高速公路通行能力研究

【摘要】高速公路目前還存在著許多顯而易見的問題，比如節假日高速公路常發性堵車等。如何合理的設置、管理，提高高速公路的通行能力，有極高的研究價值。筆者通過分析交織區、匝道等各環節的各種交通特性，利用排隊模型、跟馳模型對高速公路的通行能力進行了分析，為解決該問題提供了一些思路。

【關鍵詞】高速公路；交通特性；通行能力；跟馳模型

一、道路通行能力與交通量

道路通行能力是指道路能夠疏導或處理交通流的能力。本質上是一個衡量道路負荷性能的尺度，體現了在規定的前提下，最終的道路可以承受車輛運行的最大值。通行能力和交通量是衡量道路交通的兩個主要因素，兩者都可以表示在單位時間內經過道路某斷面的交通實體的多少，但是兩者之間仍然有著較本質的差異。交通是指實際的道路交通值，而通行能力則是以道路的幾何特征、交通狀況及規定運行等所確定的最大流量。在正常情況下，通行能力大于交通量，若交通量遠遠小于通行能力，則該車流為自由狀態，車速較高，駕駛自由度比較大；如果交通量逐漸的增加，車流的穩定運行的狀態也會逐漸變差，如果交通量靠近或達到了該道路的通行能力，車流就會變為強制流的狀態，就會出現車流的阻塞及擁擠的現象。通行能力反映的是道路的容量（或服務能力），交通量則反映的是道路的負荷量（或交通需求）。所以，一般用交通量與通行能力的比值來表示某段道路的負荷程度（或利用率）。

二、通行能力的影響因素

影響道路的通行能力的因素主要有道路條件，交通條件，控制條件，環境和氣候條件，以及操作條件等。道路條件指車道寬度，車道數，橫向凈空，附加的車道，視距，坡度，線型，設計速度等其他因素；交通條件包括車輛的組成，車道的分布，方向分布等；管制條件涉及交通法規、控制方式、管理措施等；氣候條件指惡劣天氣對車輛通行的影響；規定運行條件主要是指計算通行能力的限制條件，包括速度和行程時間、駕駛自由度等。指定的系統條件主要指的是通行能力約束的計算，涉及旅行時間，行駛速度和自由度，交通中斷，舒適性和便利性，安全性等因素。此外，道路周邊的地形、地物和景觀以及駕駛人的技術等也有一定的影響。

三、通行能力的分類

通常通行能力可以分為基本通行能力、可能通行能力和實用通行能力。其中實用通行能力也被稱作設計通行能力。基本通行能力指的是車輛以最小車頭間距并不簡單行駛的理想的交通流，在單位時間以內可以經過道路斷面的最大車輛的數目，也稱作理論通行能力。可能的通行能力考慮到了道路和交通條件的影響，并得到了基本能力的修正量，實際上是交通道路的最大交通量的承擔。設計通行能力指的是以道路的使用要求的不同，并在不同服務水平的條件下擁有的有效的通行能力，也稱作服務交通量。

四、車輛運行特征及提升通行能力分析模型

高速公路上車輛運行情況主要受交通流中車輛間的相互作用，以及高速公路幾何特征的影響。具體對于某車輛在道路上的運行狀態可分為以下幾種情況：

1.勻速行駛即車輛處于勻速行駛狀態，2.車輛的跟馳行駛，指車輛在無法超車的單一車道上車輛列隊行駛時，后車跟隨前車的行駛狀態。兩車之間需有足夠的剎車距離。3.車輛變換車道行駛。車輛是否進行變換車道依靠當時的交通條件、駕駛人目的地、駕駛人行為特征（冷靜型或沖動型）。

調查發現，影響我國高速公路車流運行的主要因素是混合交通的車輛組成情況。通常有兩種：一是大、重車比小客車體積大，因而比小客車占用更多的道路空間；二是這類車輛的行駛性能（如加速、減速和保持速度的能力等）要遠低于小客車。高速公路作為一種提供完全“連續”交通流的專用公路交通設施它不僅對交通流沒有固定間斷，而且車輛駛入和駛出僅通過立交匝道實現，其交通流運行條件與普通公路有很大差別。

根據連續交通流的特性可用交通流量、速度和交通密度三個參數描述。1）速度--密度模型：該模型最初并非利用高速公路的數據來進行研究，因此要對此模型進行修正。2）速度--流量模型：該模型通過速度--密度的線性關系推導出的速度--流量關系與直接利用實際數據得出的速度--流量與密度--流量關系存在一定的偏差。這個得注意。3）流量--密度關系：公式Q=VK把流量、速度和密度聯系起來，因此，速度--密度的關系確定后，密度和流量的關系也就隨之確定了，流量--密度關系在交通控制中有著重要的作用，海脫（Haight）把流量--密度曲線稱為“交通基本圖表”。

總結

當密度很大以致車輛無法行進時，流量為零，因為沒有活動，車輛不能通過道路上任一點，使所有流向都停止的密度，這時的密度稱為阻塞密度。當設施流量達到最大值時就是其通行能力，這時出現的密度稱為臨界密度，相應的速度稱為臨界速度。當道路上沒有車輛時，密度為零，流量也為零。從交通流參數間的關系得知，在量測中，密度與速度是單值的，而不像流量與速度那樣是雙值的。因此，高速公路交通運行效率量度的兩個關鍵量測參數是密度和速度。高速公路的通行能力實際上是一個相對很復雜的問題，有待于進一步的研究。

參考文獻

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作者簡介

周鑫，出生年月：1993年9月7日，性別：男，籍貫：陜西省洛川縣黃章鄉，學歷：本科，研究方向：交通運輸。