文献综述(或调研报告):
1合流区交通特性,运行状态
高速公路交通瓶颈包括偶发性瓶颈(如交通事故、道路养护、慢车)以及常发性瓶颈(车道减少、汇入匝道、坡道等),入口匝道合流区属于典型的常发性瓶颈。
东南大学李文权等[1]在2005年前后采用基于实测数据运用交通流参数曲线模型法对四车道高速公路合流区通行能力进行了研究,重点分析了合流区车辆汇入过程、交通量、车头时距分布特征,认为高速公路上匝道合流区通行能力是主路、匝道交通量、匝道车辆临界间隙、时距与加速车道长度的函数。邵长桥[2]利用实际调查数据对快速路瓶颈路段交通特性进行了分析,结果表明交通流运行速度低于40km/h或车道占有率达到28.9%时交通开始出现拥挤,此外还发现主线交通从稳定流到因匝道车辆汇入引起的强制流的过渡过程中流量大于单独稳定流和强制流状态下的服务流量,如仅采用曲线模型法估计合流区通行能力,会导致普遍性的高估。宋桂翠[3]研究了不同的主路交通流量状态下快速路入口匝道汇入车辆对交通流的影响,发现随着主路交通流量的增长,稳定交通状态允许的最大匝道流量级通行能力呈减少趋势,合流区畅通状态和拥挤状态存在明显的流量分界线。杨晓芳[4]分析了合流区、合流区上游主线、匝道的交通流运行状态,发现合流区通行能力的损失不仅由入口匝道承担,而且入口匝道车辆强行进人主线降低了合流区的整体通行能力,这部分通行能力的损失由高速道路主线承担。
薛行建[5]从交通流基本图、交通流状态空间传播、匝道与主线流量关系和车道横向分布特征4个方面对比了匝道合流区与基本路段的交通流特征。结论表明: 由于匝道车辆汇入的影响,匝道合流区与基本路段的交通流特征存在较大的差别。在后续研究中,他采用快速路实测数据和数理统计分析方法,研究匝道车辆车速分布,分析表明:车速随车道位置由内至外依次降低,车道宽度虽与车速呈正比,但影响并不大,车速主要受流量影响,与其呈正比,城市快速路匝道合流区与基本路段的车速特征差异较大。
Jian Sun[6]对上海市的快速路入口匝道合流区的早发拥堵现象进行了研究,早发拥堵现象指合流区在达到通行能力之前即发生的拥堵现象。该现象在美国、英国等西方国家较为少见,而在我国多发。在使用空间-时间图分析上海快速路上出现瓶颈的基础上,分析了两个瓶颈的排队前流量(PQF)和排队后流量(QDF),在匝道瓶颈中,QDF分别比PQF高出18%和27%。这一结果与西方国家PQF普遍大于QDF的现象相反[7]。
Daganzo[8]强调了车道变换的干扰性,并提出了一种多通道交通运输的理论,其中包括两种类型的驾驶行为来解释从多通道通行到单通道通行(拥塞)。 Daganzo的理论认为,在形成活跃的瓶颈之后,快慢两类通道会以相同的低速运动,从而使QDF急剧降低。Daganzo[9]解释,主线车道中的车道变化造成了这一过渡(拥堵),并且阻塞点位于外车道合并的末尾,此外,一旦在外及其附近的车辆累积达到临界值,由于驾驶员试图避免缓慢前行,车辆变道将急剧增加。这种变动使车辆队列在高速公路上横向分布,随后发生了拥堵。Daganzo的研究表明在瓶颈合流区PQF通常高于QDF,但国内外很少有人解释为什么在我国案例中PQF大大低于QDF,以及为什么观察到的PQF低于在类似条件下的美国(例如,相似的设施设计和交通需求)。
海外学者曾对当地偶发的PQF高于QDF的现象进行解释。Banks[10]解释了造成低PQF的潜在原因。一种可能性是,拥堵后的流量增加允许平均拥堵间隔比紧接拥堵之前的平均拥堵小,或者仅仅是拥堵过程的随机性造成的。另一种可能性是拥堵的发生是由流量的快速增加而立即触发的。Dehman[11]将这些低PQF的拥堵定义为不成熟的拥堵事件,拥堵后整个高速公路路段的流量增加是因为该路段中的某些车道在拥堵发生之前没有被充分利用。对于在美国高速公路上发生拥堵后偶尔出现的少量QDF升高的现象,这种解释可能是合乎逻辑的。但是,它不能解释我国上海快速路拥堵中QDF的系统性增长20%或更高的现象。
Jian Sun[6]认为,我国快速路瓶颈的PQF低于其他国家类似瓶颈的PQF,而QDF在这两个瓶颈处相似。在两个瓶颈出现拥堵之前的流量趋势表明,上海合流区的拥堵发生的过早,这可以解释上海与其他国家之间流量的差异。他确定了三种可能的原因来解释早期发生的拥堵:较大速度变化,瓶颈位置移动和驾驶员激进的换道行为。
2合流区车辆换道行为
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