高速公路低速货车混入率对小型车的影响

杨 剑

（唐山市唐港高速公路管理处，河北 唐山063021）

0 引言

我国已初步形成五纵七横的高速公路网，公路货运的比重也随之增大。我国高速公路上的交通流主要为混行交通，并且大部分高速公路为双向四车道，一旦出现低速货车互相超车的现象，则其后跟进的车辆只能处于跟驰状态无法超车，形成慢行车队，这种情况对小型车的影响很大。高速公路上低速货车混入率对小型车的影响是揭示低速货车对道路通行能力影响机理的关键，也是目前急需研究的问题，因此本文引入“移动瓶颈”效应以及速度差概念，通过VISSIM 交通模拟仿真软件对高速公路低速货车混入率对小型车的影响进行分析，为提高高速公路的通行能力提供理论依据。

1 低速货车混入率对小型车影响效应仿真方案设计

本文将采用VISSIM 交通模拟仿真软件进行模拟仿真实验。仿真的背景为在正常的气象条件下，道路设计采用高速公路双向四车道上的单向基本路段，车道长度为1.5km，车道线形分别为顺直路段、曲线半径为1 000m 的曲线路段。单车道宽为3.75m，坡度为0，车辆靠右侧行驶，实行左侧超车。为了研究的方便性，本文将车型只设置为低速货车和小型车两种。依据2006 年京沪高速公路天津市静海站交通量观测数据，本文对低速货车的车型进行分类，分别为小型货车、中型货车、大型货车以及拖挂车，四种车型所占比重分别为0.14、0.36、0.35 以及0.15。各仿真车辆的具体参数如表1 所示，交通流参数与水平如表2所示。

表1 仿真车辆具体参数

说明：目前双向四车道高速公路的限速值为60～120km/h，但是考虑到部分货车性能较差以及部分小型车超速行驶的问题，故规定低速货车的行驶速度分布为50 ～90km/h，小型车的行驶速度分布为90 ～140km/h。

表2 交通流参数与水平

通过观测，在两种车型互不影响的状态下，低速货车和小型车的平均行驶速度即期望速度分别为75km/h和100km/h，因此两种车型的速度差高于25km/h 时可以认为低速货车对小型车的影响较小，当速度差低于10km/h 时，说明小型车的行驶速度已接近低速货车的速度，高速公路上的交通流已形成慢行车队。

2 仿真结果分析

通过对仿真数据统计，本文着重分析了大型车混入率对小型车平均车速的影响，以及与两种车型速度差的变化规律。

2.1 顺直路段

顺直路段小型车和低速货车平均车速变化分别如图1 和图2 所示，车型速度差变化如图3 所示，由上述仿真结果可得出以下结论。

（1）当交通量低于500veh/h时，由于交通量没有达到高速公路的设计通行能力，低速货车混入率的大小对小型车的影响较小，“移动瓶颈”效应不明显，速度差没有发生较大变化，说明两种车型基本处于较为自由的行驶状态，低速货车对小型车的影响较小。

（2）在交通量达到1 000veh/h货车混入率达到60%；交通量为1 500veh/h 货车混入率为30%；交通量为2 000veh/h，货车混入率为20%以及交通量为2 500veh/h货车混入率为10%这四种情况下，小型车行驶速度接近期望速度，两种车型的速度差已接近25km/h，出现“移动瓶颈”效应，但并没有出现严重的拥堵。因此，此时低速货车的混入率为最合理值。

（3）当交通量以及货车混入率高于以上值时，模拟过程中开始逐渐出现较多的“移动瓶颈”效应，并出现较严重的拥堵，导致小型车长时间无法超车，两种车型的速度差逐渐降低至10km/h以下，即小型车最终接近货车的期望速度。

图1 小型车平均车速变化曲线（顺直路段）

图2 低速货车平均车速变化曲线（顺直路段）

图3 车型速度差变化曲线（顺直路段）

2.2 曲线路段

在曲线路段的模拟过程中，低速货车对小型车的影响更为明显，主要由于路面线形以及低速货车自身性能的影响，导致低速货车超车时占用超车道更久，从而使“移动瓶颈”效应更为严重。曲线路段小型车和低速货车平均车速变化分别如图4 和图5 所示，车型速度差变化如图6 所示，由上述仿真结果可知：

（1）在交通量为500veh/h时，两种车型仍然可以处于较为自由的行驶状态；

（2）随着交通量的增加，相对于顺直路段小型车的速度降低明显，在交通量为1 000veh/h，货车混入率达到40%时就已导致小型车的速度接近期望速度值；当交通量达到2 500veh/h时，小型车的速度更是已经处于期望速度值以下；

（3）在模拟过程中，两种车型的速度差较早达到了25km/h，并且低于10km/h 的情况增多，即在曲线路段的行驶过程中小型车受低速货车的影响较为严重，其行驶速度过早的达到货车的期望速度，使交通流达到饱和状态。

图4 曲线路段小型车平均车速变化曲线（曲线路段）

图5 曲线路段低速货车平均车速变化曲线（曲线路段）

图6 曲线路段车型速度差变化曲线（曲线路段）

3 结语

在顺直路段上，随着货车混入率的增加，小型车的速度线性下降。并且随着交通量的增大，“移动瓶颈”效应逐渐严重，两种车型的速度差逐渐低于10km/h，表明小型车的行驶速度已接近低速货车的期望速度，从而形成慢行车队。相对于顺直路段，在曲线路段上由于路面线形以及低速货车自身性能的影响，低速货车混入对小型车行驶速度的影响更加严重，两种车型速度差低于10km/h的情况增多，小型车的速度过早的接近低速货车的期望速度，导致交通拥挤，使交通流达到饱和的假象。在以上两种路段的模拟中，道路通行能力在没有达到设计通行能力时，车流已出现饱和，可见低速货车对小型车的影响是降低道路通行能力的主要原因。

[1] 关羽，张宁.可变临界间隙条件下的加速车道车辆汇入模型[J].公路交通科技2010，27（6）：117-120.

[2] JTJ 011—94，公路路线设计规范[S].

[3] 高学辉，王刚，刘艳忠，等.基于移动瓶颈理论的高速公路重载货车影响效应研究[J].山东科技大学学报：自然科学版，2010，6（29）：100-104.