摘要 高速公路涉路施工時(shí)作業(yè)區(qū)通行能力是涉路工程中交通組織和相關(guān)管理的重要評(píng)估指標(biāo)，該文對(duì)施工區(qū)通行能力的影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)梳理，并分析回顧了高速公路施工區(qū)通行能力計(jì)算方法及其影響因素，明確高速公路涉路施工區(qū)通行能力的影響因素以及各影響因素的修正系數(shù)，確定涉路工程施工區(qū)的通行能力計(jì)算公式，為高速公路涉路工程交通組織和管理提供參考。

關(guān)鍵詞 高速公路；涉路工程；施工區(qū)；通行能力

中圖分類號(hào)" U491" " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼" A" " " " "文章編號(hào) 2096-8949（2024）15-0043-04

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與進(jìn)步，交通運(yùn)輸行業(yè)蓬勃向上，高速公路建設(shè)與發(fā)展迅猛。隨著路網(wǎng)的不斷加密，鐵路、石油、天然氣、供電、水利、通信等國(guó)家基礎(chǔ)性設(shè)施與公路交叉、并行的情形日益增加[1]，涉路施工的情況也日益增加。而高速公路車輛運(yùn)行速度普遍較高，涉路工程通常會(huì)對(duì)高速公路占道、斷道施工，如若交通組織不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致通行能力和服務(wù)水平大幅降低甚至誘發(fā)嚴(yán)重交通事故，增加高速公路安全運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。高速公路涉路工程屬于高速公路施工類型的一種，但與改擴(kuò)建工程和養(yǎng)護(hù)工程有一定區(qū)別，故該文基于高速公路其他施工類型對(duì)涉路工程通行能力影響因素進(jìn)行分析梳理，并提出涉路工程通行能力計(jì)算公式，研究成果對(duì)涉路工程的施工區(qū)通行能力的研究具有重要參考意義。

1 涉路施工區(qū)通行能力分析方法

高速公路涉路工程施工區(qū)道路布設(shè)和交通條件與基本路段有較大差異，在道路布設(shè)狀況上，涉路施工區(qū)對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行了布設(shè)管控，封閉路肩或者內(nèi)外側(cè)車道等；從交通狀況來(lái)講，施工區(qū)因?yàn)檐嚨婪忾]，必須進(jìn)行交通組織，封閉車道上的車輛需要向繼續(xù)開(kāi)放車道合流后通行，開(kāi)放車道必然會(huì)處于交通堵塞狀態(tài)[2]。常用的確定高速公路涉路工程作業(yè)區(qū)通行能力的方法有三種，包括理論分析法、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法和交通仿真法?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法包括飽和流率法和速度－流量模型[3]；理論分析法包含美國(guó)通行能力手冊(cè)線性回歸預(yù)測(cè)模型[4]、連乘折減模型[5]、加法修正模型、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型[6]；交通仿真法一般使用仿真軟件進(jìn)行實(shí)況模擬再通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)驗(yàn)證[7]，也有學(xué)者通過(guò)元胞自動(dòng)機(jī)建立作業(yè)區(qū)流量模型使用MATLAB編程進(jìn)行仿真分析[3]。我國(guó)對(duì)于通行能力的計(jì)算一般采用連乘折減模型，在高速公路基本路段每車道通行能力的基礎(chǔ)上，考慮涉路施工區(qū)不同交通組織下各種影響因素。

2 作業(yè)區(qū)通行能力影響因素

由于施工路段各種條件與一般路段存在諸多差異，交通流的運(yùn)行受多種因素的影響，與一般路段相比其通行能力分析也比較為復(fù)雜[6]，高速公路涉路施工區(qū)通行能力的影響因素包含交通條件、管制條件、環(huán)境條件、施工作業(yè)區(qū)布設(shè)因素[8-9]，各因素的具體劃分如圖1所示。目前，我國(guó)主要采用仿真的方法對(duì)施工區(qū)道路通行能力影響因素所對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)進(jìn)行確定[3]，得到修正系數(shù)后使用連乘折減模型對(duì)通行能力進(jìn)行計(jì)算。

2.1 交通條件

交通條件主要是指交通組成、駕駛?cè)藢?duì)環(huán)境熟悉程度、合流匝道等。不同的車流構(gòu)成是通行能力的重要影響因素，與小型車相比，大型車的行駛速度比較慢，它需要維持更大的車頭時(shí)距，占據(jù)的道路空間也更大，它對(duì)交通運(yùn)行有著不容忽視的影響[2]，涉路施工區(qū)通行能力計(jì)算中各類型車比例的修正系數(shù)計(jì)算見(jiàn)式（1）：

fHV= （1）

式中：fHV——表示交通組成對(duì)通行能力的修正系數(shù)；Pi——i類型車輛交通量占總交通量的比例；Ei——i類型車輛的小客車當(dāng)量值（pcu）。

