延誤是反映交通流運行效率的指標,進行延誤調查就是為了確定產生延誤的地點、類型和大小,評價道路上交通流的運行效率,在交通阻塞路段找出延誤的原因,為製定道路交通設施的改善方案、減少延誤提供依據。通過延誤調查可以直接得到車輛行程時間和損失時間的準確數據,這對於評價道路交通設施的服務質量、進行道路交通項目的工程經濟分析及研究交通擁擠程度等方麵都具有十分重要的意義。

基本概念

行車延誤是由於交通幹擾及交通管理與控製設施等因素引起的運行時間損失,以秒或分鍾計。其相關概念如下。

①行車時間:是指汽車在實際交通條件下沿一定路線,從一處到達另一處行車所需的總時間(包括停車和延誤)。

②延誤:由於道路與環境條件、交通幹擾及交通管理與控製設施等駕駛人無法控製的因素所引起的時間損失,以s/輛或min/輛計。

③基本延誤(固定延誤):是由交通控製裝置所引起的,與道路交通量多少及其他車輛幹擾無關的延誤。其主要發生在交叉口處。交通信號、停車標誌、讓路標誌和鐵道口等處都會引起基本延誤。

④運行延誤:由各種交通組成部分之間相互幹擾而引起的延誤。其主要包括由其他交通組成部分(如行人、受阻車輛、路側停車及橫穿交通等)對車流的幹擾(稱為側向幹擾)而引起的延誤和由交通流之間的幹擾(主要包括交通擁擠、匯流、超車與交織運行等,稱為內部幹擾)而引起的延誤兩個部分。

⑤停車延誤:由於偶然原因使車輛處於靜止狀態而引起的時間延誤。停車延誤等於停車時間,包括車輛由停止到啟動時駕駛人的反應時間。

⑥行程時間延誤:實際行駛的總行程時間與完全排除幹擾後以暢行速度通過路段的自由行駛時間之差。這一延誤包括了停車延誤與因加減速而產生的加速延誤和減速延誤。

⑦延誤率:車輛通過單位長度路段的實際運行時間與車輛在理想條件下通過該路段所需時間之差。延誤率可反映單位長度路段上延誤的大小。根據國外觀測資料顯示,高峰時間內車輛通過單位長度路段的標準運行時間為:高速道路1.06min/km、主要城市幹道1.49min/km、集散道路1.86min/km。

⑧排隊延誤:車輛排隊時間與車輛暢行通過排隊路段的時間差即為排隊延誤。排隊時間是指車輛從第一次停車到越過停車線的時間。排隊路段是指車輛的第一次停車斷麵與停車線之間的路段。

⑨引道延誤:車輛在引道上實際消耗時間與車輛暢行通過引道延誤段的時間之差即為引道延誤。在入口引道上,從車輛因前方信號或已有排隊車輛而開始減速行駛斷麵至停車線的距離叫引道延誤段。排隊車輛越多引道延誤段就越長,實際選用時,通常將可能出現的最大排隊長度作為引道延誤段。

圖4-4是車輛在交叉口入口引道上的時間——空間關係圖。該圖可以說明引道延誤、排隊延誤和停車延誤三者之間的關係。圖中縱坐標是車輛通過引道延誤段所用的時間,橫坐標是車輛在交叉口引道上行駛的距離。由圖中可以看出車輛的各種延誤受阻情況。受到延誤的車輛的引道實際耗時為E點的縱坐標值(s)。引道暢行行駛時間為F點的縱坐標值。引道延誤為E、F兩點縱坐標值之差。排隊時間為E、C兩點縱坐標值之差。停車延誤為D、C兩點縱坐標值之差。

