摘要 為了提高干線公路穿越城鎮(zhèn)路段的行車安全性，探究車輛在干線公路穿越城鎮(zhèn)路段上的行駛特性，通過實(shí)地調(diào)研車輛的速度、加速度及駕駛員操作次數(shù)的變化的相關(guān)數(shù)據(jù)，以交通工程學(xué)和人因工程學(xué)為基礎(chǔ)，對(duì)干線公路穿越城鎮(zhèn)路段上的交通特性進(jìn)行了研究。根據(jù)干線公路穿越城鎮(zhèn)路段的道路環(huán)境特點(diǎn)，界定了公路段與城鎮(zhèn)段之間的適應(yīng)段;分析車輛實(shí)際運(yùn)行速度與設(shè)計(jì)速度之間的一致性和相鄰路段的速度協(xié)調(diào)性，確定在交叉口、中央分隔帶開口、曲線路段的安全隱患較大并且從公路至城鎮(zhèn)方向運(yùn)行速度呈遞減狀態(tài);分析公路段、適應(yīng)段和城鎮(zhèn)段相同長(zhǎng)度路段上車輛的變速次數(shù)和加速度標(biāo)準(zhǔn)，為交通控制措施的制定和道路線形設(shè)計(jì)的優(yōu)化提供參考。

　　關(guān) 鍵 詞 干線公路;穿越城鎮(zhèn);適應(yīng)段;速度;安全

　　隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化比例的不斷加大，公路穿越城鎮(zhèn)的現(xiàn)象頻繁的出現(xiàn)。城鎮(zhèn)道路與公路路側(cè)環(huán)境和交通特性差異較大，駕駛員在干線公路上駕駛車輛穿越城鎮(zhèn)時(shí)會(huì)受到環(huán)境變化影響而改變行車速度，而良好的速度一致性和協(xié)調(diào)性是路段行車安全的重要保障。

　　對(duì)于公路與城鎮(zhèn)道路之間連接路段的研究，早期Hakkert和Dillon分別研究了城鎮(zhèn)道路與公路各自的交通流特點(diǎn)[1-2]，近幾年Srinivasan和Williamson等人對(duì)城鎮(zhèn)道路和干線公路的接入口管理技術(shù)和銜接技術(shù)進(jìn)行了分析[3-4]。國(guó)內(nèi)自2000年陳培建提出了穿城鎮(zhèn)干線公路合理布局原則和應(yīng)當(dāng)注意的問題后[5]，公路與城鎮(zhèn)道路連接處的安全問題日益受到重視[6-10]。車輛行駛速度的變化是駕駛員對(duì)道路環(huán)境變化感受的直觀反饋，研究不同道路環(huán)境下的車輛行駛速度特性可以為交通控制措施的制定提供參考[11]。通過對(duì)速度的研究可以改善道路設(shè)計(jì)的合理性并提高不同類型車輛通行的安全性[12-15]。

　　可見，研究學(xué)者們已經(jīng)開始重視公路穿越城鎮(zhèn)路段的安全隱患，并且提出了中間應(yīng)該設(shè)置漸變段。所以本文首先界定公路穿越城鎮(zhèn)適應(yīng)段的概念，并且對(duì)公路段、適應(yīng)段和城鎮(zhèn)段的車輛運(yùn)行特性進(jìn)行深入的對(duì)比分析，以此來探究干線公路穿越城鎮(zhèn)段的交通特性。

　　1 公路穿越城鎮(zhèn)路段

　　1.1 干線公路穿越城鎮(zhèn)路段特點(diǎn)

　　干線公路在穿越城鎮(zhèn)的過程中，道路本身的條件和路側(cè)的環(huán)境是在不斷變化的，調(diào)查試驗(yàn)道路的實(shí)際情況之后，發(fā)現(xiàn)干線公路穿越城鎮(zhèn)路段有以下的特點(diǎn)：

　　1)干線公路大多是通過設(shè)置中央分隔帶對(duì)道路進(jìn)行分隔，交叉口密度較小且不設(shè)置信號(hào)燈，設(shè)計(jì)速度也較城鎮(zhèn)路段高;而城鎮(zhèn)道路對(duì)雙向道路進(jìn)行分隔時(shí)一般是設(shè)置護(hù)欄或者直接劃線分隔，交叉口密度較大并且基本都設(shè)置信號(hào)燈;干線公路穿越城鎮(zhèn)時(shí)，存在橫斷面的變化，如圖1a)所示，而在此前后，道路上的交通量、車速、交通組成也有明顯差別。