駕駛?cè)藢?duì)環(huán)境熟悉程度（fp），在工作日，駕駛?cè)耸煜こ潭鹊男拚禂?shù)fp通常為1.0，但是在其他情況下，則需要與高速公路和環(huán)境情況相結(jié)合，系數(shù)可以在0.90～1.00之間[10]。

合流區(qū)是高速公路以及城市快速路的重要部分，是指從入口匝道至主線下游450 m，包含范圍內(nèi)所有車道區(qū)域。因此在涉路工程施工區(qū)附近，若存在合流匝道，其位置應(yīng)盡可能控制在封閉車道的上游450 m處，甚至更遠(yuǎn)，以減少合流時(shí)對(duì)施工區(qū)通行能力的影響。

2.2 施工區(qū)布設(shè)條件

道路非完全封閉情況下高速公路涉路施工區(qū)的施工組織形式包括半幅封閉半幅通車、半幅封閉部分車道、修建保通車道等形式，而不同通行形式之間通行能力存在較大差異[11]，不同的交通組織方式下可通行車道數(shù)量、車道封閉數(shù)以及封閉形式，布設(shè)后側(cè)向?qū)挾榷疾煌?，若出現(xiàn)借用對(duì)向車道通行的情況，也包括中間帶開(kāi)口長(zhǎng)度，可以借助仿真模擬的手段對(duì)涉路施工區(qū)的布設(shè)條件進(jìn)行修正系數(shù)的確定。

（1）保通車道數(shù)，涉路工程施工區(qū)通行能力計(jì)算選用的連乘折減模型基于高速公路單車道的基本通行能力，故保通車道數(shù)目對(duì)通行能力影響較大。

（2）車道封閉長(zhǎng)度，施工路段會(huì)影響駕駛員的駕駛行為，封閉長(zhǎng)度越長(zhǎng)，駕駛員保持警惕時(shí)間越長(zhǎng)，以較低的速度通過(guò)施工作業(yè)區(qū)，會(huì)對(duì)通行能力產(chǎn)生一定的影響。

（3）車道封閉形式與車道封閉數(shù)，不同涉路施工形式采用不同的施工組織方案，車道封閉的形式和車道封閉數(shù)目不同，對(duì)涉路施工區(qū)通行能力的影響也不同，常見(jiàn)的車道關(guān)閉形式包括：1）雙向四車道，其中一幅外側(cè)車道關(guān)閉，內(nèi)側(cè)車道放行，如圖2所示，內(nèi)側(cè)車道關(guān)閉，外側(cè)車道放行，如圖3所示。2）雙向六車道，其中一幅外側(cè)兩條車道關(guān)閉，內(nèi)側(cè)一條車道放行；外側(cè)一條車道關(guān)閉，內(nèi)側(cè)兩條車道放行。3）雙向八車道，其中一幅外側(cè)三條車道關(guān)閉，內(nèi)側(cè)一條車道放行；外側(cè)兩條車道關(guān)閉，內(nèi)側(cè)兩條車道放行；外側(cè)一條車道關(guān)閉，內(nèi)側(cè)三條車道放行。

（4）中間帶開(kāi)口長(zhǎng)度，選擇半幅施工半幅通車的交通組織形式時(shí)，如圖4所示，原行車方向的車輛在作業(yè)區(qū)上游通過(guò)中間帶開(kāi)口駛?cè)雽?duì)向車道，借對(duì)向車道通過(guò)施工區(qū)，該方式易造成交通擁堵，從而形成交通瓶頸[12]。

最常見(jiàn)的借用對(duì)向車道通行有三種形式：?jiǎn)诬嚨擂D(zhuǎn)換、雙車道轉(zhuǎn)換和四車道轉(zhuǎn)換。單車道轉(zhuǎn)換是施工區(qū)所在一幅關(guān)閉一條車道，借對(duì)向一條車道；雙車道轉(zhuǎn)換是施工區(qū)所在的一幅關(guān)閉兩條車道，借對(duì)向兩條車道；四車道轉(zhuǎn)換是指關(guān)閉四車道，借對(duì)向四車道行駛，轉(zhuǎn)換形式可參考高速公路改擴(kuò)建交通組織設(shè)計(jì)規(guī)范。

（5）布設(shè)后側(cè)向?qū)挾龋╢ic）是指施工區(qū)可以通行的車道其車道外邊緣至路側(cè)障礙物（護(hù)欄、三角錐、防撞桶等）的橫向距離，側(cè)向?qū)挾仁疽鈭D如圖5所示。涉路工程實(shí)施過(guò)程中，通常情況下需占用中央分隔帶或路側(cè)部分的超車道或應(yīng)急車道，布設(shè)后最外側(cè)車道的側(cè)向凈寬縮減較大，對(duì)行車安全不利[13]，其修正系數(shù)如表1所示。

（6）施工作業(yè)的強(qiáng)度（fwi）是指工地上工人的數(shù)量、施工車輛的數(shù)量和大小以及作業(yè)靠近正常使用的行車道的情況。作業(yè)區(qū)的通行能力隨著施工強(qiáng)度的增加而降低，施工強(qiáng)度修正系數(shù)一般保持在0.88～0.98之間。

