■林啟華

（福建省寧德高速公路有限公司，寧德 352100）

高速公路因其具有運(yùn)行速度快、 通行能力大、運(yùn)輸效率高等特點(diǎn)， 使之成為當(dāng)今一種新型的、具有巨大發(fā)展活力的現(xiàn)代運(yùn)輸手段。 近年來(lái)，隨著人們物質(zhì)和精神生活水平的不斷提高，人們對(duì)于節(jié)假日旅行出行的需求大幅增長(zhǎng)，道路交通流量急劇增加。 隧道作為高速公路的特殊路段，因其所處的環(huán)境因素較為復(fù)雜， 往往成為高速公路的瓶頸路段，擁堵現(xiàn)象日益嚴(yán)重[1]。 針對(duì)高速公路隧道擁堵學(xué)者們進(jìn)行了相關(guān)研究，肖承凱[2]通過(guò)建立元胞自動(dòng)機(jī)仿真模型模擬高速公路隧道擁堵，研究高速公路隧道擁堵的產(chǎn)生、傳播和消散機(jī)理；趙樹(shù)平[3]通過(guò)分析高速公路隧道擁堵成因，研究隧道擁堵的交通流特性，并針對(duì)隧道自身特性提出相關(guān)疏解方法；郝美英[4]通過(guò)分析高速公路隧道擁堵的內(nèi)在聯(lián)系和實(shí)際變化過(guò)程，提出一種基于隧道進(jìn)出口車(chē)流量的隧道交通流量預(yù)警算法。 由于不同車(chē)型之間的車(chē)輛性能與運(yùn)行特性差異顯著，導(dǎo)致在特長(zhǎng)隧道、隧道群等路段，小型車(chē)由于無(wú)法變道超車(chē)，需長(zhǎng)時(shí)間跟隨大型車(chē)慢速行駛，嚴(yán)重影響了高速公路隧道路段的運(yùn)行效率，加劇了高速公路隧道擁堵。 因此，全國(guó)多地開(kāi)展了隧道內(nèi)允許超車(chē)的相關(guān)工作[5-6]。 從近幾年的運(yùn)行情況來(lái)看， 在隧道施劃虛線允許小型車(chē)變道后，車(chē)輛通行效率明顯提高，且沒(méi)有出現(xiàn)事故多發(fā)的情況。 基于上述研究成果，本文以寧德市京臺(tái)高速崗上上行隧道為研究對(duì)象，以提高道路通行能力為出發(fā)點(diǎn)， 提出車(chē)道分界線虛實(shí)線的優(yōu)化方案，并運(yùn)用VISSIM 仿真軟件對(duì)不同情景狀態(tài)下的研究對(duì)象進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)， 輸出不同情景狀態(tài)下的評(píng)價(jià)指標(biāo)，以驗(yàn)證優(yōu)化方案的可行性。

1 研究對(duì)象現(xiàn)況

本文的研究對(duì)象為寧德市京臺(tái)高速崗上上行隧道，該隧道位于京臺(tái)高速排頭樞紐與閩清東橋互通之間，起點(diǎn)樁號(hào)為K1819+858，終點(diǎn)樁號(hào)為K1822+664，隧道長(zhǎng)度為2806 m，雙向四車(chē)道。 根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查資料，該路段年平均日交通量為23578 pcu/d，節(jié)假日最高交通量為29900 pcu/d。 節(jié)假日期間，崗上隧道貨車(chē)交通量占比約為17.9%。 排頭樞紐主要技術(shù)指標(biāo)如表1 所示，排頭樞紐至崗上隧道附屬設(shè)施概況如表2 所示。

表1 排頭樞紐主要技術(shù)指標(biāo)

表2 排頭樞紐至崗上隧道附屬設(shè)施概況

排頭樞紐連接京臺(tái)高速與政永高速，崗上隧道作為京臺(tái)高速古田往福州方向連續(xù)隧道群的第一座隧道，與其間距小于1 km。 由于隧道與互通式立交出入口間距較小， 兩股交通流在隧道入口前交織，車(chē)輛下意識(shí)減速，加上節(jié)假日高峰期交通量激增，極易在隧道入口附近誘發(fā)事故，且該路段為連續(xù)隧道群，隧道內(nèi)無(wú)硬路肩且無(wú)法變道，隧道內(nèi)行駛環(huán)境改變，容易造成追尾、刮蹭等交通事故，而一般隧道內(nèi)簡(jiǎn)易事故處理不及時(shí)，易誘發(fā)隧道內(nèi)二次事故，進(jìn)而加劇隧道內(nèi)的交通擁堵。 研究對(duì)象交通流向示意圖如圖1 所示。

