韋建飛

【關(guān)鍵詞】高速公路;導(dǎo)行區(qū);上游過渡;長度設(shè)置

【中圖分類號(hào)】U418.8;U491【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2021）08-0201-03

《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》（JTG H30—2004）、《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線》（GB 5768—1999）及《道路作業(yè)交通安全標(biāo)志》（GA 182—1998）是我國道路施工區(qū)安全作業(yè)最具代表性的3個(gè)指導(dǎo)規(guī)范?！豆佛B(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》表述了在進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)可以選擇的限速值有60 km/h、40 km/h和20 km/h，但沒有明確指導(dǎo)在什么等級(jí)道路和什么情況下應(yīng)取什么大小的限速值。

因此，為了保證交通運(yùn)輸安全，需要對(duì)交通組織情況進(jìn)行合理管控，同時(shí)在高速公路改擴(kuò)建工程中對(duì)上游過渡區(qū)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使車輛由封閉車道平穩(wěn)匯入開放車道。采用有效的交通組織方案，能夠準(zhǔn)確計(jì)算出各施工控制區(qū)段的段落長度，并且根據(jù)施工區(qū)上游過渡區(qū)的長度設(shè)置影響因素，設(shè)計(jì)上游過渡區(qū)的長度范圍。本文通過對(duì)高速公路改擴(kuò)建時(shí)期的不同施工方案進(jìn)行調(diào)研分析，以高速公路改擴(kuò)建工程上游過渡區(qū)長度設(shè)置工作的合理取值提供參考，為我國交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展研究提供借鑒。

1 高速公路施工導(dǎo)行區(qū)上游過渡區(qū)長度設(shè)置研究的意義

高速公路改擴(kuò)建施工區(qū)路段是典型的交通瓶頸區(qū)和事故易發(fā)區(qū)，一旦發(fā)生事故，將會(huì)嚴(yán)重影響交通系統(tǒng)正常運(yùn)行，不但會(huì)造成道路系統(tǒng)運(yùn)行成本和施工總成本的顯著上升，而且會(huì)對(duì)道路使用者及施工人員的安全產(chǎn)生威脅，合理地設(shè)置施工區(qū)的布局可以降低交通事故的發(fā)生概率。

高速公路施工方案與施工區(qū)交通組織方式相互關(guān)聯(lián)，密不可分?！豆佛B(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》（JTG H30—2004）對(duì)封閉車道、封閉路肩、借對(duì)向車道通行、匝道施工等交通組織方式下交通安全設(shè)施設(shè)置方法和各施工控制區(qū)段落長度進(jìn)行了規(guī)定。同時(shí)，如何降低施工區(qū)上游過渡區(qū)的車輛運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)及提高行車安全保障也是高速公路施工區(qū)的一個(gè)重點(diǎn)問題。

國內(nèi)外專家針對(duì)高速公路施工區(qū)上游過渡區(qū)長度與車輛運(yùn)行特性開展了較多的研究，但不同施工方案、不同交通組織方式對(duì)上游過渡區(qū)長度設(shè)置帶來的影響等相關(guān)研究較少。由于現(xiàn)有的規(guī)范僅針對(duì)公路養(yǎng)護(hù)維修施工控制區(qū)進(jìn)行約束，但是一般情況下，公路養(yǎng)護(hù)維修與高速公路改擴(kuò)建工程在施工工期等方面具有較大差異，現(xiàn)有研究結(jié)論不能滿足高速公路改擴(kuò)建施工對(duì)上游過渡區(qū)長度設(shè)置的需要，因此開展高速公路施工導(dǎo)行區(qū)上游過渡區(qū)長度設(shè)置研究具有重大意義。

2 旅工導(dǎo)行區(qū)交通流參數(shù)調(diào)查

2.1 案例路段

本次研究以某高速公路段為案例，針對(duì)旅工導(dǎo)行區(qū)的施工參數(shù)進(jìn)行研究，該路段屬于高速公路擴(kuò)建工程項(xiàng)目，主要包括對(duì)公路路基進(jìn)行修復(fù)，對(duì)兩側(cè)道路與路面進(jìn)行重修，同時(shí)添加相應(yīng)的綠化環(huán)保工程，因此要針對(duì)原有的公路段進(jìn)行拓寬與拼接處理，使其可以容納更多的車流量。本次調(diào)研范圍為該高速公路段中K58至K98區(qū)域，該路段的設(shè)計(jì)速度為120 km/h，施工區(qū)限速為60 km/h，在工程施工段選取多處施工作業(yè)區(qū)域進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，并且對(duì)平曲線半徑進(jìn)行計(jì)算，具體情況見表1。

