趙業(yè)梅 甘王盼

摘 要：四車道改擴(kuò)建成六/八車道是高速公路改擴(kuò)建的主要形式，改擴(kuò)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(kuò)建工程的實(shí)際情況，利用VISSIM交通仿真和理論分析計(jì)算，重點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)。

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

中圖分類號：U411 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

目前，我國高速公路改擴(kuò)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(kuò)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(yùn)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(hù)安全作業(yè)規(guī)程》（HTG H30—2015）總結(jié)改擴(kuò)建作業(yè)區(qū)基本形式，利用VISSIM軟件仿真分析，重點(diǎn)研究半幅封閉式下雙向四車道高速公路改擴(kuò)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(jìn)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(kuò)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(jì)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(diǎn)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(jìn)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?，記做方案二?/p>

依托某高速公路改擴(kuò)建工程相關(guān)實(shí)測數(shù)據(jù)，運(yùn)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(diǎn)設(shè)置第一個限速點(diǎn)，限速80 km/h;在警告區(qū)后半段中點(diǎn)設(shè)置第二個限速點(diǎn)，限速60 km/h，將警告區(qū)終點(diǎn)（設(shè)定小客車到達(dá)警告區(qū)終點(diǎn)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(diǎn)，下游過渡區(qū)與終止區(qū)檢測斷面為區(qū)域的終點(diǎn)作為檢測斷面。在仿真路段末端設(shè)置檢測器，并將統(tǒng)計(jì)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(rèn)定在實(shí)際改擴(kuò)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(duì)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(biāo)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(yàn)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(shí)驗(yàn)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(dú)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(jì)8類長度），采集實(shí)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(shí)驗(yàn)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(jìn)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(biāo)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(shí)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(jì)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(dāng)車流量達(dá)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(jìn)行改擴(kuò)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(dá)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(jìn)行引導(dǎo)分流，降低對改擴(kuò)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(jì)算相結(jié)合，對典型雙向四車道高速公路改擴(kuò)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(jìn)行研究，提出施工區(qū)最大的長度和間距的設(shè)計(jì)參考，通過實(shí)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(shí)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(kuò)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(xiàn)：

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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(jì)。