圖4-4交叉口入口引道上受

延誤車輛的時間—空間關係圖根據對大量交叉口的調查和分析,停車延誤通常約占引道延誤的76%,排隊延誤約占引道延誤的97%。

行車延誤的影響因素

行車延誤受許多因素的影響,這些因素主要有人(包括駕駛人、行人等)、車(如車輛類型、車齡、車輛的動力性能等)、道路與交叉口條件、交通條件(如交通組成、轉向車比例和路邊停靠車輛等)、交通管理和控製(如交通信號,交通標誌等)及道路環境等。

1.車輛的影響

不同車型和不同車齡的車,由於動力性能不同,對行車延誤的影響有所不同。一般而言,綠燈亮時,頭車反應時間加起動時間,小型車要比大型車小,而大型車要比拖掛車小;從加速性能來看,小型車加速性能也要強於大型車。因此,對於車型混雜的車流,大型車越多,延誤越大。

2.駕駛人的影響

行車延誤不僅和駕駛人的技術水平有關,還與駕駛人的自身特性有關,主要影響因素包括:駕駛人的性別、年齡、婚姻狀況、性格取向等。一般來說,青年駕駛人、男性駕駛人較中年駕駛人、女性駕駛人反應快,反應時間短,應變能力強,車速高,因而行車延誤低。單身駕駛人也較已婚駕駛人開車快,性格外向型比性格內向型車速快,行車延誤低。此外,駕駛人對交通規則的遵守程度對其他車輛延誤有較大影響,個別駕駛人的搶道等違章行為導致交通阻塞的現象在國內屢禁不止,這也是我國與一些發達國家道路利用效率的主要差距所在。這需要加強駕駛人的素質和增強處罰力度來解決。

3.行人和非機動車的影響

行人和非機動車過街會對交通流產生幹擾,進而增加行車延誤。沒有機非分隔帶的道路同向行駛的非機動車也會對機動車的速度造成幹擾。

4.道路條件的影響

用隔離墩分離的道路要比用標線分離的道路上行車延誤小;機非分離的道路比機非混行的道路行車延誤小。據廣州至佛山公路上的調查,無分隔帶道路上的行車延誤約為有分隔帶道路的1.3倍;車道較多、行車道較寬的道路比車道數少、行車道較窄的道路行車延誤要小;進行渠化後的交叉口的平均延誤要小於沒有渠化的交叉口。此外,設有專用左轉車道的交叉口引道入口的行車延誤和沒有專用左轉車道的入口的行車延誤也有所不同。

5.交通條件的影響

當交通流中大型車和重型車所占比例較大時,行車延誤也會增加;左轉和右轉通過路口的車速都低於直行車速,因此,當轉向車比例越大,平均每輛車的延誤也越大,尤其左轉車的比例對行車延誤影響更為明顯;此外,公交車站點停靠等路側停車,也會對正常車流進行幹擾,增加平均延誤。

6.交通負荷的影響

常以負荷度來度量交通負荷的影響。所謂負荷度,就是實際交通量與通行能力的比值。行車延誤與負荷度成正比。根據模擬研究,當負荷度≤0.3時,每輛車平均延誤≤19s,而當負荷度≤0.7(0.3s)時,每輛車平均延誤為≤32~55s(大於19s)。

7.交通控製與管理的影響

交通控製的方式對行車延誤影響較明顯,感應式信號機要好於單點定周期信號機控製的交叉口,而線控製則比前兩者都好。如北京市前門大街實行線控以後,主幹線車輛的平均延誤降低了45%,支線車輛的平均延誤降低了22%。信號燈配時不當也會引起較大的行車延誤。一般來說,信號周期合適,綠信比越大,行車延誤就越小。過長或過短的信號周期都會增大行車延誤。

停車標誌、讓路標誌也會影響車輛的行車延誤。此外,隨著ITS的發展,交通的信息化和實時化為機動車個體和路網總體行車延誤的降低起到很大作用。如目前英國開發的“麵控”係統SCOOT,在北京等大城市應用後,一定程度上縮短了行車延誤,緩解了交通擁擠。

