丁小龍　徐網(wǎng)超　朱治文　曹　陽(yáng)　曹子皓

（揚(yáng)州大學(xué)　建筑科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇　揚(yáng)州　225127）

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高速公路車堵應(yīng)急疏導(dǎo)裝置研究

丁小龍徐網(wǎng)超朱治文曹陽(yáng)曹子皓

（揚(yáng)州大學(xué)建筑科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇揚(yáng)州225127）

摘要：高速公路交通擁堵給人們的出行和貨運(yùn)帶來(lái)直接延誤，影響著社會(huì)經(jīng)濟(jì)各項(xiàng)事業(yè)的發(fā)展；同時(shí)，嚴(yán)重的交通擁堵也增加能源耗費(fèi)并進(jìn)一步加劇環(huán)境污染。本文針對(duì)這一突出問(wèn)題研究了一種當(dāng)高速公路發(fā)生嚴(yán)重交通擁堵時(shí)能快速疏導(dǎo)后方車輛的應(yīng)急疏導(dǎo)裝置。本裝置在現(xiàn)有工程車的基礎(chǔ)上改建組成，通過(guò)機(jī)械手臂將通行帆板裝置展開，搭建通向?qū)ο蜍嚨赖谋憬萃ǖ溃瑥亩龑?dǎo)受堵車輛從對(duì)向車道行駛至前方道路中央活動(dòng)分隔帶開口再返回原車道。本研究裝置經(jīng)濟(jì)實(shí)用，建造工藝簡(jiǎn)單，裝卸方便，處置過(guò)程機(jī)動(dòng)靈活。

關(guān)鍵詞：高速公路；交通擁堵；應(yīng)急疏導(dǎo)；裝置研究

1　研究背景及意義

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及城市化進(jìn)程的加快，以現(xiàn)代物流業(yè)和私家車交通出行等為代表的交通運(yùn)輸行業(yè)迅速發(fā)展。而交通出行需求及交通運(yùn)輸量的持續(xù)攀升使得道路交通擁堵，尤其是高速公路交通擁堵問(wèn)題變得日益突顯，其已成為制約我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及交通運(yùn)輸發(fā)展的難題之一。高速公路交通擁堵問(wèn)題不僅給高速公路出行者帶來(lái)時(shí)間和經(jīng)濟(jì)上的損失，而且長(zhǎng)時(shí)間擁堵對(duì)人的生理和心理及社會(huì)環(huán)境都帶來(lái)了很多負(fù)面影響［1］。

對(duì)于高速公路緊急情況下的車堵疏導(dǎo)處置，國(guó)外在這方面進(jìn)行了有益探索和研究，取得了一些成功經(jīng)驗(yàn)。比如，美國(guó)政府為能夠快速有效地處理交通事故或意外，政府不惜花費(fèi)巨資全力建設(shè)高效的交通監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)交通警察開車巡邏，重點(diǎn)檢查那些交通擁堵或者事故多發(fā)地段，一旦發(fā)生交通事故，交警在報(bào)警的3min內(nèi)快速趕到，快速處理事故。此外，美國(guó)覆蓋全面的保險(xiǎn)制度也在一定程度上有助于事故的快速處理。相對(duì)而言，德國(guó)是交通事故發(fā)生率較低的國(guó)家，一旦發(fā)生交通事故或意外，交警隊(duì)的值班員要將事故發(fā)生的詳細(xì)資料記錄在案，同時(shí)向交警、消防和救護(hù)3個(gè)部門通報(bào)，以便于協(xié)調(diào)行動(dòng)。在處理事故過(guò)程中，各部門人員配合默契而職責(zé)分明。警察在確定事故責(zé)任后，馬上疏導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)車輛流通。因此，在德國(guó)發(fā)生交通事故，很少引起交通堵塞。英國(guó)汽車協(xié)會(huì)在高速公路清障救援方面有一個(gè)相對(duì)科學(xué)、高效、成熟的道路清障救援模式，其提供4種道路清障救援服務(wù)供選擇，包括1個(gè)基礎(chǔ)服務(wù)（路邊救援）和3個(gè)附加服務(wù)（接力、安全出發(fā)、保持運(yùn)行）。另外，英國(guó)汽車協(xié)會(huì)還為公眾提供了一個(gè)專用的清障救援服務(wù)號(hào)碼，使得民眾可以第一時(shí)間發(fā)出求救請(qǐng)求，從而減少應(yīng)急處置等待時(shí)間［2］。

