倪娜，秦建平，王壘

(1.長安大學(xué) 公路學(xué)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(xué) 公路學(xué)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(xiàn)客貨分離高速公路在通行能力方面的優(yōu)勢，對客車專用高速公路和一般高速公路進(jìn)行對比分析。從客車專用高速公路的定義及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，運(yùn)用數(shù)學(xué)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(shè)計(jì)通行能力，并在此基礎(chǔ)上對他們的實(shí)際通行能力進(jìn)行對比分析。研究結(jié)果表明：車道數(shù)為8車道時(shí)，客車專用高速公路的實(shí)際通行能力比一般高速公路的實(shí)際通行能力提高13%以上；車道數(shù)為6車道時(shí)，客車專用高速公路的實(shí)際通行能力比一般高速公路的實(shí)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(xiàn)狀一般4車道高速公路進(jìn)行4改8有明顯優(yōu)勢。結(jié)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(fā)展前景，為評(píng)價(jià)客貨分離高速公路服務(wù)水平及技術(shù)指標(biāo)的選取奠定了理論基礎(chǔ)。

交通工程；客車專用；高速公路；設(shè)計(jì)通行能力；實(shí)際通行能力

統(tǒng)計(jì)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(yán)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(shí)間占用超車道或穿插行駛，阻礙了客車的運(yùn)行，司機(jī)鳴笛頻繁，導(dǎo)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(yán)重的主要原因[4-8]?；谏鲜隹拓浕煨懈咚俟返谋姸嗳秉c(diǎn)，在我國推行客貨分離行駛的高速公路刻不容緩[9]。20世紀(jì)初，國外開始嘗試改變傳統(tǒng)道路的客貨混行模式，并首次提出客貨分離思想[10]。 20世紀(jì)80年代初期，德克薩斯州運(yùn)輸部針對貨車對道路交通的不利影響進(jìn)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(huì)議上提出了7種貨車車道結(jié)構(gòu)，并且完善了對貨車專用車道的控制方法。Battelle等對實(shí)施客貨分道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了詳細(xì)研究，并給出相應(yīng)閾值。目前國內(nèi)對客貨分線技術(shù)認(rèn)識(shí)較淺，正處于理論闡述階段。李文杰等[11]從實(shí)施客貨分線的必要性入手，提出客貨分線的優(yōu)越性，并通過比較客、貨車輛不同技術(shù)性能，構(gòu)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(yīng)的功能配置模型，研究分析實(shí)施客貨分線對路網(wǎng)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(shí)施客貨分離的優(yōu)越性進(jìn)行了論述。謝祥椿[14]從分析國內(nèi)公路發(fā)展規(guī)律入手，提出客貨分線概念并分析比較其優(yōu)劣性，然后基于效益構(gòu)建客貨分線規(guī)劃模型?？傊瑖鴥?nèi)外關(guān)于客貨分離的研究屢見不鮮，國外關(guān)于客貨分離的研究主要集中在減少貨車影響，國內(nèi)有關(guān)客貨分線的理論研究尚處于初級(jí)階段，且主要集中于論述傳統(tǒng)客貨混行的不利影響、實(shí)施客貨分線的優(yōu)缺點(diǎn)、客貨分線模型的選擇等。國內(nèi)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(shè)計(jì)速度等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究，也沒有相應(yīng)的規(guī)范體系，而對通行能力的分析是評(píng)價(jià)高速公路服務(wù)水平及選取技術(shù)指標(biāo)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(fā)，著重對客車專用高速公路和一般高速公路的設(shè)計(jì)通行能力和實(shí)際通行能力進(jìn)行對比分析研究，為修建客車專用高速公路提供理論依據(jù)。

1　客車專用高速公路的定義及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

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(qiáng)制隔離的方式將客車從混行車流中分離出來，實(shí)現(xiàn)客車、貨車分線行駛，即禁止貨車進(jìn)入客車專用車道的交通控制管理模式?？拓浄蛛x高速公路的實(shí)現(xiàn)主要從兩個(gè)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(shí)，修建客車和貨車專用高速公路。

1.2評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

高速公路通行能力是指在交通和管制的情況下，在一定時(shí)間段內(nèi)車輛能夠通過道路正常路段某一點(diǎn)的最大數(shù)量，主要包括基本通行能力、設(shè)計(jì)通行能力及實(shí)際通行能力。為使研究成果具有指導(dǎo)意義，本文重點(diǎn)研究客車專用高速公路的設(shè)計(jì)通行能力及實(shí)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(shù)，計(jì)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?yán)锏目蛙?；車道?shù)為四車道、六車道和八車道。