8.道路環境的影響

行車道路環境不同,會對行車延誤造成一定的影響。如由於行人和路側幹擾的不同,城市道路比公路的行車延誤高;商業中心區道路又比一般城市道路的行車延誤高。在美國,市區道路因延誤所引起的總損失時間占行程時間的15%~16%,而在商業中心區達35%~50%。

行車延誤的調查方法

行車延誤是分析、研究道路交通問題所需進行的一項重要調查內容。行車延誤通常與行程時間一起調查,這樣可同時獲得行駛時間、行駛車速、行程時間、行程車速和行車延誤等一係列資料。行車延誤調查通常采用跟車法、輸入輸出法。其中,跟車法觀測行車延誤往往是和區間車速調查同時進行且調查方法也相同,方法已經在前麵介紹過,故不再重述。下麵介紹輸入輸出法。

輸入輸出法隻適用於調查瓶頸路段的行車延誤。該方法的假設前提是:車輛的到達和離去屬於均勻分布;車輛排隊現象存在於某一持續的時間內,在其中某一時段內,若到達的車輛數大於路段的通行能力時則開始排隊。而當到達車輛數小於路段的通行能力時,則排隊將開始消散。

具體調查方法為:調查在兩個斷麵同時進行,在調查路段的起終點各設一名觀測員,用調查交通量的辦法,以5min或15min為間隔時間,統計交通量。要求兩斷麵的起始時間相同,因此調查開始之前,兩斷麵觀測員應對準表以統一時間。當車輛受阻排隊有可能超過瓶頸路段起點斷麵時應根據實際情況及早將起點斷麵位置後移。如果該路段的通行能力為已知,則瓶頸路段終點斷麵可不予調查,這時,終點斷麵每一時段離開的車輛數取同一時段待駛出車輛數和通行能力二者中的低值。

表11是一組用輸入輸出法對某一瓶頸路段發生阻塞時的觀測數據,已知該路段通行能力為360輛/h,即平均每15min通過90輛車。在9:00開始的第一個15min內,到達車輛數小於路段通行能力,路段上並無阻塞。第二個15min內,累計離去車輛數小於累計到達車輛數,有10輛車被阻,於是開始阻塞。9:30~9:45是高峰,到達車輛數最大,阻塞繼續發生。9:45~10:00到達車輛已開始減少,但累計待駛車輛數仍超過能離去的車輛數,通行能力仍不能滿足要求。以上這45min是排隊開始形成,排隊長度不斷增加直至出現最大排隊長度的一段時間。10:00以後,到達車輛數小於路段通行能力,累計到達車輛數與累計離去車輛數開始接近,排隊長度縮短,阻塞車隊開始消散。到10:30累計到達車輛數等於累計離去車輛數,於是阻塞結束。

表11瓶頸路段阻塞調查結果

現在來求每輛車通過瓶頸路段的延誤時間,如求第300輛車的延誤時間。第300輛車是在9:45到達的,此時僅離開了260輛車,因此它排隊的位置為300-260=40輛,即排隊中的第40輛車。由於瓶頸路段的通行能力為360輛/h,即90輛/15min,因此每輛車通過瓶頸路段的平均需要時間為15/90min。敵第300輛車通過瓶頸路段所需時間為:

15/90×40=6.67(min)

由上式得知第300輛車是在9:45(它的到達時刻)加6.67min(6min40s),即9:51:40駛離瓶頸路段的。第300輛車通過瓶頸路段的延誤時間,應為實際行程時間與無阻礙時的自由行駛時間之差,即

6.67-15/906.5(min)

輸入輸出法比較簡便,調查結果又能整理成十分直觀的圖表,因此,作為分析瓶頸路段的行車延誤方法,具有一定的實用價值。但輸入輸出法調查延誤很難得到平均每輛受阻車的延誤和受阻車輛占總數的百分比,也無法確定產生延誤的準確地點和原因,而且還無法識別延誤的類型。在這些方麵此法都不如跟車法。因輸入輸出法的理論前提為假設來車率與離去率是均一的,這往往與實際交通狀況不相符合。事實上,來車率與離去率往往是隨機的而並非均一的。因此,統計交通量的時間間隔取得越小,瓶頸路段的長度越短,精度才能越高。