與國(guó)外相比，我國(guó)的高速公路交通運(yùn)輸情況較為復(fù)雜。就我國(guó)目前高速公路存在的嚴(yán)重交通擁堵問(wèn)題看，我們認(rèn)為核心不是要抑制交通需求和更多增加道路供給，而是缺乏先進(jìn)的高速公路管理經(jīng)驗(yàn)和快速有效的事故處置技術(shù)手段。特別是當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)交通擁堵情況后，往往是倉(cāng)促地制訂一些臨時(shí)交通管制措施來(lái)應(yīng)對(duì)，而沒(méi)有正確地使用快速有效的交通疏導(dǎo)技術(shù)，致使高速公路交通擁堵問(wèn)題愈演愈烈。因此，設(shè)計(jì)和建造一種高速公路車堵應(yīng)急疏導(dǎo)裝置就顯得尤為重要和迫切［3］。

2　設(shè)計(jì)原理

2.1設(shè)計(jì)思路

高速公路車堵應(yīng)急疏導(dǎo)裝置是在高速公路發(fā)生緊急事故情況后，為及時(shí)疏導(dǎo)事故路段上游來(lái)車而搭建的用以緩解交通擁堵的疏導(dǎo)裝置?，F(xiàn)行高速公路發(fā)生緊急情況后，由于事故處理效率低下，事故路段上游很容易形成大面積擁堵。若在尚未形成大面積交通擁堵的情況下，及時(shí)將事故路段擁堵車輛通過(guò)該裝置引導(dǎo)到對(duì)向車道行駛后經(jīng)前方道路中央活動(dòng)分隔帶開口再返回原車道，這樣就能使車輛繞過(guò)事故區(qū)域，從而大大減少因堵車而造成的交通擁堵和經(jīng)濟(jì)損失［4］。

按此思路，解決問(wèn)題的重點(diǎn)就轉(zhuǎn)移為設(shè)計(jì)一種能跨越中央分隔帶且滿足一般車輛爬坡能力的應(yīng)急疏導(dǎo)裝置。該應(yīng)急疏導(dǎo)裝置以現(xiàn)有工程車為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)利用廂壁展開搭建一個(gè)供車輛繞行的通道。考慮到車輛利用該裝置駛向?qū)ο蜍嚨佬枰缭街醒敕指魩?，故需要在裝置廂體內(nèi)設(shè)置爬坡車道。該應(yīng)急疏導(dǎo)裝置在未展開前，爬坡車道部分與車廂壁重合，待裝置展開時(shí)爬坡車道順應(yīng)伸展出［5］。有關(guān)裝置設(shè)計(jì)遵循我國(guó)對(duì)道路車輛尺寸規(guī)定和《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2014）等文件。

2.2設(shè)計(jì)方案

2.2.1車體尺寸設(shè)計(jì)。為滿足運(yùn)輸要求，根據(jù)《道路車輛外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》（GB 1589-2004），本裝置選取的工程車輛的車廂設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為14m，高3.8m，寬2.65m。具體尺寸設(shè)計(jì)如圖1、2、3所示。

圖1 工程車左視圖

圖2 工程車俯視圖

圖3 工程車正視圖

2.2.2平臺(tái)展示尺寸設(shè)計(jì)。由圖4所示尺寸，計(jì)算得到裝置展示占地面積：S=裝置展開后平臺(tái)的面積（長(zhǎng)×寬）+兩個(gè)斜坡在水平面上的投影面積。其中，投影區(qū)域的長(zhǎng)度由勾股定理得出：l=（142-22）1/2=13.86m，故：S=14× 11+2×3.45×13.86=249.61m2。

