交通组成对多车道公路通行能力的影响外文翻译资料

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交通组成对多车道公路通行能力的影响

Satish Chandra, Arpan Mehar,and Senathipathi Velmurugan

摘要

在所有有关发展中国家（如印度）的高速公路容量估计的研究中，混合交通一直是一个主要问题。混合交通的问题通常是通过对不同类别的车辆使用相同的客车等效系数，并将它们转换成同等数量的乘用车单位(PCU)来解决的。但是，每小时的车辆容量也需要知道通行能力，特别是在高速公路上快速估计容量比。本研究探讨了交通混合对印度四车道、六车道划分的高速公路通行能力的影响。公路上的所有车辆分为标准车、大车、重型车、机动三轮车和机动双轮车五类，并对各车型对公路通行能力的影响进行了评价。VISSIM软件是经过校准和使用的，使用容量作为性能指标，用于生成基于字段数据的流量操作。为了研究不同标准汽车组合的模拟容量值，以及交通流中其余四种类型的车辆，速度流曲线被开发。最后将结果结合起来，提出了在高速公路上五类车辆同时存在或少数车辆存在的几种情况下的广义方程。

关键词:容量、城际公路、混合交通、模拟、交通组成。

1.介绍

包括印度在内的大多数发展中国家的交通流都是由各种机动车辆和非机动车组成的。在城际公路上的交通组合，有时由十多个类别的车辆组成，其速度最低为10公里/小时，在动物牵引车辆的情况下为10公里/小时，在乘用车的情况下超过100公里/小时。即使在相同的汽车类别中，在高速公路上行驶的不同车型也有不同的尺寸和发动机功率。当所有这些不同作战能力的车辆被允许共享和操作共同的行车道宽度时，交通状况变得混乱。不受限制地混合各种车辆使交通分析更加复杂，与美国或欧洲的几乎相同的交通状况相比，印度的混合交通问题在所有重要的城市和城市间高速公路上普遍存在。对于同类交通条件所开发的方法很难分析这样的交通场景，因为它们很可能很少或根本没有对道路通行能力的影响。

高速公路的通行能力定义为在通行的道路和交通条件下(HCM, 2010)在规定的时间间隔内通过某一路段的车辆的数量。除了其他因素外，通行能力取决于在某条公路上观察到的交通状况。高速公路上的交通组成随公路的位置和时间而变化，影响着公路的通行能力。在这类情况下，在车辆通过某一路段时，表示通行能力将是没有意义的，除非车辆的数量信息与交通构成有关。许多研究人员使用了乘用车单元(PCU)的概念，将混合交通流转换为同质等效(Tanaboriboon和Aryal，1990；Ramanayya，1988；Yang和Zang，2005；Chandra和Kumar，2003)。PCU是一个复杂的参数，它受到交通流中影响车辆行为的所有因素的影响(Chandra等人.，1997)。但是，每小时的车辆容量(veh/h)提供了一种快速的容量-容量比的测量方法，这也是公路上服务水平和拥塞的替代措施。事实上没有足够的现场数据来研究单个车辆类型对流速度和容量的影响。交通仿真是分析复杂交通流行为的一种非常有效的方法。不同国家的交通仿真程序都是基于相同的交通条件而发展起来的。其中一个微观交通仿真模型是在德国开发的VISSIM。在其适当的校准后，已在许多国家使用。Fellendorf和Vortisch(2001)校准了它的汽车跟踪驾驶员行为模型参数，并验证了德国和美国的道路。Lownes和Machemehl(2006)对VISSIM进行了手动校准，并研究了驾驶员行为参数对高速公路容量的影响。Menneni等人(2008)采用优化算法对VISSIM进行了参数校准，并开发了一种新的方法，通过匹配来自场的速度流图和模拟来评估容量。Chitturi和Benekohal(2008)描述了为获得所需的容量和队列长度的高速公路的VISSIM校准过程，确定了两种驱动行为参数(CC0)和时间间隔(CC1)对两种车辆之间的影响，从而再现了对微观仿真模型进行标定的场容量。作者建议，如果参数CC1应保持大于0.8s，则可以达到更好的容量。他们提出了参数CC1与高速公路容量的多项式关系。