　　2)公路上農(nóng)用車出現(xiàn)的比例較高，如圖1b)所示，而在城鎮(zhèn)路段上，非機(jī)動(dòng)車出行是交通組成中很重要的一部分。

　　3)道路的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)置也各不相同，公路上的交通標(biāo)志標(biāo)線等安全設(shè)施有時(shí)并不完善，部分路段出現(xiàn)護(hù)欄缺失、缺少照明設(shè)備的現(xiàn)象;而城鎮(zhèn)段交通標(biāo)志較為復(fù)雜，有時(shí)略顯混亂，容易對(duì)駕駛員產(chǎn)生困擾。

　　4)公路路側(cè)會(huì)出現(xiàn)牛、羊、鳥類等動(dòng)物對(duì)行車產(chǎn)生干擾，見圖1c)。而城鎮(zhèn)路段路側(cè)的主要問題是道路街道化嚴(yán)重，見圖1d)，且路側(cè)廣告多，干擾信息量大。

　　5)環(huán)境方面公路的路側(cè)植被面積大，城鎮(zhèn)道路路側(cè)綠化相對(duì)較差。

　　1.2 適應(yīng)段的界定

　　由于城鎮(zhèn)和公路之間的交通組成是有差異的，再加上地形的限制，通常公路在穿越城鎮(zhèn)的過程中，城鎮(zhèn)道路與公路之間會(huì)出現(xiàn)短暫的不連續(xù)，此時(shí)駕駛員的心理就需要一個(gè)逐漸的適應(yīng)過程，所以將駕駛員心理逐漸適應(yīng)的路段稱為適應(yīng)段，因此適應(yīng)段分為公路至城鎮(zhèn)方向適應(yīng)段和城鎮(zhèn)至公路方向適應(yīng)段。劃分穿城鎮(zhèn)路段如圖2，圖中黑色圓點(diǎn)是指橫斷面變化處。以實(shí)際地圖為例，定義公路接近城鎮(zhèn)過程中的最后一處橫斷面變化處至城鎮(zhèn)中第一個(gè)交叉口之間的路段為公路至城鎮(zhèn)適應(yīng)段[L0]，定義城鎮(zhèn)接近公路的最后一處橫斷面變化處至公路上的第一個(gè)交叉路口之間的路段為城鎮(zhèn)至公路適應(yīng)段[L1]。鑒于公路一般為雙向多車道并且考慮到道路在建設(shè)和使用過程中的整體性，兩路段合并稱為適應(yīng)段。

　　2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

　　2.1 實(shí)驗(yàn)方案

　　為了研究干線公路穿越城鎮(zhèn)時(shí)在適應(yīng)段的車輛運(yùn)行特點(diǎn)，招募具有熟練駕駛經(jīng)驗(yàn)的男性駕駛?cè)?5人，選擇途徑北京-河北-天津的G103作為試驗(yàn)路段。實(shí)驗(yàn)儀器采用Vbox II行車信息采集器，數(shù)據(jù)調(diào)查時(shí)間為八月中旬天氣晴朗的工作日，調(diào)查時(shí)間段在早6∶00至晚18∶00進(jìn)行。

　　2.2 試驗(yàn)路段概況

　　分析京津冀地區(qū)的干線公路，發(fā)現(xiàn)北京、天津2個(gè)直轄市與河北省際交界處路況相對(duì)較差，個(gè)別地點(diǎn)道路寬度無法滿足通行需求，擁堵現(xiàn)象嚴(yán)重。沿103國(guó)道從武清城區(qū)出發(fā)到北京通州區(qū)，途經(jīng)城鎮(zhèn)34個(gè)，有6處橫穿城市道路，上行方向有60個(gè)公路接入口，穿越25個(gè)城市內(nèi)部交叉口，下行方向有54個(gè)接入口，共經(jīng)過25個(gè)城市內(nèi)交叉口。有20處道路橫斷面變化，其中有12次變化是在城鎮(zhèn)和公路銜接的區(qū)域處，圖3即為公路與城鎮(zhèn)銜接處的橫斷面變化。

