公路養(yǎng)護(hù)論文：公路養(yǎng)護(hù)中交通管控路徑
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本文作者：孟凡琨、陳廣交、巨永鋒、杜凱 單位：長安大學(xué)電子與控制工程學(xué)院
由于東港高速及相關(guān)聯(lián)的高速公路交通流量比較大，為避免發(fā)生重大交通事故和緩解其他路的壓力，筆者不討論全線正常交通控制和全線封閉交通控制兩種方案，下面可按照部分路段封閉控制來選取對(duì)應(yīng)的微觀控制方案。
單邊封閉單邊通車模式：該模式采用的是單邊封閉的交通模式，車輛借道逆行車道的組織方法，適用服務(wù)水平在C級(jí)以上且交通量并不是很大，道路出入口相距比較長(10km左右)的情況。該大修模式需要與交通管制和分流措施相配合施行，對(duì)大修期間的社會(huì)影響相對(duì)較小，其組織管理相對(duì)較容易，但單邊封閉路段不宜太長，也有可能需要夜間進(jìn)行比較多的施工。雖然對(duì)公路業(yè)主的財(cái)務(wù)收益有影響，但相對(duì)較小。而且在該模式下對(duì)于質(zhì)量的控制也較容易。
單邊部分車道封閉模式：即采取部分車道封閉的模式。該模式適用于道路的出入口相隔較近(2~5km)，并且附近也沒有合適的分流道路，交通量較大且服務(wù)水平在D級(jí)或C級(jí)以下。此模式可能需要與交通管制和分流措施相配合。但這種模式的交通組織與施工組織都比較困難，并且一般情況下要嚴(yán)格限制作業(yè)區(qū)的長度。而且作業(yè)質(zhì)量不易于控制。某些情況下還需要利用交通量較小時(shí)段施工，如夜間或者周末。以上兩種方案可以和以下方案配合使用達(dá)到最大效果
修建臨時(shí)通行便道模式：即采取提前修建臨時(shí)通行車道的方法，適用于在一些路段需要封閉改造施工或大修作業(yè)時(shí)現(xiàn)場無合適分流手段的情況，同時(shí)還要放置交通安全標(biāo)志，必要時(shí)需進(jìn)行路面硬化處理以保障必要的道路強(qiáng)度及通行條件[5]。并且，這種模式常常與前兩種模式綜合起來作為補(bǔ)充使用。
只采取車輛限速措施，該模式適用于交通改造和擴(kuò)建工程。在交通擴(kuò)建改造工程中，如果加寬通行道路，則不采取合并車道的措施，不采取車輛分流措施，通行車輛仍按原來的車道正常行駛，只采取限速措施來減少對(duì)兩邊加寬區(qū)施工的安全影響。但該模式不適用于公路養(yǎng)護(hù)維修工程。宏觀和微觀模型的結(jié)合要依據(jù)各種各樣的路段和不同的交通環(huán)境選擇，并且適當(dāng)調(diào)整交通組織模式，還要結(jié)合季節(jié)以及時(shí)段來選擇。從以往經(jīng)驗(yàn)來看筆者討論部分路段封閉下采用單邊全封閉控制還是單邊部分封閉控制方案。
東港高速維修養(yǎng)護(hù)組織方案
東港高速公路(東營海港至勝利黃河大橋)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下：全程封閉，全程立交，總長64.7km，路基寬度為26m，其中行車道2×2×3.75m，硬路肩2×2.5m，中央分隔帶2m，土路肩2×0.50m，左側(cè)路緣帶2×0.75m，設(shè)計(jì)通行速度為l00km/h[6]。
從整體路網(wǎng)的角度，由于全線保持原有全線封閉施工和正常交通兩個(gè)方案均不適合于東港高速，所以筆者選取部分路段封閉部分保通的方案：即在大修的過程中，部分的路段仍維持通行狀態(tài)，另一部分路段則采取車輛分流的措施。交通調(diào)查數(shù)據(jù)來源于東港高速公路及周邊路網(wǎng)。