圖1 研究對(duì)象交通流向示意圖

根據(jù)京臺(tái)高速寧德段（寧德-福州方向）節(jié)假日期間的37 起典型交通事故數(shù)據(jù)， 該路段事故車(chē)輛類(lèi)型主要為小型汽車(chē)，事故類(lèi)型主要為追尾與碰撞事故，事故原因主要為駕駛員操作不當(dāng)、未保持安全距離，事故時(shí)間主要集中在節(jié)假日最后一天。 因此， 崗上隧道擁堵表象為節(jié)假日擁堵和事故擁堵。崗上隧道典型交通事故統(tǒng)計(jì)如表3 所示。

表3 崗上隧道典型交通事故統(tǒng)計(jì)

2 優(yōu)化方案

將隧道入洞口前150 m 至隧道出洞口后100 m 的原有車(chē)道分界線清除。 將入洞口前150 m至隧道內(nèi)第1 個(gè)緊急停車(chē)帶結(jié)束位置、 出洞口前500 m 至出洞后100 m 車(chē)道分界線重新施劃實(shí)線，采用白色熱熔點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)雨夜反光標(biāo)線。 將隧道內(nèi)第1 個(gè)緊急停車(chē)帶結(jié)束位置至出洞口前500 m 車(chē)道分界線施劃虛實(shí)線，采用白色熱熔點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)雨夜反光標(biāo)線。 研究對(duì)象標(biāo)線設(shè)置如表4 所示，研究對(duì)象優(yōu)化方案示意圖如圖2 所示。

圖2 研究對(duì)象優(yōu)化方案示意圖

表4 研究對(duì)象標(biāo)線設(shè)置

3 仿真分析

3.1 仿真建模

仿真軟件選取由德國(guó)PTV 公司開(kāi)發(fā)的VISSIM仿真建模工具，VISSIM 是目前擁有最大用戶群體的微觀交通仿真軟件， 能夠分析各種交通條件下（車(chē)道設(shè)置、交通構(gòu)成、交通信號(hào)等）城市交通的運(yùn)行狀況，是評(píng)價(jià)交通工程設(shè)計(jì)和城市規(guī)劃方案的有效工具[7]。 針對(duì)崗上隧道擁堵表象為節(jié)假日擁堵和事故擁堵，本文分別對(duì)研究對(duì)象的4 個(gè)情景開(kāi)展仿真實(shí)驗(yàn)，4 個(gè)情景分別為情景Ⅰ（優(yōu)化前節(jié)假日高峰期無(wú)事故仿真）、情景Ⅱ（優(yōu)化前節(jié)假日高峰期事故仿真）、情景Ⅲ（優(yōu)化后節(jié)假日高峰期無(wú)事故仿真）和情景Ⅳ（優(yōu)化后節(jié)假日高峰期事故仿真），交通輸入按照實(shí)際的交通流量和交通組成輸入VISSIM 仿真模型。 仿真流程圖如圖3 所示。

圖3 仿真流程圖

3.2 隧道路段交通事故仿真實(shí)驗(yàn)

仿真路段選取隧道路段，交通事故發(fā)生點(diǎn)選在隧道入口處右側(cè)車(chē)道， 假設(shè)事故持續(xù)時(shí)間為15 min，事故發(fā)生后15 min 內(nèi)車(chē)輛僅允許走左側(cè)車(chē)道。 由于VISSIM 仿真軟件無(wú)法直接實(shí)現(xiàn)隧道路段交通事故的模擬， 本文采用Visual Studio 2012 接入VISSIM_COM 接口，采用VB 程序語(yǔ)言編寫(xiě)隧道路段交通事故仿真實(shí)驗(yàn)程序。 隧道路段交通事故仿真實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路在于獲取隧道路段的車(chē)輛集合，判斷該路段車(chē)輛的坐標(biāo)點(diǎn)屬性，當(dāng)仿真時(shí)間及事故車(chē)輛的坐標(biāo)點(diǎn)均滿足設(shè)定的閾值時(shí)，事故車(chē)輛的期望速度降為0 km/h， 直到事故持續(xù)時(shí)間結(jié)束時(shí)，小型車(chē)恢復(fù)期望速度為80 km/h， 大型車(chē)恢復(fù)期望速度為60 km/h。 情景二仿真運(yùn)行圖如圖4 所示，情景四仿真運(yùn)行圖如圖5 所示。

圖4 情景二仿真運(yùn)行圖

圖5 情景四仿真運(yùn)行圖

從圖4 和圖5 可以看出，在未施劃車(chē)道分界線虛實(shí)線前，當(dāng)隧道路段發(fā)生交通事故時(shí)，事故車(chē)輛的后方車(chē)輛無(wú)法繼續(xù)行駛。 在施劃車(chē)道分界線虛實(shí)線后，當(dāng)隧道路段發(fā)生交通事故時(shí)，事故車(chē)輛的后方車(chē)輛可以在判斷變道環(huán)境安全后變換車(chē)道繼續(xù)行駛。