　　3 數(shù)據(jù)分析

　　3.1 車輛速度一致性分析

　　行車速度是影響事故發(fā)生的重要因素，基于速度差可以對(duì)路段線型進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。基于運(yùn)行速度一致性評(píng)價(jià)道路線型的標(biāo)準(zhǔn)見表1。

　　車輛在實(shí)際道路上行駛時(shí)，駕駛員會(huì)隨著路況、道路線形、周邊環(huán)境等因素的變化不斷調(diào)整行車速度，如圖4所示，即為實(shí)測(cè)公路段上的車輛運(yùn)行速度與路段的設(shè)計(jì)速度進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行速度不是一成不變的，行車速度不斷波動(dòng)，個(gè)別地點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)較大的變化。圖中a、b、c、d區(qū)域分別對(duì)應(yīng)著匝道、交叉口、中分帶開口處、曲線段。

　　由圖4可知，車輛在不同路段的運(yùn)行速度是不同的，在實(shí)驗(yàn)路段上絕大部分時(shí)間的實(shí)際行車速度都低于設(shè)計(jì)速度要求，出現(xiàn)超速的情況較少。明顯的，在交叉口、中央分隔帶開口、曲線路段的實(shí)際運(yùn)行速度出現(xiàn)凹變化，速度從高位降至一定范圍，在通過這些區(qū)域后速度又有大幅提升，所以在這些路段是存在明顯的安全隱患的。

　　3.2 車輛速度協(xié)調(diào)性分析

　　車輛在道路上行駛時(shí)速度的波動(dòng)越大，車輛發(fā)生事故的概率會(huì)越大，相鄰路段之間的運(yùn)行速度是否協(xié)調(diào)體現(xiàn)在相鄰路段之間車輛運(yùn)行速度的差值，相鄰路段之間速度變化微小且緩和表明路線的協(xié)調(diào)性良好，而速度變化越大則表明相鄰路段的路線協(xié)調(diào)性越差。其中速度差的數(shù)學(xué)公式如下式：

　　|Δv85|=|v85i-v85(i-1)| ， (1)

　　式中：|Δv85|表示相鄰兩路段的85%位車速的差值;|v85i|表示調(diào)查斷面i上的85%位車速;|v85(i-1)|表示連續(xù)路段上斷面i的前一斷面的85%位車速。

　　文獻(xiàn)[16]規(guī)定當(dāng)|Δv85|>20 km/h時(shí)，可以認(rèn)為運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性不良，因此車輛行駛速度作為評(píng)價(jià)道路安全性的重要標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行速度差值必須小于或等于20 km/h才能滿足安全行車的要求。車輛在干線公路上行駛，在穿越城鎮(zhèn)的過程中速度變化明顯，圖5為車輛從公路駛向城鎮(zhèn)路段時(shí)的運(yùn)行速度變化示意圖。

　　可見，車輛從公路駛向城鎮(zhèn)道路的過程中，由于道路環(huán)境在不斷的發(fā)生變化，駕駛員依據(jù)道路周圍環(huán)境及路線標(biāo)志來對(duì)駕駛狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，逐漸降低車速，在到達(dá)城鎮(zhèn)路段的時(shí)候把速度降低至城市道路的要求。

　　統(tǒng)計(jì)分析實(shí)車試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，繪制公路段、適應(yīng)段、城鎮(zhèn)段的車速累積頻率及對(duì)應(yīng)速度如圖6。由圖6可知，試驗(yàn)路段上實(shí)際行駛過程中，在公路段上的第85位車速為68.57 km/h，在城鎮(zhèn)段上第85位車速為39.54 km/h，在適應(yīng)段上第85位車速為51.46 km/h，確定車輛在從公路至城鎮(zhèn)方向行駛時(shí)，行駛速度是逐漸減小的，適應(yīng)段的行車速度介于公路段和城鎮(zhèn)段之間。規(guī)范對(duì)于公路路段和城鎮(zhèn)路段有明確的設(shè)計(jì)速度的規(guī)定，并且兩者是不同的，在適應(yīng)段沒有特別的速度要求，而這里的速度差別表明車輛在適應(yīng)段行駛時(shí)速度與前后路段有明顯的區(qū)別。

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