根據(jù)具體路段實(shí)際情況，采取“單邊封閉單邊通車”和“單邊部分車道封閉”兩種交通組織模式。仿真所用的交通調(diào)查數(shù)據(jù)則來源于相關(guān)高速公路信息中心進(jìn)氣交調(diào)和歷史數(shù)據(jù)。1）交通組織方案1：單邊封閉單邊通車，各個(gè)大修路段分時(shí)分段單邊全封閉，借道對(duì)向單邊雙向通行。2）交通組織方案2：單邊部分車道封閉，單邊部分車道封閉，部分車道合流通行，對(duì)向保持正常通行。
交通仿真模型的建立
搭建施工區(qū)交通仿真系統(tǒng)模型需要采集大量的數(shù)據(jù)，主要由施工前和施工中兩部分交調(diào)數(shù)據(jù)組成，具體包括以下幾個(gè)方面：道路幾何線形資料、道路條件資料、道路交叉口資料、交通流量、車輛速度和車頭距、交通標(biāo)志等，以上數(shù)據(jù)可查閱設(shè)計(jì)文件或者查閱相關(guān)高速公路信息化系統(tǒng)平臺(tái)[7]（例如高峰小時(shí)量如圖1），各種數(shù)據(jù)經(jīng)過匯總標(biāo)定處理后才可作為模型輸入值，在應(yīng)用時(shí)按實(shí)際測量數(shù)據(jù)做出調(diào)整。
方案一:單邊封閉單邊通車根據(jù)實(shí)際情況選用雙向四車道的高速公路施工路段作為VISSIM軟件的仿真對(duì)象。包含上游合流點(diǎn)、下游合流點(diǎn)、警告段上游漸變段、下游漸變段、上游開口、上游緩沖段。仿真模型如下面圖3~圖6，路段車速分布如圖2。還包含作業(yè)區(qū)、下游緩沖段、下游開口、終止段。單邊封閉單邊通車模式如圖3。2）仿真模型參數(shù)①施工路段的交通組織參數(shù)進(jìn)入作業(yè)區(qū)設(shè)置限速為40km/h，作業(yè)區(qū)之前路段設(shè)置限速為50km/h。并相應(yīng)地在作業(yè)區(qū)路段和作業(yè)區(qū)之前路段設(shè)置限速標(biāo)志。解除限速標(biāo)志設(shè)置在養(yǎng)護(hù)工區(qū)分流點(diǎn)結(jié)束后200m。各交通控制區(qū)長度的基準(zhǔn)取值為：警告段=1km、作業(yè)區(qū)=3km、下游緩沖段=350m、下游漸變段=20m、上游漸變段=20m、上游緩沖段=350m、終止段=200m。另外，未施工的單邊車道開放漸變段和緩沖段長度分別為20m和50m，下游開口和上游開口長度均為60m。②施工路段的交通信息參數(shù)將東港高速設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入，我們選用VISSIM軟件中的3D或2D模型中的類似車型來表現(xiàn)車輛特性。
方案2：單邊部分車道封閉1）仿真模型的簡圖采用雙向四車道高速公路施工路段作為VISSIM仿真的對(duì)象。單邊部分車道封閉模式如下圖6。圖中7段為終止段，4段為作業(yè)區(qū)域，1段為警告路段，2段為車道封閉上游漸變路段，5段為下游緩沖路段，3段為上游緩沖路段，6段為車道開放下游漸變路段。2）仿真模型參數(shù)①養(yǎng)護(hù)施工路段的相關(guān)參數(shù)進(jìn)入作業(yè)區(qū)設(shè)置限速為40km/h，作業(yè)區(qū)之前路段設(shè)置限速為50km/h。并相應(yīng)地在作業(yè)區(qū)路段和作業(yè)區(qū)之前路段設(shè)置限速標(biāo)志。