高速公路施工導行區上游過渡區長度設置研究

韋建飛

【關鍵詞】高速公路;導行區;上游過渡;長度設置

【中圖分類號】U418.8;U491【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）08-0201-03

《公路養護安全作業規程》（JTG H30—2004）、《道路交通標志和標線》（GB 5768—1999）及《道路作業交通安全標志》（GA 182—1998）是我國道路施工區安全作業最具代表性的3個指導規范。《公路養護安全作業規程》表述了在進行施工作業時可以選擇的限速值有60 km/h、40 km/h和20 km/h，但沒有明確指導在什么等級道路和什么情況下應取什么大小的限速值。

因此，為了保證交通運輸安全，需要對交通組織情況進行合理管控，同時在高速公路改擴建工程中對上游過渡區進行合理設計，使車輛由封閉車道平穩匯入開放車道。采用有效的交通組織方案，能夠準確計算出各施工控制區段的段落長度，并且根據施工區上游過渡區的長度設置影響因素，設計上游過渡區的長度范圍。本文通過對高速公路改擴建時期的不同施工方案進行調研分析，以高速公路改擴建工程上游過渡區長度設置工作的合理取值提供參考，為我國交通運輸行業的發展研究提供借鑒。

1 高速公路施工導行區上游過渡區長度設置研究的意義

高速公路改擴建施工區路段是典型的交通瓶頸區和事故易發區，一旦發生事故，將會嚴重影響交通系統正常運行，不但會造成道路系統運行成本和施工總成本的顯著上升，而且會對道路使用者及施工人員的安全產生威脅，合理地設置施工區的布局可以降低交通事故的發生概率。

高速公路施工方案與施工區交通組織方式相互關聯，密不可分。《公路養護安全作業規程》（JTG H30—2004）對封閉車道、封閉路肩、借對向車道通行、匝道施工等交通組織方式下交通安全設施設置方法和各施工控制區段落長度進行了規定。同時，如何降低施工區上游過渡區的車輛運行風險及提高行車安全保障也是高速公路施工區的一個重點問題。

國內外專家針對高速公路施工區上游過渡區長度與車輛運行特性開展了較多的研究，但不同施工方案、不同交通組織方式對上游過渡區長度設置帶來的影響等相關研究較少。由于現有的規范僅針對公路養護維修施工控制區進行約束，但是一般情況下，公路養護維修與高速公路改擴建工程在施工工期等方面具有較大差異，現有研究結論不能滿足高速公路改擴建施工對上游過渡區長度設置的需要，因此開展高速公路施工導行區上游過渡區長度設置研究具有重大意義。

2 旅工導行區交通流參數調查

2.1 案例路段

本次研究以某高速公路段為案例，針對旅工導行區的施工參數進行研究，該路段屬于高速公路擴建工程項目，主要包括對公路路基進行修復，對兩側道路與路面進行重修，同時添加相應的綠化環保工程，因此要針對原有的公路段進行拓寬與拼接處理，使其可以容納更多的車流量。本次調研范圍為該高速公路段中K58至K98區域，該路段的設計速度為120 km/h，施工區限速為60 km/h，在工程施工段選取多處施工作業區域進行采集數據，并且對平曲線半徑進行計算，具體情況見表1。

2.2 數據采集

在數據采集過程中，采用相關儀器對高速公路段來往車輛進行采集，并且對交通量進行計算。通過對每條車輛交通數據流、分車道統計數據進行匯總，例如對日期、時間、車速、車頭時距、時間間距及車型等信息進行收集與匯總分析，通過對不同時間段下各類車型對過渡區行車速度、間距等參數造成的影響進行綜合分析，進而歸納出最大車流量的時間范圍。由于該高速公路段車流量較大的時間段為上午至下午之間，因此本次將偵測時間設定為上午9時至下午6時，分別對各類施工段的車輛數、行車速度進行計算。同時本次數據采集工作采用隱蔽形式，這樣可以防止駕駛人員的刻意減速行為，以準確判定車輛經過高速公路導行區上游過渡區時的實際速度。

3 不同施工方案導行區交通流特征顯著性分析

3.1 數據預處理

由于本次數據調研與分析過程中，需要對大量的交通流進行匯總，因此在計算車頭時距與車輛行駛速度時，都需要根據數據預處理模式，對數據結果的平均值進行計算。同時還要對導向值進行剔除，也就是刪除無關緊要的樣本數值，這種方法同樣會應用到后續的不同施工方案中，保證數據結果的準確性，能夠提升不同方案的對比效率 [1]。由于本次施工方案為路面拓寬、橋梁拼寬、互動改造、借用對向車道、路基抬高、跨線橋等，因此采用不同的時間段對各種施工方案下的行駛車數量進行計算，進而明確不同路段的交通量，對預處理后的車輛數進行估算，具體情況見表2。

由表2可知，調研路段交通量最大值小于700 veh/h，因此，調研路段的公路服務水平較高。在路面拓寬施工方案里，9∶00—16∶30的時間段過往車輛數最多;跨線橋施工方案16∶00—17∶30的時間段，交通量最大;在借用對向車道方案，12∶00—16∶30車輛數和交通量差別最大。

