沈山高速公路交通流特性分析

摘 要：沈山高速公路（编号G1）是国家高速公路网中由北京出发的七条放射状路线之一，是东北地区公路交通运输的大动脉，由于现状交通量较大，计划对其进行改扩建，为了确定多车道高速公路的适应交通量，必须对影响通行能力的交通量参数，如设计小时时位、车辆折算系数、通行能力等相关内容进行准确把握，提出更加符合现状交通组成特性、交通分布特点以及车辆状况等相关指标值，本论文的研究将对研究单车道通行能力值，分析其与车道数的关系，为沈山高速改扩建技术标准选取提供理论依据。

关键词：多车道高速公路；交通量参数；通行能力

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.090

0 引言

沈山高速公路（编号G1）是国家高速公路网中由北京出发的七条放射状路线之一，是东北地区公路交通运输的大动脉，由于现状交通量较大，计划对其进行改扩建，本次对沈山高速公路交通流特性进行研究，将为通行能力提供基础数据，进而确定其改扩建技术标准，

1 交通量和交通流率

公路交通需求是随一年中的每个月、一星期中的每一天、一天中的每个小时以及在一小时之内的时间间隔而不断变化。时间跨度越长，交通不均匀性亦越大。交通量的时间变化特性按统计时间的长短通常可分为月变化、周变化和时变化特性。研究交通量的时间变化特点，有助于把握公路交通量的变化规律，制定有效的规划、设计和管理方案。

（1）月变化。月变化是一年12个月的交通量变化情况。月变化特性采用月变化系数（MADT/AADT）来度量。在我国传统节日春节（一般在每年的2月份）前后，公路交通量有很大的下降，这是我国特有的特点；但近年来随着人们生活方式的逐渐改变，春节外出探亲尤其旅游将会逐渐变得频繁，这将会导致2月份的公路交通量会有所增加。另外夏季和秋季是东北地区气候环境最后的时候，所以在这两个季节较为繁忙。图1为沈山高速公路交通量月变化示意图。从图1可以看出，沈山高速公路交通量最大的在8-10月份。

小客车交通最低位3月份，以后会缓慢上升，到八月达到最大交通量，到九月份略有下降，十月份稍有上升，但以后进入寒冷天气，客运交通有较大比例下降。货运交通在3月份前都较低，以后变换相对比较平缓，到九月份会有一个小的高峰，以后就下降较快，总体来说，货运交通变化相对平稳。因此，在后续的设计高峰小时交通量取值时，货运交通的高峰值应相对较小。

（2）时变化时变化指交通量在一天中，每小时交通量的波动状况。在公路上，一般情况下交通量主要集中于白天，而且在工作日和周末之间的变化差别很小。从总体交通量来看，沈山高速车流的主要高峰期集中在下午3-5点左右，以后下降较快（图2）。该高速公路另外两种主要车型小客车与大型货车占交通量的80%以上，小客车的交通量趋势与总的交通量分布趋势基本相同，但高峰期时间相对较短，变化较大，而货运车辆高峰期主要高峰期出现在凌晨三四点左右及晚上八点附近，高峰期的变化相对小客车来说较为平缓。

（3）设计小时交通量。通行能力和其它交通分析都是集中在交通量的高峰小时上，因为高峰小时代表运行的关键时段，有最大的交通需求。但是高峰小时交通量在每一天或每一季节并不是一个恒定值，它与交通设施类型、公路等级以及观测断面都有密切的关系。如果将某一地点的最大小时交通量按递降的顺序排列，可以看到在一年的小时交通量存在明显的规律。沈山高速公路小时交通量变化曲线的实际情况，采用第30位小时交通量作为设计小时时位比较合适。根据沈山高速公路不同车辆的时间分布特性，小客车分布高峰小时比较明显，而大货车相对比较平稳，全天分布比较分散。由于沈山高速公路货运交通所占比例较大，导致按混合交通分布高峰小时更加不明显。

根据计算得出各交通方式下的第三十位高峰小时系数为：

小客车第三十位高峰小时系数：K=0.115

大货车第三十位高峰小时系数：K=0.085

混合交通第三十位高峰小时系数为：K=0.095

从以上第三十位高峰小时系数可以看出，绥沈高速公路目前的运营交通量分布特性与我国公路路线设计规范所提供的技术指标值差异较大，仅小客车交通与规范值相当。在进行工程规模计算时，这个值对公路规模起关键作用，因此必须依据目前实际情况确定。

2 空间变化特性

（1）方向性分布。在任何特定的时间内，都会有一个方向上的交通量大于另一个方向上的交通量，甚至出现多至2：1的不平衡现象。

在高峰小时期间，出现高峰方向上交通流所占的比例，通常用D表示。根据沈山高速公路调研数据，计算得到方向分布系数为：D=0.56

（2）按车道的分布。当一个方向上的交通流有几条车道可以利用时，各车道的使用率会出现差异。交通流在车道上的分布取决于交通规则、交通组成、车速和交通量、公路进口的位置和数量、驾驶员出行的起讫点位置、以及路侧状况和驾驶员的习惯等。

根据调查数据的处理，沈山六车道高速公路，内侧车道交通量占37%，中间车道占34%，外侧车道占29%，最内侧车道基本为小客车，中间车道为大中型货车为主，而最外侧车道主要以五六轴的重型货车为主。其交通量按车道分布特征如图3所示。

3 速度特性

速度既是公路设计中的一项重要控制指标，又是车辆运营效率的一项主要评价指标，对于运输经济、安全、迅捷、舒适具有重要意义。了解和掌握公路上行车速度及其变化规律是正确进行公路设计、运营、管理的基础。速度是对汽车驾驶员提供交通服务质量的一个重要量度标准。对于许多交通设施类型，都采用速度作为确定各级服务水平的一项重要评价指标。

根据沈山高速公路车道速度数据处理结果显示，内侧车道平均速度为100km/h，主要车型为小客车，保持较高的速度，服务水平较高；中间车道自由流平均速度为75km/h，主要车型为大中型货车，速度也较高；外侧车道自由流平均速度为65km/h，主要车型为大型货车。

4 总结

为了确定多车道高速公路的适应交通量，必须对影响通行能力的交通量参数，如设计小时时位、车辆折算系数、通行能力等相关内容进行准确把握，提出更加符合现状交通组成特性、交通分布特点以及车辆状况等相关指标值，本论文的研究将对研究单车道通行能力值，分析其与车道数的关系，为沈山高速改扩建技术标准选取提供理论依据。

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作者简介：姚宏伟（1979-），男，辽宁沈阳人，高级工程师，研究方向：公路网前期规划。