解构交通 “连续密码”：非间断性车流的运行逻辑与理论框架

在现代交通工程领域，交通流特性的研究是理解交通系统运行规律、优化交通管理策略的基础。交通流可依据运行状态的连续性，划分为间断性交通流和非间断性交通流，这两种类型在道路网络中承担着不同的运输功能，具有显著的运行差异。深入比较二者的特性，对交通规划、设计及控制具有重要意义。在接下来的两篇文章里，我们来研究一下非间断性交通与间断性交通这两个非常重要的基本概念。这篇文章的重点放在非间断性交通上。

非间断性交通流犹如城市交通脉络中的 “高速通道”，以其独特的运行特性支撑着现代交通体系的高效运转。它不受信号灯、平面交叉口等因素的直接干扰，车辆在道路上自由穿梭，连续不断地流动，不仅是高速公路和快速路车流的典型特征，更是交通工程师探索流量奥秘、优化道路通行能力的关键研究对象。

非间断交通流的定义与特点

1. 定义

非间断交通流（Uninterrupted Traffic Flow）是指在交通流运行过程中，不受外部因素（如交通信号、停车标志、平面交叉口冲突等）直接干扰的交通流模式。

2. 特点

• 自由流特性：车辆行驶时可根据自身意愿调整速度和间距，相互干扰较小。

• 连续性强：交通流在时间和空间上呈现连续状态，没有明显的启停中断。

• 受道路条件主导：流量主要受道路几何设计（如车道数、宽度、坡度、曲率）、交通环境（如天气、视线）及车辆性能等因素影响。

典型场景

非间断交通流常见于以下场景：

1. 高速公路：全程无信号灯控制，车辆通过合流、分流匝道进行交织，主线内交通流基本不受干扰。

2. 快速路：采用立体交叉消除横向干扰，主路车流可保持较高速度连续行驶。

3. 郊区或乡村的无信号控制路段：交通量较低且无交叉冲突点时，车辆可自由通行。

关键参数与分析指标

分析非间断交通流时，通常关注以下参数（上篇文中已经做过介绍，这几个概念非常重要）：

流量 - 速度 - 密度关系

非间断交通流的核心理论基于流量 - 速度 - 密度的三角关系，可用以下公式和示意图表示：

• 基本关系式：q = v * k（流量 = 速度 × 密度）。

理论模型：

自由流状态：密度低，速度接近道路设计速度，流量随密度增加而线性增长。

临界状态：密度达到临界值时，流量达到最大值（通行能力）。

拥堵状态：密度超过临界值后，速度显著下降，流量随密度增加而减少。

（注：示意图中横轴为密度，纵轴分别为速度和流量，曲线呈现先增后减的趋势）

通行能力与服务水平

1. 通行能力（Capacity） 指在特定条件下，道路断面所能承受的最大持续交通流量，是衡量非间断交通流效率的关键指标。例如，一条双向六车道高速公路的理论通行能力可达每车道约 2000 辆 / 小时。

2. 服务水平（Level of Service, LOS） 用于衡量交通流运行质量，通常根据速度、密度、延误等指标划分为 A-F 等级（如美国 HCM 标准）或者一到四级（中国的相关标准）。

以下图表为美国道路服务水平的表格：

另外，根据中国的相关标准，以高速公路（非间断性交通流）和平面交叉口（间断性交通流）为例，呈现的交通服务水平表格：

“间隙接受”（Gap Acceptance）理论

在交通流理论中，间隙接受是指驾驶员在通过或汇入交通流时，对可接受的交通流间隙（即前后车辆之间的时间或空间间隔）的判断行为。这一理论是分析交叉口通行能力、匝道合流效率及行人过街行为的核心依据之一，广泛应用于交通设计、信号控制与安全评估领域。

1. 影响“间隙接受”因素

道路条件

• 车道宽度：窄车道会降低车辆行驶速度和间距。

• 侧向净空：路边障碍物（如护栏、树木）距车道越近，对车流干扰越大。

• 纵坡与曲率：陡坡或急弯会导致大型车辆速度下降，影响整体车流。

“间隙接受”需要考虑多方面的因素

2. 交通组成

• 大型车比例：货车、客车等大型车辆加速性能差，易形成 “车流波动”。驾驶员行为：新手驾驶或频繁变道会增加车流干扰。

3. 环境因素

• 天气：雨、雪、雾天会降低能见度和路面摩擦系数，导致速度和密度下降。

• 时段性需求：高峰时段流量接近通行能力，易出现拥堵。

应用与管理

1. 交通规划

通过分析非间断交通流的通行能力，确定道路等级、车道数及沿线出入口布局（如高速公路匝道间距）。

2. 运营管理

速度控制：通过限速标志优化车流速度分布，避免因个别车辆低速行驶引发拥堵。

道路上的限速标志

车道管理：设置货车专用道、应急车道，减少不同车型间的干扰。

货车专用车道

实时监控：利用雷达、摄像头监测车流密度，通过可变情报板提示驾驶员调整速度。

3. 瓶颈分析

识别高速公路合流区、陡坡等易出现 “车流瓶颈” 的路段，通过拓宽车道、增设加速车道等方式提升通行效率。

非间断性交通流作为现代交通体系的 “动脉血液”，其高效运行不仅关乎每一位出行者的时间成本，更深刻影响着城市经济的活力与生态环境的质量。从理论模型到实践应用，对非间断性交通流的研究与探索永无止境。未来，随着智能交通技术的迭代升级，如何让车流在无间断的道路上流动得更顺畅、更安全、更绿色，将成为交通领域持续攻坚的课题，而每一次对非间断性交通流规律的精准把握，都将推动我们向智慧交通的理想蓝图迈出坚实一步。在下一篇文中，我们会讲到与非间断性交通对应的内容 — 间断性交通。