第34卷第2期安徽理工大学学报(自然科学版)Vol．34No．22014年6月JournalofAnhuiUniversityofScienceandTechnology(NaturalScience)Jun．2014互通立交变速车道长度的探究余晓东(安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南232001)摘要:在考虑互通立交变速车道建设成本的同时，评价增加变速车道长度对提高互通立交变速车道安全性所带来的经济效益，通过构建效益－成本比(B/C)分析模型，提出了综合考虑行车安全和建设成本的互通立交变速车道长度设计选用的建议值。研究表明:随着变速车道长度的增加，起初B/C值呈明显增长趋势，达到峰值后，随着长度取值的增加，B/C值开始缓慢下降，将对应的变速车道长，作为变速车道长度设计选用的建议值。关键词:互通立交;变速车道;道路工程;交通安全中图分类号:U412．35文献标志码:A文章编号:1672－1098(2014)02－0071－04收稿日期:2013－05－05作者简介:余晓东(1989－)，男，安徽滁州人，在读硕士，研究方向:道路安全工程。DiscussiononSpeedShiftingLaneLengthofOverpassYUXiao－dong(SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，AnhuiUniversityofScienceandTechnology，HuainanAnhui232001，China)Abstract:Inconsideringshiftinglaneconstructioncosts，theeconomicbenefitsofincreasingthelengthofshift-inglanetoimprovesafetywasassessed．Byconstructingbenefit－costratio(B/C)analysismodel，therecom-mendedvalueofshiftinglanelengthwasproposedbasedoncomprehensiveconsiderationoftrafficsafetyandcon-structioncosts．Theresearchshowedthatwiththeincreaseofshiftinglanelength，theinitialB/Cvaluesshowsagrowthtrendandafterthepeakingvaluewiththeincreaseofshiftinglanelength，B/Cvaluesslowlydecline，thecorrespondingshiftinglanelengthisselectedastherecommendeddesignvalue．Keywords:overpass;speed－shiftinglane;trafficengineering;trafficsafety变速车道是主线车道和匝道之间的一段附加车道，是互通立交的重要组成部分之一。由于在这个区段车辆要完成车道变更和速度变化等一系列复杂运行，使得变速车道成为互通立交事故的高发地段。相关研究表明:48%的事故发生在立交出口处，36%事故发生在立交入口处，立交出入口处是事故的多发点［1］;变速车道的长度对事故率有一定的影响，较长的变速车道表现出了较低的事故率［2］。但是，设计选用较长的变速车道无疑会增加互通立交的建设成本。因此，如何综合考虑交通安全和建设成本，提出合理的变速车道设计选用的建议值是一个值得研究的问题。国内对互通立交变速车道的研究成果主要有:结合车辆运行特征，对变速车道的设计进行了安全性分析，得出了合理的变速车道长度的确定方法［3］。运用概率论和微分法建立了匝道车辆的汇入概率模型和行驶距离分布概率模型，提出了基于交通流理论的互通立交加速车道设计方法［4－8］。无论是现行的公路路线设计规范，还是国内其他研究方法只是对变速车道上的车辆运行特征进行了分析，并没有从行车安全性和经济性角度对变速车道长度进行深入分析。首先借鉴国外学者对互通立交变速车道交通事故预测模型的研究，得到我国互通立交变速车道中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

三年时期内的交通事故预测数;然后，根据国内近11年间的交通事故及经济损失统计数据计算出未来三年时期内的单起交通事故经济损失;最后，采用文献［9］35的研究成果对互通立交变速车道单位长度成本CZ进行预测。综合上述分析，提出了一个基于效益－成本比(B/C)最大化预测方法，来确定互通立交变速车道长度的分析模型，并提出了综合考虑行车安全和建设成本的互通立交变速车道长度设计选用的建议值。