吴炜光++庞瑾++王洋洋++宗聪聪

摘 要：高速公路和城市道路常由于交通事故或养护施工封闭车道，当车流量较大时，在沿车流方向车道数减少的道路横断面处，形成车辆排队现象，造成行车延误。结合车道减少区的车辆运行特性，运用车流波理论和交通流参数间的关系构建模型，深入分析因车道数减少造成的行车延误，实现道路瓶颈路段行车延误的计算。

关键词：车流波理论 车流量 车辆排队 延误

中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（a）-0208-02

在高速公路或城市道路养护成本的计算中，延误费用量化的关键是计算延误时间，以往通过现场交通调查获得延误数据，但逐一实测工作量大，数据繁多，不易处理。此外，对车辆延误深入分析，有利于交通管理部门提前判断延误程度，及时采取措施，有效引导车流，维持交通秩序。本文运用车流波理论构建模型，计算行车延误，为交通管理部门合理化管理提供科学依据，也解决了高速公路或城市道路养护成本中延误费用的量化问题。

1 车流波理论

车流波理论利用流体动力学基本原理，模拟建立车流的连续性方程，探索高车流密度状况下的交通流规律。车流波理论将车流密度变化类比水波起伏，通过分析车流波的传播及流量、密度、速度交通流三参数间的关系，准确描述车流的拥挤-消散过程，广泛应用于交通工程研究。

车流波理论将车流中两种不同密度部分的分界面经过车辆向车队后部传播的现象，称为车流的波动，该分界面称为车流波，车流波沿道路移动的速度，称为波速，如图1所示。

车流波S将车流分为A、B两个部分，A区车流速度为，密度为，车流量为，B区车流速度为，密度为，车流量为，波速为，假定速度沿x正向为正。在时间t内穿过S面的车数N为：

即

（式1）

由交通流三参数关系式：

代入式2-1得：

（2）

根据格林希尔兹速度-流量模型

（3）

式中：Q-- 小时交通量（辆/h）；

V-- 区间平均车速（km/h）；

-- 阻塞密度（辆/km）；

-- 畅行速度（km/h）。

式2可化为

（4）

当<0，表示车流波方向与车速相反，车辆从路段瓶颈处向车速反方向排队；当>0，表示不发生排队，或已有的排队开始消散。

2 车道减少区车辆运行特性

路段部分车道封闭时，产生一个车道减少的区域，形成交通瓶颈，通行能力降低，易造成交通拥堵，对行驶在封闭车道上的车辆，影响更加明显。而在该区域行驶的车辆表现出特殊的运行特性。

当车流量小于该区域通行能力时，在上述车流分界面，各车道车辆较为自由、匀速有序地进入开放车道，换道条件与正常路段相同，忽略变换车道造成的延误。

当车流量大于该区域通行能力时，各车道车辆在车流分界面处被迫减速或停车。上游车流继续到达，在车流分界面处形成车辆排队现象，产生车辆延误。车辆排队长度持续增加，直到车流量小于该区域通行能力，排队开始消散，延误时间即排队时间与消散时间之和。由于车流量较大，车辆在运行过程中处于非自由行驶状态，出现跟驰行为，后车的车速和前后车距离均受前车车速的制约，此特性会在车流的前后车辆间一直传递。

3 运用车流波理论计算延误

以下分析车流量大于车道减少区道路通行能力时的行车延误。

如图1，记A区车流速度为，密度为，车流量为，B区车流速度为，密度为，车流量为，车流波波速为。

取微小时间dt，对应车辆排队长度dL为：

（5）

根据式4得：

（6）

车辆排队长度：

（7）

式中：—交通量大于车道减少区道路通行能力的起始时间点；

—交通量大于车道减少区道路通行能力的结束时间点。

排队消散方程与排队形成方程相似，只需改变积分限，见式（8）：

（8）

联立式6和式8得：

（9）

式9即可确定排队消散时间t。通过封闭区域的交通量对应的总延误为：

（10）

4 结语

该文运用车流波理论，量化道路部分车道封闭造成的车流延误。畅行速度为常数，分析模型可知，只需获得车道减少区域上游和该区域区间车速关于时间的连续数据，计算机拟合车速-时间函数，代入式9和10即可求得行车延误，计算过程简单。获取车速数据是延误计算的关键，通常可借鉴已有的车速调查数据，必要时借助测速仪连续观测车速，提高计算的准确性。

参考文献

[1] 徐吉谦.交通工程总论[M].北京.人民交通出版社，2002.

