車流無法并排通過.此時(shí)，外側(cè)車道1中的車輛將被迫利用其相鄰車道車隊(duì)的可接受間隙實(shí)現(xiàn)合流行駛，如圖2所示.此時(shí)路內(nèi)停車段將產(chǎn)生嚴(yán)重的通行能力瓶頸，這種合流運(yùn)行將導(dǎo)致大量交通沖突的產(chǎn)生，進(jìn)而影響原有車道2的通行能力.

現(xiàn)假設(shè)車道2內(nèi)車流的車頭時(shí)距h，服從參數(shù)為λ的負(fù)指數(shù)分布.則h的分布函數(shù)如式(3)所示.

F(t)=P(h≤t)=1-e-λt

(3)

設(shè)t0為車道2內(nèi)車流的臨界時(shí)間間隔，即車輛駛?cè)朐撥嚵魉璧淖钚≤囶^時(shí)距.t表示車道1內(nèi)的車流能夠連續(xù)駛?cè)胲嚨?的跟馳車頭時(shí)距.車道1內(nèi)，共有n輛車等待駛?cè)胲嚨?.那么，允許n輛車駛?cè)氲能嚨?內(nèi)車流的車頭時(shí)距概率可由式(4)計(jì)算.

(4)

由于車道1中有n輛車等待，因此當(dāng)車道2內(nèi)的車流出現(xiàn)大于t0+nt的車頭時(shí)距時(shí)，車道1中仍然有n輛車駛?cè)胲嚨?.因此，出現(xiàn)上述情況的概率可用P′(n)表示，其計(jì)算公式如式(5)所示.

(5)

設(shè)ql2為車道2上游路段的交通量，pcu·h-1.則ql2同時(shí)也表示車道2內(nèi)車隊(duì)的車頭時(shí)距總數(shù).因此，車道1中能夠駛?cè)胲嚨?的車輛數(shù)Q(pcu)可由式(6)計(jì)算

(6)

(7)

圖3 不同條件下的車道2通行能力

從圖3可以看出，不同t0和t對應(yīng)的車道2通行能力曲線，都隨著該車道內(nèi)交通量的增大而先減小后增大，且所有通行能力值均小于該條車道的基本通行能力.進(jìn)一步分析表明，該情況下車道2的通行能力除受車道2的可接受間隙與車道1的跟馳車頭時(shí)距影響外，更主要由車道2的車流量確定，且該流量的決定作用是雙向交互的.即當(dāng)該流量較小時(shí)，車道1中的車輛利用可接受間隙進(jìn)行合流的車輛數(shù)較多，對通行能力有一定補(bǔ)償；相反，當(dāng)該流量較大時(shí)，車道1中將僅有少數(shù)車輛能夠合流通過該路內(nèi)停車段.

定義一個(gè)負(fù)影響指標(biāo)α來描述路內(nèi)停車對道路通行能力的負(fù)面影響，如式(8)所示.

(8)

式中：Cl為車道實(shí)際通行能力，pcu·h-1；C0為無路內(nèi)停車情況下，某設(shè)計(jì)速度的普通車道基本通行能力，pcu·h-1.

3 路內(nèi)停車對行人過街安全的影響

本文主要研究對象為次干路及以下等級道路，行人過街為無人行橫道和信號燈的情況下過街，對有人行橫道但行人不遵守交通規(guī)則時(shí)，也同樣適用.路內(nèi)停車對行人過街安全的影響，主要來源于停車對機(jī)動(dòng)車駕駛員視線的遮擋，故而借鑒文獻(xiàn)[15]的分析思路，從停車視距的角度進(jìn)行分析，如圖4所示.

