双向六车道高速公路交通疏导方法研究

王琳++陈浩泰

摘 要：针对双向六车道高速公路交通事故路段，根据事故信息及对向车道通行能力与交通量等，判断车辆是否需要利用对向车道绕行。将不同的疏导策略抽象出拓扑结构图，根据不同疏导策略下的拓扑结构图及时间权值，从而可以确定最优的交通疏导策略，降低车辆因交通事故造成的时间延误。本研究针对不同的交通疏导方法建立的微观的交通疏导模型，能为高速公路应急条件下提供最优的疏导策略。

关键词：双向六车道；交通事故；拓扑结构图；交通疏导

中图分类号：TP316 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2015）02-00-03

0 引 言

高速公路有交通事故发生时，路段通行能力会下降而引起交通拥挤或堵塞，不仅会影响到高速公路自身的运营安全与效率，往往还会波及整个路网。如何提供高效的交通疏导策略，在紧急状态下选择及时、有效的交通疏导方法进行交通疏导，使车辆在最短的时间内绕过事故路段，避开拥挤，对于降低车辆的延误，具有重要意义[1，2]。

随着我国经济的快速发展，交通量不断增加，我国早期修建的双向四车道的高速公路在通行能力、服务水平和安全方面存在不足，已不能满足现代交通运输的需求。由于交通组织设计和交通安全设施设计的不足，双向八车道的高速公路的建设还处于初级阶段，双向六车道的高速公路已成为我国现代高速公路的主流。本研究以双向六车道的高速公路为例，对事故路段交通疏导的方法进行研究。

1 交通事故路段区域划分

如图1所示为双向六车道高速公路事故路段AB，设A到B方向为正方向，则中央隔离带另一侧反方向车道称为对向车道，车道的编号在图中已标注。以事故所占的车道数进行分类，分别为事故占一条车道、两条车道、三条车道。事故占三条车道即造成道路阻断。对AB段的车道进行编号以及区域划分，将事故路段划分为事故区、排队区、疏导区和恢复区四种区域，具体位置划分要根据事故位置及交通疏导策略来确定，在以下交通疏导方法中有详细的描述。

2 事故路段内车辆的疏导策略

设AB路段发生交通事故，对于事故路段AB内的车辆，本研究根据事故信息（事故类型、等级、占用车道数、发生位置等）及对向车道的通行能力C逆及流量Q逆等信息确定车辆是排队等待还是借用对向车道绕行，利用对向车道绕行又分为两种调头返回上游进行绕行或利用对向车道绕过瓶颈段原路继续通行。整体流程如图2所示。

图1 交通事故路段AB

图2 事故路段内车辆是否借助对向车道行驶的判断依据

若事故造成道路阻断，则对事故的持续时间进行预测[3，4]，并判断车辆是否需要利用对向车道通行[5，6]。若需要借助对向车道，则需要分析对向车道的交通流量与通行能力，判断对向车道能提供几条车道供车辆行驶。若事故占用部分车道，则需要对事发路段的交通流量和通行能力进行分析，若通行能力大于交通流量，则实施限速诱导；若交通流量大于通行能力，则需要再次判定此时的交通流量是否大于某一临界值，这种情况下造成车辆排队等待的时间若大于利用对向车道的时间则选择利用对向车道绕行。

判断对向车道能提供几条车道供车辆绕行，需要分析对向车道的交通流量Q逆与通行能力C逆，利用对向车道行驶的通行决策模型如图3所示。

图3 利用对向车道通行模型的流程

当经过分析判断需要利用对向车道通行的时候，需要对对向车道的通行能力与交通流量进行分析。设对向车道实时交通流量为Q逆，通行能力为C逆，当借用一条对向i车道时，通行能力修正系数为γ（3，i），则通行能力C'逆为：

3 事故路段内的车辆疏导策略的选择

本研究以事故占三条车道即造成道路阻断为例，对疏导策略的选择进行详细描述。当计算得车辆需要绕行，则分析对向车道的通行能力C逆与交通流量Q逆，有三种情况：利用对向一条车道、利用对向两条车道和利用对向三条车道通行。利用对向车道行驶又分为利用对向车道调头和利用对向车道绕过事故段继续按原路线行驶。下面以利用对向一条车道和对向三个车道为例对交通疏导策略进行描述。

