快速路入口區域渠化后的車輛運行特性研究

顧浩楓 葛婷 徐鴻敏 張波 丁浩然 龍天翔

摘 要：為了明確入口區域渠化（入口加速車道與主線車道間硬隔離）的有效性和適用條件，本研究借助無人機設備對蘇州市部分快速路入口區域交通運行情況進行了航拍，提取了車輛行駛軌跡、速度等運行數據。在此基礎上，對渠化后的入口區域車輛速度分布及合流車輛匯入特性等進行了分析。研究發現渠化后的入口區域主線車輛速度分布較均勻，僅對漸變段區域車輛運行產生了一定的影響;合流車輛在漸變段匯入位置呈現正態分布，這在一定程度上縮減了由于車輛合流對主線交通的影響，可以提高快速路入口區域的運行效率。本文的研究成果和思路可為快速路入口區域優化設計和交通安全管理提供參考。

關鍵詞：城市快速路;入口區域;加速車道;VISSIM仿真;速度

0 引言

城市快速路入口區域是實現地面道路與主線交通轉換的關鍵部位。入口匝道車輛需在該區域內變換車道匯入主線，在變換車道過程中將與主線直行車輛產生大量沖突。復雜的駕駛操作極易造成該區域車輛緩行、事故高發等問題[1-2]。為了提高入口區域的安全性，部分學者對入口區域的幾何設計及優化進行了研究。王進等人對加速車道、過渡段、標線渠化帶等長度進行了分析[3];韓敏等人將車輛運行過程劃分為車輛匯入、標牌識讀、車輛交織及排隊等四個部分，確定了城市快速路無控接入口與相鄰大型信號路口的接入間距[4];潘兵宏[5]、王靈利[6]等人根據車頭時距分布、變換車道特性、服務水平等，建立了連續入口、連續出口、連續出入口最小間距模型。張東明等利用VISSIM對立交節點處同時布置快速路入口匝道的幾何設計進行了研究[7]。上述研究對完善入口區域設計、提高行車安全起到了積極的作用。

《城市快速路設計規程》（CJJ129-2009）中關于快速路入口區域變速車道設計劃分為直接式加速車道和平行式加速車道[8]。研究團隊結合實際調研發現，多個城市在快速路入口區域設計時采用了平行式加速車道形式，但在后期運營中通過改變地面標線形式、加速車道與主線間設置隔離設施改變了原平行式加速車道形式和入口車輛運行狀態。但目前尚缺少關于該種方式合理性的分析，因此，有必要對該渠化措施執行后的效果進行分析，以明確該方法是否有效以及適用條件，為快速路入口區域優化設計和管理提供參考。

1 數據采集

本文采用大疆mavic2 zoom無人機設備對蘇州市兩處快速路入口區域進行了航拍。兩處入口原始施工圖設計中幾何尺寸及運營后的渠化設置相同，見圖1。其中快速路主線雙向六車道，車道寬度為3.75 m，全線禁貨，主線限速80 km/h，匝道限速40 km/h。視頻采集時無人機飛行高度300 m～400 m，拍攝路段視野范圍約500 m。拍攝選擇在天氣晴朗、無風時進行，拍攝時段為工作日的15：00-18：00，包含了平峰和高峰時段。

利用圖像處理軟件進行數據提取，提取時坐標系建立在合流點處，根據地面標線長度對比例進行了校正。提取的數據包括每輛車的編號、時間、幀號、車輛行駛軌跡坐標、速度及加速度。最終提取了主線直行車輛576輛，匝道匯入車輛207輛。

2 渠化后的車輛運行特性分析

2.1 車輛速度分布特性

對視頻提取的主線各車道以及入口匝道速度分布情況進行了分析，匯總見圖2，可以看出因加速車道與主線硬隔離，入口車輛需在漸變段內完成匯入主線過程。在漸變段范圍內，主線1車道速度呈現明顯下降趨勢，且速度分布離散性最為明顯;2車道車輛受1車道影響也呈下降趨勢，但整體分布較均勻;而最內側3車道速度最為平穩。

入口車輛在進入加速車道段后呈現先減速然后加速的趨勢。由于合流車輛在進入漸變段后需等待合流機會匯入主線1車道，因此在加速車道末端漸變段前半段可以匯入主線時速度最低，匯入主線后呈現明顯加速趨勢。

2.2 合流車輛匯入特性分析

入口車輛匯入主線時的位置頻率分布見圖3。由于加速車道段隔離，合流車輛只能在漸變段完成變道并匯入主線的操作，此時在漸變段匯入主線的位置呈正態分布，近80%的車輛選擇在漸變段中間位置匯入主線。

3 結語

本文借助航拍獲取了快速路入口區域實際運營視頻，利用軟件提取了實際運營視頻中的車輛運行參數并進行了分析。在此基礎上對快速路渠化后的入口（平行式入口加速車道與主線硬隔離）車輛運行特性進行了研究分析，研究發現渠化后的入口區域主線車輛速度分布較均勻，僅對漸變段區域車輛運行產生了一定的影響;合流車輛在漸變段匯入位置呈現正態分布，這在一定程度上縮減了由于車輛合流對主線交通的影響，可以提高快速路入口區域的運行效率。本文為快速路入口區域管制措施（平行式入口加速車道與主線硬隔離）的合理性和有效性提供了理論分析。相關研究思路和結論可為快速路入口區域優化設計和運營管理措施的制定提供參考依據，從而提高快速路入口區域的通行效率和行車安全。

參考文獻：

[1]Transportation Research Board.Access management manual 2nd edition （AMM2）[M]. Washington，D.C，.2014.[2]Transportation Research Board.Highway Capacity Manual 2010[M].National Research Council，Washington DC，2010.

[3]王進，楊曉光.平面式快速路出入口最小間距研究[J].城市交通，2010，8（3）：50-57.

[4]韓敏，沈巍.城市快速公路無控接入口與相鄰大型信號路口接入間距分析[J].貴州大學學報（自然科學版），2017，34（4）：115-118.

[5]潘兵宏，余小龍.高速公路主線同側連續入口最小間距研究[J].公路，2017（6）：1-7.

[6]王靈利，李新偉，潘兵宏，等.高速公路主線側連續出口最小間距研究[J].鐵道科學與工程學報，2016，13（4）：626-631.

[7]張東明，周雪梅.快速路組合匝道幾何設計研究[J].武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2019，43（2）：258-261.

[8]中華人民共和國住房和城鄉建設部.城市快速路設計規程（CJJ 129-2009）[S].中國建筑工業出版社，2009.