1交通事故预测模型因为我国目前尚没有互通立交变速车道交通事故的统计数据，借鉴国外学者的研究成果以大量的事故数据为基础，采用统计学的方法建立了互通立交变速车道交通事故预测模型［10－12］为N=(ＲAADT)0.78(FAADT)0.13exp(－7.27+0.45DIA+0.78PAＲ－0.02FF+0.69OC－0.37ＲUＲ+0.37DECEL－2.59SCLEN+1.62ＲLEN)(1)式中:N为与变速车道长度相关的互通立交匝道三年时期内的交通事故预测数，起;ＲAADT为互通立交匝道年平均日交通量，辆/天;FAADT为互通立交匝道所在高速公路主干线年平均日交通量，辆/天;DIA为菱形立交;PAＲ为环形立交;FF为环形匝道;OC为直连式匝道;ＲUＲ为匝道位于乡村地区;DECEL为变速车道类别;SCLEN为变速车道长度，km;ＲLEN为匝道长度，km。对该预测模型的相关参数进行取值(见表1)。表1互通立交变速车道交通事故预测模型相关参数［13］ＲAADT/(辆/天)FAADT/(辆/天)DIAPAＲFFOCＲUＲDECELＲLEN/km500025000101011(0)0.9注:当为加速车道段时，DECEL取括号内的数值。根据式(1)可得到互通立交匝道三年时期内的交通事故预测数(见表2)。表2互通立交匝道三年时期内的交通事故预测数主线设计速度/(km·h－1)1201008060出口单车道9.069.559.9210.32双车道7.378.078.509.18入口单车道5.025.435.726.10双车道3.233.684.084.532交通事故经济损失的计量根据公安部、中国统计局发布的2000～2010年度全国交通事故及经济损失［14］和2000～2010年度国内通货膨胀率［15］，计算出单起交通事故经济损失和近11年国内通货膨胀率的平均值(见表3)。根据表2计算出未来三年时期内每起事故直接财产损失AV/元为AV=4209.5×(1+0.02)3=4467.2元(2)表32000～2010年度全国交通事故及经济损失和通货膨胀率统计数据年份20002001200220032004200520062007200820092010事故起数/起616971754919773137667507567753450254378781327209265204238000219521直接财产损失/亿元26.730.933.233.727.818.814.91210.19.19.3平均值每起事故直接财产损失/元4327.64093.24294.25048.64896.54175.43933.73667.43808.43823.54236.54209.5通货膨胀率/%0.40.7－0.81.23.91.81.54.85.9－0.73.323成本(C)模型文献［9］31以陕西省高速公路建设费用为研究对象，采用Matlab软件编程，通过数理统计与分析建立了高速公路单位里程造价估计模型。将采用这一估价模型对互通立交变速车道单位长度成本CZ进行预测为CZ=578.84Y1+103.83Y2+249.52Y4－371.43(Y3－Y4)+3.09eY510－4911.12lg(1500Y6)+4807.22lg(Y7)+507.63Y8+12964.27(3)式中:CZ为互通立交单位长度成本，元/千米;Y1为27安徽理工大学学报(自然科学版)第34卷中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

路基宽度，m;Y2为路基平均填土高度，m;Y3为路面结构总厚度，cm;Y4为路面面层厚度，cm;Y5为桥隧比，%;Y6为征地面积，km2;Y7为单位长度互通立交变速车道的绿化工程长度，km;Y8为互通立体交叉数量，处。参考文献［16］将该模型相关参数汇总于下表，并计算出互通立交变速车道单位长度成本CZ(见表4)。表4估价模型基础数据及CZ计算值Y1/mY2/mY3/cmY4/cmY5/%Y6/km2Y7/kmY8/处CZ100.855200141119576.584综上所述，建立互通立交变速车道成本(C)模型为C=CZ·L=19576.584L(4)式中:C为互通立交变速车道成本，元;CZ为互通立交变速车道单位长度成本，元/千米;L为变速车道长度，km。4效益—成本B/C模型根据上述对互通立交变速车道交通事故预测模型、交通事故经济损失的计量及成本(C)模型的研究分析，建立效益－成本B/C模型为BC=(ΔN3·AV)/C=0.08ΔNL(5)式中:ΔN为预测年内增加变速车道长度所减少的交通事故预测数，起;L为变速车道长度，km。根据式(5)计算出与变速车道的B/C比值绘制出图形(见图1～图4)。减速车道最终长度/m减速车道最终长度/m1．V=60km/h;2．V=80km/h1．V=60km/h;2．V=80km/h3．V=100km/h;4．V=120km/h3．V=100km/h;4．V=120km/h图1单车道减速车道B/C比值图2双车道减速车道B/C比值加速车道最终长度/m减速车道最终长度/m1．V=60km/h;2．V=80km/h1．V=60km/h;2．V=80km/h3．V=100km/h;4．V=120km/h3．V=100km/h;4．V=120km/h图3单车道加速车道B/C比值图4双车道加速车道B/C比值37第2期余晓东:互通立交变速车道长度的探究中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

