道路養護作業區交通延誤分析

黃旭成

(廣西翔路建設有限責任公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

近年來我國道路交通事業迅速發展，隨著運營時間的推移，我國將面臨道路養護維修任務繁重的局面。道路養護維修工作必然會對城市道路和高速公路的正常運行帶來干擾，甚至帶來危害。道路養護作業區必然會對交通流產生一些影響，比如：車輛延誤、交通擁擠等。在道路作業區存在的情況下，車輛延誤費用激增[1]。

因此，開展養護作業區交通延誤研究，對于減少道路使用者出行費用、養護作業區布置及其交通管理具有重要的作用和價值。國內外很多學者對道路養護作業區進行了比較系統的研究，并取得一定的研究成果[2-5]。

以往對于道路養護作業區的研究，基本都是對于整個養護作業區的，鮮有對上游過渡區的研究。因此，該文利用Vissim軟件從限速與上游過渡區這兩個方面來研究，并分析了其兩者的關系。

1 上游過渡區延誤分析

道路養護作業區共分為警告區、上游過渡區、緩沖區、工作區、下游過渡區、終止區等6個部分[6]。在本文中，用S、Ls、H、G、Lx、Z等6個字符分別代表警告區、上游過渡區、緩沖區、工作區、下游過渡區、終止區的長度數值大小(不含單位)，各區的長度單位均為米。雙向四車道道路養護作業區示意圖如圖1所示。兩條車道的車流在上游過渡區匯集，封閉車道的車輛在上游過渡區駛入原正常車道時會形成一個中斷區域，到達這個區域的車輛會受到阻滯，產生延誤(主要包括運行、排隊、減速延誤[7])，從而使交通延誤增加，路段阻抗上升，服務水平降低。由于造成車輛延誤的影響因素很多[8]，而交通仿真[9]技術能模擬不同車輛在不同的管理條件下的運行狀況，因此將其用來分析上游過渡區交通延誤。

圖1 雙向四車道關閉1條車道道路養護作業區示意圖

2 交通仿真技術分析上游過渡區車輛延誤

2.1 Vissim交通仿真軟件簡介

本文采用德國PTV公司開發的微觀交通流仿真軟件Vissim作為分析工具，它是一個基于時間的、時間離散的、隨機的微觀模型，以駕駛員—車輛—單元為基本實體，采用生理—心理跟車模型(Wiedemann 1974)[10]。Vissim軟件能提供行程時間、延誤、排隊長度及停車次數等多項指標來評價交通過程，而且較解析法建立的延誤模型更貼近于實際[11]，更加詳實準確。

2.2 研究方法

該文采用圖1所示模型，假設條件：

(1)到達上游過渡區上游的交通量q/(pcu/h)給定，且各條車道的車輛比例為1∶1；每條車道的寬度均為3.75 m，其中q僅代表交通量的數值大小(不含單位)，交通量的單位為pcu/h。

(2)模型中忽略不同類型車輛帶來的影響，并將各種車型換為標準車型小客車[12]。

選取限速v/(km/h)，相對應的Ls/(m)分別為0.5v、v、1.5v、2v，其中v僅代表限速的數值大小(不含單位)，限速的單位為km/h。分別取q為1 000、2 000、3 000，v為20、40、60。記錄時間從600 s～3 600 s，每個600 s出一次數據。其他參數均選取Vissim軟件默認參數。結果見表1，行程時間、延誤、停車次數、平均排隊長度的數值大小用T、D、C、A來表示(其中T、D、C、A僅代表數值大小(不含單位)，其相對應的單位分別為s、s、次、m。

3 仿真結果與分析

表1 q=1 000時不同v與Ls的交通延誤指標表

表3 q=3 000時不同v與Ls的交通延誤指標表

由表1～3中的數據可知，v、q在一定范圍以內，隨著上游過渡區長度Ls的增大，行程時間T也隨著增大。

(1)v=20

當Ls=0.5v、q為1 000、2 000、3 000時，沒有延誤，但C、A都較大，且相差不大，很可能是因為過渡區長度短，速度相對較慢，因此造成沖突較多，導致停車次數較多，平均排隊長度較長。當q=1 000、Ls為v、1.5v、2v時，出現了延誤，但C、A都為0，很明顯，在速度一定的情況下，隨著Ls的增大，車輛匯集到一條車道的空間也隨著增大，沖突減少，車輛在過渡區已不需要停車與排隊等候，之所以會出現延誤，是因為受到車速的制約。當Ls為v、2v時，q=2 000相對當q=1 000的情況，延誤分別增加了0.5 s、0.1 s。

可見，當v、Ls長度一定，隨著車流量的增大，延誤也會隨之增大；當Ls=1.5v，q為2 000、3 000時，D均為0，很明顯，在Ls=v與Ls=2v之間，會存在一個或者多個使延誤為0的Ls值。假設Ls=1.5v，q為1 000、2 000、3 000時的T分別為4.4、4.5、4.9，相對行程時間均為1.7 s的Ls=v的情況，波動起伏較大，而且在同樣沒有延誤的情況下，可以認為在v=20的情況下，Ls至少可以取為0.5v。

(2)v=40

當q=1 000時，隨著Ls的增大，車輛不存在延誤，很明顯就是交通量過少的原因造成的。當q=2 000時，其與q=1 000的情況差不多，但當Ls=20時，出現了交通延誤。行程時間為1.9 s，延誤為0.1 s，很明顯，若不存在交通延誤則會與q=1 000的情況一致。可見，當Ls一定，隨著車流量的增大，延誤也會隨著出現。當q=3 000時，Ls=0.5v、Ls=v的D、C、A分別為0.9、0.4、53；22、8、6，相對q=2 000的情況出現了很比較大的延誤，可見，當Ls長度一定，隨著車流量的增大，停車次數、平均排隊長度、延誤也會隨著增大，同時q=3 000時，Ls=1.5v、Ls=2v的C、A均為0，可見，隨著Ls長度的增大，停車次數與平均排隊長度也會隨著減少。

很明顯，在Ls=v增加到Ls=1.5v時，在q為2 000、3 000相同的情況下，交通延誤已經消失。而且，考慮到q為2 000、3 000，Ls=v時，T為3.5、3.7，Ls=60時，T均為5.3，兩者的行程時間之差相隔1.8、1.6，因此選擇Ls至少為40 m，即v。

(3)v=60

當q=1 000時，只有Ls=0.5v時出現延誤，且D為0.3 s，很明顯就是上游過渡區長度太短的原因造成的。隨著Ls長度增大，車輛不存在交通延誤，是因為車速比較快，而且車流量過少。

當q為2 000、3 000時，其與q=1 000的情況差不多。但是Ls=2v時，出現了0.1 s的交通延誤，很明顯，這是由于交通量的增大造成的，若不存在交通延誤則會與q=1 000的情況一致。

很明顯，在速度一定即60 km/h，車流量在一定范圍內增大時，Ls為1v、1.5v時不出現延誤。但是60 km/h的速度相對較快，萬一遇到突發情況，需要及時剎車，再加上人體的反應延遲時間，會使車輛在停止運動之前再前進一段距離。因此，Ls的大小可以選取為1.5v。

4 結語

本文利用Vissim軟件從限速與上游過渡區這兩個方面來研究道路養護作業區交通延誤，并分析其兩者的關系，得出了限速為20 km/h、40 km/h、60 km/h時相對應的上游過渡區長度為10 m、40 m、90 m，驗證了公路養護安全作業規程中規定的上游過渡區最小的長度，同時也可為決策部門提供理論和技術參考。