在混合交通流行为研究的背景下，Dey等人(2006)利用交通仿真建模程序确定了混合交通条件下两车道乡村道路的通行能力。作者通过仿真描述了车辆组成对公路通行能力的影响，并应用该模型对各类车辆的轿车单位进行了估计。Arasan和Arkartkar(2011)通过对异质交通的模拟，得出印度多车道城际公路的通行能力标准，并建议在每个行驶方向的六车道划分的道路上，四车道和7200 pcu/h的容量值为4600 pcu/h。Mathew和Radhakrishnan(2010)也对城市交叉口混合交通流的VISSIM模型进行了校正。Shukla和Chandra(2011)开发了一种交通流的仿真模型，在印度的四车道上划分了两种不同类型的状况。Velmurugan等人(2010)也使用了交通仿真模型VISSIM，绘制了四车道、六车道、八车道的高速流曲线，并报告了它们的方向容量值，分别为5574pcu/h、7733pcu/h和9796pcu/h。Mehar等人(2014)对印度交通条件下四车道公路的微观交通仿真模型VISSIM进行了校准和验证。

上述研究主要用于验证汽车跟踪模型(Fellendorf和Vortisch，2001)，或确定道路上不同类别车辆的PCU因素，从而估计PCU每小时的容量(Chitturi和Benekohal，2008；Arasan和Arkatkar，2008；Shukla和Chandra，2010，Mehar等人，2013)。本研究是为了证明交通混合对公路容量的影响，从而在给定的交通流构成中呈现数学关系来估计容量。由于这类研究很难得到现场的交通条件，但又需要现场的交通条件，因此也采取了交通仿真模型VISSIM的帮助。该软件首先在混合交通条件下进行校准，然后用于生成汽车的速度流图，以及在交通流中剩下的四类车辆之一。

2.字段数据和分析

本研究的交通流和速度数据分别在印度的四车道和六车道的两处不同位置收集。这条四车道划分的国道(NH-8，Mumbai至Surat，全长491.400公里)和六车道高速公路(Mumbai至Pune高速公路，全长3公里)被选为数据收集的研究区。这些截面是直的、均匀的，距离十字路口或任何接入点有3.2公里。现场调查采用录像方法进行。我们决定将摄像机和交通数据安装在每个位置，并在每个地点记录约6小时。为了进行速度测量，在选定的路段上设置了一个长度为100米的纵向夹具。随后在实验室中提取了交通流和速度数据。为了使分析具有意义和数据的可操作性，将具有相似物理和操作条件的车辆组合在一起，将所有车辆划分为标准车(CS)、大型公共汽车(CB)、重型车辆(HV)、机动三轮车(3W)和机动双轮车(2W)。即使在同一类别的汽车上，也有几款汽车在印度的道路上行驶。因此，汽车也分为两类:小型车(标准车)和大车。表1中的标准车(CS)表示所有汽车的发动机功率均在1400毫升左右，平均长度和宽度分别为3.50m和1.50m。这些车包括掀背车和轿车模型。大型汽车(CB)的长度为4.50m，宽度为1.70m，发动机排量为1500—2500毫升，其中包括运动型多用途车(SUV)和货车。公共汽车和卡车被列入单一类别的重型车辆(HV)中。表2显示了所观察到的车辆类别及其大小。印度高速公路上的交通移动非常薄弱，两轮车这样的小型车辆也会在道路空间被充分利用的情况下并排行驶。

在5分钟间隔内的分类卷计数提供了有关路段交通量的信息。车辆的速度是通过一个可以达到0.01s精度的软件程序记录车辆跨越100m的纵向陷阱的时间来确定的。分析了各个类别车辆的速度，并建立了分布概况。在四车道和六车道划分的高速公路上，每一种车辆类别的速度参数和交通组成，如表1所示。

为了开发速度流关系，通过使用方程(1) (Chandra和Kumar, 2003)，将5分钟的交通量数据转换为等效的乘用车(PCU)，以供不同类型的车辆使用。

(1)

其中，是乘用车单位的车型i；是标准车与i型车的速度比；是其在道路上的物理矩形面积的比值。

利用两种高速公路的现场数据，开发出了速度-体积曲线，如图1所示。四车道和六车道划分的公路的通行能力分别为4950pcu/h和6614pcu/h，用于交通流的各个方向。这些能力值是通过发展速度卷曲线通过二级多项式拟合而得到的，它提供了与其他类似线性、指数或BPR模型(Velmurugan等人， 2010)的最佳拟合（R2）。在混合交通情况下，交通量的速度从曲线开始时开始减少(图1)，因此发现Greenshield模型是最合适的。

表1 两条高速公路上的速度参数和交通组成

表2 车辆的加速和减速(Shukla和Chandra,2011)

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