穿城镇道路交通流特性

乔建刚, 郭 蕊, 李维东

(1.河北工业大学土木与交通学院， 天津 300401； 2.天津市交通工程绿色材料技术研究中心， 天津 300401)

随着城镇化建设步伐的加快，很多过境公路与城镇主干路合并，过境公路在承担过境交通压力的同时还兼有城镇道路的功能，需同时满足过境交通及城镇居民的出行要求。张惠玲等[1]运用统计分析方法，研究公路穿村镇路段机动车与行人的冲突问题。倪娜等[2]用图表分析法和综合对比分析法研究山区高速公路桥隧密集路段交通流特性。乔建刚等[3]研究穿城镇干线公路的适应段长度以及驾驶员注视与扫视特性。牛世峰等[4]基于Logit模型研究城乡接合部区域不同车型的行车安全性。Wang等[5]研究得出位于郊区的路段事故轻度伤害、重伤和完全碰撞的频率较高。王雪松等[6]运用分层贝叶斯模型研究郊区干线公路安全性，基于交通分析小区研究城郊公路事故，得出城郊公路长度、接入口密度、信控交叉口密度、路网形态等均对城郊公路安全有显著影响。魏中华等[7]采用“空间数据分析”的方法，分析城乡接合部公路高风险区域形成原因并提出治理方法。刘唐志等[8]分析城乡接合部公路特点和交通事故的规律，从设计、施工及运营方面提出改善交通安全现状的对策。现有研究主要集中在城镇道路事故成因、事故分布、行车安全性及高速公路交通流特性等方面，对穿城镇道路交通特性研究较少。现将穿城镇道路划分为公路段、适应段、城镇段，从车速和车头时距两个方面研究穿城镇道路的交通流特性。

1 数据采集方案

1.1 数据采集地点及数据采集仪器

数据采集地点为G103国道安平镇、大孟庄镇，G112国道信安镇，G110国道狼山乡。数据采集时间为2019年6月24—28日、2019年7月23—24日，调查时段为7:00—10:00，16:00—19:00。

数据采集仪器为AxlelightRLU-11路侧激光车辆分型统计系统，如图1所示，适用于多车道车辆分型数据信息的统计。路侧激光的现场安装需携带笔记本电脑和数据连接线，现场调节激光束的角度，确保激光束都打在车轮上，才可以记录相应分车型数据。

1.2 路段界定

参考文献[3,9]，将穿城镇道路分为城镇段、适应段、公路段三部分进行研究，各调查点位置示意图如图2所示。

图1 路侧激光车辆分型统计系统Fig.1 Roadside laser vehicle classification statistics system

图2 数据采集点位置示意图Fig.2 Schematic diagram of data collection point location

2 穿城镇道路速度特性分析

2.1 穿城镇段车速分析

路侧激光车辆分型统计系统统计的车辆类型共8类，如表1所示。将车辆分为小型车及大型车两类，其中1～3类型车辆划分为小型车，4～8类型车辆划分为大型车。

表1 车型分类Table 1 Vehicle classification

2.1.1 公路段、适应段、城镇段车速分析

依据表1分类统计公路段、适应段及城镇段小型车、大型车车速，并用Origin软件统计分析得出各路段地点车速频率分布及Gauss拟合曲线，如图3所示。

图3 公路段、适应段和城镇段车速频率分布Fig.3 Velocity frequency distribution in highway adaptation and urban section

由图3(a)可知，公路段进城镇、出城镇的大型车车速最高频率比小型车高6.02%、6.25%。公路段进城镇方向大型车、小型车车速众数分别为60.4 km/h和61.4 km/h，差值-1 km/h，小型车速度较大型车略高；出城镇方向大型车、小型车车速众数分别为62.9 km/h和66.7 km/h，差值-3.8 km/h。公路段出城镇大型车、小型车车速众数比进城镇高2.5 km/h和5.3 km/h，增加4.14%和8.63%，说明驶出城镇后，小型车速度变化比大型车更大。

由图3(b)可知，适应段进城镇、出城镇的大型车车速最高频率比小型车高7.04%、11.72%。适应段进城镇方向大型车、小型车车速众数分别为48.7 km/h和49.3 km/h，差值-0.6 km/h，说明进城镇前的适应段，小型车速度较大型车略高；出城镇方向大型车、小型车车速众数分别为55.3 km/h和54.6 km/h，差值0.7 km/h，说明驶出城镇时，大型车速度比小型车略高。适应段出城镇大型车、小型车车速众数比进城镇高6.6 km/h和5.3 km/h，增加13.6%和10.8%，大型车速度变化比小型车更大。

