高速公路车道管理方式研究

钟小明， 解建华， 徐 婷

(1.华杰工程咨询有限公司， 北京 100029; 2.宇恒可持续交通研究中心， 北京 100004; 3.长安大学， 西安 710064)

高速公路车道管理方式研究

钟小明1， 解建华2， 徐 婷3

(1.华杰工程咨询有限公司， 北京 100029; 2.宇恒可持续交通研究中心， 北京 100004; 3.长安大学， 西安 710064)

针对高速公路管理车道方式，采用客货混行车道管理出现的问题，在大量调研的基础上，分析各种车道管理方式的利弊，采用仿真技术比较运行指标评估实际效果，在此基础上提出各种车道管理方式使用建议.

车道管理方式； 客货混行； 单车道通行； 客货分道； 错时通行

Abstract: This paper intended to examine the issues of operation safety problem caused by the lane management type that lanes are opened to passenger and cargo mixed traffic synchronously on two-way four-lane freeway. The paper discussed the characteristics of five types of lane management. Based on the field investigation and survey, this paper analyzed the pros and cons of the five types of highway lane management, and evaluated operating parameters by traffic simulation, and proposed some recommendations to improve the highway lane management.

Keywords: highway lane management; general purpose lane; truck-only lane; passenger car only; lane use by time of day

国内四车道高速公路普遍采用的车道管理方式是客车和货车在多个车道混行车道管理方式(以下简称客货混行). 但是由于客车与货车之间相互干扰以及前后车辆的速度差带来了较为严重的交通安全隐患，为此国内部分专业人士在实践中摸索了单车道通行、限时客车和货车分道行驶(以下简称客货分道)、节假日客车和货车错时通行(以下简称错时通行)等车道管理方式，这些措施在很大程度上缓解了交通安全问题. 但是，国内文献对这些车道管理方式方面的深入分析很少[1-4]. 为此，本文深入分析了各种车道管理方式的特点和适用条件，并采用仿真技术比较了各种车道管理方式实际效果，以期为高速公路项目运营管理提供参考和借鉴.

1 车道管理方式

目前高速公路车道管理方式主要包括客货混行、单车道通行、客货分道、错时通行，下文将分别阐述这4种方式的特点.

1.1 客货混行

客货混行车道管理方式主要指客车和货车可以自由选择行驶车道，在通行过程中不采取交通管理措施对客车或货车进行分流. 客货混行是高速公路设计阶段考虑的车道管理方式，也是我国高速公路应用最广泛的车道管理方式. 这种方式充分利用了空间资源，发挥了设计通行能力，有利于提高通行效率，驾驶自由度大，服务水平较高.

但是，这种管理方式安全缺陷比较明显，如由于客车或货车随时可能变更车道，行车干扰随交通量增长而明显增大[5-6]；客车与货车的运行速度差值大，客车易超速，重载货车在长下坡路段车速不易控制，容易诱发交通事故，严重时会导致多车连环相撞；事故后救援困难等[7-8].

因此，这种车道管理方式适用于交通流处于自由流状态、行车之间无干扰、交通组成中重载货车比例小的交通条件，其优缺点和适用条件见表1.

表1 客货混行车道管理方式分析表

1.2 单车道通行

在连续纵坡、桥隧相连、长隧道路段较多的山区高速公路，为缓解交通安全问题，除了采取完善安全设施和加强监控等安全措施外，采取了单车道通行的车道管理方式. 实践证明，单车道通行车道管理方式在湖北省部分山区高速公路安全管理中起到了良好的作用.

单车道通行主要指单向仅开放1条车道并限速，另一条车道处于临时封闭状态. 管理部门在长下坡路段临时封闭1条车道，并限速40～60 km/h，这项措施实施后交通安全效果明显，重载货车刹车失灵的事故减少. 但是，这项管理措施是以牺牲通行能力为代价的，随着交通量的逐年增长，将会在高峰小时时段造成通行能力大幅降低，车辆排队长度和延误持续增加. 同时，由于路面长期承受不均衡荷载，可能造成路基路面病害.

因此，这种车道管理方式适用于交通量较小、车道饱和度低、车辆运行速度差异较小的路段，且封闭路段距离不宜太长，其优缺点和适用条件见表2.