[2] 李喜华.城市占道施工对路段交通影响的研究[D].北京.北京交通大学，2011.endprint

摘 要：高速公路和城市道路常由于交通事故或养护施工封闭车道，当车流量较大时，在沿车流方向车道数减少的道路横断面处，形成车辆排队现象，造成行车延误。结合车道减少区的车辆运行特性，运用车流波理论和交通流参数间的关系构建模型，深入分析因车道数减少造成的行车延误，实现道路瓶颈路段行车延误的计算。

关键词：车流波理论 车流量 车辆排队 延误

中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（a）-0208-02

在高速公路或城市道路养护成本的计算中，延误费用量化的关键是计算延误时间，以往通过现场交通调查获得延误数据，但逐一实测工作量大，数据繁多，不易处理。此外，对车辆延误深入分析，有利于交通管理部门提前判断延误程度，及时采取措施，有效引导车流，维持交通秩序。本文运用车流波理论构建模型，计算行车延误，为交通管理部门合理化管理提供科学依据，也解决了高速公路或城市道路养护成本中延误费用的量化问题。

1 车流波理论

车流波理论利用流体动力学基本原理，模拟建立车流的连续性方程，探索高车流密度状况下的交通流规律。车流波理论将车流密度变化类比水波起伏，通过分析车流波的传播及流量、密度、速度交通流三参数间的关系，准确描述车流的拥挤-消散过程，广泛应用于交通工程研究。

车流波理论将车流中两种不同密度部分的分界面经过车辆向车队后部传播的现象，称为车流的波动，该分界面称为车流波，车流波沿道路移动的速度，称为波速，如图1所示。

车流波S将车流分为A、B两个部分，A区车流速度为，密度为，车流量为，B区车流速度为，密度为，车流量为，波速为，假定速度沿x正向为正。在时间t内穿过S面的车数N为：

即

（式1）

由交通流三参数关系式：

代入式2-1得：

（2）

根据格林希尔兹速度-流量模型

（3）

式中：Q-- 小时交通量（辆/h）；

V-- 区间平均车速（km/h）；

-- 阻塞密度（辆/km）；

-- 畅行速度（km/h）。

式2可化为

（4）

当<0，表示车流波方向与车速相反，车辆从路段瓶颈处向车速反方向排队；当>0，表示不发生排队，或已有的排队开始消散。

2 车道减少区车辆运行特性

路段部分车道封闭时，产生一个车道减少的区域，形成交通瓶颈，通行能力降低，易造成交通拥堵，对行驶在封闭车道上的车辆，影响更加明显。而在该区域行驶的车辆表现出特殊的运行特性。

当车流量小于该区域通行能力时，在上述车流分界面，各车道车辆较为自由、匀速有序地进入开放车道，换道条件与正常路段相同，忽略变换车道造成的延误。

当车流量大于该区域通行能力时，各车道车辆在车流分界面处被迫减速或停车。上游车流继续到达，在车流分界面处形成车辆排队现象，产生车辆延误。车辆排队长度持续增加，直到车流量小于该区域通行能力，排队开始消散，延误时间即排队时间与消散时间之和。由于车流量较大，车辆在运行过程中处于非自由行驶状态，出现跟驰行为，后车的车速和前后车距离均受前车车速的制约，此特性会在车流的前后车辆间一直传递。

3 运用车流波理论计算延误

以下分析车流量大于车道减少区道路通行能力时的行车延误。

如图1，记A区车流速度为，密度为，车流量为，B区车流速度为，密度为，车流量为，车流波波速为。

取微小时间dt，对应车辆排队长度dL为：

（5）

根据式4得：

（6）

车辆排队长度：

（7）

式中：—交通量大于车道减少区道路通行能力的起始时间点；

—交通量大于车道减少区道路通行能力的结束时间点。

排队消散方程与排队形成方程相似，只需改变积分限，见式（8）：

（8）

联立式6和式8得：

（9）

式9即可确定排队消散时间t。通过封闭区域的交通量对应的总延误为：

（10）

4 结语

该文运用车流波理论，量化道路部分车道封闭造成的车流延误。畅行速度为常数，分析模型可知，只需获得车道减少区域上游和该区域区间车速关于时间的连续数据，计算机拟合车速-时间函数，代入式9和10即可求得行车延误，计算过程简单。获取车速数据是延误计算的关键，通常可借鉴已有的车速调查数据，必要时借助测速仪连续观测车速，提高计算的准确性。

参考文献

[1] 徐吉谦.交通工程总论[M].北京.人民交通出版社，2002.