圖4 應(yīng)急疏導(dǎo)裝置展示尺寸圖

2.2.3坡道坡度設(shè)計(jì)。根據(jù)中小型車輛一般20%的爬坡能力要求。本裝置坡度設(shè)計(jì)為：h/L×100%=2/13.86× 100%=14.4%。這完全能滿足中小型車輛的爬坡能力要求。

2.2.4裝置展示整體效果。根據(jù)計(jì)算設(shè)計(jì)裝置整體展示效果如圖5、6所示。

圖5 應(yīng)急疏裝置展示效果

圖6 下游中央分隔帶開口效果

2.3應(yīng)急疏導(dǎo)交通組織

事故路段車流行駛路徑如圖7所示，矩形框表示緊急事件影響地段，實(shí)線箭頭表示事故方向車流的行駛路徑，該方向上的車輛通過(guò)工程車搭建的應(yīng)急通道借用對(duì)向車道行駛，在下一個(gè)中央分隔帶開口處駛回原車道。虛線箭頭表示對(duì)向車道車流行駛路徑。

圖7 車輛行駛路徑

當(dāng)高速公路發(fā)生緊急情況引起交通堵塞，交警部門接到報(bào)警電話后，根據(jù)事故發(fā)生地點(diǎn)按就近原則派出應(yīng)急疏導(dǎo)工程車輛。當(dāng)工程車輛在最短時(shí)間內(nèi)從對(duì)向車道到達(dá)事故地點(diǎn)后，交警首先根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)情況做好相關(guān)交通管制，選擇工程車停放位置并做好工程車的穩(wěn)固工作。其次，在事故上游一定距離設(shè)置提醒車輛分流標(biāo)志，引導(dǎo)小型和中型車輛進(jìn)入超車道以便利用該裝置快速通過(guò)事故區(qū)域，而重型車輛則在外側(cè)行車道排隊(duì)等候。再次，用機(jī)械臂將工程車應(yīng)急疏導(dǎo)裝置打開，依據(jù)道路中央綠化分隔帶寬度調(diào)節(jié)供車輛通行的應(yīng)急通道伸縮裝置，并組織引導(dǎo)車輛安全、有序駛向到對(duì)向車道。最后，待事故現(xiàn)場(chǎng)處理完畢后，將應(yīng)急疏導(dǎo)裝置收起駛離事故現(xiàn)場(chǎng)，恢復(fù)交通。

3　通行能力估算

3.1裝置使用耗時(shí)估算

裝置從始發(fā)地到達(dá)事故區(qū)投入使用的時(shí)間包括：到達(dá)指定區(qū)域路途行駛時(shí)間T1，裝置展開時(shí)間T2，裝置穩(wěn)固檢驗(yàn)時(shí)間T3。按照每百公里路段設(shè)置裝置估算，依據(jù)事故地點(diǎn)到裝置距離不同，T1不確定，取理想狀態(tài)下平均時(shí)間T1為30min；根據(jù)裝置通過(guò)機(jī)械手段展開，T2取5min；對(duì)裝置穩(wěn)固檢驗(yàn)時(shí)間，T3取5min。則總計(jì)耗時(shí)為：T=T1+T2+ T3=30min+5min+5min=40min。

3.2裝置通行能力估算

根據(jù)道路類型及事故路段車道數(shù)對(duì)通行能力的影響，見(jiàn)表4［4］。

表4 道路類型及事故路段車道數(shù)對(duì)通行能力的影響

如表4所示，當(dāng)高速路面出現(xiàn)全車道擁堵，通行能力減少100%時(shí)，該裝置可有效緩解擁堵，提高通行能力。

用VISSIM軟件模擬發(fā)生緊急情況后使用該裝置的車流運(yùn)行情況。圖8、9分別為應(yīng)急疏導(dǎo)裝置展開的俯視圖和中央分隔帶開口俯視圖。路段1表示工程車展開后長(zhǎng)度45.5m，路段2表示在中央分隔帶開口處車輛變道長(zhǎng)度26.1m。