表2 单车道通行车道管理方式分析表

1.3 客货分道

客货分道车道管理方式是在一定的时段内，内侧车道仅对客车开放，外侧车道对货车开放. 其主要目的是为减轻部分路段(特别是长下坡路段)客车与货车之间相互干扰，减少前后车辆的运行速度差造成的安全隐患. 实践证明，客货分道车道管理方式在浙江省甬台温高速公路(图1)、上三高速公路等安全管理中起到了良好的作用.

客货分道行驶在很大程度上解决了重车占道、客车超车难的问题，在空间上渠化了交通流，使车道内交通流速度趋于平稳，提高了通行效率，降低了由于速度差造成的事故率或强行变换车道造成刮擦事故率. 此外，由于货车按次序通行，有利于控制车速，降低长下坡刹车失灵的风险. 因此，这种车道管理方式适用于交通量较大、客车与货车之间相互干扰大、车辆不需要频繁变道的路段，其优缺点和适用条件见表3.

表3 客货分道车道管理方式分析表

值得注意的是，客货分道管理实施后应重视严格管理，一方面加强对超载超限车辆的整治，均衡货车车速，避免低速重载货车长时间压道，造成外侧车道通行能力大幅降低；另一方面，要求严格管理，设置违章抓拍执法系统. 若单纯依靠驾驶员自觉遵守，少数重载驾驶员很可能不自觉地变换车道，难以达到预期效果.

图1 浙江上三高速客货分道

图2 单车道通行仿真效果图

1.4 错时通行

错时通行是在节假日高峰时段采取的交通安全策略，将客车或货车进行分批管制并在规定时间内放行，其主要目的是为缓解部分路段(特别是长下坡路段)高峰时段客车与货车之间相互干扰，减少速度差较大造成的安全隐患. 实践证明，错时通行车道管理方式在贵州省部分山区高速公路安全管理中起到了良好的作用.

错时通行实际上在时间和空间上进行了交通渠化，一般在长下坡的坡顶或源头处设置大型停车场，强制分离客车和货车. 分时段通过警车带队形式分别放行客车或货车，使车道内交通流速度趋于平稳，这在很大程度上解决了重车占道、客车随意变换车道和频繁超车带来的安全隐患，同时又充分利用了道路资源，提高了通行效率. 因此，这种车道管理方式适用于车道接近饱和、客车与货车行驶之间相互干扰大、客车和货车进入长大下坡前有临时滞留场地的路段，其优缺点和适用条件见表4.

2 车道管理方式指标评价

以上4种不同的车道管理方式从安全原理上来看，是通过减少客车与货车之间的相互干扰、减少前后车辆的速度差来提高交通安全性. 总体来看单车道通行、客货分道相比客货混行车道管理方式具有一定的安全技术优势. 另一方面，从通行效率量化指标考虑，计算以上控制方式在一定长度路段中维持运营期最低三级服务水平单向最大交通量(我国通行能力手册规定原则上运营阶段高速公路服务水平不低于三级)和在相同交通量情况下的速度、平均延误、平均行程时间等重要运行指标的差异.

表4 错时通行车道管理方式分析表

交通仿真是获取交通运行指标的重要途径，目前在国内应用较多的是Vissim交通仿真系统. Vissim是一种微观的、基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模工具，可以分析各种交通条件下交通运行状况. 本文仿真试验的道路条件为双向四车道全封闭高速公路，路基宽度24.5 m，其中中央分隔带宽2 m，行车道宽2×2×3.75 m，硬路肩宽2×3.0 m，土路肩宽2×0.75 m；平面为直线路段，纵坡i≤2%. 仿真交通条件交通量300～2 000辆/h，每次递减100辆/h，单向服务车流量客车和货交通组成比6∶4. Vissim既可以在线生成可视化的交通运行状况(如单车道通行仿真效果图2)，也可以离线输出各种统计数据，如：交通流量、速度、密度、行程时间、排队长度等.

2.1 单向最大服务交通量

仿真按照路段维持最低三级服务水平(饱和度V/C为0.75)，单向最大服务交通量结果如表5.

