公路养护论文：公路养护中交通管控路径

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本文作者：孟凡琨、陈广交、巨永锋、杜凯 单位：长安大学电子与控制工程学院

由于东港高速及相关联的高速公路交通流量比较大，为避免发生重大交通事故和缓解其他路的压力，笔者不讨论全线正常交通控制和全线封闭交通控制两种方案，下面可按照部分路段封闭控制来选取对应的微观控制方案。

单边封闭单边通车模式：该模式采用的是单边封闭的交通模式，车辆借道逆行车道的组织方法，适用服务水平在C级以上且交通量并不是很大，道路出入口相距比较长(10km左右)的情况。该大修模式需要与交通管制和分流措施相配合施行，对大修期间的社会影响相对较小，其组织管理相对较容易，但单边封闭路段不宜太长，也有可能需要夜间进行比较多的施工。虽然对公路业主的财务收益有影响，但相对较小。而且在该模式下对于质量的控制也较容易。

单边部分车道封闭模式：即采取部分车道封闭的模式。该模式适用于道路的出入口相隔较近(2~5km)，并且附近也没有合适的分流道路，交通量较大且服务水平在D级或C级以下。此模式可能需要与交通管制和分流措施相配合。但这种模式的交通组织与施工组织都比较困难，并且一般情况下要严格限制作业区的长度。而且作业质量不易于控制。某些情况下还需要利用交通量较小时段施工，如夜间或者周末。以上两种方案可以和以下方案配合使用达到最大效果

修建临时通行便道模式：即采取提前修建临时通行车道的方法，适用于在一些路段需要封闭改造施工或大修作业时现场无合适分流手段的情况，同时还要放置交通安全标志，必要时需进行路面硬化处理以保障必要的道路强度及通行条件[5]。并且，这种模式常常与前两种模式综合起来作为补充使用。

只采取车辆限速措施，该模式适用于交通改造和扩建工程。在交通扩建改造工程中，如果加宽通行道路，则不采取合并车道的措施，不采取车辆分流措施，通行车辆仍按原来的车道正常行驶，只采取限速措施来减少对两边加宽区施工的安全影响。但该模式不适用于公路养护维修工程。宏观和微观模型的结合要依据各种各样的路段和不同的交通环境选择，并且适当调整交通组织模式，还要结合季节以及时段来选择。从以往经验来看笔者讨论部分路段封闭下采用单边全封闭控制还是单边部分封闭控制方案。

东港高速维修养护组织方案

东港高速公路(东营海港至胜利黄河大桥)设计数据如下：全程封闭，全程立交，总长64.7km，路基宽度为26m，其中行车道2×2×3.75m，硬路肩2×2.5m，中央分隔带2m，土路肩2×0.50m，左侧路缘带2×0.75m，设计通行速度为l00km/h[6]。

从整体路网的角度，由于全线保持原有全线封闭施工和正常交通两个方案均不适合于东港高速，所以笔者选取部分路段封闭部分保通的方案：即在大修的过程中，部分的路段仍维持通行状态，另一部分路段则采取车辆分流的措施。交通调查数据来源于东港高速公路及周边路网。

根据具体路段实际情况，采取“单边封闭单边通车”和“单边部分车道封闭”两种交通组织模式。仿真所用的交通调查数据则来源于相关高速公路信息中心进气交调和历史数据。1）交通组织方案1：单边封闭单边通车，各个大修路段分时分段单边全封闭，借道对向单边双向通行。2）交通组织方案2：单边部分车道封闭，单边部分车道封闭，部分车道合流通行，对向保持正常通行。

交通仿真模型的建立

搭建施工区交通仿真系统模型需要采集大量的数据，主要由施工前和施工中两部分交调数据组成，具体包括以下几个方面：道路几何线形资料、道路条件资料、道路交叉口资料、交通流量、车辆速度和车头距、交通标志等，以上数据可查阅设计文件或者查阅相关高速公路信息化系统平台[7]（例如高峰小时量如图1），各种数据经过汇总标定处理后才可作为模型输入值，在应用时按实际测量数据做出调整。

