摘 要：文章選取了中國行業(yè)規(guī)程JTG H30和美國規(guī)程MUTCD作為研究對象，比較他們在作業(yè)區(qū)長度和限速方面的區(qū)別，利用微觀仿真軟件VISSIM對兩種規(guī)程方案進行仿真模擬，通過安全性和通暢性的量化對比，找到影響作業(yè)區(qū)行車安全和通暢的主要因素，對JTG H30進行相關因素的優(yōu)化并比較優(yōu)化效果，指出JTG H30的改進思路和優(yōu)化方向，為進一步補充和完善JTG H30奠定基礎。根據(jù)研究結果，通過不同影響因素的改變，解決養(yǎng)護維修作業(yè)區(qū)相應的安全性和通暢性問題，提高我國的公路養(yǎng)護管理水平。

關鍵詞：養(yǎng)護維修作業(yè)區(qū)；交通組織；微觀仿真

1 引言

國內(nèi)外對公路施工作業(yè)控制區(qū)布置、交通事故成因、安全分析、控制措施以及交通仿真等方面已開展了較多的研究，為作業(yè)控制區(qū)的控制管理與優(yōu)化設計提供了一定的基礎。但是缺乏國內(nèi)外相關規(guī)定在安全性及通暢性兩方面的量化對比，也沒有指出各影響因素對安全性及通暢性及對作業(yè)區(qū)不同區(qū)域的不同影響。

因此本文對國內(nèi)外規(guī)程進行了對比分析，并通過vissim仿真模擬了兩種規(guī)程的封道效果，對其安全性和通暢性進行了量化對比，指出JTG H30的改進空間和優(yōu)化方向。

2 仿真模型的建立

本研究選取設計速度120km/h，坡度為0，單向交通量1400vph，大車率40%的路段進行仿真模擬。

如圖1所示為仿真路段和監(jiān)測點位置示意圖，仿真路段中作業(yè)區(qū)長度500m，封閉外側(cè)車道，封閉車道寬度3.75m，其他各區(qū)域長度及速度設置按兩種方案分別設置。監(jiān)測點位置設置按照每個區(qū)域均設監(jiān)測點，區(qū)域內(nèi)點間隔100m的原則進行設置，其中1-17點在警告區(qū)均勻分布，20-24點在工作區(qū)均勻分布，18、19、25、26點分別在上游過渡區(qū)、緩沖區(qū)、下游過渡區(qū)和終止區(qū)終點。

圖1 仿真路段及監(jiān)測點位置示意圖

兩種方案設置如下：

表1 兩種方案作業(yè)區(qū)長度（單位：m）

中國規(guī)程方案限速措施采用一次限速，在進入警告區(qū)400m處限速60km/h，在終止區(qū)終點處解除限速。

美國規(guī)程方案限速措施采用NDOR合流控制策略，進行逐級限速，首先在進入警告區(qū)805m處進行第一次限速，限速104km/h，在距工作區(qū)152m處（進入警告區(qū)1415m處）進行第二次限速，限速64km/h，在終止區(qū)終點處解除限速。

3 方案對比分析

通過限速和封閉車道的方式來提高作業(yè)控制區(qū)的安全性，往往是以降低車道的通暢性為代價，因此，本研究從安全性和通暢性兩個方面進行分析。

3.1 安全性對比

本研究選取了美國Sivanaga S. Yadlapati等人提出的最小安全距離MSDE（Minimum Safety Distance Equation）這個道路安全性指標。它綜合考慮了前后車輛的距離和速度差2個因素對事故風險性的影響。它代表的含義為[1]：

（1）

式中：VL VF分別表示前后車速度，PRT、h、f、g、分別表示反應時間、車頭時距、路面摩擦系數(shù)、道路縱坡。

得到的MSDE的值越大，表示路段的安全性越高，反之越低。

對兩種方案得到的MSDE結果進行對比可得到如圖2所示結果。

通過圖2可以看到：a.警告區(qū)初期，由于兩種方案交通組成及車輛的速度是一樣的，因此兩種方案的MSDE值相似；b.作業(yè)區(qū)，由于道路條件、長度、交通組成及車輛到達的速度一定，因此安全性相同，另外緩沖區(qū)與工作區(qū)連成一體，仿真軟件中無法區(qū)分，反應在上圖中即兩種方案在緩沖區(qū)和作業(yè)區(qū)MSDE的值相近并且在整個作業(yè)區(qū)MSDE的值保持不變；c.車輛通過工作區(qū)之后，危險即解除，車輛重新進行變道和加速，由于兩種方案下游過渡區(qū)的長度很相近，因此在工作區(qū)之后兩種方案的安全性均逐漸提高并且曲線相近；d.美國規(guī)程方案由于在警告區(qū)進行了分級限速，避免了速度急劇下降，另外上游過渡區(qū)較長，車輛的變道平緩順暢，因此在警告區(qū)和上游過渡區(qū)安全性明顯高于中國規(guī)程方案；e.由于駕駛員看到減速標志后會產(chǎn)生減速行為，減小前后兩車的車頭時距，造成安全性降低，因此兩種方案在設置減速標志的地方MSDE均有大幅度的下降，并且減速前后速差越大安全性下降越大，速度穩(wěn)定后安全性變化不大。