圖8 應(yīng)急疏導(dǎo)裝置展開俯視圖

圖9 中央分隔帶開口俯視圖

通過(guò)VISSIM軟件分別模擬車輛通過(guò)路段1、路段2的平均行駛時(shí)間和通過(guò)的車輛數(shù)。測(cè)定車輛通過(guò)工程車裝置的平均車速約為20km/h，用時(shí)約8s。從表5中VIS?SIM仿真輸出的數(shù)據(jù)可以看出，每5min通行數(shù)據(jù)最終穩(wěn)定在50輛左右。對(duì)此計(jì)算得出，正常情況下每小時(shí)可通行約600中小型車輛。

表5VISSIM仿真數(shù)據(jù)

4　結(jié)論

裝置利用現(xiàn)有工程車輛改建，廂體展板組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)制造、維護(hù)保養(yǎng)方便，可廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)高速事故路段的應(yīng)急疏導(dǎo)。

裝置造價(jià)比現(xiàn)有工程車略高約20%左右，且可供長(zhǎng)期反復(fù)使用，有利于降低成本開支和資源集約利用，滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要。

裝置主體依托工程車輛，可以迅速開赴事故現(xiàn)場(chǎng)；其特制折疊展板通過(guò)機(jī)械臂可在較短時(shí)間內(nèi)快速搭建應(yīng)急疏散通道。

經(jīng)測(cè)算，在路況及光照理想狀態(tài)下，每小時(shí)可疏導(dǎo)約1 500中小型車輛；在路況及光照欠理想狀態(tài)下，每小時(shí)可疏導(dǎo)約600中小型車輛。這能有效緩解事故上游路段的擁堵情況，減輕社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失，并能有效減緩擁堵車輛尾氣排放而導(dǎo)致的空氣污染。

參考文獻(xiàn)：

［1］康省楨，徐勇，王宜偉，等.我國(guó)高速公路突發(fā)事件應(yīng)急處置現(xiàn)狀研究［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，2008（1）：41-42.

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［3］GB1589-2004.道路車輛外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值［S］.

［4］閆書明，白書鋒，于海霞.中央分隔帶護(hù)欄開口處事故分析與解決方案［J］.公路，2010（1）：196-201.

［5］吳雪.高速公路大流量擁堵及疏導(dǎo)的仿真分析與研究［D］.杭州：杭州電子科技大學(xué)，2012.

中圖分類號(hào)：U491

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-5168（2016）02-0113-04

收稿日期：2016-02-01

基金項(xiàng)目：2015年國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201511117025）。

作者簡(jiǎn)介：丁小龍（1965-），男，副教授，研究方向：物流管理、高等教育管理；徐網(wǎng)超，男，本科在讀，研究方向：土木工程；朱治文，女，本科在讀，研究方向：交通工程；曹陽(yáng)，男，本科在讀，研究方向：交通工程；曹子皓，男，本科在讀，研究方向：交通工程。

Research on Emergency Dredging Device for Highway Vehicle

Ding XiaolongXu WangchaoZhu ZhiwenCao YangCao Zihao
（Yangzhou University，Building Science and Engineering College，Yangzhou Jiangsu 225127）

Abstract:Highway traffic congestion brings to people's travel and freight delays,directly influence the so?cial and economic development of various undertakings;At the same time,the serious traffic jam also in?crease energy costs and further aggravate environmental pollution.In view of this prominent question,this paper studied a kind of when freeway serious traffic congestion that can quickly ease the rear of the vehi?cle emergency guidance device.This device on the basis of the existing engineering alteration,will pass through mechanical arm board device,building leads to the lane to the convenience of channel,thus guid?ing by plugging the vehicle from the front of the lane to road central activity space with open again to re?turn to the original lane.The utility model has the advantages of economy and practicality,simple construc?tion process,convenient assembly and disassembly,flexible handling process and flexible processing.

Keywords:highway；traffic congestion；emergency channel；device research