客車專用高速公路通行能力研究

倪娜，秦建平，王壘

(1.長安大學 公路學院，陜西 西安 710064；2. 林同棪國際工程咨詢(中國)有限公司，重慶 401121)

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客車專用高速公路通行能力研究

倪娜1，秦建平1，王壘2

(1.長安大學 公路學院，陜西 西安 710064；2. 林同棪國際工程咨詢(中國)有限公司，重慶 401121)

為體現客貨分離高速公路在通行能力方面的優勢，對客車專用高速公路和一般高速公路進行對比分析。從客車專用高速公路的定義及評價標準出發，運用數學分析方法和對比分析方法，分析客車專用高速公路和一般高速公路的設計通行能力，并在此基礎上對他們的實際通行能力進行對比分析。研究結果表明：車道數為8車道時，客車專用高速公路的實際通行能力比一般高速公路的實際通行能力提高13%以上；車道數為6車道時，客車專用高速公路的實際通行能力比一般高速公路的實際通行能力提高15%以上；在交通量組成一定的情況下，采用新建1條4車道客車高速公路比現狀一般4車道高速公路進行4改8有明顯優勢。結果表明：修建客車專用高速公路比一般的高速公路更能滿足通行能力的要求，說明高速公路客貨分離擁有良好的發展前景，為評價客貨分離高速公路服務水平及技術指標的選取奠定了理論基礎。

交通工程；客車專用；高速公路；設計通行能力；實際通行能力

統計資料顯示，客貨混行的高速公路，交通事故率較高，道路通行能力較低，路面損壞情況、空氣污染及噪音污染相對嚴重，這主要是由于客車和貨車的行駛速度、行駛特性存在顯著差異[1-3]。貨車行駛速度較客車慢，貨車長時間占用超車道或穿插行駛，阻礙了客車的運行，司機鳴笛頻繁，導致客車的行駛速度明顯降低；大量超載超限貨車的行駛是造成高速公路路面損壞嚴重的主要原因[4-8]。基于上述客貨混行高速公路的眾多缺點，在我國推行客貨分離行駛的高速公路刻不容緩[9]。20世紀初，國外開始嘗試改變傳統道路的客貨混行模式，并首次提出客貨分離思想[10]。 20世紀80年代初期，德克薩斯州運輸部針對貨車對道路交通的不利影響進行了貨車分離的可行性研究。Mason 等針對貨車車輛特性、平曲線、豎曲線、視距和交叉等特性，在TRB會議上提出了7種貨車車道結構，并且完善了對貨車專用車道的控制方法。Battelle等對實施客貨分道標準進行了詳細研究，并給出相應閾值。目前國內對客貨分線技術認識較淺，正處于理論闡述階段。李文杰等[11]從實施客貨分線的必要性入手，提出客貨分線的優越性，并通過比較客、貨車輛不同技術性能，構建效益模型。李娟[12]對并行的高速公路做了界定，建立了相應的功能配置模型，研究分析實施客貨分線對路網連通可靠度的影響。李冠峰等[13]通過分析混行道路帶來的不利影響，提出了分道行車的理念，對高速公路實施客貨分離的優越性進行了論述。謝祥椿[14]從分析國內公路發展規律入手，提出客貨分線概念并分析比較其優劣性，然后基于效益構建客貨分線規劃模型。總之，國內外關于客貨分離的研究屢見不鮮，國外關于客貨分離的研究主要集中在減少貨車影響，國內有關客貨分線的理論研究尚處于初級階段，且主要集中于論述傳統客貨混行的不利影響、實施客貨分線的優缺點、客貨分線模型的選擇等。國內外的研究很少有專門針對客貨專用高速公路的通行能力及設計速度等技術標準的研究，也沒有相應的規范體系，而對通行能力的分析是評價高速公路服務水平及選取技術指標的重要前提。故本文主要從影響高速公路通行能力的交通條件因素出發，著重對客車專用高速公路和一般高速公路的設計通行能力和實際通行能力進行對比分析研究，為修建客車專用高速公路提供理論依據。

