高速公路车堵应急疏导装置研究

丁小龙　徐网超　朱治文　曹　阳　曹子皓

（扬州大学　建筑科学与工程学院，江苏　扬州　225127）



高速公路车堵应急疏导装置研究

丁小龙徐网超朱治文曹阳曹子皓

（扬州大学建筑科学与工程学院，江苏扬州225127）

摘要：高速公路交通拥堵给人们的出行和货运带来直接延误，影响着社会经济各项事业的发展；同时，严重的交通拥堵也增加能源耗费并进一步加剧环境污染。本文针对这一突出问题研究了一种当高速公路发生严重交通拥堵时能快速疏导后方车辆的应急疏导装置。本装置在现有工程车的基础上改建组成，通过机械手臂将通行帆板装置展开，搭建通向对向车道的便捷通道，从而引导受堵车辆从对向车道行驶至前方道路中央活动分隔带开口再返回原车道。本研究装置经济实用，建造工艺简单，装卸方便，处置过程机动灵活。

关键词：高速公路；交通拥堵；应急疏导；装置研究

1　研究背景及意义

随着我国社会经济的快速发展及城市化进程的加快，以现代物流业和私家车交通出行等为代表的交通运输行业迅速发展。而交通出行需求及交通运输量的持续攀升使得道路交通拥堵，尤其是高速公路交通拥堵问题变得日益突显，其已成为制约我国社会经济及交通运输发展的难题之一。高速公路交通拥堵问题不仅给高速公路出行者带来时间和经济上的损失，而且长时间拥堵对人的生理和心理及社会环境都带来了很多负面影响［1］。

对于高速公路紧急情况下的车堵疏导处置，国外在这方面进行了有益探索和研究，取得了一些成功经验。比如，美国政府为能够快速有效地处理交通事故或意外，政府不惜花费巨资全力建设高效的交通监控系统，同时交通警察开车巡逻，重点检查那些交通拥堵或者事故多发地段，一旦发生交通事故，交警在报警的3min内快速赶到，快速处理事故。此外，美国覆盖全面的保险制度也在一定程度上有助于事故的快速处理。相对而言，德国是交通事故发生率较低的国家，一旦发生交通事故或意外，交警队的值班员要将事故发生的详细资料记录在案，同时向交警、消防和救护3个部门通报，以便于协调行动。在处理事故过程中，各部门人员配合默契而职责分明。警察在确定事故责任后，马上疏导现场车辆流通。因此，在德国发生交通事故，很少引起交通堵塞。英国汽车协会在高速公路清障救援方面有一个相对科学、高效、成熟的道路清障救援模式，其提供4种道路清障救援服务供选择，包括1个基础服务（路边救援）和3个附加服务（接力、安全出发、保持运行）。另外，英国汽车协会还为公众提供了一个专用的清障救援服务号码，使得民众可以第一时间发出求救请求，从而减少应急处置等待时间［2］。

与国外相比，我国的高速公路交通运输情况较为复杂。就我国目前高速公路存在的严重交通拥堵问题看，我们认为核心不是要抑制交通需求和更多增加道路供给，而是缺乏先进的高速公路管理经验和快速有效的事故处置技术手段。特别是当出现突发交通拥堵情况后，往往是仓促地制订一些临时交通管制措施来应对，而没有正确地使用快速有效的交通疏导技术，致使高速公路交通拥堵问题愈演愈烈。因此，设计和建造一种高速公路车堵应急疏导装置就显得尤为重要和迫切［3］。

2　设计原理

2.1设计思路

高速公路车堵应急疏导装置是在高速公路发生紧急事故情况后，为及时疏导事故路段上游来车而搭建的用以缓解交通拥堵的疏导装置。现行高速公路发生紧急情况后，由于事故处理效率低下，事故路段上游很容易形成大面积拥堵。若在尚未形成大面积交通拥堵的情况下，及时将事故路段拥堵车辆通过该装置引导到对向车道行驶后经前方道路中央活动分隔带开口再返回原车道，这样就能使车辆绕过事故区域，从而大大减少因堵车而造成的交通拥堵和经济损失［4］。

按此思路，解决问题的重点就转移为设计一种能跨越中央分隔带且满足一般车辆爬坡能力的应急疏导装置。该应急疏导装置以现有工程车为基础，设计利用厢壁展开搭建一个供车辆绕行的通道。考虑到车辆利用该装置驶向对向车道需要跨越中央分隔带，故需要在装置厢体内设置爬坡车道。该应急疏导装置在未展开前，爬坡车道部分与车厢壁重合，待装置展开时爬坡车道顺应伸展出［5］。有关装置设计遵循我国对道路车辆尺寸规定和《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）等文件。

2.2设计方案

2.2.1车体尺寸设计。为满足运输要求，根据《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》（GB 1589-2004），本装置选取的工程车辆的车厢设计长度为14m，高3.8m，宽2.65m。具体尺寸设计如图1、2、3所示。

图1 工程车左视图

图2 工程车俯视图

图3 工程车正视图

2.2.2平台展示尺寸设计。由图4所示尺寸，计算得到装置展示占地面积：S=装置展开后平台的面积（长×宽）+两个斜坡在水平面上的投影面积。其中，投影区域的长度由勾股定理得出：l=（142-22）1/2=13.86m，故：S=14× 11+2×3.45×13.86=249.61m2。

图4 应急疏导装置展示尺寸图

2.2.3坡道坡度设计。根据中小型车辆一般20%的爬坡能力要求。本装置坡度设计为：h/L×100%=2/13.86× 100%=14.4%。这完全能满足中小型车辆的爬坡能力要求。

