混合非机动车流情况下的非机动车道通行能力研究

OpenJournalofTransportationTechnologies交通技术,2015,4,1-6PublishedOnlineJanuary2015inHans.://dx.doi.org/10.12677/ojtt.2015.410011StudyofNon-MotorizedLaneCapacityintheCaseofMixedNon-MotorizedVehicleFlowMinjieHuang1,JiayiHan1,YiwenXu1,RuiMao1,ShuichaoZhang1,HaixingYao21NingboUniversityofTechnology,Ningbo2ZhengjiangG&ZArchitecturalDesignInstituteCo.,Ltd.,NingboEmail:[e-mail]:Dec.20th,2014;accepted:Jan.4th,2015;published:Jan.16th,2015Copyright©2015byauthorsandHansPublishersInc.ThisworkislicensedundertheCreativeCommonsAttributionInternationalLicense(CCBY).混合非机动车流情况下的非机动车道通行能力研究黄敏杰1，韩佳怡1，徐宜雯1，毛锐1，张水潮1，姚海星21宁波工程学院，宁波2浙江高专建筑设计研究院有限公司，宁波Email:[e-mail]混合非机动车流情况下的非机动车道通行能力研究2收稿日期：2014年12月20日；录用日期：2015年1月4日；发布日期：2015年1月16日摘要纯自行车流情况下非机动车道的通行能力计算公式，已经不能适用于混合非机动车流情况下的通行能力计算。本文根据现场调查和长期观察结果，得出宁波市区非机动车流中自行车和电动自行车的组成比例，并且通过实地调查、研究和数据计算处理得到混合非机动车流情况下非机动车道上的通行能力N可值。关键词混合非机动车流，通行能力，纯自行车流1.引言电动自行车作为一种新兴的交通工具，它以速度快、方便快捷、污染小、能耗低的优点而受到广大居民的青睐，并且保有数量在逐年增加。据调查统计，非机动车出行量在我国大城市中占到交通出行总量的25%~55%，在某些小城市甚至高达70%以上[1]，因此我们的城市在规划建设时应当重视这一现象，为非机动车的通行创造良好的环境和条件。截至2013年底，国内自行车的保有量约为6亿辆，电动自行车保有量约为1.8亿辆。后又有统计，截至2013年底，每百户城镇居民家庭电动自行车的拥有量已经达到32辆[2][3]。因此，在我国非机动车出行的方式已由过去纯自行车出行方式转变为自行车与电动自行车共同承担出行的方式，也由此电动自行车与自行车共同构成了新的非机动车流，较以前由纯自行车所构成的非机动车流出现了明显变化。由于电动自行车在非机动车流中所占的比重增加，直接导致了现阶段非机动车流通行能力计算方法存在不适应性。该计算方法不适应性的具体表现如下：非机动车道出现拥堵、非机动车频繁抢占机动车道、非机动车与行人矛盾激化等[4]。针对以上这些问题，我们应考虑研究混合非机动车流的车流组成以及混合非机动车流情况下的非机动车道通行能力的计算方法，以此缓解混合非机动车流带来的交通问题。2.非机动车道通行能力计算的一般方法根据已有文献资料[5]，现已在北京、南京、福州等多个城市开展对纯自行车流情况下非机动车道通行能力的测定，先后获得13万多个数据，得出在纯自行车流、有机非分隔带情况下，每米宽度内自行车连续1h内通过断面的数量即通行能力N可值一般在0.58左右，而且波动的幅度很小，如表1所示[5]。其计算方法依据以下非机动车道通行能力的计算公式，如下：Table1.Thenumberofbicyclesfromtheobservationsectioninunittime表1.单位时间通过观测断面的自行车数量N可观测值城市名称非机动车有效宽度(m)观测数量(辆)自行车平均行驶速度(km/h)每五秒通过的自行车数量(辆)通过的自行车数量(辆/(s·m))北京5.5867816.2817.910.65南京3.3155114.289.390.57福州6.5309613.4414.500.45无锡3.2297514.2310.520.66平均值4.6407514.0113.080.58混合非机动车流情况下的非机动车道通行能力研究336000.5tNNBT=⋅−可(1)N可：每米宽度内自行车连续1小时内通过断面的自行车数量，实际为1小时内连续车流的平均通过(辆/h)，为方便数据处理和对比分析，本文中出现的N可值得单位均为(辆/s)；B：自行车道的宽度(m)；T：连续车流的通过时间(s)；Nt：T时间内通过观测断面的自行车数量。参数B、T、Nt分别由调查人员实地调查得到，从而计算得出通行能力即N可值；其中参数Nt是T时间内通过观测断面的自行车数量，是确定路段内通行能力的重要参数，受道路、交通管理及气候等条件影响较大。3.混合非机动车饱和流的交通特性调查及分析3.1.