喬建剛 陳春燕 吳 瓊

(河北工業(yè)大學(xué)土木與交通學(xué)院 天津 300401)

0 引 言

關(guān)于作業(yè)區(qū)的研究，國(guó)外在工作區(qū)長(zhǎng)度、作業(yè)區(qū)合流等方面，取得了大量的成果，并評(píng)價(jià)了交通組織后的效果。國(guó)內(nèi)大多針對(duì)高速公路，對(duì)高速公路的駕車安全提供了理論基礎(chǔ)[1-4]，而對(duì)山區(qū)雙車道公路作業(yè)區(qū)目前研究較少[5]。關(guān)于相鄰作業(yè)區(qū)的最小間距研究，沒(méi)有針對(duì)山區(qū)雙車道公路特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的研究和規(guī)定，但這些指標(biāo)是多個(gè)作業(yè)區(qū)作業(yè)時(shí)的關(guān)鍵參數(shù)。目前作業(yè)人員均憑借經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，盲目設(shè)置可能導(dǎo)致交替運(yùn)行效率下降或作業(yè)成本增加。

1 相鄰作業(yè)區(qū)間距計(jì)算

為了方便計(jì)算與統(tǒng)計(jì)，將相鄰作業(yè)區(qū)按照不同的形式將各個(gè)斷面進(jìn)行標(biāo)記，分別為F1，C，F(xiàn)2。當(dāng)作業(yè)區(qū)位于不同車道和同一車道，車輛的行駛速度在車輛交替通行的過(guò)程中，均有2個(gè)加速過(guò)程及1個(gè)減速過(guò)程。但是在同一車道作業(yè)時(shí)較不同車道多1個(gè)橫向位移，從而在同一車道行車過(guò)程中作業(yè)區(qū)相鄰最小間距要大于不同車道的最小相鄰間距，因此，計(jì)算同一車道相鄰作業(yè)區(qū)的最小間距可以滿足2種作業(yè)間距。相鄰作業(yè)區(qū)間距計(jì)算示意圖見(jiàn)圖1。

L1為離開(kāi)作業(yè)區(qū)加速至實(shí)際速度行駛的距離；L2為平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)行駛的距離；L3為見(jiàn)到標(biāo)志牌后的判斷反應(yīng)時(shí)間內(nèi)行駛的距離；L4為等待對(duì)向車道間隙可穿插過(guò)程中車輛到達(dá)合適位置的時(shí)間內(nèi)車輛的行駛距離；L5為車輛有間隙加速行至作業(yè)區(qū)的距離。圖1 相鄰作業(yè)區(qū)長(zhǎng)度的布局Fig.1 Layout of adjacent operating area length

根據(jù)各段加減速運(yùn)動(dòng)位移計(jì)算，得到相鄰作業(yè)區(qū)間距L的計(jì)算見(jiàn)式(1)。

(1)

式中：V0為駛出第一個(gè)作業(yè)區(qū)的行駛速度，km/h；v1為正常行駛速度；v2為駛進(jìn)第二個(gè)作業(yè)區(qū)的行駛速度，km/h；t0為駕駛員的反應(yīng)時(shí)間，取2.5 s；t1為發(fā)動(dòng)機(jī)減速時(shí)間，取2.5 m/s2；t2為制動(dòng)器減速時(shí)間，取1 s；a0為車輛平均行駛加速度，取2.5 m/s2；a1為發(fā)動(dòng)機(jī)減速度，取1.8 m/s2；a2為制動(dòng)器減速度，取2.5 m/s2；φ為路面與輪胎間的

附著系數(shù)，按路面在潮濕狀態(tài)下計(jì)算，取0.4；ψ為道路阻力系數(shù)，一般道路最大阻力系數(shù)是在0.4～0.7之間浮動(dòng)；S6為安全距離，一般取5～10 m；Qd為50%的高峰小時(shí)交通量，pcu/h。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按照大車和小車分別統(tǒng)計(jì)，將駕駛員在山區(qū)雙車道公路相鄰作業(yè)區(qū)封閉路段間的85%位車速帶入式(1)計(jì)算得到各個(gè)距離的值，并得到相鄰作業(yè)區(qū)間距的最小距離為850 m，具體如表1所示。

