減速車(chē)道合理長(zhǎng)度的確定

1、減速車(chē)道合理長(zhǎng)度的確定安全角度減速車(chē)道合理長(zhǎng)度的確定傳統(tǒng)的減速車(chē)道長(zhǎng)度設(shè)計(jì)均是從安全角度出發(fā)，考慮主線(xiàn)設(shè)計(jì)速度與匝道設(shè)計(jì)速度的差異，減速車(chē)道設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度滿(mǎn)足車(chē)輛減速過(guò)程的要求，能夠使車(chē)輛在較為舒適的條件下將速度降至 匝道的限速，從而保證車(chē)輛運(yùn)行的安全。從安全角度的減速車(chē)道長(zhǎng)度計(jì)算主要考慮車(chē)輛從主線(xiàn)分流時(shí)的減速過(guò)程，國(guó)外有許多不盡相同的假設(shè)，以美國(guó)AASHT和日本為典型。美國(guó)AASHT認(rèn)為車(chē)輛先按主線(xiàn)的平均行 車(chē)速度從減速車(chē)道的漸變段或三角段進(jìn)入減速車(chē)道，然后減速進(jìn)入匝道主體段，其減速過(guò)程分為兩次，第一次是采用發(fā)動(dòng)機(jī)減速，第二次是利用制動(dòng)器減速， 到達(dá)匝道端部時(shí)速度達(dá)到匝道的限速。日本的假設(shè)是車(chē)輛

2、以該公路平均速度通過(guò)減速車(chē)道前段，在漸變段時(shí)利用發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始減速，后利用制動(dòng)器減速，到達(dá)匝道 端部時(shí)，車(chē)輛運(yùn)行速度滿(mǎn)足匝道的限速要求。美國(guó)和日本的車(chē)輛減速過(guò)程不同之處在于其減速始 端的位置，而相同之處是均肯定了采用二次減速的假設(shè)，首先利用發(fā)動(dòng)機(jī)減速，然后利用制動(dòng)器 減速。根據(jù)這兩種不同的假設(shè)，美國(guó)和日本對(duì)出口匝道減速車(chē)道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也存在一定的差異。文獻(xiàn)11121314均給出了平行式和直接式減速車(chē)道長(zhǎng)度的計(jì)算公式。直接式減速車(chē)道長(zhǎng)度：-V tL-J+L2 ot1 W13.6 225.92 a2(v 3.6at) v?(6-2)平行式減速車(chē)道長(zhǎng)度：，LL式中：l 全部減速車(chē)道長(zhǎng)度，mls( Vl廠(chǎng)

3、3.62 一期25.92a2(曲)Li 2 一漸變段長(zhǎng)度和減速車(chē)道長(zhǎng)度，mV0,V|jV2 一分別代表車(chē)輛進(jìn)入減速車(chē)道的初速度、漸變段末端的速度和匝道端部的速度，m/s ；發(fā)動(dòng)機(jī)減速持續(xù)時(shí)間，s ；ai, a2 分別表示發(fā)動(dòng)機(jī)減速和制動(dòng)器減速的減速度，m/s2;表1美國(guó)規(guī)范中減速車(chē)道最小長(zhǎng)度主線(xiàn)設(shè)計(jì)速度（km/h）匝道設(shè)計(jì)速度（km/h）25304050607080減速車(chē)道長(zhǎng)度（m）506056466080766648一一一70102988670548012211810692806090142138128118106846010016015614813812610482110176172164

4、154140120100表2日本規(guī)范減速車(chē)道最低長(zhǎng)度減速車(chē)道類(lèi)型主線(xiàn)設(shè)計(jì)速度120100806050單車(chē)道10090807050雙車(chē)道車(chē)道三角段7060504540我國(guó)公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD20-2006) 15也給出了減速車(chē)道長(zhǎng)度的參 考值，相比美國(guó)和 日本規(guī)范而言，減速車(chē)道的值存在一些差異，主要是根據(jù)減速車(chē)道類(lèi)別和主線(xiàn)的設(shè)計(jì)車(chē)速來(lái)確定 減速車(chē)道的長(zhǎng)度，對(duì)于匝道設(shè)計(jì)速度和匝道連接處等待時(shí)間的影響并未明確指出。在交通量較小時(shí)，我國(guó)目前的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)能夠滿(mǎn)足車(chē)流的運(yùn)行要求，但隨著高速公路交通量的增加，車(chē)流密度增大，當(dāng)匝道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)減速車(chē)道長(zhǎng)度不足，影 響運(yùn)

