交叉口大客车车辆换算系数研究.pdf

41交通科技与管理规划设计0引言车辆换算系数在研究道路通行能力、车头时距分布模型等方面具有重要的意义。该文立足于实际，为得出更加精准且适用于拉萨市交通状况的车辆换算系数，运用两种不同的算法并结合 VISSIM 仿真，对拉萨市交叉口进行大客车车辆换算系数探究。车辆换算系数算法可分为以下几种，见图 1。图 1车辆换算系数算法1如图 1 所示，车辆换算系数算法主要可分为三个大方向：直接计算法、间接计算法、计算机模拟法。该文采用将 VISSIM 仿真结合车头时距法作为间接计算，将VISSIM 仿真与容量计算法结合作为直接计算，最终可得到适用于拉萨市的车辆换算系数值。1VISSIM 路网构建与数据设定选取拉萨市江苏路与藏大西路交叉口作为仿真对象，利用VISSIM仿真软件进行路网构建，静态车辆路径决策，数据输入（车流占比，路径决策期望，各方向流量，车流构成，期望速度分布，信号控制机），设置数据采集点。为消除行人对车辆造成的影响，不设置行人相关数据，减少误差。为方便后文计算，在原实地调查的信号灯相位基础上，将该交叉口各进口道的直行和左转车道信号灯统一。统一后的直行车道和左转车道信号灯相位配时图见图 2。图 2统一后的各信号相位配时图2VISSIM 仿真结合车头时距法2.1VISSIM 仿真并计算大型客车饱和车头时距设置车辆组成全是大型客车，大型客车期望速度分布为 15 km/h，输入流量尽可能大，以达到仿真时该交叉口处于饱和状态的目的。仿真结果见图 3。由图 3 可得，仿真速度略低于设置的期望速度分布为 15 km/h 的数值，说明在仿真时因为各种因素产生了一定的延误，使得车辆速度达不到设置的期望速度值，该情况符合实际。交叉口大客车车辆换算系数研究薄雾,龚栩,张翔,梁舒同,雷艳红（西藏大学工学院,西藏 拉萨 850000）摘要车辆换算系数定义为：在一定的交通条件和道路条件下，正常行驶在道路上的非标准车型换算成标准车型对交通流的影响当量值。现今人们在利用车辆换算系数时，经常采用城市道路工程设计规范的车辆换算系数表，该表的车辆换算系数值具有很好的参考性，但是取值并不精准，且各个地区交通状况也不同，所以具有一定的误差。文章从实际出发，根据拉萨市实地交叉口交通状况，利用 VISSIM 仿真分别与车头时距法和容量计算法来探究交叉口大客车车辆换算系数，从而找到最适用于拉萨市的交叉口大客车车辆换算系数。关键词车辆换算系数；VISSIM 仿真；容量计算法；车头时距法中图分类号U491.51文献标识码A文章编号2096-8949（2023）21-0041-03收稿日期：2023-09-06作者简介：薄雾（1984）,男,博士研究生,讲师,研究方向：高原道路交通。通信作者：雷艳红（1991）,女,硕士,讲师,研究方向：交通运输规划。基金项目：西藏自治区自然科学基金项目“基于动态交通流信息的拉萨市交通拥堵控制与诱导研究”（XZ202001ZR0054G）；西藏大学校级大学生创新训练项目“拉萨市道路路段阻抗函数（BPR）优化研究”（2023XCX016）2023 年第 4 卷第 21 期42交通科技与管理规划设计 为节约篇幅，纯大客车流在期望速度分布为不同值的流量数据图省略，具体流量数据结果见表 1。表 1不同期望速度分布下纯大客车流流量数据表期望速度分布/(km/h)东进口西进口北进口南进口交叉口总流量15645054322001668586233221177060673323018716271352391974667436250207770743525621777277372632279757636266238181773627524818279372792584848337288根据表 1 的流量数据计算不同期望速度分布下的纯大客车流饱和车头时距，具体计算过程如下：（1）式中，C 通行能力（veh/h）；h 饱和车头时距（s）。由于在仿真模拟时，输入流量很大，该交叉口一直处于饱和状态，所以仿真流量 qC。（2）流量 q 单位为每小时的车流量，且为连续车流，而仿真得出的表 1 的数据 qb是间断车流，且时间间隔为450 s，为了让单位统一并得到连续车流数据，需要将图表中的数据 qb进行转化。（3）（4）（5）式中，qVISSIM 仿真统一单位和车流情况后的进口道流量（veh/h）；qb 仿真得出的表 1 的进口道流量数据；N 某进口道车道数；t 仿真时间间隔（为 450 s）；T 信号周期（为 150 s）；Ge绿灯时长（s）；该交叉口平均饱和车头时距（s）。经过式（1）至式（5）的计算，纯大客车流饱和车头时距见表 2。表 2不同期望速度分布下纯大客车流饱和车头时距期望速度分布/(km/h)东进口h/s西进口h/s北进口h/s南进口h/s交叉口h/s155.91 6.66 5.33 5.06 5.74 165.56 5.74 4.65 4.91 5.20 175.40 5.55 4.30 4.91 5.00 185.32 5.37 4.06 4.63 4.80 195.11 5.05 3.89 4.50 4.59 204.91 4.76 3.89 4.63 4.50 214.91 4.63 3.74 4.38 4.37 224.78 4.44 3.79 4.50 4.33 234.67 4.11 3.74 4.50 4.20 244.67 4.06 3.65 4.38 4.13 254.50 3.96 3.47 4.38 4.01 2.2车头时距法计算大客车车辆换算系数车头时距作为评估行车安全的重要指标，其与交通组成以及驾驶员的驾驶行为有着紧密的相关性。