表1 根據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得到相鄰作業(yè)區(qū)最小間距值Tab.1 Based on experimental statistics obtained adjacent work area minimum spacing value

2 合理間距的驗(yàn)證

在整個(gè)作業(yè)區(qū)的起始點(diǎn)和終點(diǎn)創(chuàng)建行駛時(shí)間檢測(cè)點(diǎn)，用Vissim進(jìn)行仿真，通過(guò)延誤占行程時(shí)間比例、每段距離的延誤值等參數(shù)研究進(jìn)行分析。根據(jù)統(tǒng)計(jì)調(diào)查，大車型比例取10%，20%，30%，40%，50%共5種。

將仿真結(jié)果繪制不同的大車比例下的延誤占行程時(shí)間比值、每100 m延誤值的規(guī)律圖，見(jiàn)圖2。

圖2 不同大車比例方案下延誤占行程時(shí)間比、每100 m延誤規(guī)律圖Fig.2 Delay accounted for the travel time ratio of different cart proportions、delay law every 100 m

由圖2可以看出，延誤占行程時(shí)間的比值與每100 m延誤隨著距離的增加均有減小的趨勢(shì)，在800 m時(shí)延誤占時(shí)間比例和每100 m的延誤均明顯減小，之后隨著距離的增加有浮動(dòng)但較小，在小于800 m時(shí)，延誤較大，車輛易造成擁堵，導(dǎo)致事故的發(fā)生，因此，在山區(qū)雙車道公路中，最小間距應(yīng)大于800 m。

根據(jù)仿真得到的平均車速統(tǒng)計(jì)圖，見(jiàn)圖3。

圖3 平均車速隨間距變化規(guī)律圖Fig.3 Average speed with distance variation law

從圖3可見(jiàn)，當(dāng)間距小于800 m時(shí)，車輛駛出第一個(gè)作業(yè)區(qū)時(shí)處于加速狀態(tài)，在還沒(méi)有達(dá)到正常行駛速度時(shí)駕駛員看到減速標(biāo)志，之后車輛開(kāi)始減速行駛，平均車速較?。划?dāng)間距大于800 m后，相鄰兩個(gè)作業(yè)的區(qū)間已經(jīng)足夠駕駛員的加速以及要進(jìn)入第二個(gè)作業(yè)區(qū)時(shí)的減速反應(yīng)時(shí)間，整個(gè)路段的平均車速加大。在大于800 m后平均車速有上升的趨勢(shì)，但變化不大，因此從駕駛員行車的平均車速考慮，取800 m為臨界距離。

理論計(jì)算值850 m>800 m，因此，最小間距應(yīng)取850 m。

3 結(jié) 論

合理的山區(qū)雙車道公路大中修作業(yè)區(qū)間距可以確保作業(yè)區(qū)內(nèi)作業(yè)進(jìn)度，以及作業(yè)的質(zhì)量、可以減少項(xiàng)目總工程造價(jià)、降低作業(yè)路段車流運(yùn)行沖突，提高交通流穩(wěn)定性，提高作業(yè)路段車輛的安全性、還可從整體上提高整個(gè)作業(yè)路段的車輛運(yùn)行效率。分析了相鄰作業(yè)區(qū)的長(zhǎng)度布局，計(jì)算了山區(qū)雙車道公路相鄰作業(yè)區(qū)的最小間距，并通過(guò)Vissim進(jìn)行仿真驗(yàn)證，綜合理論與仿真結(jié)果，最終確定了相鄰作業(yè)區(qū)間的最小間距850 m，為今后山區(qū)雙車道施工提供理論依據(jù)，提高施工效率并降低成本。