5、行安全和效率。表3我國(guó)公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范關(guān)于減速車(chē)道長(zhǎng)度參考值減速車(chē)道類(lèi)型主線(xiàn)設(shè)計(jì)速度(km/h)12010080單車(chē)道減速車(chē)道145125110漸變段1009080雙車(chē)道減速車(chē)道225190170漸變段908070(二)基于運(yùn)行效率最優(yōu)的減速車(chē)道合理長(zhǎng)度的研究從國(guó)內(nèi)外對(duì)高速公路出口匝道上減速車(chē)道的研究來(lái)看，巳有的成果重點(diǎn)關(guān)注匝道車(chē)流的運(yùn)行安全，減速車(chē)道長(zhǎng)度計(jì)算結(jié)果是通過(guò)假設(shè)車(chē)輛從主線(xiàn)至匝道端部安全的將速度降 至匝道限速，從而保證車(chē)流運(yùn)行的安全，因此在各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中給出的參考值均是減速車(chē)道的最低 值。明顯的，減速車(chē)道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的確定是以單個(gè)車(chē)輛的減速過(guò)程為基礎(chǔ)的，因此確定其最低長(zhǎng)度 的時(shí)候?qū)?chē)流整體

6、運(yùn)行的特征缺乏關(guān)注，當(dāng)交通量較小時(shí)，駛離高速公路的車(chē)輛之間幾乎不存在 相互干擾，在減速車(chē)道上的減速過(guò)程符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范計(jì)算中的假設(shè)過(guò)程。當(dāng)交通量增大，駛離高速公路車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)過(guò)程不僅僅取決于匝道本身設(shè)施的條件，由于車(chē)輛間相互干擾而不能夠符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的假設(shè)過(guò)程。因此，減速車(chē)道長(zhǎng)度的確定，應(yīng)在滿(mǎn)足單個(gè)車(chē)輛減速運(yùn)行中 的安全要求基礎(chǔ)上，考慮整體車(chē)流的運(yùn)行效率。本文中確定減速車(chē)道合理長(zhǎng)度步驟略去匝道連接處通行能力與匝道主體段通行能力的對(duì)比， 直接求得使得匝道連接處通行能力最大的減速車(chē)道合理長(zhǎng)度，與安全性條件相比求得合理的減速 車(chē)道長(zhǎng)度。元胞自動(dòng)機(jī)模型中，主線(xiàn)最高速度為5( 135km/h)，匝道設(shè)計(jì)速度為

7、80km/h,本文模擬實(shí)際運(yùn) 行中所需的減速車(chē)道長(zhǎng)度。i .直接式減速車(chē)道從運(yùn)行效率角度分析直接式減速車(chē)道合理長(zhǎng)度，充分利用和深入延續(xù)第五章節(jié)研究成果，設(shè) 定駛離高速公路車(chē)輛比例為15%慢車(chē)比例為25%使減速車(chē)道長(zhǎng)度以步長(zhǎng)2從2增加至50,記錄減速車(chē)道長(zhǎng)度與匝道連接處通過(guò)交通量變化。從圖1中可以看 出，不同的車(chē)輛到達(dá)率條件下，減速車(chē)道長(zhǎng)度對(duì)匝道連接處通過(guò)的交通量存在不同的影響，在到 達(dá)率較小的情形下，曲線(xiàn)基本與橫軸保持平行，說(shuō)明減速車(chē)道長(zhǎng)度能夠滿(mǎn)足較少車(chē)輛的運(yùn)行要 求，當(dāng)車(chē)輛到達(dá)率增大，駛離高速公路車(chē)輛數(shù)增加，匝道連接處車(chē)輛運(yùn)行相互干擾，不同的減速車(chē)道長(zhǎng)度影響通過(guò)的最大交 通量。9000 沖U

8、0 rouo 6000 BOO O 10003Q0Q 20U0 10U0. .1.1 la1bda1OA OE*1 出 mUOLL !h*t1um1aJ0|IS ”-八 lajLdlOn 20TIsdaXL S*T- 川 r ”下T 嚴(yán) f x 疊$ I I *屠 1-LaxdaO. 3D-就-么一 一:1 X-X= H-M4GH 10 12 14 Lb 1# 20 22 劉甌 283032創(chuàng)波龍 40 羿 44464KSO圖1直接式減速車(chē)道長(zhǎng)度對(duì)通行效率的影響模型設(shè)定了一定的到達(dá)率、駛離高速公路車(chē)輛比例以及快慢車(chē)比例，得出了通過(guò)匝道連接 處的最大交通量，進(jìn)而確定不同駛離高速公路交通量條件下最

9、優(yōu)的減速車(chē)道長(zhǎng)度表4直接式減速車(chē)道合理長(zhǎng)度到達(dá)率0.100.150.200.250.300.35通過(guò)最大交通量（輛小客車(chē)/h）280041005200660078807930減速車(chē)道長(zhǎng)度（兀胞）26-2826-3030-3630-3632-3838-40減速車(chē)道長(zhǎng)度（m）195-210195-225225-270225-270240-285285-300由程序運(yùn)行顯示，當(dāng)車(chē)輛到達(dá)率lambda0.35時(shí)，D路段達(dá)到50個(gè)元胞長(zhǎng) 度時(shí)，仍然發(fā)生 嚴(yán)重的排隊(duì)擁擠現(xiàn)象，然而考慮到安全問(wèn)題，減速車(chē)道長(zhǎng)度設(shè)置 不宜過(guò)長(zhǎng)，因此當(dāng)車(chē)輛到達(dá)率 lambda0.35時(shí)，減速車(chē)道長(zhǎng)度可設(shè)置在300-375m2.平