方案一:单边封闭单边通车根据实际情况选用双向四车道的高速公路施工路段作为VISSIM软件的仿真对象。包含上游合流点、下游合流点、警告段上游渐变段、下游渐变段、上游开口、上游缓冲段。仿真模型如下面图3~图6，路段车速分布如图2。还包含作业区、下游缓冲段、下游开口、终止段。单边封闭单边通车模式如图3。2）仿真模型参数①施工路段的交通组织参数进入作业区设置限速为40km/h，作业区之前路段设置限速为50km/h。并相应地在作业区路段和作业区之前路段设置限速标志。解除限速标志设置在养护工区分流点结束后200m。各交通控制区长度的基准取值为：警告段=1km、作业区=3km、下游缓冲段=350m、下游渐变段=20m、上游渐变段=20m、上游缓冲段=350m、终止段=200m。另外，未施工的单边车道开放渐变段和缓冲段长度分别为20m和50m，下游开口和上游开口长度均为60m。②施工路段的交通信息参数将东港高速设计数据输入，我们选用VISSIM软件中的3D或2D模型中的类似车型来表现车辆特性。

方案2：单边部分车道封闭1）仿真模型的简图采用双向四车道高速公路施工路段作为VISSIM仿真的对象。单边部分车道封闭模式如下图6。图中7段为终止段，4段为作业区域，1段为警告路段，2段为车道封闭上游渐变路段，5段为下游缓冲路段，3段为上游缓冲路段，6段为车道开放下游渐变路段。2）仿真模型参数①养护施工路段的相关参数进入作业区设置限速为40km/h，作业区之前路段设置限速为50km/h。并相应地在作业区路段和作业区之前路段设置限速标志。解除限速的标志设置在养护作业区交通分流点结束后200m的地方。各交通控制区长度的基准值为：下游缓冲段=50m、下游渐变段=20m、警告段=1km、上游渐变段=20m、作业区=1.5km、上游缓冲段=100m、终止段=200m。②施工路段交通信息相关参数同上。模型中车辆参数以小汽车为标准，由于东港高速大货车比较多，仿真时换算成小汽车当量进行模拟。交通模型选择“基于可变跟驰时间和随机因素的车辆跟驰模型[8-10]”，养护区车辆不可超车。

仿真结果分析与方案评价

路段方案1：一般公路养护大修工程全线路段按分标段施工，而各施工路段之间要保持多少间距，可以在同时保障施工正常进行的情况下，对高速公路交通安全性，行车的快速性影响最小。仿真数据分析如下表图7~图8。在中间仍保持两车道通行的情况下，这里将两施工路段合并为一个整体作为一个施工路段处理。这样就只存在两个交织路段，那么容易引起交通流紊乱情况的路段只有两段，且两侧均为正常通行的路段，一旦发生局部性的交通堵塞，两侧不但仍能够有足够的区段空间来逐渐消解堵塞，而且管理上更易于集中。但是在该方案下单车道通行的距离比较长。

路段方案2：单边部分车道封闭经过对比，按照相似特征路段采取相似保同方案原则，2010年5-8月山东烟威高速大修中采取第2方案，如果采取方案1，这个路段的车流量按照进入高速的顺序行驶，一旦出现事故，后车受很大限制，如图6中在两施工段发生事故，很容易造成二次事故，如果采用第2方案我们在威海出口附近出现了不符合排队论的交通流，经过讨论发现上述模型可以混合使用，这是在实际应用过程中做出部分调整和灵活运用的尝试，取得显著效果。

结论和展望

以东港高速公路大修工程为例，对两种保通方案中的微观控制进行对比研究，以仿真软件为平台结合已有数据做出规划，在部分封闭的宏观保通方案下对比讨论了单边封闭和单边部分封闭控制的利弊，针对不同的交通情况进行了分析，在“十二五”期间，对高速公路大修工程中的施工控制提供了科学依据，但是由于中国交通流量复杂，公路线形等影响，在实际应用中我们需要逐步完善，逐渐积累各种条件下的控制方案和经验。在实际实施中我们经过不断调整，如2010年烟台威海高速大修工程中同时应用了几种不同的微观控制方案，并通过逐渐调整从而得到了非常良好的效果。经过参考其他省份的高速公路养护经验和查阅相关的资料，在未来大修中可能遇到各种情况，相信结合交通规划、物联网新知识和交通控制联动思想按照实际情况可以提出更好的保通方案。