圖4 路內(nèi)停車對過街行人安全性的影響

根據(jù)上述影響機(jī)理，首先確定過街行人與機(jī)動(dòng)車的最危險(xiǎn)沖突點(diǎn)位置.而后自該沖突點(diǎn)分別沿機(jī)動(dòng)車行駛方向及行人行進(jìn)方向截取停車視距ST與行人視距SP，構(gòu)成視距三角形.本文基于最不利原則考慮，即路內(nèi)停車時(shí)視距三角形內(nèi)如有停車，不論車輛類型均視為駕駛員及行人視線被全部遮擋.為使路內(nèi)停車不至遮擋駕駛員視線，故而要求在視距三角形范圍內(nèi)，不應(yīng)有路內(nèi)停車的存在.上述分析有助于在行人過街路段，安全合理的布置路內(nèi)停車區(qū)間.由于大貨車在行進(jìn)時(shí)相較于其他車型具有視點(diǎn)高等視距優(yōu)勢，且城區(qū)中少有設(shè)置大貨車路內(nèi)停車點(diǎn)，故在此不做考慮.

機(jī)動(dòng)車停車視距ST，可由式(9)計(jì)算得到.假定行人以一恒定速度過街，則其臨界距離SP可由式(10)計(jì)算.至此，路內(nèi)停車區(qū)終點(diǎn)至過街人行橫道邊緣的安全距離S，可由視距三角形的幾何關(guān)系得到，如式(11)所示.

(9)

(10)

(11)

式中：VT表示路段上車輛的平均行駛速度，km·h-1；tr表示駕駛員反應(yīng)時(shí)間與車輛機(jī)械生效時(shí)間之和，s；出于安全考慮，通常取2.5 s；φT為車輛輪胎與路面的摩擦系數(shù)，基于最不利設(shè)計(jì)原則，即考慮冰雪路面情況，該值應(yīng)取路面濕滑條件下的摩擦系數(shù)，即0.3；f為車輛輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)，通常取0.02；i為道路縱坡，按車輛行進(jìn)方向，上坡為正；VP為行人過街的行進(jìn)速度，按不利情況考慮，可取5 km/ h；W為路內(nèi)停車區(qū)的寬度，m；L為最危險(xiǎn)沖突點(diǎn)至道路邊緣的垂直距離，m.

4 實(shí)例分析

4.1 通行能力分析

(1)計(jì)算方法的選擇

根據(jù)表1中的調(diào)查路段幾何構(gòu)造數(shù)據(jù)，計(jì)算路內(nèi)停車后路段橫向剩余寬度WS，并與表3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，可選定路段通行能力的計(jì)算方法.路段橫向剩余寬度計(jì)算結(jié)果如表4所示.

表4 剩余寬度WS計(jì)算結(jié)果

由表4的計(jì)算結(jié)果可知，調(diào)查的4個(gè)路段的車道橫向剩余寬度WS均小于其臨界寬度，說明外側(cè)車道的車輛只能尋求其內(nèi)側(cè)相鄰車道中車隊(duì)的可接受間隙通過.故而均應(yīng)采用可接受間隙公式計(jì)算通行能力.此外，注意到登云路的橫向剩余車道寬度為2.7 m，小于一條車道的標(biāo)準(zhǔn)寬度，因此計(jì)算其通行能力時(shí)，還需要進(jìn)行車道寬度折減計(jì)算.

(2)計(jì)算結(jié)果與分析

以第一天調(diào)查的早7∶00-9∶00與晚16∶00- 18∶00的4路段路內(nèi)停車區(qū)內(nèi)側(cè)相鄰車道的交通量數(shù)據(jù)為基本參數(shù)，采用式(7)計(jì)算各路段路內(nèi)停車區(qū)內(nèi)側(cè)相鄰車道的通行能力.計(jì)算時(shí)，該車道車隊(duì)的臨界間隔時(shí)間t0取4.5 s，連續(xù)穿越車隊(duì)的跟馳車頭時(shí)距t取2.5 s.計(jì)算得到的四路段路內(nèi)停車區(qū)內(nèi)側(cè)相鄰車道的通行能力及各小時(shí)車道交通量如圖5所示.

