客车专用高速公路通行能力研究

倪娜，秦建平，王垒

(1.长安大学 公路学院，陕西 西安 710064；2. 林同棪国际工程咨询(中国)有限公司，重庆 401121)



客车专用高速公路通行能力研究

倪娜1，秦建平1，王垒2

(1.长安大学 公路学院，陕西 西安 710064；2. 林同棪国际工程咨询(中国)有限公司，重庆 401121)

为体现客货分离高速公路在通行能力方面的优势，对客车专用高速公路和一般高速公路进行对比分析。从客车专用高速公路的定义及评价标准出发，运用数学分析方法和对比分析方法，分析客车专用高速公路和一般高速公路的设计通行能力，并在此基础上对他们的实际通行能力进行对比分析。研究结果表明：车道数为8车道时，客车专用高速公路的实际通行能力比一般高速公路的实际通行能力提高13%以上；车道数为6车道时，客车专用高速公路的实际通行能力比一般高速公路的实际通行能力提高15%以上；在交通量组成一定的情况下，采用新建1条4车道客车高速公路比现状一般4车道高速公路进行4改8有明显优势。结果表明：修建客车专用高速公路比一般的高速公路更能满足通行能力的要求，说明高速公路客货分离拥有良好的发展前景，为评价客货分离高速公路服务水平及技术指标的选取奠定了理论基础。

交通工程；客车专用；高速公路；设计通行能力；实际通行能力

统计资料显示，客货混行的高速公路，交通事故率较高，道路通行能力较低，路面损坏情况、空气污染及噪音污染相对严重，这主要是由于客车和货车的行驶速度、行驶特性存在显著差异[1-3]。货车行驶速度较客车慢，货车长时间占用超车道或穿插行驶，阻碍了客车的运行，司机鸣笛频繁，导致客车的行驶速度明显降低；大量超载超限货车的行驶是造成高速公路路面损坏严重的主要原因[4-8]。基于上述客货混行高速公路的众多缺点，在我国推行客货分离行驶的高速公路刻不容缓[9]。20世纪初，国外开始尝试改变传统道路的客货混行模式，并首次提出客货分离思想[10]。 20世纪80年代初期，德克萨斯州运输部针对货车对道路交通的不利影响进行了货车分离的可行性研究。Mason 等针对货车车辆特性、平曲线、竖曲线、视距和交叉等特性，在TRB会议上提出了7种货车车道结构，并且完善了对货车专用车道的控制方法。Battelle等对实施客货分道标准进行了详细研究，并给出相应阈值。目前国内对客货分线技术认识较浅，正处于理论阐述阶段。李文杰等[11]从实施客货分线的必要性入手，提出客货分线的优越性，并通过比较客、货车辆不同技术性能，构建效益模型。李娟[12]对并行的高速公路做了界定，建立了相应的功能配置模型，研究分析实施客货分线对路网连通可靠度的影响。李冠峰等[13]通过分析混行道路带来的不利影响，提出了分道行车的理念，对高速公路实施客货分离的优越性进行了论述。谢祥椿[14]从分析国内公路发展规律入手，提出客货分线概念并分析比较其优劣性，然后基于效益构建客货分线规划模型。总之，国内外关于客货分离的研究屡见不鲜，国外关于客货分离的研究主要集中在减少货车影响，国内有关客货分线的理论研究尚处于初级阶段，且主要集中于论述传统客货混行的不利影响、实施客货分线的优缺点、客货分线模型的选择等。国内外的研究很少有专门针对客货专用高速公路的通行能力及设计速度等技术标准的研究，也没有相应的规范体系，而对通行能力的分析是评价高速公路服务水平及选取技术指标的重要前提。故本文主要从影响高速公路通行能力的交通条件因素出发，着重对客车专用高速公路和一般高速公路的设计通行能力和实际通行能力进行对比分析研究，为修建客车专用高速公路提供理论依据。