2.2 數(shù)據(jù)采集

在數(shù)據(jù)采集過程中，采用相關(guān)儀器對(duì)高速公路段來往車輛進(jìn)行采集，并且對(duì)交通量進(jìn)行計(jì)算。通過對(duì)每條車輛交通數(shù)據(jù)流、分車道統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，例如對(duì)日期、時(shí)間、車速、車頭時(shí)距、時(shí)間間距及車型等信息進(jìn)行收集與匯總分析，通過對(duì)不同時(shí)間段下各類車型對(duì)過渡區(qū)行車速度、間距等參數(shù)造成的影響進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而歸納出最大車流量的時(shí)間范圍。由于該高速公路段車流量較大的時(shí)間段為上午至下午之間，因此本次將偵測(cè)時(shí)間設(shè)定為上午9時(shí)至下午6時(shí)，分別對(duì)各類施工段的車輛數(shù)、行車速度進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)本次數(shù)據(jù)采集工作采用隱蔽形式，這樣可以防止駕駛?cè)藛T的刻意減速行為，以準(zhǔn)確判定車輛經(jīng)過高速公路導(dǎo)行區(qū)上游過渡區(qū)時(shí)的實(shí)際速度。

3 不同施工方案導(dǎo)行區(qū)交通流特征顯著性分析

3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

由于本次數(shù)據(jù)調(diào)研與分析過程中，需要對(duì)大量的交通流進(jìn)行匯總，因此在計(jì)算車頭時(shí)距與車輛行駛速度時(shí)，都需要根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)處理模式，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果的平均值進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)還要對(duì)導(dǎo)向值進(jìn)行剔除，也就是刪除無關(guān)緊要的樣本數(shù)值，這種方法同樣會(huì)應(yīng)用到后續(xù)的不同施工方案中，保證數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性，能夠提升不同方案的對(duì)比效率 [1]。由于本次施工方案為路面拓寬、橋梁拼寬、互動(dòng)改造、借用對(duì)向車道、路基抬高、跨線橋等，因此采用不同的時(shí)間段對(duì)各種施工方案下的行駛車數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而明確不同路段的交通量，對(duì)預(yù)處理后的車輛數(shù)進(jìn)行估算，具體情況見表2。

由表2可知，調(diào)研路段交通量最大值小于700 veh/h，因此，調(diào)研路段的公路服務(wù)水平較高。在路面拓寬施工方案里，9∶00—16∶30的時(shí)間段過往車輛數(shù)最多;跨線橋施工方案16∶00—17∶30的時(shí)間段，交通量最大;在借用對(duì)向車道方案，12∶00—16∶30車輛數(shù)和交通量差別最大。

3.2 車頭時(shí)距顯著性分析

在針對(duì)不同情況下的車頭時(shí)距進(jìn)行分析時(shí)，需要根據(jù)施工方案中的橋梁拼寬或互通改造方式進(jìn)行參考，由于車輛經(jīng)過上游過渡區(qū)時(shí)的實(shí)際車頭距離大于5 s，這說明采用互通改造的方式會(huì)對(duì)車輛原有的行駛狀態(tài)造成一定影響。而采用橋梁拼寬施工技術(shù)后，車輛經(jīng)過上游過渡區(qū)時(shí)的實(shí)際車頭距離為6.3 s，由于設(shè)置臨時(shí)護(hù)欄，會(huì)對(duì)駕駛?cè)藛T形成一定心理壓力。此外，了解到路基抬高、路面拓寬等施工技術(shù)，對(duì)車頭實(shí)際距離的影響不是很明顯 [2]。

3.3 運(yùn)行車速顯著性分析

針對(duì)運(yùn)行車速的顯著性進(jìn)行分析，由于采用不同施工方案，高速公路上游過渡區(qū)的運(yùn)行車速存在差異，因此需要根據(jù)各種改擴(kuò)建方式，對(duì)施工作業(yè)產(chǎn)生的影響效果進(jìn)行分析。總的來看，不同施工作業(yè)導(dǎo)行區(qū)上游過渡區(qū)平均速度均大于限速值的60 km/h，同時(shí)綜合車頭時(shí)距與車輛行駛速度的顯著性分析結(jié)果，能夠看出互通立交改造與借對(duì)向車道這兩種施工方案不存在顯著性差異，而其余施工方案中的車頭時(shí)距與車輛運(yùn)行速度均存在顯著性影響 [3]。

