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原文传递山区双车道公路通行能力研究

论文题名：	山区双车道公路通行能力研究
关键词：	双车道公路;通行能力;服务水平;道路线形;仿真模型
摘要：	我国幅员广袤，地域辽阔，其中69％的国土面积为山区，特别是在西部的12个省市区中，山区所占的比例更是高达80％以上。双车道公路作为国家和省内的一般干线公路，是我国公路网中最普遍的一种公路形式。在西部地区，双车道公路占公路总里程的95％以上，在公路网中发挥着巨大作用。随着西部大开发的深入开展，中央把交通建设作为西部大开发的重中之重，将投资7000亿元改善西部地区的公路运输网络，解决行车条件差、通达水平低的状况。这是一项建设规模宏大、投资规模巨大的基础工程，要求各级部门在公路设计时，必须依据合理的公路通行能力、服务水平、道路线形等指标来确定，防止工程投资的巨额浪费和后期的生态灾难。但由于我国对于双车道公路通行能力的研究，尤其是对山区双车道公路通行能力的研究已滞后于工程实践，不能满足目前西部地区大规模公路建设的要求，因此交通部专门立项对山区双车道公路通行能力展开研究。本文首先对国内外双车道公路通行能力的研究现状进行了总结和评述，特别是对美国道路通行能力手册(HCM)中的相关研究历史及结论进行了详细分析，并回顾总结了我国在双车道公路通行能力研究中取得的成果。在此基础上，提出了双车道公路双向车道通行能力值小于单向车道通行能力值的两倍这一有趣现象，并指出了国内外在该领域中对双车道公路通行能力、服务水平、道路线形影响等研究中存在的不足，确定了本论文应该从数据采集和处理、通行能力理论分析、服务水平量化分析、道路线形影响等方面开展研究。研究中首次提出了运用高精度GPS动态数据采集仪对双车道公路上的超车行为进行观测，设计了根据驾驶员感受度来衡量超车过程的实验方案，并通过后期数据处理得到了超车过程中两个重要的可接受间隙参数—可超车车头时距和可回车车头时距的临界间隙值，为定性和定量分析双车道公路通行能力提供有力的数据支持；同时，还提出了观测超车率的实验方法以及测量加速度干扰的实验方案，统一了计算加速度干扰的时间统计间隔，为双车道公路的服务水平量化研究奠定基础；最后还简单介绍了驾驶员问卷调查法和仿真程序中模型参数标定和验证的数据采集方法。根据超车实验得到了可回车车头时距和可超车车头时距的临界间隙值分别为2.8s和8s，并得到了理论条件下双向、单向车道的最小通行能力值，从而较好地解释了双车道公路双向车道通行能力值小于单向车道通行能力值两倍的原因；用可回车车头时距临界间隙值作为跟车车头时距，建立了实测交通流量和跟车率的关系模型，推算出了双车道公路通行能力值在2800-3100pcu/h之间，并参照仿真程序得到的通行能力值，最终推荐我国一般双车道公路基本路段的通行能力值为3000pcu/h。本文提出了用超车率和加速度干扰这两个参数作为分析双车道公路服务水平的量化分级指标，根据实测数据和仿真结果，绘制出饱和度和超车率、饱和度和加速度干扰之间的关系图；并根据它们关系中的特征点，将双车道公路的服务水平划分为4个等级，相应地给出了各个等级对应的平均速度、饱和度、服务流量等参数的取值范围；最后对驾驶员问卷调查的统计结果进行分析，认为使用超车率和加速度干扰对服务水平进行划分的方法符合驾驶员的感受情况。文章在分析平纵线形对车辆动力性能影响的基础上，定义了有效曲度和有效梯度2个新概念，并给出了相应的计算方法。根据仿真实验结果，对有效曲度和有效梯度进行了等级划分；按照不同有效曲度和有效梯度的组合构造了不同的道路线形，利用仿真程序，得到了不同道路线形条件下的流量—速度曲线和流量—跟车率关系图，根据推荐的跟车率最终得到山区不同道路线形条件下的双车道公路通行能力值和平纵线形对双车道公路的修正系数。最后，论文总结了主要研究成果，并提出本课题未来的研究方向。
作者：	刘江
专业：	交通运输规划与管理
导师：	任福田;荣建
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京工业大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文