張 乾 （河北省高速公路京秦管理處，河北 秦皇島066001）

ZHANG Qian (Beijing-Qinhuangdao Expressway Management Office in Hebei Province, Qinhuangdao 066001, China)

0 引 言

由交通部統(tǒng)計資料可知，互通式立交設(shè)計是否合理直接關(guān)系到公路的使用效率、安全程度、行車車速、運(yùn)營費(fèi)用和通行能力等[1]；尤其是大型互通立交橋?qū)ξ覈?jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義，可以稱為生命線工程[2]。但是在立交橋建設(shè)過程中傳統(tǒng)的施工方法常常因工程占用對向車道，導(dǎo)致行車變窄，造成了擁堵、環(huán)境污染，以及安全事故等一系列問題[3]，為此本著“邊通車、邊施工”的原則[4]，提出了一種全新的施工組織方案，該方案不僅有效地緩解了交通擁堵，還減少了因擁堵所帶來的環(huán)境污染，降低了因工程變道帶來事故發(fā)生率，因此開展立交橋施工的交通組織優(yōu)化研究具有重要的理論和實踐意義。

1 施工方法優(yōu)化

1.1 匝道的曲線要素

以某雙向六車道立交橋施工區(qū)為例，跨線橋與被交路呈直角相交，則轉(zhuǎn)角α=90°，單車道寬度為3.75m，主線設(shè)計速度為120km/h，右轉(zhuǎn)匝道為單車道，設(shè)計速度為40km/h，對應(yīng)最小圓曲線半徑為60m，回旋線最小長度為35m。根據(jù)平曲線要素計算公式，計算右轉(zhuǎn)匝道各個參數(shù)如下：緩和曲線長度為40m，內(nèi)移值▽R為1.11m，總切線長為134.2m。根據(jù)計算結(jié)果，繪制圖形如圖1 所示。

1.2 施工優(yōu)化方案對比

對于立交橋的建設(shè)，傳統(tǒng)的工藝為由先修建施工便道，在修立交主體結(jié)構(gòu)，在主體修筑完成后，再修筑立交匝道，整個工程結(jié)束后再挖處施工便道；新的施工工藝為，先修建匝道路基和基層，利用匝道作為施工便道，修立交主體結(jié)構(gòu)，在主體修筑完成后，對施工便道（匝道） 進(jìn)行面層施工即可。具體方案如圖2 所示。

2 VISSM 仿真分析

2.1 方案的篩選

圖2 新施工組織設(shè)計方案

新施工組織設(shè)計方案：第一種連接方式，圓曲線長度一定，半徑過大時，使該連接段到被交高速之間的曲線變短，進(jìn)而增大了坡度，增加了車輛爬坡困難，不利于行車安全。經(jīng)過計算，當(dāng)車速為35km/h 時，對應(yīng)的圓曲線半徑為50m，縱坡過大，達(dá)到了6.2%。因此，對于第一種連接方式，篩選出圓曲線半徑為35m 和40m 所對應(yīng)的兩種方案共六種組合形式進(jìn)行仿真分析。

第二種連接方式，將兩路段進(jìn)行連接，采用回頭曲線的形式，圓曲線段的長度應(yīng)大于半圓，這樣設(shè)計的路線才會合理。但是，當(dāng)設(shè)計速度為50km/h 時，圓曲線最小半徑為100m，則圓曲線的最小長度為400m。與右轉(zhuǎn)匝道的長度相比，一是長度過長，增加了車輛的行駛路程；另一方面，過長的中間段與右轉(zhuǎn)匝道的設(shè)計量不成比例。因此，對于第二種連接方式，篩選出六種方案所對應(yīng)的十八種組合形式進(jìn)行仿真分析。

2.2 參數(shù)的設(shè)置

以匝道設(shè)計車速為35km/h 方案為例，進(jìn)行仿真參數(shù)的設(shè)置。由前期調(diào)查數(shù)據(jù)可知，設(shè)置仿真施工區(qū)的大車比例為20%，期望車速為35km/h，跟車模型采用符合高速公路駕駛行為的Widemann99 模型；施工區(qū)路段200m，按規(guī)定據(jù)施工區(qū)200m 處設(shè)置60km/h 限速標(biāo)志，匝道入口處設(shè)置相應(yīng)減速標(biāo)志；單車道匝道的設(shè)計通行能力一般為800～1 000 輛/h，考慮道路的實際通行能力和交通行為，交通量輸入為1 200 輛/h；在整條路段起終點(diǎn)創(chuàng)建行程時間檢測，路程時間檢測器設(shè)置在上游匝道入口處—下游匝道出口處；仿真模型中上游路段至匝道入口450m，車輛檢測器設(shè)置在下游匝道出口處，仿真時間為10min。

