快速路隧道车辆运行特征研究

曾粤

摘 要：为了研究隧道的车辆运行特征，提高车辆在隧道行驶的安全性，减少交通事故的发生，在重庆市内环快速路选取吉庆隧道作为试验隧道，利用雷达测速仪、轮式数显测距仪和数字倾角水平尺三种仪器采集隧道出入口断面的车速数据和隧道线形数据，并对采集的数据进行分车型研究。结果表明：在隧道出入口路段，小车的速度范围分布在46 km/h～92 km/h之间，货车的速度范围分布在39 km/h～82 km/h之间;小车速度分布范围大于货车，且小车速度离散性大于货车;与货车相比，小车在隧道出入口断面的车速差异较大。

关键词：隧道;速度;交通安全

随着社会经济的快速发展，城市机动车保有量迅速增加，各地修建的隧道也越来越多，隧道安全问题也引发人们关注。赵跃峰等[1]通过对隧道进行实测分析总结，得出隧道出口处速度高于隧道入口处速度。杨文臣[2]等考虑了隧道路段的平纵组合影响，建立了隧道运行速度预测模型。祝站东[3]、方靖[4]等确定了路段运行速度特征点，认为隧道进口前200 m、进口处和出口外100 m这三个点可作为长大隧道运行速度特征点，发现了中短隧道对车速影响不大，长大隧道路段的车速变化较为明显，并运用回归分析的方法，建立了高速公路隧道特征点运行速度模型。Do Duy[5]研究了城市街道的速度，运用三阶段最小二乘估计量的联立方程回归进行建模，以解决城市街道上的超速问题。Wen[6]分析驾驶员在双车道乡村公路上减速度和加速度，并在夜间驾驶条件下进行Mplex校准。使用具有随机效应的确定模型来估计方程的递归系统，以估算平均加、减速度。Ahmed[7]采集了多车道公路弯道上的客车和货车的运行速度数据，分别建立回归模型和人工神经网络模型，并对这两种模型进行对比分析。 Ronchi[8]等对比研究和验证了隧道安全评价模型。

1 实验方案

1.1 试验地点

经过实地勘察和调研筛选，选取了重庆市主城区内环快速路的吉庆隧道，隧道全长966 m，是中隧道，且为双向6车道，隧道洞门类型为端墙式。

1.2 试验仪器

本次试验用到的仪器为移动式机动车雷达测速仪（HT3000）、轮式数显测距仪和数字倾角水平尺三种仪器。其中轮式数显测距仪用于测量观测点之间的距离，测量精度为±0.5%。数字倾角水平尺用于测量隧道出入口的坡度，测量精度为±0.2°。雷达测速仪用于检测隧道出入口的速度，测速误差为（-4～0）km/h。

1.3 采集方法

对隧道入口前和出口后300 m进行数据采集，选取晴朗无雾的天气，采集自由流速度数据，共采集车速数据6 865辆，其中小车车速数据占比93%，货车车速数据占比5%。

2 车速变化特征

由于在正态分布圖形中，图形的中间位置取决于均值，图形的陡峭程度取决于标准差，对吉庆隧道的车辆的速度进行分析，通过描绘吉庆隧道出入口的车辆正态分布图和累积频率图等，等到速度变化规律，如图1所示。小客车速度均值均大于货车，且货车速度均值在出入口断面中差异较小;不同车型的车速标准差差异较大，其中小客车车速标准差大于货车车速标准差。货车在隧道入口段和出口段的车速分布较一致，大部分货车的速度在53 km/h～68 km/h之间，且货车的速度变化范围较小，车速离散性较小，这可能是由于货车的驾驶自由度较低的原因。入口段小车的整体速度高于出口段小车，这可能是由于在隧道出口段有下坡弯道，驾驶员倾向于降低速度，保证驾驶安全。

从累积频率曲线图可以得出车速的分布，在10%～20%区间内车辆速度开始变化，在 80%～90%区间内车速累积分布曲线均趋于平缓。吉庆隧道入口段和出口段的圆曲线半径均大于1 000 m，坡度均为0.5%，小车在隧道入口段的平均速度为77 km/h，隧道出口段的平均速度为74 km/h，小车在隧道入口段和出口段的85%位速度均大于70 km/h;货车在隧道入口段的平均速度为69 km/h，在隧道出口段的平均速度为69 km/h，货车在隧道入口段和出口段的85%位速度均小于70 km/h，明显的看出，即在隧道入口段速度大于出口段速度，且小车速度大于货车速度。

3 结论与研究展望

（1）通过对吉庆隧道出入口断面的车辆运行特性进行研究，得出货车速度的离散性大于小客车。

（2）货车在隧道出入口断面的速度差异较小，小客车在隧道出入口断面的速度差异较大。

（3）为了提高结论的准确性，应在以后增加不同快速路隧道的试验。

参考文献：

[1]赵跃峰，张生瑞，魏华.隧道群路段运行速度特性分析[J].长安大学学报（自然科学版），2012，32（6）：67-72+110.

[2]杨文臣，田毕江，胡澄宇，等.山区高速公路隧道路段运行速度分析与预测[J].中外公路，2018，38（6）：308-313.

[3]祝站东，荣建，周伟.高速公路隧道路段小客车运行速度模型研究[J].公路交通科技，2010，27（7）：123-127.

[4]方靖，汪双杰，祝站东，等.高速公路隧道路段大型车运行速度模型[J].交通运输工程学报，2010，10（3）：90-94.

[5]Do Duy Dinh，Hisashi Kubota.（2013）.Profile-speed data-based models to estimate operating speeds for urban residential streets with a 30 km/h speed limit[J].IATSS Research，2013，36（2）：115-122.

[6]Wen Hu，Eric T.Donnell.（2010）.Models of acceleration and deceleration rates on a complex two-lane rural highway：Results from a nighttime driving experiment[J].Transportation Research Part F， 2010，13（6），397-408.

[7]Ahmed Mohamed Semeida.（2014）.Application of artificial neural networks for operating speed prediction at horizontal curves：a case study in Egypt[J].Journal of modern Transportation，2014， 22（1）：20-29.

[8]Ronchi Enricol，Colonna Pasqualel，Capote jorge，etc.The evaluation of different evacuation models for assessing road tunnel safety analysis[J].Tunnelling and Underground Space Technology.2012（30）：74-84.