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高速公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)警告區(qū)長度研究

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結(jié)合高速公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)控制區(qū)的特點，采用VISSIM交通仿真軟件為理論模擬工具，本文論證了高速公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)警告區(qū)設(shè)置的必要性，并結(jié)合作業(yè)特點劃分成單車道封閉及單向封閉借道行駛兩種工況進(jìn)行研究。研究提出警告區(qū)長度由三部分組成，其中警告區(qū)末端車道上擁擠車輛的排隊長度對整個警告區(qū)長度的影響較大。以單車道封閉和單向封閉借道行駛兩種工況為研究對象，提出了不同交通量條件下的警告區(qū)長度控制值。

公路養(yǎng)護(hù)；作業(yè)控制區(qū)；警告區(qū)長度；排隊長度

1.公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)警告區(qū)

在高速公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)時，合理的控制區(qū)長度既要保證交通的效率，避免長時間的延誤及排隊狀況，又要保證駕駛員及工作人員的安全，同時還要考慮管理成本。在警告區(qū)，駕駛員從看到第一塊施工作業(yè)警告標(biāo)志后開始注意到前方存在施工區(qū)域，駕駛員需要有足夠的時間與空間來改變行車狀態(tài)，因此對于警告區(qū)的空間布局尤其長度的研究尤為重要。本文利用仿真技術(shù)對不同流量及不同限速情形下的警告區(qū)排隊長度進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合逐級限速策略給出不同流量下的警告區(qū)的推薦長度。

2.警告區(qū)長度研究

JTG H30-2015《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》（以下簡稱規(guī)程）將警告區(qū)長度分為3個部分。警告區(qū)的最小長度由式1計算。

其中S1可按式2計算：

式中：xqV 、xhV ——分別為限速前、后的車輛行駛車速（km/h）。

由此可計算得出，最終限速80km/h和70km/h的S1值分別為400m和500m。

S2是以速度xhV 行駛的后續(xù)車輛在到達(dá)警告區(qū)下游不會與前面的改道車輛或排隊車輛相撞的最小安全距離，可以按照式3計算，計算值列于表1中。

t——駕駛員反應(yīng)時間，通常取2.5s；

j——道路縱向摩阻系數(shù)，取值范圍0.29～0.44；

i——道路縱坡，上坡取“+”，下坡取“—”；

g——重力加速度，取9.8m/s2。

表1 S2計算表

S3是工作區(qū)地段附近車道上擁擠車輛的排隊長度，規(guī)程給出：雙向四車道當(dāng)流量不大于1400pcu/h時，S3取400m；流量在1400-1600pcu/h時，S3取1000m；流量在1600-1800pcu/h時，S3取1200m。

以上是規(guī)程給出的理論計算結(jié)果，可以看出，警告區(qū)末端車道上擁擠車輛的排隊長度對整個警告區(qū)長度的影響較大。

3.雙向四車道封閉單側(cè)車道警告區(qū)長度

仿真實驗表明，兩車道流量在小于800pcu/h時排隊現(xiàn)象不明顯，在1600-1800pcu/h時排隊長度急劇增長，因此按照800-1800pcu/h對排隊長度進(jìn)行仿真分析，獲得最大排隊長度及平均排隊長度。限速值取70km/h和80km/h時，警告區(qū)平均排隊長度及最大排隊長度匯總結(jié)果如圖1與圖2所示。

圖1 雙向四車道封閉單側(cè)車道不同限速不同流量下平均排隊長度

圖2 雙向四車道封閉單側(cè)車道不同限速不同流量下最大排隊長度

由上圖可以看出，不同限速對相同流量下的排隊長度影響不大；兩車道流量在小于1300-1400pcu/h時，排隊長度比較小且增加緩慢，在流量大于1400pcu/h后，排隊長度增加幅度比較大，是因為隨著上游到達(dá)流率大于單車道通過能力，引起上游車輛排隊長度隨時間不斷增長。

規(guī)程規(guī)定，設(shè)計車度為120km/h，交通量在1400pcu/h及以下的情況下，警告區(qū)最小長度為1600m；設(shè)計車度為120km/h，交通量在1400-1800pcu/h的情況下，警告區(qū)最小長度為2000m。

根據(jù)仿真所得排隊長度，由規(guī)程給出的計算公式計算警告區(qū)長度，顯然小于上述規(guī)定。因此，警告區(qū)長度取規(guī)程所給最小長度即可滿足要求。即：當(dāng)交通量不大于1400pcu/h時，取1600m；當(dāng)交通量在1400-1800pcu/h時，取2000m。

4.雙向四車道借用對向車道通行警告區(qū)長度

針對借用對向車道的情況，利用MSDE指標(biāo)對警告區(qū)內(nèi)的車流運行狀況進(jìn)行分析，從而對其長度的設(shè)置提供理論依據(jù)。分別選取限速70km/h及80km/h在流量600pcu/h及1200pcu/h下進(jìn)行仿真。

圖3 雙向四車道半幅封閉不同流量、不同限速下MSDE

由以上分析可看出，在各種限速及流量下，單向全封閉車流進(jìn)入對向車道后警告區(qū)內(nèi)車流的運行特性與沒有全封閉時的車流運行特性基本一致，因此，單向全封閉下警告區(qū)的長度設(shè)置可仍然上述分析進(jìn)行確定。即：當(dāng)交通量不大于1400pcu/h時，取1600m；當(dāng)交通量在1400-1800pcu/h時，取2000m。

5.結(jié)語

結(jié)合高速公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)控制區(qū)的特點，采用VISSIM交通仿真軟件為理論模擬工具，本文論證了高速公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)警告區(qū)設(shè)置的必要性，并結(jié)合作業(yè)特點劃分成單車道封閉及單向封閉借道行駛兩種工況進(jìn)行研究，通過研究得出如下結(jié)論：

（1）警告區(qū)長度由三部分組成，包括其中警告區(qū)末端車道上擁擠車輛的排隊長度對整個警告區(qū)長度的影響較大。

（2）單車道封閉工況下，不同限速對相同流量下的排隊長度影響不大；兩車道流量在小于1300-1400pcu/h時，排隊長度比較小且增加緩慢，在流量大于1400pcu/h后，排隊長度增加幅度比較大。當(dāng)交通量不大于1400pcu/h時，取1600m；當(dāng)交通量在1400-1800pcu/h時，取2000m。

（3）單向封閉借道行駛工況下，不同限速及流量下，單向全封閉車流進(jìn)入對向車道后警告區(qū)內(nèi)車流的運行特性與沒有全封閉時的車流運行特性基本一致。當(dāng)交通量不大于1400pcu/h時，取1600m；當(dāng)交通量在1400-1800pcu/h時，取2000m。

[1] 金明新等. 高速公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)警告區(qū)最小長度和限速標(biāo)志設(shè)置的探析 [J]. 交通標(biāo)準(zhǔn)化，2009（18）：40～44.

[2]《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》JTG H30-2015．北京：人民交通出版社

[3]《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線》GB5768-2009．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社