高速公路改擴建作業控制區的合理設置

吳 嵐

0 引言

自從 20世紀80年代我國開始建設高速公路以來,至今已先后建成了 3萬千米多的高速公路,這些高速公路以四車道為主,主體分布在我國東部及沿海發達地區。隨著經濟的快速發展,高速公路交通量日益增長,發達地區增長速度多在兩位數以上,很多高速公路在建成不久就出現了服務水平的明顯下降,而面臨改擴建,如廣佛、杭甬、滬寧、沈大高速公路等。擴建工程設計不同于新建工程,存在很多需要探索和進一步研究的關鍵技術問題。而高速公路施工路段作業區的合理設置不僅關系到改擴建施工能否順利進行,還與該高速上行駛車輛以及作業人員的安全問題息息相關,而對作業區的研究在我國仍處于起步階段,還沒有形成系統的規范,在今后很長的一段時間里需進一步結合實際工程進行研究分析。

1 高速公路改擴建作業控制區的定義

在 JTG H 30-2004公路養護安全作業規程中對養護作業控制區定義如下:為公路養護維修作業所設置的交通管理區域,分為警告區、上游過渡區、緩沖區、工作區、下游過渡區和終止區 6個區域。其他規范中一般將作業區定義為為保障作業現場的道路交通安全而用護欄、錐形交通路標、警示燈圍起來的區域。高速公路改建工程[2]是指對公路及其沿線設施因不適應現有交通量增長和荷載需要而進行全線或逐段提高技術等級指標,顯著提高其通行能力的較大工程項目。高速公路改擴建作業控制區不僅是指正在進行擴建施工的區域,而且還包含了提示駕駛員前方道路施工、引導車輛變換車道、保護施工區域人員的一段距離。通常高速公路施工區一般應設置標志、渠化設施、障礙物、路面標線,并配備施工作業車輛。它是從第一個施工預告標志到施工結束標志之間所包含的區域。

2 改擴建作業控制區的具體劃分

我國早期建設的高速公路大部分都是雙向四車道,高速公路改擴建期間對沿線交通出行影響重大,我國目前改擴建工程大多采用以不中斷現有交通流的情況下進行改擴建的設計理念,故施工時多采用兩側拼接為主,局部單側拼接的方式進行整體擴建,并進行半幅封閉行車。根據 JTG H 30-2004公路養護安全作業規程中相關定義并結合高速公路改擴建期間施工的具體情況,將高速公路改擴建作業控制區劃分為以下 7個部分(見圖 1):

1)施工預告段。從作業控制區起點設置施工標志到上游過渡區之間的路段,用以提示前方道路施工,使駕駛員注意交通變化情況,以便及時采取措施;在施工封鎖施工作業路段前方,為通告道路的交通阻斷、繞行情況,每隔一定距離應設置相關標志,用于通告道路的交通阻斷、繞行情況,使司機有時間調整其行車速度。

2)上游過渡段。保證車輛平穩地從封閉車道的上游橫向過渡到緩沖區旁邊非封閉車道的路段;主要起導流作用,引導車輛改變行駛方向,致使車輛變換車道由行車道匯合于超車道,也可以形象稱之為匯流漸變段。

3)上游緩沖段。上游過渡段與工作區之間的路段,為行車者和施工人員提供緩沖保護。

4)施工作業段。是施工人員活動和工作的地方。

5)下游緩沖段。為行車者和施工人員提供緩沖保護。

6)下游過渡段。解除斷面壓縮,保證車輛平穩地從工作區旁邊的車道橫向過渡到正常車道的路段,起導流作用,引導車輛改變行駛方向,變換車道,進入正常的行駛車道,也可以形象稱之為分流漸變段。

7)施工終止段。表示施工路段的結束和施工限速的解除,位于施工路段的末端,此處交通流逐漸恢復正常運行狀態。

3 各控制區段的合理設置

3.1 施工預告段

在施工預告段開始點應設置施工警告標志,用于通告道路的交通阻斷、繞行等情況。施工警告標志應設在行車右側醒目的地方,這樣容易被車輛看到,布設要考慮施工路段交通流、施工路段視距及交通的干擾情況等,施工預告標志如果在同一地點持續使用時間超過兩個星期,就應該考慮采用固定方式。結合路政管理人員的實際管理經驗,并參考GB 5768-2009道路交通標志標線,高速公路施工路段預告路段一般可以設置三個警告標志,依次分別是“前方施工”標志、“道路封閉”標志和“限制速度”標志,可參考《Manual On Uniform Traffic Control Devices 2009 Edition》中第6部分相關內容。施工預告段的最小長度應能保證駛入該區的車輛減速到工作區規定的限速所需要的最短長度。