根据图1～图4得到基于效益成本分析的互通立交变速车道长度设计选用建议值(见表5)。表5互通立交变速车道长度设计选用建议值变速车道类别主线设计车速/(km·h－1)变速车道长度/m出口单车道120435(145)100400(125)80370(110)60335(95)双车道120580(225)100520(190)80485(170)60430(140)入口单车道120585(230)100535(200)80500(180)60455(155)双车道120850(400)100775(350)80715(310)60650(270)注:括号内的数值为文献［17］变速车道长度的规定值。5结语增加加速车道的长度比增加加速车道的长度的效益－成本(B/C)的值大，这主要是因为减速车道段的交通事故率高。当变速车道的初始长度确定的情况下(主线取规定的设计车速)，变速车道的效益－成本(B/C)值由成本(C)分析模型而定，因此，在实际工程中应详细分析变速车道的成本组成，以确定符合实际的变速车道长度设计选用值。参考文献:［1］McCAＲTTAT，NOＲTHＲUPVS，ＲETTINGＲA．TypesandCharacteristicsofＲamp－relatedMotorVehicleCra-shesonUrbanInterstateＲoadwaysinNorthernVirginia［J］．JournalofSafetyＲesearch，2004，35(1):107－114．［2］BAＲEDJ，GＲEGLG，DAVEYLW．SafetyEvalua-tionofAccelerationandDecelerationLaneLengths［J］．ITEJournal，1999，69:50－54．［3］何雄君，梁会，王建平，等．我国互通式立交变速车道长度的确定方法研究［J］．武汉理工大学学报:交通科学与工程版，2005，29(3):370－373．［4］李文权，王炜，邓卫，等．高速公路加速车道上车辆的汇入模型［J］．中国公路学报，2002，15(2):95－98．［5］李铁柱，李文权，周荣贵，等．高速公路加减速车道合流分流特征分析［J］．公路交通科技，2001，18(4):89－91．［6］常玉林，李铁柱，李文权，等．高速公路互通立交加速车道长度的设计方法［J］．河南大学学报:自然科学版，2000，30(4)，17－20．［7］李文权，王炜，李铁柱，等．高速公路加速车道上车辆的汇入特征分析［J］．东南大学学报:自然科学版，2002，32(2):151－153．［8］赵春，邓卫，周荣贵，等．考虑服务交通量的加速车道长度设置方法［J］．公路交通科技，2004，21(8):103－107．［9］王芳，刘凯，王选仓，等．高速公路建设费用组成及造价估价模型建立［J］．公路交通科技，2012，26(6):31－36．［10］BAUEＲKM，HAＲWOODDW．StatisticalModelsofAccidentsonInterchangeＲampsandSpeed－ChangeLanes［Ｒ］．FHWA－ＲD－97－106．FederalHighwayAdministration，Washington，D．C．，1998．［11］LOＲDD，JAMESA，BONNESONPE．CalibrationofPredictiveModelsforEstimatingtheSafetyofＲampDesignConfigurations［C］//Proc．ofthe84thTrans-portationＲesearchBoardAnnualMeeting．Washington，D．C．:TransportationＲesearchBoard，2005，1－16．［12］PEＲSAUDB，LOＲDD，PALMISANOJ．CalibrationandTransferabilityofAccidentPredictionModelsforUrbanIntersections［C］//TransportationＲesearchＲecord1784．TransportationＲesearchBoard，NationalＲesearchCouncil，Washington，D．C．，2002，57－64．［13］张金水，张廷楷．道路勘测设计［M］．上海:同济大学出版社，2005:17－18．［14］公安部交管局．2000至2010全国交通事故情况通报统计［EB/OL］．http://www．mps．gov．cn/n16/n85753/n85870/index．html，2011－01－25/2012－12－25．［15］中国统计局．2000～2010年度国内通货膨胀率［EB/OL］．http://www．stats．gov．cn/tjgb/index．ht-ml，2010－11－11/2012－12－25．［16］邓学钧．路基路面工程［M］．北京:人民交通出版社，2008:59－62．［17］中交第一公路勘察设计研究院．JTGD20－2006公路路线设计规范［S］．北京:中华人民共和国交通部，2006．(责任编辑:何学华，吴晓红)47安徽理工大学学报(自然科学版)第34卷中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net