沈山高速公路交通流特性分析

摘 要：沈山高速公路（編號G1）是國家高速公路網中由北京出發的七條放射狀路線之一，是東北地區公路交通運輸的大動脈，由于現狀交通量較大，計劃對其進行改擴建，為了確定多車道高速公路的適應交通量，必須對影響通行能力的交通量參數，如設計小時時位、車輛折算系數、通行能力等相關內容進行準確把握，提出更加符合現狀交通組成特性、交通分布特點以及車輛狀況等相關指標值，本論文的研究將對研究單車道通行能力值，分析其與車道數的關系，為沈山高速改擴建技術標準選取提供理論依據。

關鍵詞：多車道高速公路；交通量參數；通行能力

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.090

0 引言

沈山高速公路（編號G1）是國家高速公路網中由北京出發的七條放射狀路線之一，是東北地區公路交通運輸的大動脈，由于現狀交通量較大，計劃對其進行改擴建，本次對沈山高速公路交通流特性進行研究，將為通行能力提供基礎數據，進而確定其改擴建技術標準，

1 交通量和交通流率

公路交通需求是隨一年中的每個月、一星期中的每一天、一天中的每個小時以及在一小時之內的時間間隔而不斷變化。時間跨度越長，交通不均勻性亦越大。交通量的時間變化特性按統計時間的長短通?？煞譃樵伦兓?、周變化和時變化特性。研究交通量的時間變化特點，有助于把握公路交通量的變化規律，制定有效的規劃、設計和管理方案。

（1）月變化。月變化是一年12個月的交通量變化情況。月變化特性采用月變化系數（MADT/AADT）來度量。在我國傳統節日春節（一般在每年的2月份）前后，公路交通量有很大的下降，這是我國特有的特點；但近年來隨著人們生活方式的逐漸改變，春節外出探親尤其旅游將會逐漸變得頻繁，這將會導致2月份的公路交通量會有所增加。另外夏季和秋季是東北地區氣候環境最后的時候，所以在這兩個季節較為繁忙。圖1為沈山高速公路交通量月變化示意圖。從圖1可以看出，沈山高速公路交通量最大的在8-10月份。

小客車交通最低位3月份，以后會緩慢上升，到八月達到最大交通量，到九月份略有下降，十月份稍有上升，但以后進入寒冷天氣，客運交通有較大比例下降。貨運交通在3月份前都較低，以后變換相對比較平緩，到九月份會有一個小的高峰，以后就下降較快，總體來說，貨運交通變化相對平穩。因此，在后續的設計高峰小時交通量取值時，貨運交通的高峰值應相對較小。

（2）時變化時變化指交通量在一天中，每小時交通量的波動狀況。在公路上，一般情況下交通量主要集中于白天，而且在工作日和周末之間的變化差別很小。從總體交通量來看，沈山高速車流的主要高峰期集中在下午3-5點左右，以后下降較快（圖2）。該高速公路另外兩種主要車型小客車與大型貨車占交通量的80%以上，小客車的交通量趨勢與總的交通量分布趨勢基本相同，但高峰期時間相對較短，變化較大，而貨運車輛高峰期主要高峰期出現在凌晨三四點左右及晚上八點附近，高峰期的變化相對小客車來說較為平緩。

（3）設計小時交通量。通行能力和其它交通分析都是集中在交通量的高峰小時上，因為高峰小時代表運行的關鍵時段，有最大的交通需求。但是高峰小時交通量在每一天或每一季節并不是一個恒定值，它與交通設施類型、公路等級以及觀測斷面都有密切的關系。如果將某一地點的最大小時交通量按遞降的順序排列，可以看到在一年的小時交通量存在明顯的規律。沈山高速公路小時交通量變化曲線的實際情況，采用第30位小時交通量作為設計小時時位比較合適。根據沈山高速公路不同車輛的時間分布特性，小客車分布高峰小時比較明顯，而大貨車相對比較平穩，全天分布比較分散。由于沈山高速公路貨運交通所占比例較大，導致按混合交通分布高峰小時更加不明顯。

