快速路隧道車輛運(yùn)行特征研究

曾粵

摘 要：為了研究隧道的車輛運(yùn)行特征，提高車輛在隧道行駛的安全性，減少交通事故的發(fā)生，在重慶市內(nèi)環(huán)快速路選取吉慶隧道作為試驗(yàn)隧道，利用雷達(dá)測速儀、輪式數(shù)顯測距儀和數(shù)字傾角水平尺三種儀器采集隧道出入口斷面的車速數(shù)據(jù)和隧道線形數(shù)據(jù)，并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分車型研究。結(jié)果表明：在隧道出入口路段，小車的速度范圍分布在46 km/h～92 km/h之間，貨車的速度范圍分布在39 km/h～82 km/h之間;小車速度分布范圍大于貨車，且小車速度離散性大于貨車;與貨車相比，小車在隧道出入口斷面的車速差異較大。

關(guān)鍵詞：隧道;速度;交通安全

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市機(jī)動(dòng)車保有量迅速增加，各地修建的隧道也越來越多，隧道安全問題也引發(fā)人們關(guān)注。趙躍峰等[1]通過對隧道進(jìn)行實(shí)測分析總結(jié)，得出隧道出口處速度高于隧道入口處速度。楊文臣[2]等考慮了隧道路段的平縱組合影響，建立了隧道運(yùn)行速度預(yù)測模型。祝站東[3]、方靖[4]等確定了路段運(yùn)行速度特征點(diǎn)，認(rèn)為隧道進(jìn)口前200 m、進(jìn)口處和出口外100 m這三個(gè)點(diǎn)可作為長大隧道運(yùn)行速度特征點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)了中短隧道對車速影響不大，長大隧道路段的車速變化較為明顯，并運(yùn)用回歸分析的方法，建立了高速公路隧道特征點(diǎn)運(yùn)行速度模型。Do Duy[5]研究了城市街道的速度，運(yùn)用三階段最小二乘估計(jì)量的聯(lián)立方程回歸進(jìn)行建模，以解決城市街道上的超速問題。Wen[6]分析駕駛員在雙車道鄉(xiāng)村公路上減速度和加速度，并在夜間駕駛條件下進(jìn)行Mplex校準(zhǔn)。使用具有隨機(jī)效應(yīng)的確定模型來估計(jì)方程的遞歸系統(tǒng)，以估算平均加、減速度。Ahmed[7]采集了多車道公路彎道上的客車和貨車的運(yùn)行速度數(shù)據(jù)，分別建立回歸模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并對這兩種模型進(jìn)行對比分析。 Ronchi[8]等對比研究和驗(yàn)證了隧道安全評價(jià)模型。

1 實(shí)驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

經(jīng)過實(shí)地勘察和調(diào)研篩選，選取了重慶市主城區(qū)內(nèi)環(huán)快速路的吉慶隧道，隧道全長966 m，是中隧道，且為雙向6車道，隧道洞門類型為端墻式。

1.2 試驗(yàn)儀器

本次試驗(yàn)用到的儀器為移動(dòng)式機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)測速儀（HT3000）、輪式數(shù)顯測距儀和數(shù)字傾角水平尺三種儀器。其中輪式數(shù)顯測距儀用于測量觀測點(diǎn)之間的距離，測量精度為±0.5%。數(shù)字傾角水平尺用于測量隧道出入口的坡度，測量精度為±0.2°。雷達(dá)測速儀用于檢測隧道出入口的速度，測速誤差為（-4～0）km/h。

1.3 采集方法

對隧道入口前和出口后300 m進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，選取晴朗無霧的天氣，采集自由流速度數(shù)據(jù)，共采集車速數(shù)據(jù)6 865輛，其中小車車速數(shù)據(jù)占比93%，貨車車速數(shù)據(jù)占比5%。

2 車速變化特征

由于在正態(tài)分布圖形中，圖形的中間位置取決于均值，圖形的陡峭程度取決于標(biāo)準(zhǔn)差，對吉慶隧道的車輛的速度進(jìn)行分析，通過描繪吉慶隧道出入口的車輛正態(tài)分布圖和累積頻率圖等，等到速度變化規(guī)律，如圖1所示。小客車速度均值均大于貨車，且貨車速度均值在出入口斷面中差異較小;不同車型的車速標(biāo)準(zhǔn)差差異較大，其中小客車車速標(biāo)準(zhǔn)差大于貨車車速標(biāo)準(zhǔn)差。貨車在隧道入口段和出口段的車速分布較一致，大部分貨車的速度在53 km/h～68 km/h之間，且貨車的速度變化范圍較小，車速離散性較小，這可能是由于貨車的駕駛自由度較低的原因。入口段小車的整體速度高于出口段小車，這可能是由于在隧道出口段有下坡彎道，駕駛員傾向于降低速度，保證駕駛安全。

從累積頻率曲線圖可以得出車速的分布，在10%～20%區(qū)間內(nèi)車輛速度開始變化，在 80%～90%區(qū)間內(nèi)車速累積分布曲線均趨于平緩。吉慶隧道入口段和出口段的圓曲線半徑均大于1 000 m，坡度均為0.5%，小車在隧道入口段的平均速度為77 km/h，隧道出口段的平均速度為74 km/h，小車在隧道入口段和出口段的85%位速度均大于70 km/h;貨車在隧道入口段的平均速度為69 km/h，在隧道出口段的平均速度為69 km/h，貨車在隧道入口段和出口段的85%位速度均小于70 km/h，明顯的看出，即在隧道入口段速度大于出口段速度，且小車速度大于貨車速度。

3 結(jié)論與研究展望

（1）通過對吉慶隧道出入口斷面的車輛運(yùn)行特性進(jìn)行研究，得出貨車速度的離散性大于小客車。

（2）貨車在隧道出入口斷面的速度差異較小，小客車在隧道出入口斷面的速度差異較大。

（3）為了提高結(jié)論的準(zhǔn)確性，應(yīng)在以后增加不同快速路隧道的試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙躍峰，張生瑞，魏華.隧道群路段運(yùn)行速度特性分析[J].長安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，32（6）：67-72+110.

[2]楊文臣，田畢江，胡澄宇，等.山區(qū)高速公路隧道路段運(yùn)行速度分析與預(yù)測[J].中外公路，2018，38（6）：308-313.

[3]祝站東，榮建，周偉.高速公路隧道路段小客車運(yùn)行速度模型研究[J].公路交通科技，2010，27（7）：123-127.

[4]方靖，汪雙杰，祝站東，等.高速公路隧道路段大型車運(yùn)行速度模型[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2010，10（3）：90-94.

[5]Do Duy Dinh，Hisashi Kubota.（2013）.Profile-speed data-based models to estimate operating speeds for urban residential streets with a 30 km/h speed limit[J].IATSS Research，2013，36（2）：115-122.

[6]Wen Hu，Eric T.Donnell.（2010）.Models of acceleration and deceleration rates on a complex two-lane rural highway：Results from a nighttime driving experiment[J].Transportation Research Part F， 2010，13（6），397-408.

[7]Ahmed Mohamed Semeida.（2014）.Application of artificial neural networks for operating speed prediction at horizontal curves：a case study in Egypt[J].Journal of modern Transportation，2014， 22（1）：20-29.

[8]Ronchi Enricol，Colonna Pasqualel，Capote jorge，etc.The evaluation of different evacuation models for assessing road tunnel safety analysis[J].Tunnelling and Underground Space Technology.2012（30）：74-84.