2.2.4装置展示整体效果。根据计算设计装置整体展示效果如图5、6所示。

图5 应急疏装置展示效果

图6 下游中央分隔带开口效果

2.3应急疏导交通组织

事故路段车流行驶路径如图7所示，矩形框表示紧急事件影响地段，实线箭头表示事故方向车流的行驶路径，该方向上的车辆通过工程车搭建的应急通道借用对向车道行驶，在下一个中央分隔带开口处驶回原车道。虚线箭头表示对向车道车流行驶路径。

图7 车辆行驶路径

当高速公路发生紧急情况引起交通堵塞，交警部门接到报警电话后，根据事故发生地点按就近原则派出应急疏导工程车辆。当工程车辆在最短时间内从对向车道到达事故地点后，交警首先根据事故现场情况做好相关交通管制，选择工程车停放位置并做好工程车的稳固工作。其次，在事故上游一定距离设置提醒车辆分流标志，引导小型和中型车辆进入超车道以便利用该装置快速通过事故区域，而重型车辆则在外侧行车道排队等候。再次，用机械臂将工程车应急疏导装置打开，依据道路中央绿化分隔带宽度调节供车辆通行的应急通道伸缩装置，并组织引导车辆安全、有序驶向到对向车道。最后，待事故现场处理完毕后，将应急疏导装置收起驶离事故现场，恢复交通。

3　通行能力估算

3.1装置使用耗时估算

装置从始发地到达事故区投入使用的时间包括：到达指定区域路途行驶时间T1，装置展开时间T2，装置稳固检验时间T3。按照每百公里路段设置装置估算，依据事故地点到装置距离不同，T1不确定，取理想状态下平均时间T1为30min；根据装置通过机械手段展开，T2取5min；对装置稳固检验时间，T3取5min。则总计耗时为：T=T1+T2+ T3=30min+5min+5min=40min。

3.2装置通行能力估算

根据道路类型及事故路段车道数对通行能力的影响，见表4［4］。

表4 道路类型及事故路段车道数对通行能力的影响

如表4所示，当高速路面出现全车道拥堵，通行能力减少100%时，该装置可有效缓解拥堵，提高通行能力。

用VISSIM软件模拟发生紧急情况后使用该装置的车流运行情况。图8、9分别为应急疏导装置展开的俯视图和中央分隔带开口俯视图。路段1表示工程车展开后长度45.5m，路段2表示在中央分隔带开口处车辆变道长度26.1m。

图8 应急疏导装置展开俯视图

图9 中央分隔带开口俯视图

通过VISSIM软件分别模拟车辆通过路段1、路段2的平均行驶时间和通过的车辆数。测定车辆通过工程车装置的平均车速约为20km/h，用时约8s。从表5中VIS⁃SIM仿真输出的数据可以看出，每5min通行数据最终稳定在50辆左右。对此计算得出，正常情况下每小时可通行约600中小型车辆。

表5VISSIM仿真数据

4　结论

装置利用现有工程车辆改建，厢体展板组成结构简单，生产制造、维护保养方便，可广泛应用于国内外绝大多数高速事故路段的应急疏导。

装置造价比现有工程车略高约20%左右，且可供长期反复使用，有利于降低成本开支和资源集约利用，满足社会经济发展需要。

装置主体依托工程车辆，可以迅速开赴事故现场；其特制折叠展板通过机械臂可在较短时间内快速搭建应急疏散通道。

经测算，在路况及光照理想状态下，每小时可疏导约1 500中小型车辆；在路况及光照欠理想状态下，每小时可疏导约600中小型车辆。这能有效缓解事故上游路段的拥堵情况，减轻社会经济损失，并能有效减缓拥堵车辆尾气排放而导致的空气污染。

参考文献：

［1］康省桢，徐勇，王宜伟，等.我国高速公路突发事件应急处置现状研究［J］.工业安全与环保，2008（1）：41-42.

［2］陈金玉.高速公路清障救援服务管理解析［J］.才智，2014（5）：35-39.

［3］GB1589-2004.道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值［S］.

［4］闫书明，白书锋，于海霞.中央分隔带护栏开口处事故分析与解决方案［J］.公路，2010（1）：196-201.

［5］吴雪.高速公路大流量拥堵及疏导的仿真分析与研究［D］.杭州：杭州电子科技大学，2012.

中图分类号：U491

文献标识码：A

文章编号：1003-5168（2016）02-0113-04

收稿日期：2016-02-01

基金项目：2015年国家级大学生创新创业训练计划项目（201511117025）。

作者简介：丁小龙（1965-），男，副教授，研究方向：物流管理、高等教育管理；徐网超，男，本科在读，研究方向：土木工程；朱治文，女，本科在读，研究方向：交通工程；曹阳，男，本科在读，研究方向：交通工程；曹子皓，男，本科在读，研究方向：交通工程。

Research on Emergency Dredging Device for Highway Vehicle

Ding XiaolongXu WangchaoZhu ZhiwenCao YangCao Zihao
（Yangzhou University，Building Science and Engineering College，Yangzhou Jiangsu 225127）

Abstract:Highway traffic congestion brings to people's travel and freight delays,directly influence the so⁃cial and economic development of various undertakings;At the same time,the serious traffic jam also in⁃crease energy costs and further aggravate environmental pollution.In view of this prominent question,this paper studied a kind of when freeway serious traffic congestion that can quickly ease the rear of the vehi⁃cle emergency guidance device.This device on the basis of the existing engineering alteration,will pass through mechanical arm board device,building leads to the lane to the convenience of channel,thus guid⁃ing by plugging the vehicle from the front of the lane to road central activity space with open again to re⁃turn to the original lane.The utility model has the advantages of economy and practicality,simple construc⁃tion process,convenient assembly and disassembly,flexible handling process and flexible processing.

Keywords:highway；traffic congestion；emergency channel；device research