（7）臨時(shí)安全設(shè)施，高速公路涉路施工區(qū)內(nèi)設(shè)置臨時(shí)交通安全設(shè)施，會(huì)對(duì)該路段通行能力和路段內(nèi)車輛行車安全性產(chǎn)生一定的影響[14]，主要考慮各作業(yè)區(qū)所設(shè)置安全設(shè)施的完整性以及破損安全設(shè)施的修復(fù)情況[8]對(duì)通行能力的影響，修正系數(shù)如表2所示。

2.3 管制條件

涉路施工區(qū)管制條件包括作業(yè)區(qū)限制速度（fsc）、作業(yè)時(shí)長(zhǎng)、現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法管理等。涉路工程作業(yè)區(qū)路段與高速公路基本路段相比，車道減少或者道路變窄，設(shè)置隔離設(shè)施等使得道路環(huán)境發(fā)生改變，為了確保車輛在施工過(guò)程中平穩(wěn)和暢通，需要采取限速措施，約束駕駛?cè)诵旭偹俣?，不僅可以均衡車流整體的速度，還有利于降低發(fā)生交通事故的概率，但涉路作業(yè)區(qū)段的道路通行能力又會(huì)受到限制，高速公路涉路施工區(qū)理想條件限制速度下的基本通行能力值如表3所示。

涉路施工區(qū)作業(yè)時(shí)長(zhǎng)的增加會(huì)導(dǎo)致通行能力的下降。當(dāng)作業(yè)時(shí)長(zhǎng)增加時(shí)，意味著道路封閉時(shí)間延長(zhǎng)，只能減速通過(guò)、繞行或等待，從而導(dǎo)致道路通行能力下降。在施工過(guò)程中，應(yīng)合理安排施工計(jì)劃，盡量縮短作業(yè)時(shí)間，減少對(duì)道路通行能力的影響。施工區(qū)若存在警察或管理人員現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法管理等也會(huì)對(duì)通行能力有所影響。

2.4 環(huán)境條件

涉路施工區(qū)環(huán)境條件為光照條件與惡劣天氣。高速公路涉路施工期間出現(xiàn)惡劣天氣，如雨、雪、霧、大風(fēng)、強(qiáng)光等，會(huì)對(duì)駕駛?cè)说鸟{駛行為產(chǎn)生干擾，從而影響到道路通行能力，根據(jù)天氣狀況進(jìn)行折減，系數(shù)如表4所示。不同照明情況下施工區(qū)通行能力也有差異，與白天相比夜間光照條件較差，駕駛員通過(guò)施工區(qū)時(shí)，車速較白天更低，與前車之間的安全距離更大，會(huì)造成施工區(qū)的通行能力下降，光照條件（fls）修正系數(shù)可取0.96[9]。

連乘折減因素模型下高速公路涉路施工區(qū)通行能力計(jì)算公式（2）：

C=Cb·fHV·fP·fic·fwi·fls·（……）·N （2）

式中：C——施工作業(yè)區(qū)通行能力（pcu/h）；Cb——限制速度下高速公路基本路段每車道的通行能力（pcu/h/ln）；fHV——交通組成修正系數(shù)；fP——駕駛?cè)藢?duì)環(huán)境熟悉程度修正系數(shù)；fic——作業(yè)區(qū)布設(shè)后側(cè)向?qū)挾刃拚禂?shù)；fwi——施工作業(yè)強(qiáng)度；fls——光照條件修正系數(shù)（白天施工，不需要進(jìn)行修正）；N——保通車道數(shù)，取1，2，3……。

3 結(jié)論

高速公路涉路工程中通行能力的確定對(duì)施工交通組織以及施工工藝選擇有較大的影響。該文通過(guò)對(duì)高速公路施工區(qū)通行能力影響因素梳理，又結(jié)合涉路工程進(jìn)行考慮，確定了涉路施工區(qū)影響通行能力的因素，包含四種一級(jí)因素：交通條件、施工區(qū)布設(shè)條件、管制條件和環(huán)境條件，一級(jí)因素下又包含了交通組成、駕駛?cè)藢?duì)環(huán)境熟悉程度、保通車道數(shù)、施工區(qū)封閉形式、臨時(shí)安全

設(shè)施、光照條件等。對(duì)確定的影響高速公路涉路工程通行能力因素，指出其相對(duì)應(yīng)的連乘折減模型中各因素修正系數(shù)，可以為涉路施工區(qū)通行能力計(jì)算以及影響因素選取提供參考。高速公路的建設(shè)進(jìn)程仍在繼續(xù)，并且由于土地空間等限制，涉路工程逐漸增多，因此對(duì)涉路工程通行能力的研究仍然必要。

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收稿日期：2024-05-17

作者簡(jiǎn)介：張山金（1973—），男，本科，高級(jí)工程師. 研究方向：道路安全性評(píng)價(jià)與管理。

通信作者：陶超（1991—），男，博士研究生，工程師. 研究方向：道路安全性評(píng)價(jià)與管理。