可以看到警告區(qū)和上游過渡區(qū)是兩種方案差異最大的區(qū)域，因此對兩種方案警告區(qū)和上游過渡區(qū)的平均安全性進行對比如圖3所示，美國規(guī)程方案的安全性明顯高于中國規(guī)程方案，警告區(qū)高出38.9%，上游過渡區(qū)高出140.0%。

根據(jù)以上分析可以得出：a.美國規(guī)程方案在警告區(qū)長度較中國規(guī)程方案短2.1%，限速采用逐級限速，但是安全性卻高出38.9%，雖然后續(xù)路段的長度可能對其產(chǎn)生影響，但初步可以斷定限速對于安全性有較大影響。b.美國規(guī)程方案在上游過渡區(qū)封道方法相同，長度較中國規(guī)程方案長128.9%，安全性高出140.01%，雖然警告區(qū)安全性可能會對其產(chǎn)生影響，但初步可以斷定上游過渡區(qū)長度對于其安全性有較大影響。

3.2 通暢性對比

作業(yè)區(qū)行程延誤是指車輛在作業(yè)區(qū)單位長度內(nèi)實際行駛的行程時間與以暢行速度通過作業(yè)區(qū)段的自由行駛時間之差[2]。延誤時間的值越大，表明延誤時間越長，道路的通暢性越低，反之越好。

根據(jù)VISSIM仿真輸出的延誤時間數(shù)據(jù)，對兩種方案的結果進行對比可得到如圖4所示結果。

圖3兩種方案平均MSDE對比 圖4兩種方案總延誤時間

圖4為兩種方案中隨機選取的200輛車的延誤時間總和的對比圖。由圖可以看出，對于同一路段的施工作業(yè)，在同樣交通量的情況下，兩種方案的延誤時間有很大的差別，中國規(guī)程方案的延誤時間高出美國規(guī)程方案177.5%。兩種方案僅在警告區(qū)限速和上游過渡區(qū)長度方面存在較大差異，因此可以初步斷定兩者對于作業(yè)控制區(qū)的通暢性存在較大影響。

4 結束語

本研究通過仿真對比分析可以得到以下結論：（1）JTG H30規(guī)定的交通組織方案在警告區(qū)、上游過渡區(qū)的安全性及作業(yè)控制區(qū)通暢性均低于上游過渡區(qū)長度較長、采用逐級限速的美國規(guī)程方案。（2）限速措施，包括限速值和限速措施對警告區(qū)安全性影響較大。警告區(qū)僅設置一塊60km/h的限速標志牌，車輛減速梯度較大，不利于行車安全。增設標志牌，施行逐級限速可以使車輛限速在較長的距離內(nèi)分階段完成，較大幅度的降低車輛的減速梯度和制動減速度。（3）上游過渡區(qū)長度對上游過渡區(qū)安全性及道路通暢性影響較大。適當增大上游過渡區(qū)長度，由于駕駛員收到警告和提示信息的時間提前，處理信息和減速操作時間提前，車輛可提前采取減速措施，車輛換道距離也得以增加，使得車輛行駛的安全性增加。另外增加過渡區(qū)長度也可以防止大量車輛減速造成的局部堵塞，減小行程延誤，提高通暢性。

因此，根據(jù)以上結論，在進行養(yǎng)護維修作業(yè)區(qū)養(yǎng)護管理時，要提高警告區(qū)安全性和上游過渡區(qū)安全性可分別通過改變限速措施和上游過渡區(qū)長度得以實現(xiàn)。當?shù)缆范氯麌乐貢r，可適當增加上游過渡區(qū)長度減小延誤時間，提高道路通暢性。根據(jù)不同的需要改變作業(yè)區(qū)的設置，提高公路的養(yǎng)護管理水平。

參考文獻

[1]王強，王顯璞.高速公路養(yǎng)護施工區(qū)限速控制研究[J].交通信息與安全，2010，28（153）：124-129.

[2]徐吉謙，陳學武.交通工程總論[M].北京：人民交通出版社，2008：54.