摘要 為了提高干線公路穿越城鎮路段的行車安全性，探究車輛在干線公路穿越城鎮路段上的行駛特性，通過實地調研車輛的速度、加速度及駕駛員操作次數的變化的相關數據，以交通工程學和人因工程學為基礎，對干線公路穿越城鎮路段上的交通特性進行了研究。根據干線公路穿越城鎮路段的道路環境特點，界定了公路段與城鎮段之間的適應段;分析車輛實際運行速度與設計速度之間的一致性和相鄰路段的速度協調性，確定在交叉口、中央分隔帶開口、曲線路段的安全隱患較大并且從公路至城鎮方向運行速度呈遞減狀態;分析公路段、適應段和城鎮段相同長度路段上車輛的變速次數和加速度標準，為交通控制措施的制定和道路線形設計的優化提供參考。

　　關 鍵 詞 干線公路;穿越城鎮;適應段;速度;安全

　　隨著我國城鎮化比例的不斷加大，公路穿越城鎮的現象頻繁的出現。城鎮道路與公路路側環境和交通特性差異較大，駕駛員在干線公路上駕駛車輛穿越城鎮時會受到環境變化影響而改變行車速度，而良好的速度一致性和協調性是路段行車安全的重要保障。

　　對于公路與城鎮道路之間連接路段的研究，早期Hakkert和Dillon分別研究了城鎮道路與公路各自的交通流特點[1-2]，近幾年Srinivasan和Williamson等人對城鎮道路和干線公路的接入口管理技術和銜接技術進行了分析[3-4]。國內自2000年陳培建提出了穿城鎮干線公路合理布局原則和應當注意的問題后[5]，公路與城鎮道路連接處的安全問題日益受到重視[6-10]。車輛行駛速度的變化是駕駛員對道路環境變化感受的直觀反饋，研究不同道路環境下的車輛行駛速度特性可以為交通控制措施的制定提供參考[11]。通過對速度的研究可以改善道路設計的合理性并提高不同類型車輛通行的安全性[12-15]。

　　可見，研究學者們已經開始重視公路穿越城鎮路段的安全隱患，并且提出了中間應該設置漸變段。所以本文首先界定公路穿越城鎮適應段的概念，并且對公路段、適應段和城鎮段的車輛運行特性進行深入的對比分析，以此來探究干線公路穿越城鎮段的交通特性。

　　1 公路穿越城鎮路段

　　1.1 干線公路穿越城鎮路段特點

　　干線公路在穿越城鎮的過程中，道路本身的條件和路側的環境是在不斷變化的，調查試驗道路的實際情況之后，發現干線公路穿越城鎮路段有以下的特點：

　　1)干線公路大多是通過設置中央分隔帶對道路進行分隔，交叉口密度較小且不設置信號燈，設計速度也較城鎮路段高;而城鎮道路對雙向道路進行分隔時一般是設置護欄或者直接劃線分隔，交叉口密度較大并且基本都設置信號燈;干線公路穿越城鎮時，存在橫斷面的變化，如圖1a)所示，而在此前后，道路上的交通量、車速、交通組成也有明顯差別。

　　2)公路上農用車出現的比例較高，如圖1b)所示，而在城鎮路段上，非機動車出行是交通組成中很重要的一部分。

　　3)道路的基礎設施設置也各不相同，公路上的交通標志標線等安全設施有時并不完善，部分路段出現護欄缺失、缺少照明設備的現象;而城鎮段交通標志較為復雜，有時略顯混亂，容易對駕駛員產生困擾。

　　4)公路路側會出現牛、羊、鳥類等動物對行車產生干擾，見圖1c)。而城鎮路段路側的主要問題是道路街道化嚴重，見圖1d)，且路側廣告多，干擾信息量大。

　　5)環境方面公路的路側植被面積大，城鎮道路路側綠化相對較差。

　　1.2 適應段的界定

　　由于城鎮和公路之間的交通組成是有差異的，再加上地形的限制，通常公路在穿越城鎮的過程中，城鎮道路與公路之間會出現短暫的不連續，此時駕駛員的心理就需要一個逐漸的適應過程，所以將駕駛員心理逐漸適應的路段稱為適應段，因此適應段分為公路至城鎮方向適應段和城鎮至公路方向適應段。劃分穿城鎮路段如圖2，圖中黑色圓點是指橫斷面變化處。以實際地圖為例，定義公路接近城鎮過程中的最后一處橫斷面變化處至城鎮中第一個交叉口之間的路段為公路至城鎮適應段[L0]，定義城鎮接近公路的最后一處橫斷面變化處至公路上的第一個交叉路口之間的路段為城鎮至公路適應段[L1]。鑒于公路一般為雙向多車道并且考慮到道路在建設和使用過程中的整體性，兩路段合并稱為適應段。

