高速公路低速貨車混入率對小型車的影響

楊 劍

（唐山市唐港高速公路管理處，河北 唐山063021）

0 引言

我國已初步形成五縱七橫的高速公路網(wǎng)，公路貨運的比重也隨之增大。我國高速公路上的交通流主要為混行交通，并且大部分高速公路為雙向四車道，一旦出現(xiàn)低速貨車互相超車的現(xiàn)象，則其后跟進的車輛只能處于跟馳狀態(tài)無法超車，形成慢行車隊，這種情況對小型車的影響很大。高速公路上低速貨車混入率對小型車的影響是揭示低速貨車對道路通行能力影響機理的關鍵，也是目前急需研究的問題，因此本文引入“移動瓶頸”效應以及速度差概念，通過VISSIM 交通模擬仿真軟件對高速公路低速貨車混入率對小型車的影響進行分析，為提高高速公路的通行能力提供理論依據(jù)。

1 低速貨車混入率對小型車影響效應仿真方案設計

本文將采用VISSIM 交通模擬仿真軟件進行模擬仿真實驗。仿真的背景為在正常的氣象條件下，道路設計采用高速公路雙向四車道上的單向基本路段，車道長度為1.5km，車道線形分別為順直路段、曲線半徑為1 000m 的曲線路段。單車道寬為3.75m，坡度為0，車輛靠右側行駛，實行左側超車。為了研究的方便性，本文將車型只設置為低速貨車和小型車兩種。依據(jù)2006 年京滬高速公路天津市靜海站交通量觀測數(shù)據(jù)，本文對低速貨車的車型進行分類，分別為小型貨車、中型貨車、大型貨車以及拖掛車，四種車型所占比重分別為0.14、0.36、0.35 以及0.15。各仿真車輛的具體參數(shù)如表1 所示，交通流參數(shù)與水平如表2所示。

表1 仿真車輛具體參數(shù)

說明：目前雙向四車道高速公路的限速值為60～120km/h，但是考慮到部分貨車性能較差以及部分小型車超速行駛的問題，故規(guī)定低速貨車的行駛速度分布為50 ～90km/h，小型車的行駛速度分布為90 ～140km/h。

表2 交通流參數(shù)與水平

通過觀測，在兩種車型互不影響的狀態(tài)下，低速貨車和小型車的平均行駛速度即期望速度分別為75km/h和100km/h，因此兩種車型的速度差高于25km/h 時可以認為低速貨車對小型車的影響較小，當速度差低于10km/h 時，說明小型車的行駛速度已接近低速貨車的速度，高速公路上的交通流已形成慢行車隊。

2 仿真結果分析

通過對仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)計，本文著重分析了大型車混入率對小型車平均車速的影響，以及與兩種車型速度差的變化規(guī)律。

2.1 順直路段

順直路段小型車和低速貨車平均車速變化分別如圖1 和圖2 所示，車型速度差變化如圖3 所示，由上述仿真結果可得出以下結論。

（1）當交通量低于500veh/h時，由于交通量沒有達到高速公路的設計通行能力，低速貨車混入率的大小對小型車的影響較小，“移動瓶頸”效應不明顯，速度差沒有發(fā)生較大變化，說明兩種車型基本處于較為自由的行駛狀態(tài)，低速貨車對小型車的影響較小。

（2）在交通量達到1 000veh/h貨車混入率達到60%；交通量為1 500veh/h 貨車混入率為30%；交通量為2 000veh/h，貨車混入率為20%以及交通量為2 500veh/h貨車混入率為10%這四種情況下，小型車行駛速度接近期望速度，兩種車型的速度差已接近25km/h，出現(xiàn)“移動瓶頸”效應，但并沒有出現(xiàn)嚴重的擁堵。因此，此時低速貨車的混入率為最合理值。

（3）當交通量以及貨車混入率高于以上值時，模擬過程中開始逐漸出現(xiàn)較多的“移動瓶頸”效應，并出現(xiàn)較嚴重的擁堵，導致小型車長時間無法超車，兩種車型的速度差逐漸降低至10km/h以下，即小型車最終接近貨車的期望速度。

圖1 小型車平均車速變化曲線（順直路段）

圖2 低速貨車平均車速變化曲線（順直路段）

圖3 車型速度差變化曲線（順直路段）

2.2 曲線路段

在曲線路段的模擬過程中，低速貨車對小型車的影響更為明顯，主要由于路面線形以及低速貨車自身性能的影響，導致低速貨車超車時占用超車道更久，從而使“移動瓶頸”效應更為嚴重。曲線路段小型車和低速貨車平均車速變化分別如圖4 和圖5 所示，車型速度差變化如圖6 所示，由上述仿真結果可知：

（1）在交通量為500veh/h時，兩種車型仍然可以處于較為自由的行駛狀態(tài)；

（2）隨著交通量的增加，相對于順直路段小型車的速度降低明顯，在交通量為1 000veh/h，貨車混入率達到40%時就已導致小型車的速度接近期望速度值；當交通量達到2 500veh/h時，小型車的速度更是已經(jīng)處于期望速度值以下；

（3）在模擬過程中，兩種車型的速度差較早達到了25km/h，并且低于10km/h 的情況增多，即在曲線路段的行駛過程中小型車受低速貨車的影響較為嚴重，其行駛速度過早的達到貨車的期望速度，使交通流達到飽和狀態(tài)。

圖4 曲線路段小型車平均車速變化曲線（曲線路段）

圖5 曲線路段低速貨車平均車速變化曲線（曲線路段）

圖6 曲線路段車型速度差變化曲線（曲線路段）

3 結語

在順直路段上，隨著貨車混入率的增加，小型車的速度線性下降。并且隨著交通量的增大，“移動瓶頸”效應逐漸嚴重，兩種車型的速度差逐漸低于10km/h，表明小型車的行駛速度已接近低速貨車的期望速度，從而形成慢行車隊。相對于順直路段，在曲線路段上由于路面線形以及低速貨車自身性能的影響，低速貨車混入對小型車行駛速度的影響更加嚴重，兩種車型速度差低于10km/h的情況增多，小型車的速度過早的接近低速貨車的期望速度，導致交通擁擠，使交通流達到飽和的假象。在以上兩種路段的模擬中，道路通行能力在沒有達到設計通行能力時，車流已出現(xiàn)飽和，可見低速貨車對小型車的影響是降低道路通行能力的主要原因。

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