10、行式減速車(chē)道與直接式減速車(chē)道類(lèi)似，延續(xù)和深入本文第五章研究成果，設(shè)定駛離高速公路車(chē)輛比例為15%慢車(chē)比例為25%令車(chē)輛到達(dá)率從0至05以005步長(zhǎng)逐步增大，待運(yùn)行穩(wěn)定后記錄減速車(chē)道長(zhǎng)度與匝道連接處通過(guò)的最大交通量關(guān)系。根據(jù)圖6-2可知， 減速車(chē)道長(zhǎng)度與匝道連接處通過(guò)的最大交通量關(guān)系曲線(xiàn)與直接式減速車(chē)道存在類(lèi)似的現(xiàn)象，在交 通量較小時(shí)，曲線(xiàn)基本與橫軸保持平行，與直接式減速車(chē)道相比，其容納的交通量更大，在到達(dá) 率為0.20時(shí)開(kāi)始有較大的波動(dòng)，而影響直接式減速車(chē)道的車(chē)輛到達(dá)率為015。對(duì)比較高的車(chē)輛到達(dá)率條件下，平行式減速車(chē)道通過(guò)的最大交通量要比直接式減速車(chē)道通過(guò)交通量要高，其適應(yīng)的減速 車(chē)道長(zhǎng)度也

11、存在一定的差異。圖2平行式減速車(chē)道長(zhǎng)度對(duì)通行能力的影響同理，模型設(shè)定了一定的到達(dá)率和駛離高速公路車(chē)輛比例，得出了通過(guò)匝道 連接處的最大交通 量，進(jìn)而確定不同駛離高速公路交通量條件下最優(yōu)的減速車(chē)道長(zhǎng)度。表5平行式減速車(chē)道合理長(zhǎng)度到達(dá)率0.100.150.200.250.300.35通過(guò)最大交通量（輛小客車(chē)/h）282041105400657078208270減速車(chē)道長(zhǎng)度（元胞）24-2830-3632-3436-4038-4240-46減速車(chē)道長(zhǎng)度（m）180-210225-270240-255270-300285-315300-345由程序運(yùn)行顯示，當(dāng)車(chē)輛到達(dá)率lambda0.35時(shí)，D路段達(dá)

12、到50個(gè)元胞長(zhǎng) 度時(shí)，仍然發(fā)生嚴(yán)重的排隊(duì) 擁擠現(xiàn)象，然而考慮到安全問(wèn)題，減速車(chē)道長(zhǎng)度設(shè)置 不宜過(guò)長(zhǎng)，因此當(dāng)車(chē)輛到達(dá)率lambda0.35時(shí)，減 速車(chē)道長(zhǎng)度可設(shè)置在300-375m從另一個(gè)角度講，減速車(chē)道長(zhǎng)度影響匝道連接處通過(guò)的最大交通量，由于匝道連接處與匝道主體段相互銜接，因此，減速車(chē)道的長(zhǎng)度也會(huì)對(duì)匝道主體段通過(guò)的最大交通量形成波及 效應(yīng)。同理，數(shù)據(jù)擬合減速車(chē)道長(zhǎng)度與匝道主體段通過(guò)交通量關(guān)系曲線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)曲線(xiàn)存在類(lèi)似的關(guān)系。在 到達(dá)率較小的情況下，通過(guò)匝道主體段交通量較小，曲線(xiàn)基本保持與橫軸平行；當(dāng)車(chē)輛到達(dá)率較大時(shí)， 通過(guò)匝道主體段交通量隨著減速車(chē)道長(zhǎng)度的變化出現(xiàn)一定的波動(dòng)，波動(dòng)的趨勢(shì)、幅度與匝道 連接處通過(guò)交通量的曲線(xiàn)接近一致。3 綜合效率與安全的減速車(chē)道合理長(zhǎng)度確定合理的減速車(chē)道長(zhǎng)度不僅要滿(mǎn)足車(chē)輛運(yùn)行的安全條件，同時(shí)也要考慮減速車(chē)道對(duì)車(chē)流運(yùn)行效率的影 響，安全性的協(xié)調(diào)注重單個(gè)車(chē)輛，而運(yùn)行的協(xié)調(diào)更注重車(chē)流整體的運(yùn)行效率。對(duì)比我國(guó)的公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD20-2006）和相關(guān)學(xué)者的研究成果，綜合考慮匝道運(yùn)行的 安全和效率，比較兩種條件下減速車(chē)道長(zhǎng)度