穿城鎮(zhèn)道路交通流特性

喬建剛, 郭 蕊, 李維東

(1.河北工業(yè)大學(xué)土木與交通學(xué)院， 天津 300401； 2.天津市交通工程綠色材料技術(shù)研究中心， 天津 300401)

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐的加快，很多過境公路與城鎮(zhèn)主干路合并，過境公路在承擔過境交通壓力的同時還兼有城鎮(zhèn)道路的功能，需同時滿足過境交通及城鎮(zhèn)居民的出行要求。張惠玲等[1]運用統(tǒng)計分析方法，研究公路穿村鎮(zhèn)路段機動車與行人的沖突問題。倪娜等[2]用圖表分析法和綜合對比分析法研究山區(qū)高速公路橋隧密集路段交通流特性。喬建剛等[3]研究穿城鎮(zhèn)干線公路的適應(yīng)段長度以及駕駛員注視與掃視特性。牛世峰等[4]基于Logit模型研究城鄉(xiāng)接合部區(qū)域不同車型的行車安全性。Wang等[5]研究得出位于郊區(qū)的路段事故輕度傷害、重傷和完全碰撞的頻率較高。王雪松等[6]運用分層貝葉斯模型研究郊區(qū)干線公路安全性，基于交通分析小區(qū)研究城郊公路事故，得出城郊公路長度、接入口密度、信控交叉口密度、路網(wǎng)形態(tài)等均對城郊公路安全有顯著影響。魏中華等[7]采用“空間數(shù)據(jù)分析”的方法，分析城鄉(xiāng)接合部公路高風(fēng)險區(qū)域形成原因并提出治理方法。劉唐志等[8]分析城鄉(xiāng)接合部公路特點和交通事故的規(guī)律，從設(shè)計、施工及運營方面提出改善交通安全現(xiàn)狀的對策?，F(xiàn)有研究主要集中在城鎮(zhèn)道路事故成因、事故分布、行車安全性及高速公路交通流特性等方面，對穿城鎮(zhèn)道路交通特性研究較少?，F(xiàn)將穿城鎮(zhèn)道路劃分為公路段、適應(yīng)段、城鎮(zhèn)段，從車速和車頭時距兩個方面研究穿城鎮(zhèn)道路的交通流特性。

1 數(shù)據(jù)采集方案

1.1 數(shù)據(jù)采集地點及數(shù)據(jù)采集儀器

數(shù)據(jù)采集地點為G103國道安平鎮(zhèn)、大孟莊鎮(zhèn)，G112國道信安鎮(zhèn)，G110國道狼山鄉(xiāng)。數(shù)據(jù)采集時間為2019年6月24—28日、2019年7月23—24日，調(diào)查時段為7:00—10:00，16:00—19:00。

數(shù)據(jù)采集儀器為AxlelightRLU-11路側(cè)激光車輛分型統(tǒng)計系統(tǒng)，如圖1所示，適用于多車道車輛分型數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計。路側(cè)激光的現(xiàn)場安裝需攜帶筆記本電腦和數(shù)據(jù)連接線，現(xiàn)場調(diào)節(jié)激光束的角度，確保激光束都打在車輪上，才可以記錄相應(yīng)分車型數(shù)據(jù)。

1.2 路段界定

參考文獻[3,9]，將穿城鎮(zhèn)道路分為城鎮(zhèn)段、適應(yīng)段、公路段三部分進行研究，各調(diào)查點位置示意圖如圖2所示。

圖1 路側(cè)激光車輛分型統(tǒng)計系統(tǒng)Fig.1 Roadside laser vehicle classification statistics system

圖2 數(shù)據(jù)采集點位置示意圖Fig.2 Schematic diagram of data collection point location

2 穿城鎮(zhèn)道路速度特性分析

2.1 穿城鎮(zhèn)段車速分析

路側(cè)激光車輛分型統(tǒng)計系統(tǒng)統(tǒng)計的車輛類型共8類，如表1所示。將車輛分為小型車及大型車兩類，其中1～3類型車輛劃分為小型車，4～8類型車輛劃分為大型車。

表1 車型分類Table 1 Vehicle classification

2.1.1 公路段、適應(yīng)段、城鎮(zhèn)段車速分析

依據(jù)表1分類統(tǒng)計公路段、適應(yīng)段及城鎮(zhèn)段小型車、大型車車速，并用Origin軟件統(tǒng)計分析得出各路段地點車速頻率分布及Gauss擬合曲線，如圖3所示。

