车道被占用对道路通行影响的研究

肖磊 曹言 钟丽

摘要：为合理估计车道被占用对城市道路通行能力的影响，从已知视频数据进行分析，建立道路通行模型，得出事故发生期间道路实际通行能力在理论通行能力附近波动，不同车道车流量的差别是导致视频1事故发生后横断面实际通行能力远低于视频2的主要原因的结论。

关键词：交通规划；车道车流量；道路通行模型；通行能力

由于城市道路具有交通流量密度大、连续性强等特点，车道往往会因为交通事故等原因被占用，从而降低了道路的通行能力。当出现一条车道被占用时，可能会降低该路段其他车道的通行能力，即使出现的时间较短，也可能引起车辆停滞，造成交通阻塞。本文中的视频1、视频2源于全国大学生数学建模竞赛。

一、数据的收集与处理

考虑到不同车辆之间存在的差异，根据《公路工程技术标准》规定，将车统一化成标准车当量，按电瓶车0.5、小客车1.0、大客车2.0进行折算。将事故发生路段的上游定为外车道、中车道和内车道车流量的统计截面。在截面处，选取统计指标包括车辆的标准车当量数、车辆到达时刻、车辆所在车道，得出不同车道的车流量分配情况如表1所示。

二、道路通行能力模型的建立

（一）基本通行能力

基本通行能力是指在理想的道路、控制和环境下，一条车道的横截面上不考虑服务水平等不相关因素，1小时内能通过的最大车辆数。

理想道路的通行车辆主要针对标准车当量在同一条车道上匀速行驶的情况，且道路中各行驶车辆之间保持与车速相适应的车距，车与车之间不存在相互干扰的现象。道路基本能力计算公式如下：

（二）理论与实际通行能力

道路理论通行能力是在基本通行能力的基础上，对不同道路考虑其实际的道路情况和交通状况，给定相应的修正系数，最后将所给修正系数与基本通行能力相乘，即得到实际道路、交通与一定环境条件下的理论通行能力。在对理论通行能力进行计算时，通常考虑车道宽度、侧向余宽和视距不足等六项系数加以修正。由于交通条件的修正系数受车型的影响，因此交通条件修正系数γ6可由下面的公式计算，其中H为大车占流量的比例：

此处，以车道宽度修正系数γ1=0.94；侧向余宽的修正系数γ2=1；视距不足修正系数γ3=1；纵坡度修正系数γ4=1；沿途条件修正系数γ5=0.7计算。

实际通行能力Nplk，即 “服务水平”的服务交通量Ys（统计所得的单位时间段内通行辆数）与基本通行能力之比，乘以可能通行能力Ntk所得值，其表达式为：

三、模型求解

通过上述公式计算可得：基本通过能力为2000pcu/h，理论通行能力为1315pcu/h。再将视频进行分段处理，以事故发生时刻为起点，之后以每半分钟的中间时刻与起点相隔的时间进行等间隔分段，得出以下两图。

从图1可以得出交通事故发生至撤离期间，事故所处横断面实际通行能力一直在理论通行能力附近上下波动。从图2中可以看出视频2中车辆的实际通行能力高于视频1中的车辆通行能力。视频2中，外车道与中车道被占用，这两个车道的车流量共占全部车流量的65%，远小于视频1 的90%。所以，不同车道车流量的差别是导致视频1事故发生后横断面实际通行能力远低于视频2的主要原因。

参考文献：

[1]张晓雨，王颖杰，鲍梦婷，韦才敏.车道被占用对城市道路通行能力的影响[J].汕头大学学报（自然科学版），2014（03）.

[2]张亚平.道路通行能力理论[M].哈尔滨工业大学出版社，2007.

[3]王建军.路网环境下高速公路交通事故影响传播分析与控制[M].科学出版社，2010.

（作者单位：肖 磊，華北理工大学 建筑工程学院；曹言、钟丽，华北理工大学 机械工程学院）