高速公路双车道出口辅助车道长度可靠性设计

doi:10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20231226

摘要/Abstract

摘要：

为探究高速公路双车道出口辅助车道的合理长度，分析车辆的运行状态，推导了辅助车道段车辆换道的最大距离计算公式；引入可靠度理论，建立了辅助车道长度的功能函数，分析了不同辅助车道长度同辅助车道可靠性之间的关系，并计算得出了不同设计速度下辅助车道长度的推荐值；最后，通过VISSIM仿真分析了推荐值的合理性。结果表明：辅助车道长度与辅助车道可靠概率呈正相关关系；在不同仿真场景中，仿真路段取推荐值相较于规范值具有良好的交通流畅性，且不会造成材料的浪费。研究成果可为规范的进一步完善提供参考。

关键词: 道路工程, 可靠度理论, 辅助车道, 高速公路, VISSIM仿真, 交通安全

Abstract:

To explore the reasonable length of the auxiliary lane at the exit of the two-lane highway， the operating status of vehicles was analyzed， the maximum distance formula for vehicle lane change in the auxiliary lane segment was derived； by introducing reliability theory， a functional function of the length of the auxiliary lane was established， and the relationship between the length of the auxiliary lane and the reliability of the auxiliary lane was analyzed， the recommended values of the length of the auxiliary lane under different design speeds were calculated； finally， the rationality of the recommended values was analyzed through VISSIM simulation in this paper. The results show that the length of the auxiliary lane is positively correlated with the reliability probability of the auxiliary lane. In different simulation scenarios， the recommended value of the simulation section has good traffic flow compared to the standard value， and will not cause material waste. The research results can provide reference for further improvement of the regulations.

Key words: highway engineering, reliability theory, auxiliary lane, dual-lane highway, VISSIM simulation, traffic safety

中图分类号:

U412.3

张航,孙煜,马宝林,牛世豪,王星月,吕能超. 高速公路双车道出口辅助车道长度可靠性设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(8): 2611-2618.

Hang ZHANG,Yu SUN,Bao-lin MA,Shi-hao NIU,Xing-yue WANG,Neng-chao LYU. Reliability-based design of length for auxiliary lane at dual-lane highway exits[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition), 2025, 55(8): 2611-2618.

图/表 19

图1

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参考文献 16

[1]	程飞, 郭唐仪, 白泉. 美国Florida州高速公路出口区域事故特征分析[J]. 中外公路, 2015, 35(5): 313-317.
	Cheng Fei, Guo Tang-yi, Bai Quan. Analysis of accident characteristics of highway exit areas in Florida, USA[J]. Journal of China and Foreign Highway, 2015, 35(5): 313-317.
[2]	邬岚, 赵乐, 李根. 基于方差异质性随机参数模型的汇合行为分析[J]. 吉林大学学报: 工学版, 2024, 54(4): 883-889.
	Wu Lan, Zhao Le, Li Gen. Analysis of merging behavior based on random parameter model with heterogeneity in variances[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2024, 54(4): 883-889.
[3]	邢岩, 吴奂东, 白竹. 快速路入口处辅助车道长度研究[J]. 中国科技论文, 2020, 15(8): 915-920.
	Xing Yan, Wu Huan-dong, Bai Zhu. Study on auxiliary lane length at the entrance of expressway[J]. China Sciencepaper, 2020, 15(8): 915-920.
[4]	宋灿灿, 郭忠印, 王维利. 山区高速公路紧急避险车道辅助车道设置[J]. 同济大学学报: 自然科学版, 2016, 44(5): 747-752.
	Song Can-can, Guo Zhong-yin, Wang Wei-li. Auxiliary lane for truck escape ramp on expressways in mountainous areas[J]. Journal of Tongji University(Natural Science), 2016, 44(5): 747-752.
[5]	潘兵宏, 王潮, 王俏, 等. 基于微观换道的高速公路双车道出口辅助车道长度研究[J]. 同济大学学报: 自然科学版, 2022, 50(11): 1647-1657.
	Pan Bing-hong, Wang Chao, Wang qiao. A study of length of auxiliary lanes for two-lane expressway exits based on microscopic lane change[J]. Journal of Tongji University (Natural Science), 2022, 50(11): 1647-1657.
[6]	Navin F P D. Reliability indices for road geometric design[J]. Canadian Journal of Civil Engineering, 1992, 19(5): 760-766.
[7]	张航, 刘洋. 高速公路避险车道平面参数可靠性设计[J]. 武汉理工大学学报: 交通科学与工程版, 2023, 47(2): 203-208.
	Zhang Hang, Liu Yang. Reliability design of plane parameters of highway escape ramps[J]. Journal of Wuhan University of Technology (Transportation Science and Engineering), 2023, 47(2): 203-208.
[8]	游克思, 孙璐, 顾文钧. 公路平曲线半径可靠性设计理论与方法[J]. 交通运输工程学报, 2012, 12(6): 1-6.
	You Ke-si, Sun Lu, Gu Wen-jun. Reliability design theory and method of highway horizontal curve radius[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2012, 12(6): 1-6.
[9]	陈富坚, 郑峰, 徐培培. 基于货车制动安全的公路长大下坡可靠性设计方法[J]. 北京工业大学学报, 2017, 43(7): 1100-1107.
	Chen Fu-jian, Zheng Feng, Xu Pei-pei. Reliability design method for long steep downgrades based on trucks' braking safety[J]. Journal of Beijing University of Technology, 2017, 43(7): 1100-1107.
[10]	潘兵宏, 王烨. 基于双曲正切函数的小客车换道轨迹模型[J]. 江苏大学学报: 自然科学版, 2020, 41(4): 419-425.
	Pan Bing-hong, Wang Ye. Car lane changing trajectory model based on hyperbolic tangent function[J]. Journal of Jiangsu University (Natural Science Edition), 2020, 41(4): 419-425.
[11]	佘守宪, 赵雁. 加加速度(加速度的时间变化率)——冲击、乘座舒适性、缓和曲线[J]. 物理与工程, 2001(3): 7-12.
	She Shou-xian, Zhao Yan. Jerk(the time rate of change of acceleration): impact, passenger's comfortability, transition curve[J]. Physics and Engineering, 2001(3): 7-12
[12]	侯德藻, 黄凯, 韩文元. 基于驾驶员认知特性的汉字指路标志字高模型研究[J]. 公路交通科技, 2010, 27(3): 142-146.
	Hou De-zao, Huang Kai, Han Wen-yuan. Study on Chinese character height model for traffic guide signs based on perceive characteristics of chinese drivers[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2010, 27(3): 142-146.
[13]	阎莹, 王晓飞, 张宇辉, 等. 高速公路断面运行车速分布特征研究[J]. 中国安全科学学报, 2008(7): 171-176.
	Yan Ying, Wang Xiao-fei, Zhang Yu-hui. Research on section operating distribution characteristics of expressway[J]. China Safety Science Journal, 2008(7): 171-176.
[14]	吴明先, 曹骏驹, 林宣财, 等. 多车道高速公路不同车道运行速度的特点[J]. 公路交通科技, 2021, 38(9): 33-44.
	Wu Ming-xian, Cao Jun-ju, Lin Xuan-cai. Operating speed characteristics in different lanes of multi-lane expressway[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2021, 38(9): 33-44.
[15]	郭科, 霍春阳. 东纵高速与忻阜高速公路共线段交通量研究[J]. 山西交通科技, 2023(6): 116-120.
	Guo Ke, Huo Chun-yang. Research on traffic volume of sharing-line section of dongzong expressway and xinfu expressway[J]. Shanxi Science and Technology of Transportation, 2023(6): 116-120.
[16]	李燊. 基于交通冲突的高速公路互通立交交通安全分析方法[D]. 南京: 东南大学交通学院, 2019.
	Li Shen. Freeway interchange traffic safety analysis method based on traffic conflict technique[D]. Nanjing: School of Transportation, Southeast University, 2019.