圖5 停車區(qū)內(nèi)側(cè)相鄰車道的交通量及通行能力

由圖5可知，各車道的通行能力變化較小.其中沈半路、上塘路與香積寺路的路內(nèi)停車內(nèi)側(cè)相鄰車道通行能力均為1 400 pcu/h左右；而登云路該 車 道 由 于 受 車 道 寬 度 折 減 的 影 響， 通 行能力為1 240 pcu/h左右.與無路內(nèi)停車情況下30 km·h-1設(shè)計(jì)速度的普通車道通行能力相比，該計(jì)算結(jié)果低于基本通行能力1 600 pcu/h，且由式(8)得，此時(shí)沈半路、上塘路與香積寺路的負(fù)影響指標(biāo)為12.5%，登云路的負(fù)影響指標(biāo)為22.5%.

由上述分析可知，該車道的通行能力受車道本身交通量的影響很小，而受路內(nèi)停車的影響較為顯著.

4.2 行人過街安全分析

由表4可以看出，路內(nèi)停車區(qū)終端至人行橫道上游邊界的安全設(shè)置距離很大程度上由車輛的平均行駛速度決定.登云路的早高峰實(shí)測平均車速為34.4 km/h，而其路段限速為40 km/h.調(diào)查路段中，僅登云路有人行橫道.通過現(xiàn)場實(shí)測得到W為2.5 m，L為4 m，路面水平.

不同平均行駛速度所對應(yīng)的安全距離S，即從人行橫道上游邊界至路內(nèi)停車區(qū)終點(diǎn)的距離，可由式(9)～式(11)計(jì)算并列于表5中.

表5 由停車區(qū)至人行橫道的安全設(shè)置距離

本著偏安全設(shè)計(jì)理念，路內(nèi)停車區(qū)設(shè)置應(yīng)考慮最不利因素，即冰雪路面等極端條件，故由表5得，在設(shè)計(jì)最高平均行駛速度40 km/h條件下，其路內(nèi)停車區(qū)應(yīng)位于人行道上游方向41.5 m以外開始設(shè)置.進(jìn)一步比較分析表明，上述數(shù)值均遠(yuǎn)大于現(xiàn)行歐洲標(biāo)準(zhǔn)所限定的5 m.歐洲標(biāo)準(zhǔn)的制定，是基于一般情況的考慮，而不是最不利情況.即在冰雪路面或路面濕滑等特殊條件下，5 m的安全設(shè)置距離無法保證安全視距.所以，上述路內(nèi)停車區(qū)的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，比現(xiàn)行的歐洲標(biāo)準(zhǔn)更為具體、安全.

5 結(jié)論

(1) 路內(nèi)停車對路段通行能力具有顯著影響.應(yīng)根據(jù)停車占道后的橫向剩余寬度，選擇車道有效寬度折減或可接受間隙理論進(jìn)行通行能力計(jì)算.當(dāng)主線交通的平均速度介于30～40 km/h，且僅有車輛合流行駛時(shí)，路內(nèi)停車影響下的通行能力較一條車道的基本通行能力減少12.5%；當(dāng)合流行駛與車道寬度折減同時(shí)存在時(shí)，將減少22.5%；

(2) 路內(nèi)停車對行人過街安全性的影響，取決于機(jī)動(dòng)車駕駛員的停車視距是否得以滿足.自人行橫道至停車區(qū)的安全設(shè)置距離，很大程度上取決于主線交通的平均行駛速度.而本研究計(jì)算得到的安全距離值，大于現(xiàn)行多數(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的推薦值.

本研究選擇了4個(gè)路內(nèi)停車路段開展交通調(diào)查，盡管調(diào)查地點(diǎn)數(shù)量偏少，但理論分析與案例分析結(jié)果的一般性規(guī)律仍可為同類研究所借鑒.調(diào)查地點(diǎn)偏少的問題，可在后續(xù)研究中不斷補(bǔ)充加強(qiáng).