根據計算得出各交通方式下的第三十位高峰小時系數為：

小客車第三十位高峰小時系數：K=0.115

大貨車第三十位高峰小時系數：K=0.085

混合交通第三十位高峰小時系數為：K=0.095

從以上第三十位高峰小時系數可以看出，綏沈高速公路目前的運營交通量分布特性與我國公路路線設計規范所提供的技術指標值差異較大，僅小客車交通與規范值相當。在進行工程規模計算時，這個值對公路規模起關鍵作用，因此必須依據目前實際情況確定。

2 空間變化特性

（1）方向性分布。在任何特定的時間內，都會有一個方向上的交通量大于另一個方向上的交通量，甚至出現多至2：1的不平衡現象。

在高峰小時期間，出現高峰方向上交通流所占的比例，通常用D表示。根據沈山高速公路調研數據，計算得到方向分布系數為：D=0.56

（2）按車道的分布。當一個方向上的交通流有幾條車道可以利用時，各車道的使用率會出現差異。交通流在車道上的分布取決于交通規則、交通組成、車速和交通量、公路進口的位置和數量、駕駛員出行的起訖點位置、以及路側狀況和駕駛員的習慣等。

根據調查數據的處理，沈山六車道高速公路，內側車道交通量占37%，中間車道占34%，外側車道占29%，最內側車道基本為小客車，中間車道為大中型貨車為主，而最外側車道主要以五六軸的重型貨車為主。其交通量按車道分布特征如圖3所示。

3 速度特性

速度既是公路設計中的一項重要控制指標，又是車輛運營效率的一項主要評價指標，對于運輸經濟、安全、迅捷、舒適具有重要意義。了解和掌握公路上行車速度及其變化規律是正確進行公路設計、運營、管理的基礎。速度是對汽車駕駛員提供交通服務質量的一個重要量度標準。對于許多交通設施類型，都采用速度作為確定各級服務水平的一項重要評價指標。

根據沈山高速公路車道速度數據處理結果顯示，內側車道平均速度為100km/h，主要車型為小客車，保持較高的速度，服務水平較高；中間車道自由流平均速度為75km/h，主要車型為大中型貨車，速度也較高；外側車道自由流平均速度為65km/h，主要車型為大型貨車。

4 總結

為了確定多車道高速公路的適應交通量，必須對影響通行能力的交通量參數，如設計小時時位、車輛折算系數、通行能力等相關內容進行準確把握，提出更加符合現狀交通組成特性、交通分布特點以及車輛狀況等相關指標值，本論文的研究將對研究單車道通行能力值，分析其與車道數的關系，為沈山高速改擴建技術標準選取提供理論依據。

參考文獻：

[1]徐程，陳曉明.交通流速度-密度模型特性分析[J].公路交通科技，2014（02）.

[2]孟夢，邵春福等.組合出行模式下多方式交通流分配模型及算法[J].吉林大學學報（工學版），2014（01）.

[3]馮星宇，周晨靜等.基于速度特性的城市快速路常發性交通擁堵研究[J].交通信息與安全，2014（01）.

[4]韓寶睿.高速公路改擴建工程方案研究的關鍵技術分析[D].東南東南大學，2005.

[5]Tamar Ben-Bassat， David Shinar. Effect of shoulder width， guardrail and roadway geometry on driver perception and behavior. Accident Analysis and Prevention. 2011 （43）： 2142-2152.

[6]Hadi，M.A.，Aruldhas，J.， Lee-Fang Chow，etal.Estimating safety effects of cross-section design for various highway types using negative binomial regression，Transportation Research Record 1500， 1995： 167-177.

[7]廖朝華，王家強.多車道高速公路改擴建工程路面分車道設計探討[J].中外公路，2009，29（02）：6.

作者簡介：姚宏偉（1979-），男，遼寧沈陽人，高級工程師，研究方向：公路網前期規劃。