此外,隨著測繪技術的發展,對行程時間與延誤的調查,隻需一輛裝有GPS的實驗車即可,令實驗車在待測的道路上行駛,計算機終端實時記錄下車輛的行駛狀態,根據GPS反饋的信息,測得速度不為零時的時間總和就是行駛時間;車輛通過整個路段的時間就是行程時間;在路口或設有交通標誌的地點,速度為零的總時間就是固定延誤時間;在整個路段車速為零的時間總和就是停車延誤時間;在無路口或交通標誌的地點,速度為零的總時間就是運行延誤時間。可見,利用GPS可以方便快捷地得到相關的信息。

交叉口的延誤調查

在路網和道路的總行車延誤中,交叉口延誤所占的比例一般都在80%以上,由此可見,交叉口的延誤調查尤為重要。

交叉口的延誤主要受到入口引道的車道數、寬度、坡度、入口控製方式、渠化情況、有無停車站點等道路條件的影響,同時受到每個入口引道的高峰小時交通量及其流向分配、車輛類型及組成、駛近交叉口的車速、行人及非機動車情況等交通條件的影響,此外交叉口的管製方式(如交叉口類型、信號管理方式、周期長、綠信比、停車或讓路標誌、轉向與停車控製等)對交叉口延誤也有較大的調節作用。

1.調查地點和調查時間

1)調查地點

調查地點應根據調查目的確定,在實際中通常有三種情況。

①指定交叉口。對指定交叉口進行調查主要是為了解某條道路或整個路網的延誤情況。

②經常發生交通堵塞的交叉口。對其進行調查是為了提高經常發生交通阻塞交叉口的整體服務水平,為製定改善措施提供基礎延誤資料。

③某個交叉口一個或幾個引道。主要為了了解交叉口引道的延誤情況及對交叉口整體運行效率做出評價。

2)調查時間

調查應在天氣良好、交通正常的條件下進行。隻有需要研究不利條件下的延誤特征時,才選擇天氣惡劣或不利的交通條件進行調查。

調查時間一般也要根據調查目的確定。要了解高峰時段延誤情況就要選擇高峰時段,具體選早高峰還是晚高峰,機動車高峰還是非機動車高峰,則要根據具體調查內容確定。如果是為了對比高峰和非高峰時延誤,則還要調查非高峰時段延誤。

在交通控製與管理設施改善前後,作延誤的前後對比分析調查時,兩次調查應在時間上盡可能保持一致,同時注意其他條件的相似性。

2.調查方法

交叉口延誤的調查方法可分為兩類:停車時間法和行程時間法。行程時間法是測定從交叉口前某一點至交叉口之後某一點的行程時間,各車輛的平均行程時間減去這段行程的車輛暢行行駛時間就是交叉口的延誤。行程時間法又分為試驗車法、牌照法等。因此,由行程時間法得到的延誤包括停車延誤和減速延誤,當選擇的觀測點位於交叉口之後,也可用於調查控製延誤。根據停車時間測定方法的不同,停車時間法可分為點樣本法和分間斷航空攝影法、延誤儀測記停車時間法等。

1)車牌照法

車牌照法是通過記錄一定車輛的牌照號碼、特征和通過交叉口引道延誤調查段兩端的時刻,進而獲得在交叉口引道實際耗時的方法。用實際耗時減去暢行行駛時間,即為引道延誤時間。如果由以往資料已知暢行行駛車速,則可利用交叉口引道延誤段長度除以暢行車速計算出暢行行駛時間,否則還需要調查暢行行駛車速,其調查方法也可以采用車牌照法進行。

(1)樣本容量

為了保證一定的精確度,進行交叉口延誤調查時,需要確定調查的最小樣本數,可根據式(5~1)確定。

n=((SK)2)/E2

式中:S——引道時間的樣本標準差/s,通常取S=10~20s;