3.3 仿真結(jié)果分析

本文選取通過(guò)車(chē)輛數(shù)作為輸出評(píng)價(jià)指標(biāo)，運(yùn)用VISSIM 仿真軟件對(duì)研究對(duì)象的4 種情景狀態(tài)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，將仿真實(shí)驗(yàn)獲得的4 組評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，情景Ⅰ通過(guò)車(chē)輛數(shù)為2581 veh/h、情景Ⅱ評(píng)通過(guò)車(chē)輛數(shù)為2122 veh/h、 情景Ⅲ通過(guò)車(chē)輛數(shù)為2786 veh/h、 情景Ⅳ通過(guò)車(chē)輛數(shù)為2450 veh/h，如圖6 所示。 采用T 檢驗(yàn)對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，T檢驗(yàn)是用于檢驗(yàn)?zāi)硞€(gè)變量的總體均值和某個(gè)指定值之間是否存在顯著差異。 通過(guò)對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行T檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)際樣本均值和仿真數(shù)據(jù)沒(méi)有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，表明所構(gòu)建的仿真模型具有較高的真實(shí)性。

圖6 不同情景狀態(tài)下的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)比

通過(guò)對(duì)比情景Ⅰ和情景Ⅱ，通過(guò)車(chē)輛數(shù)由2581 veh/h 降至2122 veh/h， 說(shuō)明由于隧道事故使路段的通過(guò)車(chē)輛數(shù)減少了459 輛。通過(guò)對(duì)比情景Ⅰ和情景Ⅲ，通過(guò)車(chē)輛數(shù)由2581 veh/h 增至2786 veh/h，說(shuō)明在施劃車(chē)道分界線虛實(shí)線后，路段通行能力提高，原因?yàn)樾⌒蛙?chē)的期望速度高于大型車(chē)，小型車(chē)可以在適當(dāng)?shù)奈恢猛瓿勺兊莱?chē)。 通過(guò)對(duì)比情景Ⅱ和情景Ⅳ，通過(guò)車(chē)輛數(shù)由2122 veh/h 增至2450 veh/h，說(shuō)明施劃車(chē)道分界線虛實(shí)線能夠提高隧道事故路段的通行能力。 通過(guò)對(duì)比情景Ⅲ和情景Ⅳ，通過(guò)車(chē)輛數(shù)由2786 veh/h 降至2450 veh/h， 說(shuō)明在施劃車(chē)道分界線虛實(shí)線后，由于隧道事故使路段的通過(guò)車(chē)輛數(shù)減少了336 輛， 相較于對(duì)比情景Ⅰ和情景Ⅱ，減少了123 輛。 說(shuō)明施劃車(chē)道分界線虛實(shí)線能夠在一定程度上提高道路通行能力，增加通行效率。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)寧德市京臺(tái)高速崗上上行隧道極易發(fā)生節(jié)假日擁堵和事故擁堵，本文提出車(chē)道分界線虛實(shí)線的優(yōu)化方案， 運(yùn)用VISSIM 軟件分別對(duì)研究對(duì)象的4 種情景狀態(tài)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，以通過(guò)的車(chē)輛數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo)， 探究?jī)?yōu)化方案對(duì)研究對(duì)象的優(yōu)化效果。分析仿真結(jié)果得出研究結(jié)論：采用車(chē)道分界線虛實(shí)線的優(yōu)化方案能夠緩解隧道路段的節(jié)假日擁堵和事故擁堵，提高道路通行能力，研究成果可為同類(lèi)型的高速公路隧道擁堵優(yōu)化提供參考。 目前京臺(tái)高速崗上上行隧道已調(diào)整設(shè)置車(chē)道分界線虛實(shí)線，根據(jù)京臺(tái)高速崗上上行隧道標(biāo)線優(yōu)化的實(shí)施效果評(píng)估，車(chē)輛通行效率提高，隧道內(nèi)交通事故減少，運(yùn)行效果良好。 因此，在高速公路長(zhǎng)隧道內(nèi)設(shè)置車(chē)道分界線虛實(shí)線是可行的。

由于隧道擁堵優(yōu)化是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，除了本文提出的車(chē)道分界線虛實(shí)線優(yōu)化方案外，還可優(yōu)化排頭樞紐福州方向的匝道合流方式，使雙車(chē)道匝道先在匝道內(nèi)合流，再匯入京臺(tái)高速公路主線。 構(gòu)建路段擁堵預(yù)警系統(tǒng)和路網(wǎng)誘導(dǎo)分流管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)京臺(tái)高速交通流量的監(jiān)測(cè)、預(yù)警、誘導(dǎo)與管控。 完善交通工程設(shè)施，加強(qiáng)隧道洞口過(guò)渡段照明。