圖3 公路段、適應(yīng)段和城鎮(zhèn)段車速頻率分布Fig.3 Velocity frequency distribution in highway adaptation and urban section

由圖3(a)可知，公路段進城鎮(zhèn)、出城鎮(zhèn)的大型車車速最高頻率比小型車高6.02%、6.25%。公路段進城鎮(zhèn)方向大型車、小型車車速眾數(shù)分別為60.4 km/h和61.4 km/h，差值-1 km/h，小型車速度較大型車略高；出城鎮(zhèn)方向大型車、小型車車速眾數(shù)分別為62.9 km/h和66.7 km/h，差值-3.8 km/h。公路段出城鎮(zhèn)大型車、小型車車速眾數(shù)比進城鎮(zhèn)高2.5 km/h和5.3 km/h，增加4.14%和8.63%，說明駛出城鎮(zhèn)后，小型車速度變化比大型車更大。

由圖3(b)可知，適應(yīng)段進城鎮(zhèn)、出城鎮(zhèn)的大型車車速最高頻率比小型車高7.04%、11.72%。適應(yīng)段進城鎮(zhèn)方向大型車、小型車車速眾數(shù)分別為48.7 km/h和49.3 km/h，差值-0.6 km/h，說明進城鎮(zhèn)前的適應(yīng)段，小型車速度較大型車略高；出城鎮(zhèn)方向大型車、小型車車速眾數(shù)分別為55.3 km/h和54.6 km/h，差值0.7 km/h，說明駛出城鎮(zhèn)時，大型車速度比小型車略高。適應(yīng)段出城鎮(zhèn)大型車、小型車車速眾數(shù)比進城鎮(zhèn)高6.6 km/h和5.3 km/h，增加13.6%和10.8%，大型車速度變化比小型車更大。

由圖3(c)可知，城鎮(zhèn)段進城鎮(zhèn)大型車車速最高頻率比小型車高1.85%，出城鎮(zhèn)大型車車速最高頻率比小型車低1.59%。城鎮(zhèn)段進城鎮(zhèn)大型車、小型車車速眾數(shù)分別為22.3 km/h和24.0 km/h，差值-1.7 km/h；出城鎮(zhèn)方向大型車、小型車車速眾數(shù)分別為24.3 km/h和25.6 km/h，差值-1.3 km/h，說明進、出城鎮(zhèn)時，小型車速度較大型車略高。城鎮(zhèn)段出城鎮(zhèn)大型車及小型車車速眾數(shù)比進城鎮(zhèn)高2.0 km/h和1.6 km/h，增加9.0%和6.7%，大型車速度變化比小型車更大。

2.1.2 大型車、小型車地點車速分析

大型車、小型車地點車速頻率分布及Gauss擬合曲線如圖4所示。

圖4 大型車、小型車車速頻率分布Fig.4 Large vehicle and small vehicle velocity frequency distribution

由圖4可知，公路段及適應(yīng)段大型車車速頻率分布較小型車更加集中。在公路穿城鎮(zhèn)路段行駛時，大型車速度變化趨勢較小型車更加平順。小型車車速眾數(shù)在適應(yīng)段、城鎮(zhèn)段相差較?。淮笮蛙囋谶m應(yīng)段和城鎮(zhèn)段的進城鎮(zhèn)方向與出城鎮(zhèn)方向的速度變化比小型車大，且適應(yīng)段出城鎮(zhèn)方向大型車速度比小型車高，說明大型車在適應(yīng)段和城鎮(zhèn)段較小型車有更明顯的提速行為。

2.1.3 車速頻率分布擬合

不同路段的車速頻率分布Gauss擬合公式如式(1)所示，擬合參數(shù)、殘差平方及相關(guān)系數(shù)如表2所示。

(1)

式(1)中：v、xc為車速，km/h；y、y0為頻率，%。

表2 車速頻率分布擬合參數(shù)

2.2 穿城鎮(zhèn)段速度空間分布特性

計算得出3個數(shù)據(jù)采集點進城鎮(zhèn)、出城鎮(zhèn)的小型車及大型車15%車速、平均車速及85%車速，如表3所示。

表3 數(shù)據(jù)采集點車速Table 3 Velocity of data collection point

(1)公路段及城鎮(zhèn)段小型車車速較高，適應(yīng)段大型車車速較高。公路段、城鎮(zhèn)段進城鎮(zhèn)方向小型車平均車速比大型車高2.0%、10.1%，出城鎮(zhèn)方向小型車平均車速比大型車高3.9%、9.6%。適應(yīng)段進城鎮(zhèn)、出城鎮(zhèn)方向大型車平均車速比小型車高0.4%、3.5%。

