趙業(yè)梅 甘王盼

摘 要：四車道改擴建成六/八車道是高速公路改擴建的主要形式，改擴建工程中作業(yè)區(qū)的合理布設(shè)能保持較高通行能力和行車安全，結(jié)合京港澳高速公路湖北北段高速改擴建工程的實際情況，利用VISSIM交通仿真和理論分析計算，重點探究雙向四車道高速公路半幅封閉施工形式下作業(yè)區(qū)布局、施工區(qū)的最大長度和最小間距等因素對作業(yè)區(qū)延誤時間及通行能力的影響，從而得到半幅封閉施工條件下相應(yīng)的參考標準。

關(guān)鍵詞：高速公路;改擴建;半幅封閉施工;VISSIM仿真;通行能力

中圖分類號：U411 文獻標識碼：A

0 引言

目前，我國高速公路改擴建工程的作業(yè)區(qū)施工形式主要有全封閉式、半幅封閉式、全幅區(qū)分車型分流式、半幅區(qū)分車型分流、開放式和組合式，主要從高速公路改擴建期作業(yè)區(qū)設(shè)置形式（包括車道封閉形式、作業(yè)控制區(qū)長度等）、施工區(qū)車輛運行特征、相鄰施工路段之間的最小間隔長度、限速措施等方面著手。本文結(jié)合《公路養(yǎng)護安全作業(yè)規(guī)程》（HTG H30—2015）總結(jié)改擴建作業(yè)區(qū)基本形式，利用VISSIM軟件仿真分析，重點研究半幅封閉式下雙向四車道高速公路改擴建作業(yè)區(qū)布設(shè)形式對各控制區(qū)的速度和流量的影響，對作業(yè)區(qū)施工區(qū)最大長度及相鄰施工區(qū)間距的路段布局間距兩個影響因素進行探討，得出相對最優(yōu)的半幅施工條件下相應(yīng)參數(shù)范圍。

1 半幅封閉施工下作業(yè)區(qū)通行能力仿真

高速公路改擴建作業(yè)區(qū)通行能力的影響因素包括作業(yè)區(qū)布設(shè)形式選擇、設(shè)計車速、交通組成，行車道寬度、施工區(qū)段行車道寬度，路肩寬度、中央分隔帶開口長度等。在保證其他影響因素參數(shù)保持不變的前提下，重點研究半幅封閉施工下布設(shè)形式對于通行能力的影響，采用以下兩種基本作業(yè)區(qū)形式進行仿真：單向兩車道經(jīng)中央分隔帶開口駛?cè)雽ο蛞卉嚨?，記做方案?單向兩車道經(jīng)中央分隔帶開口駛?cè)雽ο騼绍嚨溃涀龇桨付?/p>

依托某高速公路改擴建工程相關(guān)實測數(shù)據(jù)，運用VISSIM軟件建立雙向四車道高速公路作業(yè)區(qū)模型，通行能力仿真交通組成為小客車，仿真輸入交通量按照200 pcu的步長逐漸增加至設(shè)定的最大通過量2 500 pcu。將整個作業(yè)區(qū)從始至終分為警告區(qū)、上游過渡區(qū)、縱向緩沖區(qū)、中央分隔帶開口區(qū)、施工作業(yè)區(qū)、下游過渡區(qū)和終止區(qū)七處，每處區(qū)域仿真按200 s一次記錄平均速度和流量數(shù)據(jù)，作業(yè)區(qū)限速值取60 km/h。在警告區(qū)中點設(shè)置第一個限速點，限速80 km/h;在警告區(qū)后半段中點設(shè)置第二個限速點，限速60 km/h，將警告區(qū)終點（設(shè)定小客車到達警告區(qū)終點處已經(jīng)下降到限速值），上游過渡區(qū)、縱向緩沖區(qū)，中央分隔帶開口區(qū)與工作區(qū)檢測斷面為區(qū)域的中點，下游過渡區(qū)與終止區(qū)檢測斷面為區(qū)域的終點作為檢測斷面。在仿真路段末端設(shè)置檢測器，并將統(tǒng)計獲得的流量值作為仿真通過量，輸入仿真所設(shè)定道路參數(shù)見表1：

