【原】京哈高速公路绥中(冀辽界)至沈阳段维修养护工程交通组织措施研究

职称申报 2022-10-06 发布于河南

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姜英田

辽宁省交通科学研究院有限责任公司

摘要：京哈高速公路绥中(冀辽界)至沈阳段(以下简称沈山高速公路)维修养护工程“边施工边通车”，在保证施工作业区域作业人员及车流运行安全的同时，提升作业区域交通流服务水平是开展交通组织措施研究的目的。从施工区交通组织方案的确立原则出发，探讨和论述了施工控制区各区段的长度设置理论，对高速公路施工区的控制方法进行科学的研究和设计，以期为同类高速公路维修养护工程项目优化交通组织方案提供参考。

关键词：沈山高速公路;维修养护;交通组织措施;作业区空间布局;作业区限速;

1 交通组织措施原则

在充分调研施工作业区域交通流特点的基础上，充分结合相关标准规范，是制定交通组织方案的基本原则。主要目的为通过应用交通管制措施及交通疏导措施，在确保安全的前提下，提升车辆通行的流畅度[1]。对于高速公路维修养护工程，需要注意的原则主要包括:

1.1 施工前期原则

(1)经济性原则。在制定交通组织方案时，确保方案中各项措施的实用性，在保证所需求功能的基础上，降低整体方案的成本。

(2)效率优先原则。交通组织方案的制定要充分兼顾作业区域车辆运行效率。

(3)方案适用性原则。交通组织措施的制定应充分以作业区域道路条件以及交通流运行情况作为基础，不同的维修养护工程遵循不同的方案，严禁“一刀切”。

1.2 施工过程中的原则

(1)方案一致性原则。对于制定好的交通组织措施，在施工过程中要严格参照执行，不同区域的交通组织措施要保持一致性，以防止驾驶员辨认困难。

(2)安全性原则。安全性原则一方面是要确保车辆的通行安全，另一方面也要确保施工作业人员及各安全设施的安全，避免由于安全设施的应用，增加了新的风险点。

1.3 施工结束后原则

现场及时恢复原则。在作业区域施工结束后，应当及时安排作业人员，依照相关流程，拆除相关交通组织标志等，将道路恢复原样。

2 作业区空间布局分析

按照《公路养护安全作业规程》(JTG H30—2015)的规定，作业区分为警告区、上游过渡区、作业区、下游过渡区、终止区，本研究对不同区域空间布局进行研究。

2.1 警告区长度确定

根据《公路养护安全作业规程》(JTG H30—2015)，警告区的长度计算方法如式(1)。

式中:S为警告区长度;S1为车辆从减速至达到最终限速值所行驶距离;S2为相邻车辆最小安全距离;S3为车辆排队长度。

警告区布设逐级限速标志，相邻限速标志间距不应小于200m,S1的计算如式(2)。

式中:vxq、vxh分别为车辆正常行驶以及限速状态下的行驶速度(km/h)。

S2是以速度vxh行驶的车辆，为保证前方车辆不发生碰撞，与前方车辆的最小安全距离，计算公式如式(3)。

式中:t为驾驶员反应时间，一般在2.5s左右;φ为道路纵向摩阻系数，在0.29与0.44之间;i为道路纵坡系数;g为重力加速度值。

S3是警告区车辆排队长度，取值如表1所示。

表1 S3取值表下载原图

2.2 上游过渡区长度确定

根据《道路交通标志和标线》(GB 5768-2)，上游过渡区的计算方法如公式(4)。

式中:Lt为上游过渡区长度(m);W为封闭车道宽度(m);v为车辆行驶速度(km/h)。

当车辆通过上游过渡区时，一种情形是车辆经过封闭的车道然后再变换到正常的行驶车道上，上游过渡区最小长度为公式(4)计算结果取整，如表2;另一种情形是通过封闭硬路肩让车辆通过上游过渡区，随即通过硬路肩进入缓冲区时，上游过渡区的最小长度为式(4)的计算结果值半数，如表3。

表2 上游过渡区(封闭车道)的最小长度Lt 下载原图

表3 上游过渡区(封闭硬路肩)的最小长度Lt 下载原图

2.3 缓冲区长度确定

缓冲区的设置，能够保证交通流平稳运行，促进车辆平稳进入工作区，计算公式如式(5)。

式中:t、g、φ、i的含义同式(3)。

2.4 作业区长度确定

《公路养护安全作业规程》(JTG H30—2015)对养护维修作业控制区的长度进行了规定，但针对维修养护工程，对于施工区最大的长度以及相邻施工区域的距离未提及，而作业区的长度对段落交通运行效率以及运行安全具有显著影响，因此需要对作业区的路段布局进行研究。