2.3 數(shù)據(jù)整理與分析

經(jīng)過對優(yōu)化方案的第一種、第二種連接方式共二十四種形式仿真計算，得到評價數(shù)據(jù)如表1 所示。

由表1 數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到，不同匝道設(shè)計速度，不同圓曲線半徑和緩和曲線組合下的形成時間和延誤圖如圖3～4、圖5～6、圖7～8 所示。

（1） 第一種連接方式。由圖3、圖4 可知，在匝道設(shè)計速度為35km/h 的情況下，半徑為35m 和40m 時，所對應(yīng)的最小平均行程時間分別為23.50s 和23.43s，最小延誤均為0.1s。在匝道設(shè)計速度為35km/h 的情況下，半徑為40m，緩和曲線長度取25m 時，具有最小平均行程時間23.43 和最小延誤0.1s。

（2） 第二種連接方式。由圖5、圖6 可知，當(dāng)匝道設(shè)計速度為35km/h 時，半徑為35m、40m 和50m 時，所對應(yīng)的最小平均行程時間分別為28.98s、28.78s、35.33s，最小延誤均為0.4s。總體分析，當(dāng)平均行程時間及延誤為半徑取40m，緩和曲線長度取30m 時，具有最小平均行程時間28.78s 和最小延誤0.4s。

由圖7、圖8 可知，當(dāng)匝道設(shè)計速度為40km/h 時，半徑為50m、60m 和70m 時，所對應(yīng)的最小平均行程時間分別為30.38s、33.43s、35.25s，最小延誤分別為0.3s。總體分析，當(dāng)平均行程時間及延誤為半徑取50m，緩和曲線長度取25m 時，具有最小平均行程時間30.38s 和最小延誤0.3s。

2.4 計算結(jié)果分析

綜合考慮以上三種連接情況及不同半徑、緩和曲線長度的組合，行程時間及延誤所對應(yīng)的最佳組合形式如表2 所示。

取三種最優(yōu)組合形式，分別測試10min 內(nèi)，在該組合形式下的平均行程時間、平均延誤以及實際交通量，得到仿真計算最佳結(jié)果值如表3 所示。

將三種最優(yōu)情況下的平均行程時間、延誤時間減去原先的時間再除以原先的時間得到圖9、圖10。

由圖9、圖10 可知：平均時間縮短率最高的是第一種35km/h 最優(yōu)方案；延誤時間縮短率最高的是第二種35km/h 最優(yōu)方案；采用綜合評價法對三種方案進(jìn)行評價，得到三種方案的權(quán)重分別為0.3021、0.3827、0.3152，因此，得到的結(jié)果是匝道設(shè)計速度為35km/h 的第二種連接方式最佳，其次為匝道設(shè)計速度為40km/h 的第二種連接方式，最差為第一種連接方式。

3 結(jié)束語

互通立交施工期交通組織結(jié)合主線、立交自身的改擴(kuò)建方案以及施工路段的交通量情況，堅持“邊通車、邊

表1 仿真計算的數(shù)據(jù)表

圖3 緩和曲線長度與行程時間關(guān)系圖

圖4 緩和曲線長度與延誤關(guān)系圖

圖3 緩和曲線長度與行程時間關(guān)系圖施工”的原則，以緩解因施工占道而產(chǎn)生的擁堵，保證社會的車輛正常通行提出了一種新的立交橋施工組織設(shè)計，并利用Vissm 仿真技術(shù)進(jìn)行仿真分析，對設(shè)計方案進(jìn)行了優(yōu)化，得到了最佳的設(shè)計參數(shù)，不僅減少了建設(shè)成本和污染的排放、降低了能耗，提高了行車安全性，而且為完善公路工程技術(shù)規(guī)范提供了理論依據(jù)。

圖5 緩和曲線長度與行程時間關(guān)系圖

圖7 緩和曲線長度與行程時間關(guān)系圖

圖6 緩和曲線長度與延誤關(guān)系圖

圖8 緩和曲線長度與延誤關(guān)系圖

表2 仿真計算最佳連接形式表

表3 仿真計算最佳結(jié)果值

圖9 平均行程時間縮短率比較圖

圖10 延誤時間縮短率比較圖

[1] 楊智勇. 互通式立交設(shè)計探討[J]. 中南公路工程，2005(2):21-24.

[2] 孫凌. 基于普定某互通立交橋的施工技術(shù)研究[J]. 價值工程，2012(11):124-125.

[3] 雷偉. 對互通立交設(shè)計的幾點(diǎn)見解[J]. 交通標(biāo)準(zhǔn)化，2006(8):164-166.

[4] 彭磊. 高速公路互通式立交改擴(kuò)建施工交通組織設(shè)計分析[J]. 山東交通科技，2015(2):52-55.