1　客車專用高速公路的定義及評價標準

1.1客車專用高速公路的定義

客車專用高速公路的概念為：對于高速公路，按照客、貨車型的不同，采用物理隔離或強制隔離的方式將客車從混行車流中分離出來，實現客車、貨車分線行駛，即禁止貨車進入客車專用車道的交通控制管理模式。客貨分離高速公路的實現主要從兩個方面入手：一是在已有的高速公路拓寬或新建專用的客車或貨車車道，把客車或貨車從混行車道上分離出去；二是修建高速公路時，修建客車和貨車專用高速公路。

1.2評價標準

高速公路通行能力是指在交通和管制的情況下，在一定時間段內車輛能夠通過道路正常路段某一點的最大數量，主要包括基本通行能力、設計通行能力及實際通行能力。為使研究成果具有指導意義，本文重點研究客車專用高速公路的設計通行能力及實際通行能力。影響通行能力的交通條件主要包括車輛類型和車道數，計算高速公路交通量的代表車型為小客車、中型車、大型車和拖掛車等，客車主要包括小客車和中型車里的客車；車道數為四車道、六車道和八車道。

2　設計通行能力分析

現行規范中，高速公路路段一條車道的設計通行能力如表1所示。

20世紀90年代，社會主義市場經濟改革如火如荼，中科印刷的管理模式、配備，包括業務類型，也都發生了重大變化。

表1　高速公路路段一條車道設計通行能力

由于車道寬度、路側寬度以及車道數的影響，行駛車輛往往達不到設計速度，并且為了便于對實際通行能力的分析，所以需用式(1)計算得到實際行駛速度[15]。

vR=vD+ΔvW+ΔvN

(1)

式中：vR為二級服務狀態下，實際行駛速度(km/h)；

vD為設計速度(km/h)；

△vW為車道寬度和路側寬度對設計速度的修正值(km/h)，如表2所示；

△vN為車道數對設計速度的修正值(km/h)，如表3所示。

表2　車道寬度和路側寬度對設計速度的修正值

表3車道數對設計速度的修正值

Table 3 Corrected value(△vN) of design speed according to the number of lanes

車道數(單向)(條)≥432△vN0-4.0-8.0

分析高速公路設計通行能力時車道寬度和路側寬度對設計速度的影響不計，只考慮車道數對設計速度的影響：由于當車道數(單向)大于等于4條時，速度修正值為0，故八車道不計；六車道時，△vN為-4.0 km/h，則實際行駛速度分別為116,96和76 km/h；4車道時，△vN為-8.0 km/h，則實際行駛速度分別為112，92，72 km/h。由實際行駛速度可以得到高速公路正常路段一條車道設計通行能力的修正系數及修正值，如表4所示。

表4　高速公路路段一條車道設計通行能力修正值

注：上表是一般高速公路在二級服務水平下，且小客車、中型車、大型車、拖掛車混合行駛狀態條件下設計通行能力的修正值。

由于客車專用高速公路是在小客車(其中全部為客車)、中型車(其中全部為客車)行駛狀態條件下，車道數對設計速度不會產生大的影響，故設計通行能力修正值不計[16]。4車道客車專用高速公路設計通行能力，當設計速度為120 km/h時，取為1 600 pcu/h/ln；當設計速度為100 km/h時，取為1 400 pcu/h/ln；當設計速度為80 km/h時，取為1 150 pcu/h/ln。表明客車專用高速公路的設計通行能力不會低于一般高速公路的設計通行能力。

3　實際通行能力分析

計算高速公路實際通行能力時，主要考慮交通組成修正系數的影響，如式(2)所示。

Cr=Cd·fHV

(2)

式中：Cr為實際通行能力，veh/h；

Cd為與實際設計速度對應的設計通行能力，pcu/h；

fHV為交通組成對通行能力的修正系數。

計算公式如式(3)所示：

(3)

式中：Pi為不同車型i(中型車、大型車、拖掛車)交通量占總交通量的百分比；

Ei為車型i的車輛折算系數，如表5所示。

3.1一般高速公路實際通行能力分析

根據已知數據及以上公式，一般高速公路的車輛折算系數和交通組成修正系數的計算結果如表6所示，實際通行能力和適應交通量如表7所示。

表5　高速公路車輛折算系數

表6　車輛折算系數Ei與交通組成修正系數fHV

表7　一般高速公路路段實際通行能力C與適應交通量N

續表7

3.2客車專用高速公路實際通行能力分析

通過對中國高速公路的交通量現狀進行分析，發現中型車占客車總交通量比例最高為20%左右，為了從交通量角度定量將客車專用高速公路與傳統高速公路對比，體現客車專用高速公路在通行能力方面的優勢，客車專用高速公路車輛組成按中型客車占客車總交通量的5%～20%考慮，其車輛折算系數、交通組成修正系數以及路段實際通行能力與適應的交通量如表8、表9所示。