1　客车专用高速公路的定义及评价标准

1.1客车专用高速公路的定义

客车专用高速公路的概念为：对于高速公路，按照客、货车型的不同，采用物理隔离或强制隔离的方式将客车从混行车流中分离出来，实现客车、货车分线行驶，即禁止货车进入客车专用车道的交通控制管理模式。客货分离高速公路的实现主要从两个方面入手：一是在已有的高速公路拓宽或新建专用的客车或货车车道，把客车或货车从混行车道上分离出去；二是修建高速公路时，修建客车和货车专用高速公路。

1.2评价标准

高速公路通行能力是指在交通和管制的情况下，在一定时间段内车辆能够通过道路正常路段某一点的最大数量，主要包括基本通行能力、设计通行能力及实际通行能力。为使研究成果具有指导意义，本文重点研究客车专用高速公路的设计通行能力及实际通行能力。影响通行能力的交通条件主要包括车辆类型和车道数，计算高速公路交通量的代表车型为小客车、中型车、大型车和拖挂车等，客车主要包括小客车和中型车里的客车；车道数为四车道、六车道和八车道。

2　设计通行能力分析

现行规范中，高速公路路段一条车道的设计通行能力如表1所示。

20世纪90年代，社会主义市场经济改革如火如荼，中科印刷的管理模式、配备，包括业务类型，也都发生了重大变化。

表1　高速公路路段一条车道设计通行能力

由于车道宽度、路侧宽度以及车道数的影响，行驶车辆往往达不到设计速度，并且为了便于对实际通行能力的分析，所以需用式(1)计算得到实际行驶速度[15]。

vR=vD+ΔvW+ΔvN

(1)

式中：vR为二级服务状态下，实际行驶速度(km/h)；

vD为设计速度(km/h)；

△vW为车道宽度和路侧宽度对设计速度的修正值(km/h)，如表2所示；

△vN为车道数对设计速度的修正值(km/h)，如表3所示。

表2　车道宽度和路侧宽度对设计速度的修正值

表3车道数对设计速度的修正值

Table 3 Corrected value(△vN) of design speed according to the number of lanes

车道数(单向)(条)≥432△vN0-4.0-8.0

分析高速公路设计通行能力时车道宽度和路侧宽度对设计速度的影响不计，只考虑车道数对设计速度的影响：由于当车道数(单向)大于等于4条时，速度修正值为0，故八车道不计；六车道时，△vN为-4.0 km/h，则实际行驶速度分别为116,96和76 km/h；4车道时，△vN为-8.0 km/h，则实际行驶速度分别为112，92，72 km/h。由实际行驶速度可以得到高速公路正常路段一条车道设计通行能力的修正系数及修正值，如表4所示。

表4　高速公路路段一条车道设计通行能力修正值

注：上表是一般高速公路在二级服务水平下，且小客车、中型车、大型车、拖挂车混合行驶状态条件下设计通行能力的修正值。

由于客车专用高速公路是在小客车(其中全部为客车)、中型车(其中全部为客车)行驶状态条件下，车道数对设计速度不会产生大的影响，故设计通行能力修正值不计[16]。4车道客车专用高速公路设计通行能力，当设计速度为120 km/h时，取为1 600 pcu/h/ln；当设计速度为100 km/h时，取为1 400 pcu/h/ln；当设计速度为80 km/h时，取为1 150 pcu/h/ln。表明客车专用高速公路的设计通行能力不会低于一般高速公路的设计通行能力。

3　实际通行能力分析

计算高速公路实际通行能力时，主要考虑交通组成修正系数的影响，如式(2)所示。

Cr=Cd·fHV

(2)

式中：Cr为实际通行能力，veh/h；

Cd为与实际设计速度对应的设计通行能力，pcu/h；

fHV为交通组成对通行能力的修正系数。

计算公式如式(3)所示：

(3)

式中：Pi为不同车型i(中型车、大型车、拖挂车)交通量占总交通量的百分比；

Ei为车型i的车辆折算系数，如表5所示。

3.1一般高速公路实际通行能力分析

根据已知数据及以上公式，一般高速公路的车辆折算系数和交通组成修正系数的计算结果如表6所示，实际通行能力和适应交通量如表7所示。

表5　高速公路车辆折算系数

表6　车辆折算系数Ei与交通组成修正系数fHV

表7　一般高速公路路段实际通行能力C与适应交通量N

续表7

3.2客车专用高速公路实际通行能力分析

通过对中国高速公路的交通量现状进行分析，发现中型车占客车总交通量比例最高为20%左右，为了从交通量角度定量将客车专用高速公路与传统高速公路对比，体现客车专用高速公路在通行能力方面的优势，客车专用高速公路车辆组成按中型客车占客车总交通量的5%～20%考虑，其车辆折算系数、交通组成修正系数以及路段实际通行能力与适应的交通量如表8、表9所示。