3.2 車頭時距顯著性分析

在針對不同情況下的車頭時距進行分析時，需要根據施工方案中的橋梁拼寬或互通改造方式進行參考，由于車輛經過上游過渡區時的實際車頭距離大于5 s，這說明采用互通改造的方式會對車輛原有的行駛狀態造成一定影響。而采用橋梁拼寬施工技術后，車輛經過上游過渡區時的實際車頭距離為6.3 s，由于設置臨時護欄，會對駕駛人員形成一定心理壓力。此外，了解到路基抬高、路面拓寬等施工技術，對車頭實際距離的影響不是很明顯 [2]。

3.3 運行車速顯著性分析

針對運行車速的顯著性進行分析，由于采用不同施工方案，高速公路上游過渡區的運行車速存在差異，因此需要根據各種改擴建方式，對施工作業產生的影響效果進行分析。總的來看，不同施工作業導行區上游過渡區平均速度均大于限速值的60 km/h，同時綜合車頭時距與車輛行駛速度的顯著性分析結果，能夠看出互通立交改造與借對向車道這兩種施工方案不存在顯著性差異，而其余施工方案中的車頭時距與車輛運行速度均存在顯著性影響 [3]。

4 高速公路施工導行區上游過渡區的長度設置

4.1 駕駛模式實驗場景

根據不同施工作業模式，以及上游過渡區的顯著性影響，本研究對上游過渡區的長度進行設置，采用模擬駕駛，對3種不同的施工方式進行行駛測速，采用二檔分布擬合系統，對車頭實際分布情況進行計算，分析概率與密度曲線，相關檢驗結果顯示，采用路面拓寬、橋梁拼寬施工作業方案的車頭時，愛爾朗階數為1階分布，而互通改造時，導行區上游過渡區的車頭時距為2階分布。因此，將封閉高速段的車輛行駛限值設定為60 km/h，這時車輛可匯入開放車道的概率設定為95%，采用這種模擬方式對上游過渡區長度的設計值進行檢驗，具體見表3。

4.2 上游過渡區長度設計值檢驗

通過對模擬實驗中采集的數據進行整合，進而得出上游過渡區車輛成功匯入的概率，具體見表4。根據表4數據可知，實驗模擬場景中上游過渡區車輛可匯入開放車道的概率均大于95%。可以判定過渡區長度設置滿足公路導行段運行要求 [4]。對于不同的高速公路改擴建工程項目來說，采用互通改造模式、路面拓寬模式及橋梁拼寬模式都會引發逐級遞減問題。而駕駛人員在經過互通改造公路段時，通常會比較謹慎，保持較大的車頭時距離 [5]。

4.3 不同施工作業導行區上游過渡區長度設置

針對不同施工作業方案，需要設計導行區上游過渡區的長度。根據調查實況，在路面拓寬、橋梁拼寬與互動改造3種模式下，路面拓寬的平均車速較高，而互動改造的平均車速較低，這說明隨著開放車道與交通量的增長，不同施工方案之間的路面拓寬與橋梁拼寬對上游過渡區長度設置值的影響相似 [6]。同時與橋梁拼寬，上游過渡區長度設置值相近，互通改造較路面拓寬與橋梁拼寬上游過渡區長度設置值小。在相同施工方案條件下，隨著開放車道交通量的增長，2階愛爾朗分布較1階愛爾朗分布上游過渡區長度設置值增長速度快。可知，在限速60 km/h封閉車道、寬度為3.75 m的條件下，上游過渡區長度最小值為120 m。

5 結論

綜上所述，本文針對高速公路上游過渡區的長度設計進行研究，首先通過對不同施工方案、不同交通組織方式下交通流數據的采集與分析，其次對不同施工方案下，交通流特征的顯著性展開分析，最后對高速公路上游過渡區的長度進行設置，通過對不同施工方案及不同的交通組織形式進行匯總，模擬實際場景中車輛經過過渡區的速度，假定車輛可匯入概率為95%，施工區域控制區開放時車輛限速為60 km/h，這樣可以得出不同開放車道場景下，都能夠保證上游過渡區的長度數值的合理性，從而有效提升高速公路施工導行區上游過渡區的應用質量。下一步可考慮氣候、地理條件等因素對高速公路施工作業的影響，如寒冷地區，并擴充樣本數據庫，從而更全面地優化高速公路上游過渡區的長度設計。

參 考 文 獻

[1]張巍.高速公路施工區交通安全控制探析[J].交通世界，2018（14）：170-171.

[2]吳江玲，張生瑞，SINGH A K，等.基于交通事故成本控制的高速公路施工區布局優化[J].長安大學學報（自然科學版），2017（5）：55-57.

[3]吳昊，朱彤，王長帥.服從率影響下高速公路施工區限速安全研究[J].交通科學與工程，2018（1）：122-123.

[4]李耘，張生瑞，茹澠博.高速公路施工區車流跟馳追尾沖突風險[J].長安大學學報（自然科學版），2017（37）：88.

[5]江國偉.高速公路改擴建工程施工交通組織分析[J].建筑工程技術與設計，2017（10）：2517，2519.

[6]陳洪軍.淺談改擴建高速公路邊通車邊施工交通組織方案[J].中國住宅設施，2020（3）：97-98.