相关文章 15

[1]	田耀刚,蒋静,赵成,杨小敏,张军,贾侃. 水性环氧树脂改性高早强砂浆的耐温机制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(7): 2203-2211.
[2]	姚康,董侨,陈雪琴,史斌,颜世傲,王翔. 基于相场正则化黏聚区模型的混凝土混合型细观断裂行为[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(7): 2286-2297.
[3]	葛洪成,郭忠印,宋灿灿,王世伟. 半地下枢纽互通匝道隧道出口与二次分流点间安全距离[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(7): 2223-2232.
[4]	龙志友,万昭龙,董是,杨超,刘肖扬. 基于变分模态分解和极端梯度提升的公路边坡位移预测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(7): 2320-2332.
[5]	韦万峰,张洪刚,张仰鹏,杨帆,唐伯明,孔令云. 废胶粉改性沥青改性机理、制备及性能研究进展[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(6): 1834-1853.
[6]	杨轸,郑瑞平,巩喆. 路网道路服役性能和交通状态耦合仿真预测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(6): 1973-1983.
[7]	徐慧智,郝东升,徐小婷,蒋时森. 基于深度学习的高速公路小目标检测算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(6): 2003-2014.
[8]	张安顺,付伟,张军辉,高峰. 长沙压实黏土剪切特性及应力-应变关系表征[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(5): 1604-1616.
[9]	孟祥海,王国锐,张明扬,田毕江. 基于选择集成的山区高速事故预测模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(4): 1298-1306.
[10]	李振江,万利,周世睿,陶楚青,魏巍. 基于时空Transformer网络的隧道交通运行风险动态辨识方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(4): 1336-1345.
[11]	王黎明,宋子坤,周辉,魏文,袁浩. 超声处置石油沥青的流变学响应及响应机理[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(4): 1346-1355.
[12]	秦严严,肖腾飞,罗钦中,王宝杰. 雾天高速公路车辆跟驰安全分析与控制策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(4): 1241-1249.
[13]	徐俊鹏,郑传峰,杜艳韬,王雨航,路政,范文军. 寒区沥青混合料在水-热-力三场耦合作用下的损伤效应[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(3): 877-887.
[14]	俞靖洋,李东钊,张志清,王真,孙海林,布海玲,李明春. 环保型蓄盐沥青混合料性能损伤演变[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(3): 888-898.
[15]	杨彦海,李百川,杨野,王崇骅,岳靓. 基于虚拟劈裂试验的集料椭球表面基构造[J]. 吉林大学学报(工学版), 2025, 55(2): 653-663.

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换道方向	换道紧急程度系数范围
左	2.5~3.0
右	2.0~2.5

设计速度/（km·h^-1）	等待时间/s
80	2.66
100	3.27
120	3.76

信息量	所需时间/s	判断正确率/％
5条信息	1.8	86.3
	2.0	93.8
	2.2	98.8
6条信息	2.2	86.3
	2.4	95.0
	2.6	97.5
7条信息	2.6	87.5
	2.8	92.5
	3.0	97.5

数据来源	样本数量/个	平均值/s	标准差/s
Ahmed（1999）	402	1.34	0.31
潘雨帆（2018）	20	1.05	0.35
柴琳果（2016）	30	1.51	0.28
徐志（2011）	16	0.96	0.32

主线设计速度/（km·h^-1）		120	100	80
正态参数	平均值	101.360	81.640	71.490
正态参数	标准差	5.740	3.490	2.840
精确显著性水平（双侧）		0.771	0.862	0.918