余曉東

(安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院，安徽 淮南 232001)

變速車道是主線車道和匝道之間的一段附加車道，是互通立交的重要組成部分之一。由于在這個(gè)區(qū)段車輛要完成車道變更和速度變化等一系列復(fù)雜運(yùn)行，使得變速車道成為互通立交事故的高發(fā)地段。相關(guān)研究表明:48%的事故發(fā)生在立交出口處，36%事故發(fā)生在立交入口處，立交出入口處是事故的多發(fā)點(diǎn)[1］;變速車道的長度對事故率有一定的影響，較長的變速車道表現(xiàn)出了較低的事故率[2］。但是，設(shè)計(jì)選用較長的變速車道無疑會增加互通立交的建設(shè)成本。因此，如何綜合考慮交通安全和建設(shè)成本，提出合理的變速車道設(shè)計(jì)選用的建議值是一個(gè)值得研究的問題。

國內(nèi)對互通立交變速車道的研究成果主要有:結(jié)合車輛運(yùn)行特征，對變速車道的設(shè)計(jì)進(jìn)行了安全性分析，得出了合理的變速車道長度的確定方法[3］。運(yùn)用概率論和微分法建立了匝道車輛的匯入概率模型和行駛距離分布概率模型，提出了基于交通流理論的互通立交加速車道設(shè)計(jì)方法[4－8］。無論是現(xiàn)行的公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范，還是國內(nèi)其他研究方法只是對變速車道上的車輛運(yùn)行特征進(jìn)行了分析，并沒有從行車安全性和經(jīng)濟(jì)性角度對變速車道長度進(jìn)行深入分析。

首先借鑒國外學(xué)者對互通立交變速車道交通事故預(yù)測模型的研究，得到我國互通立交變速車道三年時(shí)期內(nèi)的交通事故預(yù)測數(shù);然后，根據(jù)國內(nèi)近11年間的交通事故及經(jīng)濟(jì)損失統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算出未來三年時(shí)期內(nèi)的單起交通事故經(jīng)濟(jì)損失;最后，采用文獻(xiàn)[9］35的研究成果對互通立交變速車道單位長度成本CZ進(jìn)行預(yù)測。綜合上述分析，提出了一個(gè)基于效益－成本比(B/C)最大化預(yù)測方法，來確定互通立交變速車道長度的分析模型，并提出了綜合考慮行車安全和建設(shè)成本的互通立交變速車道長度設(shè)計(jì)選用的建議值。

1 交通事故預(yù)測模型

因?yàn)槲覈壳吧袥]有互通立交變速車道交通事故的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，借鑒國外學(xué)者的研究成果以大量的事故數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法建立了互通立交變速車道交通事故預(yù)測模型[10－12］為

式中:N為與變速車道長度相關(guān)的互通立交匝道三年時(shí)期內(nèi)的交通事故預(yù)測數(shù)，起;RAADT為互通立交匝道年平均日交通量，輛 /天;FAADT為互通立交匝道所在高速公路主干線年平均日交通量，輛 /天;DIA為菱形立交;PAR為環(huán)形立交;FF為環(huán)形匝道;OC為直連式匝道;RUR為匝道位于鄉(xiāng)村地區(qū);DECEL為變速車道類別;SCLEN為變速車道長度，km;RLEN為匝道長度，km。

對該預(yù)測模型的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行取值(見表1)。

表1 互通立交變速車道交通事故預(yù)測模型相關(guān)參數(shù)[13］

根據(jù)式(1)可得到互通立交匝道三年時(shí)期內(nèi)的交通事故預(yù)測數(shù)(見表2)。

表2 互通立交匝道三年時(shí)期內(nèi)的交通事故預(yù)測數(shù)

2 交通事故經(jīng)濟(jì)損失的計(jì)量

根據(jù)公安部、中國統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的2000～2010年度全國交通事故及經(jīng)濟(jì)損失[14］和2000～2010年度國內(nèi)通貨膨脹率[15］，計(jì)算出單起交通事故經(jīng)濟(jì)損失和近11年國內(nèi)通貨膨脹率的平均值(見表3)。

根據(jù)表2計(jì)算出未來三年時(shí)期內(nèi)每起事故直接財(cái)產(chǎn)損失AV/元為

表3 2000～2010年度全國交通事故及經(jīng)濟(jì)損失和通貨膨脹率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

3 成本(C)模型

文獻(xiàn)[9］31以陜西省高速公路建設(shè)費(fèi)用為研究對象，采用Matlab軟件編程，通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)與分析建立了高速公路單位里程造價(jià)估計(jì)模型。將采用這一估價(jià)模型對互通立交變速車道單位長度成本CZ進(jìn)行預(yù)測為

式中:CZ為互通立交單位長度成本，元/千米;Y1為路基寬度，m;Y2為路基平均填土高度，m;Y3為路面結(jié)構(gòu)總厚度，cm;Y4為路面面層厚度，cm;Y5為橋隧比，%;Y6為征地面積，km2;Y7為單位長度互通立交變速車道的綠化工程長度，km;Y8為互通立體交叉數(shù)量，處。

[16］將該模型相關(guān)參數(shù)匯總于下表，并計(jì)算出互通立交變速車道單位長度成本CZ(見表4)。

表4 估價(jià)模型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及CZ計(jì)算值

綜上所述，建立互通立交變速車道成本(C)模型為

式中:C為互通立交變速車道成本，元;CZ為互通立交變速車道單位長度成本，元/千米;L為變速車道長度，km。

4 效益—成本B/C模型

根據(jù)上述對互通立交變速車道交通事故預(yù)測模型、交通事故經(jīng)濟(jì)損失的計(jì)量及成本(C)模型的研究分析，建立效益－成本B/C模型為

式中:ΔN為預(yù)測年內(nèi)增加變速車道長度所減少的交通事故預(yù)測數(shù)，起;L為變速車道長度，km。

根據(jù)式(5)計(jì)算出與變速車道的B/C比值繪制出圖形(見圖1～圖4)。

圖1 單車道減速車道B/C比值

圖2 雙車道減速車道B/C比值

圖3 單車道加速車道B/C比值

圖4 雙車道加速車道B/C比值

根據(jù)圖1～圖4得到基于效益成本分析的互通立交變速車道長度設(shè)計(jì)選用建議值(見表5)。

表5 互通立交變速車道長度設(shè)計(jì)選用建議值

5 結(jié)語

增加加速車道的長度比增加加速車道的長度的效益－成本(B/C)的值大，這主要是因?yàn)闇p速車道段的交通事故率高。

當(dāng)變速車道的初始長度確定的情況下(主線取規(guī)定的設(shè)計(jì)車速)，變速車道的效益 －成本(B/C)值由成本(C)分析模型而定，因此，在實(shí)際工程中應(yīng)詳細(xì)分析變速車道的成本組成，以確定符合實(shí)際的變速車道長度設(shè)計(jì)選用值。

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