在整個作業(yè)區(qū)段中，兩種方案下小客車都保持自由流行駛狀態(tài)，可以認定在實際改擴建工程中兩種方案都可以保證一定的通行能力和足夠的服務(wù)水平。但在方案二條件中，過渡至對向兩車道時明顯出現(xiàn)排隊現(xiàn)象，故對單車道通行能力而言，方案二通行能力低于方案一。

2 作業(yè)區(qū)空間布局仿真

2.1 施工區(qū)長度

通過改變貨車比例與施工區(qū)長度兩個指標來分析小客車以及整個施工路段的延誤情況，取貨車占比從0%～50%的區(qū)間值，取施工區(qū)長度選為1～8 km，VISSIM仿真試驗上文較優(yōu)作業(yè)區(qū)形式（雙向四車道經(jīng)中央分隔帶開口駛?cè)雽ο蛞卉嚨溃?，采用路段延誤時間表征路段通行能力，實驗結(jié)果如圖1、2所示。

2.2 相鄰施工區(qū)間距

相鄰施工區(qū)一般可做兩種處理，如下圖3、圖4所示。第一種是將兩個施工區(qū)單獨處理，通過中分帶過渡到第二個施工區(qū)，第二種是將兩個施工區(qū)合并作為一個施工區(qū)處理。

利用VISSM仿真，改變施工區(qū)間距（取值1～8 km，間隔1 km，共計8類長度），采集實際交通量條件下的路段交通流延誤，如圖5、6所示。

3 仿真實驗結(jié)果分析

圖1中隨著貨車比的增加，施工區(qū)的交通流延誤也在增加。圖1與圖2對比得出，隨貨車比的增加，小客車的延誤時長雖然在降低，但整個施工區(qū)路段的交通流延誤時長卻增加，說明不同施工長度的交通流延誤主要影響來源于貨車的增加。

圖2中貨車比在0%～50%范圍內(nèi)，施工區(qū)最大的長度不超過4 km的條件下路段交通延誤時間不超過45 s。因此，在保證路段通行能力穩(wěn)定的前提下，雙向四車道高速公路半幅施工區(qū)長度超過4 km時，應(yīng)對不同施工區(qū)長度下貨車比例進行限制。

圖5、圖6為交通流自通過第一施工區(qū)上游警告標志起至第二施工區(qū)下游終止區(qū)過程中的延誤情況。車流量為實際交通量條件下，對不同施工區(qū)間距而言，施工區(qū)合并之前與合并之后的路段交通流延誤時長差異較小，交通量較小時，施工區(qū)分隔設(shè)計產(chǎn)生的交通延誤較低。施工區(qū)間距小于5 km時，兩個施工區(qū)合并與否的交通流延誤時長差異明顯，能節(jié)省交通流延誤時間，交通流能更快通過施工區(qū)路段。施工區(qū)間距大于5 km時，施工區(qū)合并與否對交通流延誤時長無明顯影響，但當車流量達到最大通行能力時，路段延誤時長超過一半的總行程時間，說明施工區(qū)間距過大導(dǎo)致施工區(qū)交通流延誤的影響相對增大。兩個施工區(qū)的最小間距建議值取為5 km，小于5 km時，應(yīng)將兩處施工區(qū)視為一處進行改擴建施工，減少施工對此路段服務(wù)水平的影響，保證施工區(qū)區(qū)段通行能力及服務(wù)水平達到相對最優(yōu)狀態(tài)。同時建議利用路網(wǎng)的其他高速公路對需要通過施工區(qū)路段的貨車進行引導(dǎo)分流，降低對改擴建施工期的高速公路路段通行能力的壓力。

4 結(jié)束語

基于VISSIM交通仿真技術(shù)，將仿真與理論分析計算相結(jié)合，對典型雙向四車道高速公路改擴建作業(yè)區(qū)形式下作業(yè)區(qū)的施工區(qū)長度及施工區(qū)間距的設(shè)置進行研究，提出施工區(qū)最大的長度和間距的設(shè)計參考，通過實際工程應(yīng)用的結(jié)果可知，仿真得到的一般趨勢與現(xiàn)實交通狀況基本一致，證明結(jié)果可以為國內(nèi)其他高速公路改擴建工程施工作業(yè)區(qū)的設(shè)置提供參考依據(jù)。

參考文獻：

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作者簡介：趙業(yè)梅（1980—），女，湖北松滋人，本科，工學(xué)學(xué)士，高級工程師，研究方向：公路工程設(shè)計。