2.4.1 施工区最大长度

通过对沈山高速公路交通特性分析，沈山高速公路全年日间高峰小时交通流量基本在900～1800pcu/h之间，货车比例在50%左右，研究当交通流量为300pcu/h/ln、400pcu/h/ln、500pcu/h/ln、600pcu/h/ln时，货车比例占50%时，未设置封闭区及设置不同长度封闭区情形下，交通流延误情况。

(1)未设置封闭作业区时，不同交通流量交通流延误如图1所示。

图1 未设置作业区不同交通流量交通流延误下载原图

(2)设置封闭作业区时，不同交通流量交通流延误:

通过仿真单向三车道封闭外侧一车道，内侧两车道通行这种具有代表性的作业区形式，研究当封闭作业区为500m时，封闭作业区为1km时，及封闭作业区为2km时，不同交通流量的交通流延误如图2所示。

在美国道路服务水平定义中，当交通流延误小于等于45s时，交通流符合C级服务水平，为研究在施工区不同长度下，路段交通流量均能维持在C级服务水平以上，对不同施工区长度可接受最大交通流量进行分析。

图2 设置作业区不同交通流量交通流延误下载原图

(3)对未设置封闭作业区及设置封闭作业的不同交通流延误进行分析，结论如下:

①在未建立封闭区情况下，当交通流量在550pcu/h/ln以下情形下，路段可保持C级以上服务水平。

②封闭区的建立，会导致区域内交通流延误增加，当封闭区长度固定时，随着交通流量的增加，交通流延误上升幅度增加。

③当作业区长度为500m时，交通流量在480pcu/h/ln以下时，路段可保持C级以上服务水平。

④当作业区在1km时，当交通流量大于430pcu/h/ln时，路段服务水平在C级以下。

⑤当作业区在2km时，当交通流量大于350pcu/h/ln时，路段服务水平在C级以下。

针对作业区为2km时，研究通过限制货车比例，进而保证路段服务水平在C级以上，提出货车比的建议值如表4。

表4 货车比限制建议值下载原图

2.4.2 相邻施工区的间距

对车道半幅封闭，借用对向车道行驶的封闭方式进行研究，当两处施工点距离较近时，当下游作业面交通拥堵，会加剧对上游作业面的影响程度，所以需研究确定相邻施工区的最小间距。

对于相邻施工作业区，在间隔长度较小的情形下，通常有两种设置方式，如图3、图4。

图3 施工作业区分离车辆行驶路径下载原图

图4 施工作业区合并车辆行驶路径下载原图

通过利用VISSIM软件进行仿真，在两种设置方式情形下，通过输入较小交通流量以及接近饱和状态下的交通流量，对施工作业区不同间距时的交通流延误进行分析，结果如图5。

图5 半幅封闭半幅通行施工区不同间距交通流延误下载原图

通过选取第一施工区上游警告标志起到第二施工区下游终止区范围为数据采集区域，统计车辆在区域内的延误情况，分析如下:

(1)当交通量较小时，两种作业模式的延误不存在明显差异，将两个区域分隔开，车辆交通延误相对较小。

(2)当交通流量接近通行能力时，当施工区间距大于6km时，两种作业模式的延误趋近于相同，但当施工区间距小于6km时，将两个作业区合并，整个段落车辆的交通延误相对更低。

2.5 下游过渡区

根据《公路养护安全作业规程》(JTG H30—2015)，下游过渡区长度应大于30m，考虑到限速对下游过渡区长度的影响，根据上游过渡区长度建议值取值情况，得到下游过渡区的长度在限速值不同时的取值如表5。

表5 下游过渡区长度建议值下载原图

2.6 终止区

根据《公路养护安全作业规程》(JTG H30—2015)，终止区长度应大于30m，考虑到限速对终止区长度的影响，得到终止区的长度在限速值不同时的取值如表6[2]。

表6 终止区长度建议值下载原图

3 交通组织措施建议

(1)完善临时安全交通设施[3]

临时安全设施的设计遵循“安全第一，预防为主”的原则，提前预告、诱导交通，能够起到警示、隔离以及诱导等作用，保证行车安全。其设置以施工组织设计为基础，服务于施工组织和交通组织。临时安全设施的设置应全面利用原有设施，对于可以利用的，通过推移拆除、移位利用等方式，起到节约成本、保证资源充分利用的效果;在施工路段应避免标志功能缺失，确保标志设置充分、合理。