调查地点借鉴原有的研究方法，本文提出在混合非机动车流的情况下与之相适应的交通调查方案设计：为获得准确的参数值Nt，本文选取宁波市区一些交叉口为观测对象，并对调查所选非机动车道提出以下要求。1)非机动车道均有机非分隔带，非机动车道路宽度为2.5~5.0m；2)所选非机动车道附近无对非机动车流产生干扰的因素(如公交站、人行道进出口等)；3)有密集、接近饱和的非机动车流量。鉴于第三点要求较高，调查选择在天气条件良好情况下，选择非机动车流量大的交叉口，并选择在交叉口的非机动车道出口道沿车道向内延伸10~15m处，待绿灯放行后，此时会有接近饱和数量的非机动车驶入交叉口出口道即形成所谓的“动态集团”[6]。若观测车流出现断续，则停止时间计时，待下一波饱和车流经过断面时，再继续计时，计满十分钟为止。调查数据的收集工作时段选择在7:00~9:00早高峰时段或16:00~18:00晚高峰时段，以确保调查数据样本更接近期望值。以宁波市区江厦街和灵桥路交叉口、姚隘路和桑田路交叉口为例，调查地点均选在交叉口的非机动车道出口道并沿车道向内延伸10~15m处(图1，图2)。3.2.调查数据(部分)如表2。Figure1.ThesurveylocationatJiangxiastreet&LingbridgeintersectioninNingbocity(statusmap)图1.实景图：宁波市区江厦街和灵桥路交叉口调查位置混合非机动车流情况下的非机动车道通行能力研究4Figure2.ThesurveylocationatYaogaroad&SangtianroadintersectioninNingbocity(plan)图2.平面图：宁波市区姚隘路和桑田路交叉口调查位置Table2.Surveydatasheettable(partially)表2.调查数据表(部分)次数调查地点电动自行车(辆/h)自行车(辆/h)观察总量(辆/h)电动自行车所占比例非机动车车宽度(m)机非隔离方式N可值1兴宁路(黄鹂小区北)1275328160379.50%4.5绿化隔离0.672中山东路–江东北路1292320161280.10%5绿化隔离0.63中山东路–江厦街1356420177676.30%5绿化隔离0.664百丈东路–沧海路1310300161081.30%5隔离栏隔离0.65人民路–中马路(南)1115270138580.50%3.5标线隔离0.776药行街–灵桥路(南)1620390201080.50%4.2标线隔离0.97甬港南路–新河路(南)1030280131078.60%3标线隔离0.878中山西路–环城西路(西)1150225137583.60%4标线隔离0.653.3.调查数据分析处理根据大量调查数据显示宁波市区电动自行车出行量与自行车出行量的比例接近4:1，即电动自行车数量约占非机动车的80%，因此我们研究调查将在电动自行车占非机动车数量80%的混合非机动车流情况下，研究计算非机动车道的通行能力，即N可(图3，图4)。除去个别误差较大数据得到混合非机动车流(80%的电动自行车比例)情况下N可平均值的计算：()()12812hm0.78smninNN==⋅=⋅=∑可可辆辆(2)混合非机动车流(80%的电瓶车比例)情况下N可方差的计算：()2210.12niiNNSn=−==∑可可(3)混合非机动车流情况下的非机动车道通行能力研究5根据相同的计算公式，纯自行车车流情况下的非机动车道通行能力N可平均值为0.58，方差为0.007(图5)。混合非机动车流情况下的N可平均值较纯自行车流情况下的N可平均值大，而且在混合非机动车流的情况下，N可值离散性更大，表现出较大的波动性。出现这种现象的原因如下：1)因非机动车流中有电动自行车的加入，而电动自行车车速比自行车车速大，因此使得混合非机动车流的N可值较大。Figure3.Theproportionofelectricbicycleinthetotalnon-motorvehicles图3.电动自行车车所占非机动车总量的比例Figure4.ThediscretemapNkintheinvestigation图4.实地调查N可值离散图Figure5.ThediscretemapNkundertheconditionofpurebicycles图5.纯自行车情况下的N可值离散图混合非机动车流情况下的非机动车道通行能力研究62)因电动自行车为电力驱动，基本不存在骑行人员因长时间骑行致使车速降低的可能性，而自行车则存在这一可能性，因此使得混合非机动车流的N可值较大。3)因电动自行车本身车速波动范围较大，普遍介于15km/h~35km/h，而自行车的车速普遍介于10km/h~15km/h，因此混合非机动车流情况下的离散图的波动较大即方差值较大。4)因电动自行车车速较大，在并排骑行过程中，一些骑行人员考虑到安全因素会主动降低车速，致使混合非机动车流车速波动较大即方差值较大。4.非机动车道通行能力参数值分析与结论经上文数据分析与处理，得出非机动车道上的非机动车车流组成为电动自行车：自行车=4:1，即电动自行车所占混合非机动车流的比例为80%，并在该条件下经计算得出在混合非机动车流情况下非机动车道通行能力N可=0.78辆/(s∙m)。在实地调查观测中，发现参数Nt对通行能力N可起着决定性作用，参数Nt主要受车道宽度、路面平整度、天