　　2 試驗設計

　　2.1 實驗方案

　　為了研究干線公路穿越城鎮時在適應段的車輛運行特點，招募具有熟練駕駛經驗的男性駕駛人25人，選擇途徑北京-河北-天津的G103作為試驗路段。實驗儀器采用Vbox II行車信息采集器，數據調查時間為八月中旬天氣晴朗的工作日，調查時間段在早6∶00至晚18∶00進行。

　　2.2 試驗路段概況

　　分析京津冀地區的干線公路，發現北京、天津2個直轄市與河北省際交界處路況相對較差，個別地點道路寬度無法滿足通行需求，擁堵現象嚴重。沿103國道從武清城區出發到北京通州區，途經城鎮34個，有6處橫穿城市道路，上行方向有60個公路接入口，穿越25個城市內部交叉口，下行方向有54個接入口，共經過25個城市內交叉口。有20處道路橫斷面變化，其中有12次變化是在城鎮和公路銜接的區域處，圖3即為公路與城鎮銜接處的橫斷面變化。

　　3 數據分析

　　3.1 車輛速度一致性分析

　　行車速度是影響事故發生的重要因素，基于速度差可以對路段線型進行安全評價。基于運行速度一致性評價道路線型的標準見表1。

　　車輛在實際道路上行駛時，駕駛員會隨著路況、道路線形、周邊環境等因素的變化不斷調整行車速度，如圖4所示，即為實測公路段上的車輛運行速度與路段的設計速度進行對比，發現實際運行速度不是一成不變的，行車速度不斷波動，個別地點會出現較大的變化。圖中a、b、c、d區域分別對應著匝道、交叉口、中分帶開口處、曲線段。

　　由圖4可知，車輛在不同路段的運行速度是不同的，在實驗路段上絕大部分時間的實際行車速度都低于設計速度要求，出現超速的情況較少。明顯的，在交叉口、中央分隔帶開口、曲線路段的實際運行速度出現凹變化，速度從高位降至一定范圍，在通過這些區域后速度又有大幅提升，所以在這些路段是存在明顯的安全隱患的。

　　3.2 車輛速度協調性分析

　　車輛在道路上行駛時速度的波動越大，車輛發生事故的概率會越大，相鄰路段之間的運行速度是否協調體現在相鄰路段之間車輛運行速度的差值，相鄰路段之間速度變化微小且緩和表明路線的協調性良好，而速度變化越大則表明相鄰路段的路線協調性越差。其中速度差的數學公式如下式：

　　|Δv85|=|v85i-v85(i-1)| ， (1)

　　式中：|Δv85|表示相鄰兩路段的85%位車速的差值;|v85i|表示調查斷面i上的85%位車速;|v85(i-1)|表示連續路段上斷面i的前一斷面的85%位車速。

　　文獻[16]規定當|Δv85|>20 km/h時，可以認為運行速度協調性不良，因此車輛行駛速度作為評價道路安全性的重要標準，運行速度差值必須小于或等于20 km/h才能滿足安全行車的要求。車輛在干線公路上行駛，在穿越城鎮的過程中速度變化明顯，圖5為車輛從公路駛向城鎮路段時的運行速度變化示意圖。

　　可見，車輛從公路駛向城鎮道路的過程中，由于道路環境在不斷的發生變化，駕駛員依據道路周圍環境及路線標志來對駕駛狀態進行調整，逐漸降低車速，在到達城鎮路段的時候把速度降低至城市道路的要求。

　　統計分析實車試驗的數據，繪制公路段、適應段、城鎮段的車速累積頻率及對應速度如圖6。由圖6可知，試驗路段上實際行駛過程中，在公路段上的第85位車速為68.57 km/h，在城鎮段上第85位車速為39.54 km/h，在適應段上第85位車速為51.46 km/h，確定車輛在從公路至城鎮方向行駛時，行駛速度是逐漸減小的，適應段的行車速度介于公路段和城鎮段之間。規范對于公路路段和城鎮路段有明確的設計速度的規定，并且兩者是不同的，在適應段沒有特別的速度要求，而這里的速度差別表明車輛在適應段行駛時速度與前后路段有明顯的區別。

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