[2] 李喜华.城市占道施工对路段交通影响的研究[D].北京.北京交通大学，2011.endprint

摘 要：高速公路和城市道路常由于交通事故或养护施工封闭车道，当车流量较大时，在沿车流方向车道数减少的道路横断面处，形成车辆排队现象，造成行车延误。结合车道减少区的车辆运行特性，运用车流波理论和交通流参数间的关系构建模型，深入分析因车道数减少造成的行车延误，实现道路瓶颈路段行车延误的计算。

关键词：车流波理论 车流量 车辆排队 延误

中图分类号：U491 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（a）-0208-02

在高速公路或城市道路养护成本的计算中，延误费用量化的关键是计算延误时间，以往通过现场交通调查获得延误数据，但逐一实测工作量大，数据繁多，不易处理。此外，对车辆延误深入分析，有利于交通管理部门提前判断延误程度，及时采取措施，有效引导车流，维持交通秩序。本文运用车流波理论构建模型，计算行车延误，为交通管理部门合理化管理提供科学依据，也解决了高速公路或城市道路养护成本中延误费用的量化问题。

1 车流波理论

车流波理论利用流体动力学基本原理，模拟建立车流的连续性方程，探索高车流密度状况下的交通流规律。车流波理论将车流密度变化类比水波起伏，通过分析车流波的传播及流量、密度、速度交通流三参数间的关系，准确描述车流的拥挤-消散过程，广泛应用于交通工程研究。

车流波理论将车流中两种不同密度部分的分界面经过车辆向车队后部传播的现象，称为车流的波动，该分界面称为车流波，车流波沿道路移动的速度，称为波速，如图1所示。

车流波S将车流分为A、B两个部分，A区车流速度为，密度为，车流量为，B区车流速度为，密度为，车流量为，波速为，假定速度沿x正向为正。在时间t内穿过S面的车数N为：

即

（式1）

由交通流三参数关系式：

代入式2-1得：

（2）

根据格林希尔兹速度-流量模型

（3）

式中：Q-- 小时交通量（辆/h）；

V-- 区间平均车速（km/h）；

-- 阻塞密度（辆/km）；

-- 畅行速度（km/h）。

式2可化为

（4）

当<0，表示车流波方向与车速相反，车辆从路段瓶颈处向车速反方向排队；当>0，表示不发生排队，或已有的排队开始消散。

2 车道减少区车辆运行特性

路段部分车道封闭时，产生一个车道减少的区域，形成交通瓶颈，通行能力降低，易造成交通拥堵，对行驶在封闭车道上的车辆，影响更加明显。而在该区域行驶的车辆表现出特殊的运行特性。

当车流量小于该区域通行能力时，在上述车流分界面，各车道车辆较为自由、匀速有序地进入开放车道，换道条件与正常路段相同，忽略变换车道造成的延误。

当车流量大于该区域通行能力时，各车道车辆在车流分界面处被迫减速或停车。上游车流继续到达，在车流分界面处形成车辆排队现象，产生车辆延误。车辆排队长度持续增加，直到车流量小于该区域通行能力，排队开始消散，延误时间即排队时间与消散时间之和。由于车流量较大，车辆在运行过程中处于非自由行驶状态，出现跟驰行为，后车的车速和前后车距离均受前车车速的制约，此特性会在车流的前后车辆间一直传递。

3 运用车流波理论计算延误

以下分析车流量大于车道减少区道路通行能力时的行车延误。

如图1，记A区车流速度为，密度为，车流量为，B区车流速度为，密度为，车流量为，车流波波速为。

取微小时间dt，对应车辆排队长度dL为：

（5）

根据式4得：

（6）

车辆排队长度：

（7）

式中：—交通量大于车道减少区道路通行能力的起始时间点；

—交通量大于车道减少区道路通行能力的结束时间点。

排队消散方程与排队形成方程相似，只需改变积分限，见式（8）：

（8）

联立式6和式8得：

（9）

式9即可确定排队消散时间t。通过封闭区域的交通量对应的总延误为：

（10）

4 结语

该文运用车流波理论，量化道路部分车道封闭造成的车流延误。畅行速度为常数，分析模型可知，只需获得车道减少区域上游和该区域区间车速关于时间的连续数据，计算机拟合车速-时间函数，代入式9和10即可求得行车延误，计算过程简单。获取车速数据是延误计算的关键，通常可借鉴已有的车速调查数据，必要时借助测速仪连续观测车速，提高计算的准确性。

参考文献

[1] 徐吉谦.交通工程总论[M].北京.人民交通出版社，2002.

[2] 李喜华.城市占道施工对路段交通影响的研究[D].北京.北京交通大学，2011.endprint