探討高速公路建設施工階段的交通安全組織

趙 昆

（重慶高速巫云開建設有限公司,重慶 401100）

0 引言

隨著社會經濟的快速發展，在高速公路建設施工過程中，為有效保證施工期間的交通安全和交通效率，需建立科學的安全交通組織體系，采用合理的交通安全評價指標體系、交通組織方案[1-3]。該研究針對高速公路建設施工期間的交通組織管理問題展開深入探討，以找到切實可行的交通組織管理方案。

1 安全交通組織體系

通過專業測量工具測得高速公路的關鍵性能指標，再基于交通組織模型建立高效的項目施工期間交通安全組織體系，具體見圖1。

圖1 交通安全組織體系圖

交通安全組織體系采用分層結構，包括指標層、模型層、綜合層，其中指標層的任務是采集高速公路的關鍵指標參數，并對數據進行初步研判；模型層的任務是基于指標參數研判對原有模型進行完善，得到更加科學合理的交通組織方案；綜合層的任務是及時給出交通疏導建議和交通安全運行等級[4]。高速公路交通安全評價指標體系見圖2。

圖2 高速公路交通安全評價指標體系

2 交通組織模型分析

項目施工階段，高速公路各段交通情況有所不同，需結合具體路段的線型坡度、環境指數、交通負荷等評估其交通安全狀況[5]。該文采用模糊分析法建立交通安全評價模型，以評估道路交通安全狀況。基于評價確定的交通安全系數完善模型，最終得到科學合理的交通組織方案。

2.1 交通安全評價模型

當前應用較多的綜合評價模型主要包括兩類：指標數值評價；指標屬性評價。而指標數值的隸屬度計算是模糊分析法的關鍵，需針對關鍵指標構建相應的隸屬函數，得到標準化指標。基于各指標的主要特征綜合評價指標的隸屬度函數[6-7]。隸屬函數按照指標類型可分為成本型隸屬函數、效益型隸屬函數；根據函數結構形式可分為三角函數、梯形函數、矩形函數、指數函數、曲線函數等。

根據現有研究結果，三角函數、曲線函數均能實現評價結論的隸屬度向量離散化，相對于其他類型的隸屬函數，模糊度更低[8]。因此，按照高效簡便的原則，高速公路建設項目施工期間的交通安全評價指標體系采用三角形隸屬函數確定指標屬性值，相關模型構建步驟如下：

（1）指標集構建，采用模糊綜合分析法建立項目施工期間的交通安全評價指標體系目標層矩陣：

U={U1，U2，U3，U4}{交通特征，司機特征，交通基礎設施，其他因素}。

（2）各指標影響因素定義Uij，如U2={U21，U22，U23}{視覺因素，心理因素，視距因素}。

（3）明確各指標權重，通過專家打分建立指標權重矩陣W。

（4）建立評語集{優，良，中，較差，差}，運用三角隸屬函數建立評價矩陣Ri。建立總評價矩陣R及指標權重矩陣W，得到模糊評價向量S=W·R，最終得到評價分級。

2.2 交通組織模型

施工過程中需考慮道路交通匯合點等特殊路段的交通安全風險，車輛匯合路段時往往需降低車速直至勻速行駛。因此，交通引導點到匯合點的距離不能小于車輛減速距離[9]。減速過程曲線見圖3，圖中jmax表示車輛逐漸減速到勻速；a點表示出現交通安全事故；b點表示開始剎車；c點表示開始減速；d點表示速度逐漸降低至勻速；e點表示保持勻速行駛。

圖3 車輛減速過程圖

tr——司機的反應時間；ta——剎車操作時間；ts——車輛減速至勻速的時間；tv——保持勻速的時間；v1——車輛的初始速度；v2——車輛從減速至勻速的平均速度；φ1——路面摩擦系數；d0——安全車距。可計算出車輛的最小減速距離：