(2)各路段出城鎮(zhèn)車輛平均車速均比進城鎮(zhèn)車輛高。公路段、適應(yīng)段、城鎮(zhèn)段小型車出城鎮(zhèn)平均車速比進城鎮(zhèn)高5.2%、8.1%、4.8%，大型車出城鎮(zhèn)平均車速比進城鎮(zhèn)高3.3%、11.4%、5.3%。

3 車頭時距分析

3.1 車頭時距頻率分布

在同一調(diào)查路段進城鎮(zhèn)、出城鎮(zhèn)車輛車頭時距分布規(guī)律差別較小，因此在研究過程中未考慮車輛行駛方向?qū)囶^時距分布特征的影響。公路段、適應(yīng)段、城鎮(zhèn)段的車頭時距頻率分布如圖5所示。

圖5 公路段、適應(yīng)段和城鎮(zhèn)段車頭時距頻率分布Fig.5 Time headway frequency distribution in highway, adaptation and urban section

由圖5可以看出，車頭時距分布呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢，且大部分車頭時距在30 s以下。公路段54.7%的車輛車頭時距在10 s內(nèi)，75.6%的車輛車頭時距在20 s內(nèi)，86.8%的車輛車頭時距在30 s內(nèi)。適應(yīng)段51.8%的車輛車頭時距在10 s內(nèi)，73.6%的車輛車頭時距在20 s內(nèi)，84.9%的車輛車頭時距在30 s內(nèi)。城鎮(zhèn)段60.5%的車輛車頭時距在10 s內(nèi)，81.0%的車輛車頭時距在20 s內(nèi)，89.9%的車輛車頭時距在30 s內(nèi)。

3.2 車頭時距累計頻率

公路段、適應(yīng)段、城鎮(zhèn)段的車頭時距累計頻率如圖6所示。

圖6 車頭時距累計頻率Fig.6 Cumulative frequency of time headway

城鎮(zhèn)段車頭時距累計頻率增速最大，40 s左右達到100%。公路段、適應(yīng)段車頭時距累計頻率25 s前增長趨勢一致，25 s后公路段增速較大，公路段、適應(yīng)段車頭時距累計頻率分別在50 s和60 s左右達到100%。城鎮(zhèn)段車頭時距累計頻率最大，公路段次之，適應(yīng)段最小，表明在適應(yīng)段車頭時距較大，駕駛員駕駛謹慎。

4 結(jié)論

(1)公路段出城鎮(zhèn)大型車、小型車車速眾數(shù)比進城鎮(zhèn)增加4.14%、8.63%；適應(yīng)段出城鎮(zhèn)大型車、小型車車速眾數(shù)比進城鎮(zhèn)增加13.6%、10.8%。城鎮(zhèn)段出城鎮(zhèn)大型車及小型車車速眾數(shù)比進城鎮(zhèn)增加9.0%、6.7%。公路段小型車速度變化比大型車大，適應(yīng)段及城鎮(zhèn)段大型車速度變化比小型車大。

(2)大型車車速頻率分布更加集中。出城鎮(zhèn)車輛的車速均比進城鎮(zhèn)車輛車速高。公路段、適應(yīng)段、城鎮(zhèn)段小型車出城鎮(zhèn)平均速度比進城鎮(zhèn)高5.2%、8.1%、4.8%，大型車出城鎮(zhèn)平均速度比進城鎮(zhèn)高3.3%、11.4%、5.3%。

(3)公路段、城鎮(zhèn)段小型車比大型車平均車速高，適應(yīng)段進城鎮(zhèn)、出城鎮(zhèn)方向大型車比小型車平均車速高0.4%、3.5%，大型車駛出城鎮(zhèn)時加速行為明顯。

(4)車頭時距分布呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢，絕大部分車頭時距在30 s以內(nèi)。公路段、適應(yīng)段、城鎮(zhèn)段85%的車輛車頭時距在25.4、28.2、21.3 s內(nèi)。適應(yīng)段車頭時距較大，駕駛員更加謹慎。