不仅如此，车头时距作为一项重要依据还可以直观反映道路通行能力和服务水平，同时在改进道路设计、改善服务水平以及优化交通管理等方面占据重要地位。利用车头时距计算车辆换算系数的算法如下：2（6）式中，PCEii 种类型车辆的车辆换算系数；hii 种类型车辆的车头时距（s）；hc 标准车的车头时距（s）。标准车的车头时距在拉萨市江苏路与藏大西路交叉口实地观测得出，观测时需要注意以下事项：观测车头时距应该观测整个车队的平均车头时距，而不是单独车辆的车头时距；观测的起始车辆一定要从车队的第 3至第 5 辆车开始计时，这样做的作用是为了消除由于启动延误带来的时间和统计车辆数的误差；当观测的车队混有其他非标准车时，应该放弃观测，因为非标准车会对跟驶车辆造成一定的影响。根据实地观测数据，得出拉萨市江苏路与藏大西路交叉口的标准车车头时距，见表 3。表 3实地观测标准车车头时距标准车车头时距/s东进口西进口北进口南进口2.232.191.92.08图 3纯大客车流且期望速度分布为 15 km/h 流量数据图43交通科技与管理规划设计利用式（6），可得出不同期望速度分布下的大客车车辆换算系数，计算结果见表 4。表 4不同期望速度分布下的大客车车辆换算系数期望速度分布/(km/h)东进口西进口北进口南进口152.65 3.04 2.81 2.43 162.49 2.62 2.44 2.36 172.42 2.53 2.26 2.36 182.39 2.45 2.13 2.23 192.29 2.30 2.05 2.16 202.20 2.17 2.05 2.23 212.20 2.11 1.97 2.10 222.15 2.03 1.99 2.16 232.09 1.88 1.97 2.16 242.09 1.85 1.92 2.10 252.02 1.81 1.83 2.10 令期望速度分布为 20 km/h 的大客车车辆换算系数为拉萨市交叉口大客车车辆换算系数推荐值，见表 5。表 5拉萨市交叉口大客车车辆换算系数推荐值大客车车辆换算系数推荐取值（期望速度分布为 20 km/h）东进口西进口北进口南进口2.22.172.052.233VISSIM 仿真结合容量计算法3.1VISSIM 仿真纯标准车流的流量数据由于我国十字交叉口限速为 30 km/h，设置车辆组成全为小汽车，期望速度分布为 30 km/h，仿真结果见图 4。其他数据不变，在车流中添加大客车，设置占比为10%，大客车期望速度分布取 20 km/h，仿真结果见图 5。图 4纯小汽车流流量数据图图 5车流大客车占比 10%，大客车期望速度分布为 20 km/h 的流量数据图3.2容量计算法计算大客车车辆换算系数容量计算法模型是认为在同一服务水平下，混合车流的车流量应该与纯小汽车车流量具有等价性，基于该理论，得出容量计算法模型，即：qb=qmpPCE+(1p)3（7）式中，qb某服务水平下对应的纯小汽车流量（veh/h）；qm 某服务水平下对应的混合车流量（veh/h）；p 混合车流中的大客车比例。根据式（7），图 4 的流量数据为 qb，图 5 的流量数据为 qm，大客车比例 p 为 10%，将数据代入，可得到各进口道的大客车车辆换算系数，结果见表 6。表 6基于容量计算法模型得出的大客车车辆换算系数表大客车车辆换算系数计算结果东进口西进口北进口南进口1.941.92.41.694结语该文利用 VISSIM 仿真分别结合车头时距法和容量计算法探究交叉口大客车车辆换算系数，在大客车期望速度分布为 20 km/h 时，得到的结果见表 5、表 6，即利用 VISSIM 结合车头时距法得到的东、西、北、南进口车辆换算系数分别为 2.2、2.17、2.05、2.23；利用 VISSIM结合容量计算法得到的东、西、北、南进口车辆换算系数分别为 1.94、1.9、2.4、1.69。两种方法得到的结果具有一定的差异性，究其原因，是因为两种算法的出发点不同。车头时距法属于间接计算，从车头时距的角度出发考虑车辆换算系数；而容量计算法属于直接计算，从交通流量的角度出发考虑车辆换算系数。所以研究车头时距和其分布模型时，车辆换算系数应该用 VISSIM 结合车头时距法得出的结果；研究交通流量时，车辆换算系数应该用 VISSIM 结合容量计算法得出的结果。参考文献1 李爱增,宋向红,李文权.城市道路信号交叉口车辆换算系数 J.河南城建学院学报,2010(4):43-50.2 黄芳.混合交通条件下城市道路信号交叉口饱和流率研究 D.重庆：重庆交通大学,2021.3 孙山,李文权,柏海舰.高速公路合流区车辆换算系数研究 J.交通信息与安全,2010(1):54-58.