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近年来,在我国某些快速道路(包括高速公路、城市快速路以及城区与郊区交界的快速环线)路段,由于重型车辆的影响,常出现运行交通量并没有达到设计通行能力而实际交通状况却拥挤不堪的现象,并迫使这些快速道路提前进入改造期,大大影响这些快速道路作为重要交通基础设施的社会经济效益正常发挥。因此有必要对混合交通车辆间相互影响的机理进行研究,进而制定针对性策略,保障快速道路效益的发挥,
本论文首先通过选取典型高速公路路段进行实际调查,运用视频检测手段,分析了重车作用下高速公路上的典型交通现象;并提取了其宏观运行参数;采用基于GPS的跟车方法,得到了典型重车的实际运行参数,并通过与国外同类现象研究的成果对比,分析了国内外重型车辆的运行特性差异。
引入移动瓶颈理论来解释和研究重车所造成的影响,针对已有的移动瓶颈理论只是研究单一重车影响的不足,结合中国的实际交通情况,将移动瓶颈理论由瓶颈点拓展到瓶颈段和阻塞瓶颈研究。指出其本质是重车影响在时间和空间上延续、交汇,并由此引发相关车辆的跟车和变道行为发生变化,导致高速公路时空资源损失随时间、空间动态变化。
在全面分析重车影响因素的基础上,重点探讨了流量、重车比例、重车速度对车辆折算系数的影响,以及车道行驶规则和车道数的影响。分析了混合交通条件下的通行能力和服务水平,发现在混合交通流的影响下,高速公路这种连续流设施却呈现了类似于间断流设施的运行特征,并初步提出移动间断流理论对其进行解释和研究。
研究发现,超车机会的供需矛盾是混合交通条件下服务水平下降的根本原因。针对实际调查发现的车辆速度离散、部分重车速度过低的问题,运用数学建模和仿真结合的方法,分析了速度下限设定的标准;结合移动瓶颈理论的研究成果,提出隔段拓宽的策略,从而可以有效解决当前重车影响所带来的超车机会不足和延误增加问题,并且本策略有较好的流量增长适应性和与后续策略的连续性。