4 高速公路施工導(dǎo)行區(qū)上游過渡區(qū)的長度設(shè)置

4.1 駕駛模式實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景

根據(jù)不同施工作業(yè)模式，以及上游過渡區(qū)的顯著性影響，本研究對(duì)上游過渡區(qū)的長度進(jìn)行設(shè)置，采用模擬駕駛，對(duì)3種不同的施工方式進(jìn)行行駛測(cè)速，采用二檔分布擬合系統(tǒng)，對(duì)車頭實(shí)際分布情況進(jìn)行計(jì)算，分析概率與密度曲線，相關(guān)檢驗(yàn)結(jié)果顯示，采用路面拓寬、橋梁拼寬施工作業(yè)方案的車頭時(shí)，愛爾朗階數(shù)為1階分布，而互通改造時(shí)，導(dǎo)行區(qū)上游過渡區(qū)的車頭時(shí)距為2階分布。因此，將封閉高速段的車輛行駛限值設(shè)定為60 km/h，這時(shí)車輛可匯入開放車道的概率設(shè)定為95%，采用這種模擬方式對(duì)上游過渡區(qū)長度的設(shè)計(jì)值進(jìn)行檢驗(yàn)，具體見表3。

4.2 上游過渡區(qū)長度設(shè)計(jì)值檢驗(yàn)

通過對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)中采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，進(jìn)而得出上游過渡區(qū)車輛成功匯入的概率，具體見表4。根據(jù)表4數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)?zāi)M場(chǎng)景中上游過渡區(qū)車輛可匯入開放車道的概率均大于95%?？梢耘卸ㄟ^渡區(qū)長度設(shè)置滿足公路導(dǎo)行段運(yùn)行要求 [4]。對(duì)于不同的高速公路改擴(kuò)建工程項(xiàng)目來說，采用互通改造模式、路面拓寬模式及橋梁拼寬模式都會(huì)引發(fā)逐級(jí)遞減問題。而駕駛?cè)藛T在經(jīng)過互通改造公路段時(shí)，通常會(huì)比較謹(jǐn)慎，保持較大的車頭時(shí)距離 [5]。

4.3 不同施工作業(yè)導(dǎo)行區(qū)上游過渡區(qū)長度設(shè)置

針對(duì)不同施工作業(yè)方案，需要設(shè)計(jì)導(dǎo)行區(qū)上游過渡區(qū)的長度。根據(jù)調(diào)查實(shí)況，在路面拓寬、橋梁拼寬與互動(dòng)改造3種模式下，路面拓寬的平均車速較高，而互動(dòng)改造的平均車速較低，這說明隨著開放車道與交通量的增長，不同施工方案之間的路面拓寬與橋梁拼寬對(duì)上游過渡區(qū)長度設(shè)置值的影響相似 [6]。同時(shí)與橋梁拼寬，上游過渡區(qū)長度設(shè)置值相近，互通改造較路面拓寬與橋梁拼寬上游過渡區(qū)長度設(shè)置值小。在相同施工方案條件下，隨著開放車道交通量的增長，2階愛爾朗分布較1階愛爾朗分布上游過渡區(qū)長度設(shè)置值增長速度快?？芍?，在限速60 km/h封閉車道、寬度為3.75 m的條件下，上游過渡區(qū)長度最小值為120 m。

5 結(jié)論

綜上所述，本文針對(duì)高速公路上游過渡區(qū)的長度設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，首先通過對(duì)不同施工方案、不同交通組織方式下交通流數(shù)據(jù)的采集與分析，其次對(duì)不同施工方案下，交通流特征的顯著性展開分析，最后對(duì)高速公路上游過渡區(qū)的長度進(jìn)行設(shè)置，通過對(duì)不同施工方案及不同的交通組織形式進(jìn)行匯總，模擬實(shí)際場(chǎng)景中車輛經(jīng)過過渡區(qū)的速度，假定車輛可匯入概率為95%，施工區(qū)域控制區(qū)開放時(shí)車輛限速為60 km/h，這樣可以得出不同開放車道場(chǎng)景下，都能夠保證上游過渡區(qū)的長度數(shù)值的合理性，從而有效提升高速公路施工導(dǎo)行區(qū)上游過渡區(qū)的應(yīng)用質(zhì)量。下一步可考慮氣候、地理?xiàng)l件等因素對(duì)高速公路施工作業(yè)的影響，如寒冷地區(qū)，并擴(kuò)充樣本數(shù)據(jù)庫，從而更全面地優(yōu)化高速公路上游過渡區(qū)的長度設(shè)計(jì)。

參 考 文 獻(xiàn)

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