根據公式計算結果優化安全評價等級，建立評價等級矩陣A={優0.9，良0.7，中0.5，較差0.3，差0.1}，評價等級為良以上時，施工對行車安全的影響較小，司機反應時間tz更短。

司機的定義安全反應時間tz=（1-Ai）·2s；式中2s需根據實際的車速和減速過程確定，車輛最小減速距離:

3 驗證分析

3.1 道路行車安全分析

（1）指標屬性值：項目施工階段的評語值需通過數據分析、現場調查以及專家打分確定，高速公路交通安全指標評語見表1。

表1 交通安全指標評語

（2）指標權重：通過專家打分方式確定各指標權重，建立判斷矩陣，計算指標權重，并檢驗一致性，確保滿足CR＜0.1。最后進行加權平均得到最合理的指標權重值，具體見圖4。

圖4 指標權重體系圖

（3）建立模糊矩陣：結合表1所列數據分別建立針對準則層指標的模糊判斷矩陣R1、R2、R3、R4。

根據圖4可得準則層、二級指標層的相應權值矩陣：1）W1=[0.252，0.332，0.191，0.225]；2）W2=[0.376，0.484，0.140]；3）W3=[0.195，0.604，0.201]；4）W4=[0.32，0.68]；W=[0.404，0.204，0.286，0.106]。

根據公式計算各指標，基于指標計算結果得到模糊綜合矩陣：R=[S1，S2，S3，S4]

其中，S1=W1×R1，S2=W2×R2，以此類推。

項目施工階段交通安全評價結果向量S=W·R。即S=[0.085，0.309，0.368，0.153，0.029]。根據隸屬函數評價矩陣各指標，先得到指標的評價數值，建立模糊矩陣；再通過指標權重系數計算模糊矩陣，得到評價等級隸屬度矩陣；評價等級取隸屬度較高的評價等級。高速公路養建設施工階段交通安全評價等級的隸屬度從大到小依次為中＞良＞較差＞優＞差，評價等級“中”的隸屬度最大為0.368，評價等級“良”的隸屬度為0.309，因此，交通安全等級為中。

3.2 道路交通組織分析

車輛最小減速距離計算公式為：

式中，v1——車輛初始速度，大小為76.8 km/h；v2——車輛從減速到勻速階段的平均速度，大小為30 km/h；交通安全等級為“中”，駕駛員反應時間tr為1.2 s，定義安全反應時間tz=（1-0.5）·2s=1s；剎車操作時間ta取0.1 s；車輛從減速到保持勻速的時間ts取0.2 s；路面附著系數φ取0.4；安全車距d0取10 m，由此計算出車輛的最小減速距離為110 m。

3.3 模型仿真分析

借助VISSIM構建路網仿真模型，交通量取3 156 pcu/h、大車占比取1∶4，針對高速公路各交通引導點做仿真分析，得到交通延誤時間，具體見表2。

表2 交通延誤時間表

考慮到道路交通構成中包含大型貨車，為確保行車安全，根據交通延誤時間在施工場地200 m處設交通引導點。通過VISSIM、SSAM軟件對交通狀況進行仿真分析，得到交通沖突數據，具體見表3。

表3 交通沖突數據

基于交通沖突數據可知，施工場地200 m處的交通狀況趨于穩定，結合交通延誤時間提出在交通匯合點的200 m位置設引導點，以優化車輛通行。

4 結論

綜上所述，根據交通安全評價結果可知，該建設項目施工階段交通安全等級為中級，在現有交通運行環境下無法有效保障行車安全，造成交通組織混亂、交通事故易發問題，影響整體施工。利用交通安全評價等級了解道路交通安全狀況，用VISSIM+SSAM對施工期間的交通組織節點進行綜合仿真分析，實現交通組織架構的優化，有效提高車輛減速過程中的通行效率，保障施工期間的道路交通安全及通行。該次建立的交通安全組織模型評價體系，可為高速公路建設施工期間交通組織提供可行建議，同時具有良好的經濟性。