解除限速的標(biāo)志設(shè)置在養(yǎng)護(hù)作業(yè)區(qū)交通分流點(diǎn)結(jié)束后200m的地方。各交通控制區(qū)長度的基準(zhǔn)值為：下游緩沖段=50m、下游漸變段=20m、警告段=1km、上游漸變段=20m、作業(yè)區(qū)=1.5km、上游緩沖段=100m、終止段=200m。②施工路段交通信息相關(guān)參數(shù)同上。模型中車輛參數(shù)以小汽車為標(biāo)準(zhǔn)，由于東港高速大貨車比較多，仿真時(shí)換算成小汽車當(dāng)量進(jìn)行模擬。交通模型選擇“基于可變跟馳時(shí)間和隨機(jī)因素的車輛跟馳模型[8-10]”，養(yǎng)護(hù)區(qū)車輛不可超車。
仿真結(jié)果分析與方案評(píng)價(jià)
路段方案1：一般公路養(yǎng)護(hù)大修工程全線路段按分標(biāo)段施工，而各施工路段之間要保持多少間距，可以在同時(shí)保障施工正常進(jìn)行的情況下，對(duì)高速公路交通安全性，行車的快速性影響最小。仿真數(shù)據(jù)分析如下表圖7~圖8。在中間仍保持兩車道通行的情況下，這里將兩施工路段合并為一個(gè)整體作為一個(gè)施工路段處理。這樣就只存在兩個(gè)交織路段，那么容易引起交通流紊亂情況的路段只有兩段，且兩側(cè)均為正常通行的路段，一旦發(fā)生局部性的交通堵塞，兩側(cè)不但仍能夠有足夠的區(qū)段空間來逐漸消解堵塞，而且管理上更易于集中。但是在該方案下單車道通行的距離比較長。
路段方案2：單邊部分車道封閉經(jīng)過對(duì)比，按照相似特征路段采取相似保同方案原則，2010年5-8月山東煙威高速大修中采取第2方案，如果采取方案1，這個(gè)路段的車流量按照進(jìn)入高速的順序行駛，一旦出現(xiàn)事故，后車受很大限制，如圖6中在兩施工段發(fā)生事故，很容易造成二次事故，如果采用第2方案我們在威海出口附近出現(xiàn)了不符合排隊(duì)論的交通流，經(jīng)過討論發(fā)現(xiàn)上述模型可以混合使用，這是在實(shí)際應(yīng)用過程中做出部分調(diào)整和靈活運(yùn)用的嘗試，取得顯著效果。
結(jié)論和展望
以東港高速公路大修工程為例，對(duì)兩種保通方案中的微觀控制進(jìn)行對(duì)比研究，以仿真軟件為平臺(tái)結(jié)合已有數(shù)據(jù)做出規(guī)劃，在部分封閉的宏觀保通方案下對(duì)比討論了單邊封閉和單邊部分封閉控制的利弊，針對(duì)不同的交通情況進(jìn)行了分析，在“十二五”期間，對(duì)高速公路大修工程中的施工控制提供了科學(xué)依據(jù)，但是由于中國交通流量復(fù)雜，公路線形等影響，在實(shí)際應(yīng)用中我們需要逐步完善，逐漸積累各種條件下的控制方案和經(jīng)驗(yàn)。在實(shí)際實(shí)施中我們經(jīng)過不斷調(diào)整，如2010年煙臺(tái)威海高速大修工程中同時(shí)應(yīng)用了幾種不同的微觀控制方案，并通過逐漸調(diào)整從而得到了非常良好的效果。經(jīng)過參考其他省份的高速公路養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)和查閱相關(guān)的資料，在未來大修中可能遇到各種情況，相信結(jié)合交通規(guī)劃、物聯(lián)網(wǎng)新知識(shí)和交通控制聯(lián)動(dòng)思想按照實(shí)際情況可以提出更好的保通方案。
