中国安全科学学报 ›› 2023, Vol. 33 ›› Issue (1): 152-160.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2023.01.0388
王付鹏1(
), 王红1,**(
), 吴景安1, 朱顺应1, 蒋若曦1, 赵龙2
收稿日期:2022-08-18
修回日期:2022-11-11
出版日期:2023-01-28
作者简介:![]() |
王付鹏 (1998—),男,河北保定人,硕士研究生,研究方向为道路设计、交通安全。E-mail: 1175378616@qq.com。 |
朱顺应,教授
赵龙,工程师
基金资助:
WANG Fupeng1(
), WANG Hong1,**(
), WU Jing'an1, ZHU Shunying1, JIANG Ruoxi1, ZHAO Long2
Received:2022-08-18
Revised:2022-11-11
Published:2023-01-28
摘要:
为克服以饱和度确定改扩建时机无法全面体现高速公路运行状态的局限性,提出基于交通安全与效率状态变点的改扩建时机决策方法。以严重交通冲突率为安全指标,以速度损失率和相对通行效率为效率指标,构建改扩建时机评价指标体系;引入变点理论并参考理想点法分析交通安全与效率状态质变点,构建改扩建指标阈值确定模型及改扩建时机决策模型,并以广深高速南头-南坪段进行仿真和实例分析。结果表明:以饱和度作为对比指标进行趋势分析,该方法所选取指标在变点前后变化幅度均在300%以上,而饱和度在变点前后变化幅度仅为18%;该方法确定出的改扩建最佳时机2020年与服务水平法确定的2025年相比,既有高速公路两半幅的严重交通冲突率分别降低了41.11%与43.52%,速度损失率分别降低33.95%与29.26%,南头至南坪段相对通行效率提高9.46%,且避免了南坪至南头段相对通行效率的降低。
王付鹏, 王红, 吴景安, 朱顺应, 蒋若曦, 赵龙. 安全与效率协同的高速公路改扩建时机决策[J]. 中国安全科学学报, 2023, 33(1): 152-160.
WANG Fupeng, WANG Hong, WU Jing'an, ZHU Shunying, JIANG Ruoxi, ZHAO Long. Timing decision of highway reconstruction and expansion in coordination of safety and efficiency[J]. China Safety Science Journal, 2023, 33(1): 152-160.
表2
交通量及交通组成仿真方案汇总
| 年份 | AADT/ (pcu·d-1) | PHF | D | PHV1/ (pcu·h-1) | 小客车 占比/% | 中型车 占比/% | 大型车 占比/% | 汽车列车 占比/% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2016 | 96 219 | 0.071 5 | 0.5 | 3 440 | 78.29 | 12.15 | 6.00 | 3.56 |
| 2017 | 101 011 | 0.071 5 | 0.5 | 3 611 | 78.91 | 11.74 | 5.96 | 3.40 |
| 2018 | 103 261 | 0.071 5 | 0.5 | 3 692 | 79.85 | 11.46 | 5.64 | 3.06 |
| 2019 | 103 001 | 0.071 5 | 0.5 | 3 682 | 80.23 | 10.98 | 5.70 | 3.09 |
| 2020 | 103 922 | 0.071 5 | 0.5 | 3 715 | 80.70 | 10.69 | 5.58 | 3.03 |
| 2021 | 106 900 | 0.071 5 | 0.5 | 3 822 | 81.02 | 10.38 | 5.53 | 3.06 |
| 2022 | 108 481 | 0.071 5 | 0.5 | 3 878 | 81.26 | 10.10 | 5.50 | 3.14 |
| 2023 | 110 690 | 0.071 5 | 0.5 | 3 957 | 81.44 | 9.84 | 5.48 | 3.24 |
| 2024 | 113 688 | 0.071 5 | 0.5 | 4 064 | 81.58 | 9.61 | 5.45 | 3.36 |
| 2025 | 116 499 | 0.071 5 | 0.5 | 4 165 | 81.69 | 9.41 | 5.43 | 3.48 |
表3
仿真结果汇总
| 年份 | 南头-南坪方向 | 南坪-南头方向 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| RS/ (次·pcu-1·km-1) | RV/% | E | RS/ (次·pcu-1·km-1) | RV/% | E | |
| 2016 | 0.021 7 | 19.79 | 0.571 0 | 0.017 2 | 18.55 | 0.587 3 |
| 2017 | 0.023 4 | 20.84 | 0.583 3 | 0.018 3 | 18.46 | 0.598 3 |
| 2018 | 0.024 5 | 21.27 | 0.589 0 | 0.018 8 | 19.14 | 0.603 4 |
| 2019 | 0.023 6 | 21.08 | 0.591 1 | 0.018 7 | 19.28 | 0.606 8 |
| 2020 | 0.024 5 | 21.96 | 0.592 6 | 0.019 6 | 19.32 | 0.608 9 |
| 2021 | 0.027 5 | 23.22 | 0.590 3 | 0.020 8 | 20.91 | 0.612 3 |
| 2022 | 0.030 5 | 24.47 | 0.588 9 | 0.023 1 | 21.75 | 0.612 2 |
| 2023 | 0.032 0 | 26.14 | 0.579 8 | 0.027 4 | 22.95 | 0.618 8 |
| 2024 | 0.036 6 | 29.37 | 0.566 6 | 0.029 8 | 23.89 | 0.616 8 |
| 2025 | 0.041 6 | 33.25 | 0.541 4 | 0.034 7 | 27.31 | 0.609 1 |
表5
广深高速南头-南坪段两半幅改扩建时机计算结果
| 年份 | 南头-南坪方向 | 南坪-南头方向 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Z | Z | |||||||
| 理想时机 | 0.162 2 | 0.330 5 | 1.000 0 | — | 0.194 9 | 0.234 6 | 1.000 0 | — |
| 2016 | 0.000 0 | 0.000 0 | 0.506 3 | 0.615 9 | 0.000 0 | 0.009 9 | 0.000 0 | 1.043 3 |
| 2017 | 0.082 9 | 0.077 8 | 0.717 1 | 0.387 5 | 0.062 0 | 0.000 0 | 0.327 3 | 0.724 7 |
| 2018 | 0.144 1 | 0.110 0 | 0.815 1 | 0.288 3 | 0.093 2 | 0.076 2 | 0.477 9 | 0.555 0 |
| 2019 | 0.095 0 | 0.095 6 | 0.851 4 | 0.286 0 | 0.084 1 | 0.092 0 | 0.578 9 | 0.458 2 |
| 2020 | 0.141 2 | 0.161 1 | 0.877 3 | 0.210 2 | 0.136 5 | 0.096 8 | 0.639 8 | 0.390 1 |
| 2021 | 0.295 5 | 0.254 8 | 0.837 6 | 0.223 3 | 0.204 4 | 0.276 5 | 0.741 0 | 0.262 5 |
| 2022 | 0.447 1 | 0.347 9 | 0.814 1 | 0.340 6 | 0.338 7 | 0.371 2 | 0.737 7 | 0.328 8 |
| 2023 | 0.527 3 | 0.471 6 | 0.657 0 | 0.520 4 | 0.581 4 | 0.506 6 | 0.935 1 | 0.477 1 |
| 2024 | 0.758 4 | 0.711 8 | 0.432 1 | 0.907 4 | 0.723 1 | 0.613 7 | 0.875 5 | 0.662 0 |
| 2025 | 1.000 0 | 1.000 0 | 0.000 0 | 1.466 3 | 1.000 0 | 1.000 0 | 0.647 5 | 1.165 5 |
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