（1）图4为利用对向一条车道绕过事故段继续按原路线行驶的情况。事故路段区域划分已在图中标出。

图4 事故造成道路阻断利用对向一条车道绕行

（2）图5为利用一条对向车道调头到节点A重新选择绕行路线的情况。

（3）利用对向车道从豁口处调头的情况也可以根据事故所处的位置、排队长度及豁口的分布情况确定打开的豁口数目，图6为利用两个豁口的交通疏导情况。

图5 事故造成道路阻断利用对向一条车道调头

图6 事故造成道路阻断利用两个豁口调头

（4）图7为利用对向三条车道绕行的情况。这种情况适用于对向车流量较小的情况，先封闭对向车道，禁止车辆行驶，使事故路段内车辆充分利用对向车道行驶，一段时间后再放行对向车道的交通流。这种情况相对对于大客车与大货车来说，更容易通过豁口，减少在豁口处的时间延误。

图7 封闭对向车道利用对向车道绕行

以（1）和（2）两种情况为例，分别将这两种情况抽象出交通流向拓扑图分别如下：

①利用对向一条车道绕过事故段继续按原路线行驶的拓扑图如图8所示。图中Ni， j（i≤3）表示正向第i条车道，第j个节点；N'i，j（i≤3）表示对向第i条车道，第j个节点。

图8 利用对向一条车道绕过事故段继续按原路线行驶的拓扑图

各节点之间的时间权值如表1所示，具体的值要根据实时的交通状态计算出来。

表中将变换车道的时间如N11到N21的时间记为0。分两种情况考虑：第一种情况是事故刚发生，车辆变换车道；第二种情况是事故发生了一段时间，交通组织已经完成，正在疏导交通的情况。第一种情况下，车辆要等待交通事故被处理，并且需要交通组织与疏导，整个时间要很长，变换车道的时间相对于车辆行驶过事故路段的时间很小可以忽略。第二种情况下，交通组织已经完成，车辆变道的时间将更短，同样可以忽略不计。

利用Dijkstra算法计算出车辆利用对向车道和两个豁口绕过事故点到达节点B的时间，再加上从B到达目的地的最短时间，即为此种交通疏导策略下车辆到达目的地所需的时间，记为T'1。

②利用一条对向车道调头到节点A重新选择绕行路径的拓扑图。

图9利用一条对向车道调头到节点A重新选择绕行路径的拓扑图

各节点之间的时间权值如表2所示，具体的值要根据实时的交通状态计算出来。

利用Dijkstra算法计算出车辆利用对向车道和一个豁口调头至节点A的时间，加上从A点绕行至目的地的最短时间，即为此种交通疏导策略下车辆到达目的地所需的时间，记为T'2。

同理，计算出其他交通疏导策略下车辆行驶的最短时间，将这些交通疏导策略下的最短时间相比较，即可得出何种交通疏导策略的时间最优。

4 结 语

本研究的交通疏导方法综合考虑交通事故信息、道路通行能力及实时的交通流量等，采取不同的疏导策略，并将车辆在不同疏导策略下车辆的行驶路线抽象出拓扑结构图，根据拓扑图时间权值，利用Dijkstra算法，得出最优的交通疏导策略，让车辆在最优的交通疏导模式下行驶，微观上使车辆的时间延误降至最低，提高了每个车辆个体的行驶效率和安全驾驶性。

在建立了完善的道路基础数据库之后，本研究的交通疏导方法可用于对事故路段内的车辆点对点的导航与调度指挥，使交通疏导智能化。

参考文献

[1]杨佩昆，吴兵.交通管理与控制[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]交通部公路科学研究院.中国道路交通安全蓝皮书[M].北京：人民交通出版社，2009.

[3]刘伟铭， 管丽萍， 尹湘源. 基于决策树的高速公路事故持续时间预测[J]. 中国公路学报， 2005，18（1）：100-102.

[4]姬杨蓓蓓， 张小宁， 孙立军. 基于贝叶斯决策树的交通事故持续时间预测[J]. 同济大学学报（自然科学版），2008， 36（3）： 320-322.

[5]翟忠民.道路交通组织优化[M].北京：人民交通出版社，2004.

[6]汪峰.城市道路系统的应急交通组织研究[D].武汉：华中科技大学，2006.