2　設(shè)計(jì)通行能力分析

現(xiàn)行規(guī)范中，高速公路路段一條車道的設(shè)計(jì)通行能力如表1所示。

20世紀(jì)90年代，社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)改革如火如荼，中科印刷的管理模式、配備，包括業(yè)務(wù)類型，也都發(fā)生了重大變化。

表1　高速公路路段一條車道設(shè)計(jì)通行能力

由于車道寬度、路側(cè)寬度以及車道數(shù)的影響，行駛車輛往往達(dá)不到設(shè)計(jì)速度，并且為了便于對實(shí)際通行能力的分析，所以需用式(1)計(jì)算得到實(shí)際行駛速度[15]。

vR=vD+ΔvW+ΔvN

(1)

式中：vR為二級(jí)服務(wù)狀態(tài)下，實(shí)際行駛速度(km/h)；

vD為設(shè)計(jì)速度(km/h)；

△vW為車道寬度和路側(cè)寬度對設(shè)計(jì)速度的修正值(km/h)，如表2所示；

△vN為車道數(shù)對設(shè)計(jì)速度的修正值(km/h)，如表3所示。

表2　車道寬度和路側(cè)寬度對設(shè)計(jì)速度的修正值

表3車道數(shù)對設(shè)計(jì)速度的修正值

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

車道數(shù)(單向)(條)≥432△vN0-4.0-8.0

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

表4　高速公路路段一條車道設(shè)計(jì)通行能力修正值

注：上表是一般高速公路在二級(jí)服務(wù)水平下，且小客車、中型車、大型車、拖掛車混合行駛狀態(tài)條件下設(shè)計(jì)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(tài)條件下，車道數(shù)對設(shè)計(jì)速度不會(huì)產(chǎn)生大的影響，故設(shè)計(jì)通行能力修正值不計(jì)[16]。4車道客車專用高速公路設(shè)計(jì)通行能力，當(dāng)設(shè)計(jì)速度為120 km/h時(shí)，取為1 600 pcu/h/ln；當(dāng)設(shè)計(jì)速度為100 km/h時(shí)，取為1 400 pcu/h/ln；當(dāng)設(shè)計(jì)速度為80 km/h時(shí)，取為1 150 pcu/h/ln。表明客車專用高速公路的設(shè)計(jì)通行能力不會(huì)低于一般高速公路的設(shè)計(jì)通行能力。

3　實(shí)際通行能力分析

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

Cr=Cd·fHV

(2)

式中：Cr為實(shí)際通行能力，veh/h；

Cd為與實(shí)際設(shè)計(jì)速度對應(yīng)的設(shè)計(jì)通行能力，pcu/h；

fHV為交通組成對通行能力的修正系數(shù)。

計(jì)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(shù)，如表5所示。

3.1一般高速公路實(shí)際通行能力分析

根據(jù)已知數(shù)據(jù)及以上公式，一般高速公路的車輛折算系數(shù)和交通組成修正系數(shù)的計(jì)算結(jié)果如表6所示，實(shí)際通行能力和適應(yīng)交通量如表7所示。

表5　高速公路車輛折算系數(shù)

表6　車輛折算系數(shù)Ei與交通組成修正系數(shù)fHV

表7　一般高速公路路段實(shí)際通行能力C與適應(yīng)交通量N

續(xù)表7

3.2客車專用高速公路實(shí)際通行能力分析

通過對中國高速公路的交通量現(xiàn)狀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)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(tǒng)高速公路對比，體現(xiàn)客車專用高速公路在通行能力方面的優(yōu)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(shù)、交通組成修正系數(shù)以及路段實(shí)際通行能力與適應(yīng)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(shí)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(yīng)的交通量，如表10所示。

表8客車專用中型車車輛折算系數(shù)Ei與交通組成修正系數(shù)fHV

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

車型設(shè)計(jì)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(shí)際通行能力與適應(yīng)交通量N

續(xù)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(yīng)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(jié)論

1)車道數(shù)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(shè)計(jì)速度下客車專用高速公路的實(shí)際通行能力比一般高速公路的實(shí)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(shù)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(shè)計(jì)速度下客車專用高速公路的實(shí)際通行能力比一般高速公路的實(shí)際通行能力提高15%，19%和27%，相同的交通組成下，隨著車道數(shù)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(shí)，在一般4車道高速公路基礎(chǔ)上修建四車道客車專用高速公路能適應(yīng)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(xiàn)狀一般4車道高速公路進(jìn)行4改8有明顯優(yōu)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(píng)價(jià)客貨分離高速公路服務(wù)水平及技術(shù)指標(biāo)的選取奠定了理論基礎(chǔ)，并且說明高速公路客貨分離擁有良好的發(fā)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(xué)基金資助項(xiàng)目(2014M552397)

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

U412.36+6

A

1672-7029(2016)09-1864-08