3.2 過渡段

此處的過渡段包括上游過渡段和下游過渡段,根據 JTG D 82-2009公路交通標志和標線設置規范,過渡段的長度D可以用下列公式計算:

其中,D為漸變段的長度,m;W為漸變段縮減之路寬,m;V為設計速度,km/h,對于設計速度與實際運行速度偏離較大的,可用實際運行速度值代替設計速度值確定漸變段長度。此處為施工路段的限速值,或為施工路段的 85%車位速,km/h。

一般施工中所采用的上游過渡段的長度要略大于用以上公式計算所得的長度值,根據上述公式計算結果如表 1所示。

表1 上游過渡段長度與限速的關系

下游過渡段至少為 30m,一般取 50m。

3.3 緩沖段

緩沖段內不準停放器具、車輛、材料,禁止工作人員停留,以避免由于車輛失控出現的事故。緩沖段包含在作業路段中,在GB 5768-1999道路交通標志標線中對施工緩沖段沒有作明確的劃分,其長度也未作要求。

根據相關文獻推薦的緩沖段長度值,暫給出上游緩沖段長度與限速之間的關系見表2。

表2 上游緩沖路段長度D與限速之間的關系[4]

從表 2可以看出,隨著限速的提高,上游緩沖路段的長度呈非線性的遞增,相比速度的固定增幅,長度增長更快。下游緩沖段的長度至少為 30m,一般可取 50m。

3.4 施工作業段

1)作業區限速。駕駛員根據道路、交通和環境條件,總希望以高速換取高運輸效率,但澳大利亞的研究表明,當車速大于60 km/h時,車速每增大 5 km/h,事故率約為原來的兩倍,事故的嚴重程度也將呈指數形式增長。自從 20世紀 30年代以來,作為工程界的一貫作法,限速是通過定點自由流運行速度的實地觀測并經統計分析,取其 85%分為車速作為管理限速值,同時考慮其他因素,如交通事故情況和路側安全狀況等。

高速公路改擴建路段中的作業區因車道封閉改變了原有行車路線,施工影響以及作業人員的安全問題等,必須對進入作業區的車輛進行合理的車速限制。以作業區駕駛員的行為、作業區交通組織、作業區安全設施設置情況、作業人員防護措施為制定依據,考慮多個因素時應以所有因素中最薄弱環節為主要確定依據。施工作業人員作為最弱勢群體,限速值應首先保證作業人員的施工安全。對設計速度為 120 km/h的高速公路來說,作業區限速值一般可取為 50 km/h～60 km/h[3]。高速公路施工區限速分級標準見表 3。

2)擴建施工作業段最大長度。從人體心理學的角度看,駕駛員的忍耐程度有一個極限,當達到或超過這個極限時,駕駛員就會變得煩躁不安,安全性就會降低。相關的標準規范中采用駕駛員的等待時間或跟馳時間——延誤,對服務水平進行評價,延誤達到 150 s后認為駕駛員達到了忍耐的極限,則判定交通流處于4級服務水平。通過仿真統計不同施工區長度的交通流延誤和小客車延誤,建議施工區最大長度為 5 km。

3)作業區安全設施設置。主要包括施工路欄、隔離裝置以及相應的標志牌的設置,施工路欄應設置于作業區前,面向車流方向,阻擋車輛前進或指示施工;隔離裝置通常用錐形路標圍擋作業區,用于分隔車流,引導交通,保護施工現場設施和人員;“禁止駛入”標志設置在施工作業段的起始處,禁止車輛駛入施工作業路段。在條件許可的情況下,也可以設置車輛闖入報警設施,以警告施工作業人員離開危險區域。

表3 高速公路施工區限速分級標準

3.5 下游終止段

終止區的長度不應小于 30m,在終止區的末端,應解除所設限制標志。“解除限速”標志表示限制速度路段結束,與“限制速度”標志成對使用。

4 結語

本文根據高速公路作業控制區交通組織設計的實踐,在參考國內外各類施工區標準和規范等的基礎上,結合我國的高速公路改擴建施工實際情況,提出高速公路改擴建作業控制區的劃分和各具體控制區段(預告段、過渡段、緩沖段、作業段和終止段)的長度標準以及相應安全設施的設置。以改擴建施工作業區的交通暢通和安全為目標,研究了施工作業區限速值的選用,對今后高速公路、一級公路等的改擴建作業控制區的合理劃分設置提供參考。

[1]JTG H 30-2004,公路養護安全作業規程[S].

[2]JTG H 10-2009,公路養護技術規范[S].

[3]孫銘兒,徐耀剛.淺談高速公路作業區交通組織設計[J].浙江交通職業技術學院學報,2008(20):12.

[4]高速公路施工區交通組織及行車仿真研究[Z].2001.