3.3一般高速公路與客車專用高速公路實際通行能力對比分析

以一條8車道一般高速公路和一條4車道客車專用高速公路加上一條4車道一般高速公路為例，對比分析它們所能適應的交通量，如表10所示。

表8客車專用中型車車輛折算系數Ei與交通組成修正系數fHV

Table 8 Corrected value of middle-sized vehicle in dedicated bus (Ei) and the corrected value of traffic composition (fHV)

車型設計速度/(km·h-1)12010080Ei中型車1.523fHV中型車占總交通量5%0.9760.9520.909中型車占總交通量10%0.9520.9090.833中型車占總交通量15%0.9300.8700.769中型車占總交通量20%0.9090.8330.714

表9　客車專用高速公路路段實際通行能力與適應交通量N

續表9

表10一般高速公路與一條四車道客車專用+一條四車道一般高速公路適應交通量

Table 10 The adaptation traffic of a general expressway and a four-lane dedicated add a four-lane general expressway

4　結論

1)車道數都為8車道，交通組成都為中型車占總交通量5%的情況下，不同的設計速度下客車專用高速公路的實際通行能力比一般高速公路的實際通行能力提高13%，16%和24%，隨著行駛速度的降低，通行能力提高幅度增大。

2)車道數都為6車道，交通組成都為中型車占總交通量5%的情況下，不同的設計速度下客車專用高速公路的實際通行能力比一般高速公路的實際通行能力提高15%，19%和27%，相同的交通組成下，隨著車道數的減小，通行能力提高幅度增大。

3)在交通組成為中型車占總交通量分別為5%，10%和20%時，在一般4車道高速公路基礎上修建四車道客車專用高速公路能適應的日交通量比一般的8車道高速公路提高約5%，12%和 25%。

4)在交通量組成一定的情況下，采用新建一條4車道客車高速公路比現狀一般4車道高速公路進行4改8有明顯優勢。

5)修建客車專用高速公路比一般的高速公路更能滿足通行能力的要求，為評價客貨分離高速公路服務水平及技術指標的選取奠定了理論基礎，并且說明高速公路客貨分離擁有良好的發展前景。

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Research on the capacity of expressway which is dedicated for passenger

NI Na1, QIN Jianping1, WANG Lei2

(1. School of Highway, Chang'an University, Xi'an 710064, China;2. T.Y.Lin International Engineering Consulting (China) Co., Ltd.，Chongqing 401121, China)

In order to reflect the advantages of the separation expressway of passenger and freight in the aspect of traffic capacity, this paper compared and analyzed the passenger dedicated expressway and normal expressway. This paper begins with the definition and evaluation criteria of the passenger dedicated expressway, and analyzes the design capacity of the passenger dedicated expressway and normal expressway by using the method of mathematical analysis and comparison. The results show that the actual capacity of the dedicated expressway is more than 13% higher than that of the ordinary expressway when the lane number is eight; when the number of lanes is six, the actual capacity of the dedicated expressway is more than 15% higher than that of the ordinary expressway; In a certain traffic volume situation, comparing with the general four lanes expressway to eight lanes expressway, building a new four dedicated lanes expressway has obvious advantages. Analysis results show that the passenger dedicated expressway is more suitable for the capacity requirements than normal expressway, in other words, expressway separation of passenger and freight has good prospects for development, and provides theoretical basis for evaluation of service level and the selection of the technical indexes of the separation expressway.

traffic engineering, dedicated for passenger, expressway, design capacity, actual capacity

2015-11-29

中國博士后科學基金資助項目(2014M552397)

倪娜(1990-)，女，四川內江人，博士研究生，從事道路總體設計研究；E-mail：nina@chd.eda.cn

U412.36+6

A

1672-7029(2016)09-1864-08