表5 最大服务交通量表

注：1. 错时通行时间占用比按照客车：货车:空闲时间为4∶4∶2比例划分计算；2. 交通组成按照客车与货车比6∶4(自然车流量)计算.

1)单向最大服务的交通量数值从大到小依次为客货分道、错时通行、客货混行、单车道通行；2)单车道通行限速60 km/h适合单向交通量小于590辆/h,限速40 km/h适合单向交通量小于375辆/h，同时，每小时车辆行程时间将会比设计预期超出740～1 400 min延误. 3)客货分道和错时通行单向交通量较接近，但是错时通行，由于货车通行后客车需等待一段时间才能通行，这不可避免会导致车辆较大延误，从经济性和通行效率来看客货分道更具有优势.

2.2 运行指标评价

随着仿真流量的增加，仿真结果表明车流密度增大，速度逐渐降低，平均延误增大，行程时间增长，具体分析运行指标评价由表6可知.

1)当流量小于300辆/h时，客货混行、客货分道、单车道通行的自由度大，车流密度小，密度均达到一级服务水平(每车道密度约7辆/km)；当流量为800辆/h时，单车道通行路段密度均降到二级服务水平(每车道密度约18辆/km)，并且在正常两条车道路段过渡到单车道通行的瓶颈路段开始出现停车让行现象；当流量为1000辆/h时，单车道通行路段密度接近三级服务水平(每车道密度约25辆/km). 当流量达到1 400辆/h时，单车道通行路段流量已经达到饱和状态.

2)在相同的仿真流量时，图3表明客货分道路段客车的速度v21>客货混行路段客车的速度v11>单车道通行路段客车的速度v31，并且当流量小于1 000辆/h时，v21比v11高8 km/h，比v31高20 km/h以上；当流量大于1 000辆/h时，v21比v11高5 km/h左右，比v31高10～20 km/h. 由此可见客货分道有利于客车提高速度，避免低速货车的行车干扰.

表6 运行指标评价表

图3 小客车流量与速度关系图

3)在相同的仿真流量时，图4表明客货分道路段货车的速度v22<单车道通行路段客车的速度v32<客货混行路段客车的速度v12,v22与v32数值很接近(多数相差不到1 km/h)，但是比v12高3～5 km/h，这说明受到慢速货车驾驶员的期望速度的制约和快速货车不能超车，客货分道有利于货车控制速度，保障行车安全.

图4 货车流量与速度关系图

4)设车辆的客货混行平均延误、客货分道平均延误、单车道通行平均延误分别表示为t1、t2、t3，图5表明平均延误随仿真流量的增加而增加；在相同的仿真流量下，客货混行平均延误t1<客货分道平均延误t2<单车道通行平均延误t3，并且，前两者t1、t2差别较小为2 s左右，t2、t3数值差异较大，通常t3是t2的2倍左右.

图5 流量与平均延误关系图

3 结论与建议

本文对客货混行、单车道通行、客货分道、错时通行等4种车道管理方式进行了较为深入的分析，对比了他们的优缺点和适用条件，采用仿真技术对各种车道管理方式下比较运行指标，建议：在客车和货车速度差较大、客车与货车相互干扰严重的路段，当交通量小于800辆/h时可采用单车道通行的车道管理方式；当交通量大于800辆/h可优先采用客货分道或车道错时通行的车道管理方式，并完善相关管理设施.

由于仿真实验条件与真实道路交通环境存在一定的距离，希望在本文基金项目的支持下，在交通管理实践中更加深入探讨理论研究结果，并继续进行仿真结果与实际效果的标定工作.

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ResearchonFreewayLaneManagement

ZHONG Xiao-ming1, XIE Jian-hua2, XU Ting3

(1.Chelbi Engineering Consultants, Inc., Beijing 100029, China; 2.China Sustainable Transportation Center, Beijing 100004, China; 3.Chang’an University, Xi’an 710064, China)

2014- 05- 05.

国家自然科学基金项目: 公路限速区协调性机理及限速过渡区设置研究(51308058),中国博士后基金面上基金(2013M532007)

钟小明(1971—)，男，博士，教授级高级工程师，研究方向为交通安全、交通规划. E-mail：zhong_xiaoming@126.com.

U 491

A

1008-2522(2014)03-41-06