E——引道時間的容許誤差/s,通常取E=2~5s;

K——所要求置信度對應的常數,可按表12查用,通常采用置信度為95%的K值,即K=1.96。

表12一定置信度對應的K值

(2)人員和設備

每個引道入口可設一個5~6名觀測員組成的觀測小組並配備兩台無線電對講機和4塊秒表,整個交叉口延誤調查所需人員和設備按引道個數累加。

(3)調查方法

觀測時,必須確定入口斷麵和出口斷麵。入口斷麵記為斷麵Ⅰ,參照以往引道最大排隊長度來確定,其位於引道上遊;將交口入停車線作為出口斷麵,記為斷麵Ⅱ。兩斷麵間的距離應寧長勿短,一般在80~200m範圍內。但如果在調查過程中發現車輛排隊超過了斷麵Ⅰ的位置,應及時予以調整,並將調整前後的調查資料分開整理。

以一個引道調查為例來說明觀測過程如下:調查時,1人持對講機站在斷麵Ⅰ的路側,當欲調查的車輛到達斷麵Ⅰ時,便將其車型、特征和車牌號末三位數字用對講機通知斷麵Ⅱ的觀測人員。調查小組的其餘4~5名調查人員均站在斷麵Ⅱ的路側,1人持對講機與斷麵I觀測人員聯絡,其餘3~4人記錄。持對講機者負責接收斷麵Ⅰ上觀測人員發來的信息,將接收到信息分別告訴各位記錄人員。記錄人員一聽到傳送的關於某輛車的信息,立即記下當時的時刻,然後按記錄的該車特征、車型及車號,在來車群中尋找自己負責記錄的車輛。當該車通過斷麵Ⅱ時,馬上記錄下其通過時刻。如果要分流向研究車輛的延誤,記錄人員還要記下該車輛通過停車線後的去向。通常一名記錄員每小時可記下20~30輛車的完整數據,引道時間越長,則能記下的車輛數越少。

暢行行駛車速可通過來回幾次駕駛車輛通過交叉口,並記錄車輛在交叉口上遊某點的點速度得到,一般要求該點位於不受交叉口影響的中間路段上,且沒有排隊車輛的影響。

(4)注意事項

①抽樣時除注意對一般隨機取樣的有關規定外,還要慎重對待在交叉口引道延誤段有停靠站的公交車輛。如果不抽取這些車輛也能獲取足夠的樣本數時,最好不調查這些車輛,隻有在需要調查這類車輛時才抽取它們;但抽取公交車作為樣本時,應扣除其平均停靠站的時間,這將增加額外的工作量。

②當需要調查某一流向車輛的延誤時間時,根據觀測的實地情況,抽取的樣本總數要比通常所要求的樣本大某一倍數,即:

NtN/R

式中:NT——調查某一流向車輛引道時間時應抽取的樣本總數;

N——所需某一流向最小樣本數;

R——某一流向的車輛在車流中的比例,一般用小數表示。

主要因為引道延誤段一般都較長,車輛行至斷麵Ⅰ時,駕駛人尚未打開方向指示燈,斷麵I觀測員通常無法判定車輛的流向。如果在專用轉彎車道上調查,由於此時能判斷出車輛的流向,因此可直接確定所需樣本數。

③使用牌照法調查中,由於車輛通過斷麵I的時刻是由遠在斷麵Ⅱ的觀測人員記錄的,因此有一定的誤差,但較小(一般小於2s),並且均形成負誤差,即觀測的引道實際耗時均小於車輛的實際引道時間。如果引道自由行駛時間與引道實際耗時均采用牌照法觀測,則在計算延誤時可以抵消這項誤差。

④上述調查得到的延誤為交叉口引道延誤,若斷麵Ⅱ選擇在交叉口下遊某點,則可得到控製延誤觀測數據。

⑤調查結果的整理與分析。