3.3一般高速公路与客车专用高速公路实际通行能力对比分析

以一条8车道一般高速公路和一条4车道客车专用高速公路加上一条4车道一般高速公路为例，对比分析它们所能适应的交通量，如表10所示。

表8客车专用中型车车辆折算系数Ei与交通组成修正系数fHV

Table 8 Corrected value of middle-sized vehicle in dedicated bus (Ei) and the corrected value of traffic composition (fHV)

车型设计速度/(km·h-1)12010080Ei中型车1.523fHV中型车占总交通量5%0.9760.9520.909中型车占总交通量10%0.9520.9090.833中型车占总交通量15%0.9300.8700.769中型车占总交通量20%0.9090.8330.714

表9　客车专用高速公路路段实际通行能力与适应交通量N

续表9

表10一般高速公路与一条四车道客车专用+一条四车道一般高速公路适应交通量

Table 10 The adaptation traffic of a general expressway and a four-lane dedicated add a four-lane general expressway

4　结论

1)车道数都为8车道，交通组成都为中型车占总交通量5%的情况下，不同的设计速度下客车专用高速公路的实际通行能力比一般高速公路的实际通行能力提高13%，16%和24%，随着行驶速度的降低，通行能力提高幅度增大。

2)车道数都为6车道，交通组成都为中型车占总交通量5%的情况下，不同的设计速度下客车专用高速公路的实际通行能力比一般高速公路的实际通行能力提高15%，19%和27%，相同的交通组成下，随着车道数的减小，通行能力提高幅度增大。

3)在交通组成为中型车占总交通量分别为5%，10%和20%时，在一般4车道高速公路基础上修建四车道客车专用高速公路能适应的日交通量比一般的8车道高速公路提高约5%，12%和 25%。

4)在交通量组成一定的情况下，采用新建一条4车道客车高速公路比现状一般4车道高速公路进行4改8有明显优势。

5)修建客车专用高速公路比一般的高速公路更能满足通行能力的要求，为评价客货分离高速公路服务水平及技术指标的选取奠定了理论基础，并且说明高速公路客货分离拥有良好的发展前景。

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Research on the capacity of expressway which is dedicated for passenger

NI Na1, QIN Jianping1, WANG Lei2

(1. School of Highway, Chang'an University, Xi'an 710064, China;2. T.Y.Lin International Engineering Consulting (China) Co., Ltd.，Chongqing 401121, China)

In order to reflect the advantages of the separation expressway of passenger and freight in the aspect of traffic capacity, this paper compared and analyzed the passenger dedicated expressway and normal expressway. This paper begins with the definition and evaluation criteria of the passenger dedicated expressway, and analyzes the design capacity of the passenger dedicated expressway and normal expressway by using the method of mathematical analysis and comparison. The results show that the actual capacity of the dedicated expressway is more than 13% higher than that of the ordinary expressway when the lane number is eight; when the number of lanes is six, the actual capacity of the dedicated expressway is more than 15% higher than that of the ordinary expressway; In a certain traffic volume situation, comparing with the general four lanes expressway to eight lanes expressway, building a new four dedicated lanes expressway has obvious advantages. Analysis results show that the passenger dedicated expressway is more suitable for the capacity requirements than normal expressway, in other words, expressway separation of passenger and freight has good prospects for development, and provides theoretical basis for evaluation of service level and the selection of the technical indexes of the separation expressway.

traffic engineering, dedicated for passenger, expressway, design capacity, actual capacity

2015-11-29

中国博士后科学基金资助项目(2014M552397)

倪娜(1990-)，女，四川内江人，博士研究生，从事道路总体设计研究；E-mail：nina@chd.eda.cn

U412.36+6

A

1672-7029(2016)09-1864-08