由图3(c)可知，城镇段进城镇大型车车速最高频率比小型车高1.85%，出城镇大型车车速最高频率比小型车低1.59%。城镇段进城镇大型车、小型车车速众数分别为22.3 km/h和24.0 km/h，差值-1.7 km/h；出城镇方向大型车、小型车车速众数分别为24.3 km/h和25.6 km/h，差值-1.3 km/h，说明进、出城镇时，小型车速度较大型车略高。城镇段出城镇大型车及小型车车速众数比进城镇高2.0 km/h和1.6 km/h，增加9.0%和6.7%，大型车速度变化比小型车更大。

2.1.2 大型车、小型车地点车速分析

大型车、小型车地点车速频率分布及Gauss拟合曲线如图4所示。

图4 大型车、小型车车速频率分布Fig.4 Large vehicle and small vehicle velocity frequency distribution

由图4可知，公路段及适应段大型车车速频率分布较小型车更加集中。在公路穿城镇路段行驶时，大型车速度变化趋势较小型车更加平顺。小型车车速众数在适应段、城镇段相差较小；大型车在适应段和城镇段的进城镇方向与出城镇方向的速度变化比小型车大，且适应段出城镇方向大型车速度比小型车高，说明大型车在适应段和城镇段较小型车有更明显的提速行为。

2.1.3 车速频率分布拟合

不同路段的车速频率分布Gauss拟合公式如式(1)所示，拟合参数、残差平方及相关系数如表2所示。

(1)

式(1)中：v、xc为车速，km/h；y、y0为频率，%。

表2 车速频率分布拟合参数

2.2 穿城镇段速度空间分布特性

计算得出3个数据采集点进城镇、出城镇的小型车及大型车15%车速、平均车速及85%车速，如表3所示。

表3 数据采集点车速Table 3 Velocity of data collection point

(1)公路段及城镇段小型车车速较高，适应段大型车车速较高。公路段、城镇段进城镇方向小型车平均车速比大型车高2.0%、10.1%，出城镇方向小型车平均车速比大型车高3.9%、9.6%。适应段进城镇、出城镇方向大型车平均车速比小型车高0.4%、3.5%。

(2)各路段出城镇车辆平均车速均比进城镇车辆高。公路段、适应段、城镇段小型车出城镇平均车速比进城镇高5.2%、8.1%、4.8%，大型车出城镇平均车速比进城镇高3.3%、11.4%、5.3%。

3 车头时距分析

3.1 车头时距频率分布

在同一调查路段进城镇、出城镇车辆车头时距分布规律差别较小，因此在研究过程中未考虑车辆行驶方向对车头时距分布特征的影响。公路段、适应段、城镇段的车头时距频率分布如图5所示。

图5 公路段、适应段和城镇段车头时距频率分布Fig.5 Time headway frequency distribution in highway, adaptation and urban section

由图5可以看出，车头时距分布呈现逐渐减小的趋势，且大部分车头时距在30 s以下。公路段54.7%的车辆车头时距在10 s内，75.6%的车辆车头时距在20 s内，86.8%的车辆车头时距在30 s内。适应段51.8%的车辆车头时距在10 s内，73.6%的车辆车头时距在20 s内，84.9%的车辆车头时距在30 s内。城镇段60.5%的车辆车头时距在10 s内，81.0%的车辆车头时距在20 s内，89.9%的车辆车头时距在30 s内。

3.2 车头时距累计频率

公路段、适应段、城镇段的车头时距累计频率如图6所示。

图6 车头时距累计频率Fig.6 Cumulative frequency of time headway

城镇段车头时距累计频率增速最大，40 s左右达到100%。公路段、适应段车头时距累计频率25 s前增长趋势一致，25 s后公路段增速较大，公路段、适应段车头时距累计频率分别在50 s和60 s左右达到100%。城镇段车头时距累计频率最大，公路段次之，适应段最小，表明在适应段车头时距较大，驾驶员驾驶谨慎。

4 结论

(1)公路段出城镇大型车、小型车车速众数比进城镇增加4.14%、8.63%；适应段出城镇大型车、小型车车速众数比进城镇增加13.6%、10.8%。城镇段出城镇大型车及小型车车速众数比进城镇增加9.0%、6.7%。公路段小型车速度变化比大型车大，适应段及城镇段大型车速度变化比小型车大。

(2)大型车车速频率分布更加集中。出城镇车辆的车速均比进城镇车辆车速高。公路段、适应段、城镇段小型车出城镇平均速度比进城镇高5.2%、8.1%、4.8%，大型车出城镇平均速度比进城镇高3.3%、11.4%、5.3%。

(3)公路段、城镇段小型车比大型车平均车速高，适应段进城镇、出城镇方向大型车比小型车平均车速高0.4%、3.5%，大型车驶出城镇时加速行为明显。

(4)车头时距分布呈现逐渐减小的趋势，绝大部分车头时距在30 s以内。公路段、适应段、城镇段85%的车辆车头时距在25.4、28.2、21.3 s内。适应段车头时距较大，驾驶员更加谨慎。