高速公路改扩建施工路段交通组织研究

余巧玲

（贵州高速投资集团有限公司，贵州 贵阳 550001）

0 引言

经济社会的不断发展，交通运输车辆的增加，极大地增加了高速公路使用负荷，其路用性能出现明显下降。对于老旧路段实施有效养护，从而确保高速公路网络顺畅运转。一些高速公路养护时，不会实施交通封闭，这就要求必须制定有效的安全交通组织体系，确保道路行车安全、顺畅，并制订科学的交通组织方案，设置合理的指标评价交通安全。本文通过全面研究高速公路改扩建阶段出现的交通组织管理问题，目的是制订出具有较高可行性的交通组织管理方案。

1 改扩建施工段交通安全评价及组织体系建设

1.1 施工路段的交通安全评价

对交通安全进行有效评价，具体分析不同路段、线路的安全状况，对比各条道路在安全性方面存在的差异，在此基础上提出针对性的举措，确保道路交通安全。管理者作出科学决策，主要依据交通安全评价的相关信息，该评价过程分为如下四个阶段[1]：

1.1.1 建立评价原则：通过应用各项指标及分析方法，由此得出合理的评价结果，是科学评价的具体要求。开展交通安全评价活动，必须有良好的指导思想及原则。

1.1.2 评价体系构建：不同类型的指标构成了评价指标体系，在该体系中各种指标能有效结合，具有一定的互补性，从而对决策活动提供有效帮助。现阶段，交通安全评价体系有宏观和微观之分。设定评价指标时，必须充分结合评价对象及目标，要求所用的评价方法及数据采集方法切实可行。

1.1.3 确定评价方法：评价方法分为定性评价和定量评价两类。前者主要有专家评价法、Delphi 等，后者主要有灰色理论方法、模糊数学方法等，两者有各自的优缺点，在具体应用过程中，应基于评价目标的具体要求，综合应用两种评价方法。

1.1.4 分析评价结果：评价完毕后，所得评价结果是对被评价对象具体情况的真实、客观展现，符合预期目标，并为之后的科学决策奠定基础。若评价结果达不到上述目标，则必须调整评价指标体系。

1.2 交通安全组织体系

道路交通系统具有动态性，人、车、道路及环境是其重要构成要素。建设公路改扩建项目，不论是道路条件还是运营环境都发生巨大变化，道路通行受阻。项目建设阶段，通过具体研究道路平稳运行的主要影响因素，明确思路，选择科学方法提升道路通行安全性，确保道路畅通无阻[2]。

1.2.1 获取衡量高速公路性能的关键指标，必须借助专业测量工具，设计完整的交通组织模型，创建高速公路改扩建施工阶段的交通安全组织体系。

1.2.2 交通安全组织体系分为指标层、模型层以及综合层三个层级：其一，通过指标层，能获取到高速公路的各项重要指标，对相关数据开展初步分析；其二，模型层是通过分析各项指标数据，不断优化模型，提升方案的有效性；其三，针对交通堵塞问题，综合层能提出解决措施，确保道路安全畅通。

1.3 交通安全设施建设

1.3.1 布设交通标志：发现、识别、理解和行动是司机观察交通标志的主要过程，在此基础上设计出交通标志视认模型。

1.3.2 交通标线设置：其一，渠化诱导是设置交通线的目的之一，同时实现行车减速限速。通过渠化标线，引导大型车辆和小型车辆分别在道路内侧和外侧行驶，在不影响道路通行的前提下，确保工程施工顺利推进；其二，减速标线的使用，基本是搭配各种交通标志。减速标线主要有视觉和涂料两种减速标线形式，对司机人员发出及时提示，减速行驶确保安全；其三，横向分段设置路标，主要有突起路标和振动路标两种方式，有效提示司机降低车速，确保车辆不越道行驶；其四，为有效限制车速或合理导流，有些关键路段需要设置在橡胶减速带、减速丘或粗糙路面带[3]。

1.3.3 布置隔离设施：隔离设施在交通流内部转换的分离和导流方面，发挥了较大作用，在汽车行驶方向的分割线及施工作业区分、合流区，会配置隔离设施。锥形桶、砂结构的轻型防撞垫等，都可用作隔离设施。

1.3.4 交通安全设施的调整：高速公路改扩建项目施工，必须配套有交通安全设施，该设施的设计必须充分结合分阶段交通组织规划及施工组织设计。施工计划内容、程序环节及运输组织会相应调整，要在此基础上对交通安全设施进行完善，内容变动、功能完善及布局调整，从而与施工的不同阶段及运输组织计划相匹配。

1.3.5 交通安全设施的管理：高速公路建成通车后，有具体的运营部门负责管理交通安全设施。高速公路改扩建项目施工，需要多个单位相互配合工作，它们都会用到交通安全设施，在道路管理及养护方面就会出现各种问题，设施只用不管，受到损坏后不能及时修护，严重影响设施的使用价值。所以，高速公路的管理、养护必须由相关单位统筹负责。

2 交通组织模型分析

推进高速公路改扩建项目，不同路段的具体情况存在差异，对道路交通安全情况进行评估，需要充分考虑各路段的线形坡度、环境指数、交通负荷等指标。使用模糊分析法对道路交通安全进行评价，需要设计相应的安全评价模型。在不断完善交通安全系数完善模型的基础上，确保交通组织方案内容完整，具有较高的可行性。

2.1 交通安全评价模型

现阶段，指标数值评价模型、指标属性评价模型的应用范围较广。模糊分析法的应用关键在于计算指标值隶属度，为有效设置关键指标，必须明确相应的隶属函数，确保各项指标符合要求。隶属函数包含多种类型，根据指标种类的不同可划分为成本型、效益型隶属函数；依照函数结构的差异可分为三角函数、曲线函数、梯形函数等。

经研究发现，通过应用三角函数、曲线函数，可促进评价结论的隶属度向量离散化，相较于其他类别函数，其模糊度变低。综合比较后，对于高速公路改扩建项目施工期的交通安全评价指标体系，为高效快速明确指标属性值，需要使用三角形隶属函数，构建模型结构，步骤为[4]：

2.1.1 创建指标集，高速公路改扩建项目施工阶段，通过模糊综合分析法创建其交通安全评价指标体系目标层矩阵：

U={U1,U2,U3,U4}={交通特征，司机特征，交通基础设施，其他因素}；

2.1.2 各指标影响因素定义Uij，如U2={U21,U22,U23}={视觉因素，心理因素，视距因素}；

2.1.3 合理划定各指标权重值，根据专家评分建立指标权重矩阵W；

2.1.4 建立评语集{优，良，中，较差，差}，应用三角隶属函数建立评价矩阵Ri。建立总评价矩阵R及指标权重矩阵W，得到模糊评价向量S=W·R，最终得到评价分级。

2.2 交通组织模型

有些路段较为特殊，处于各条道路汇合点位置，养护时需要高度重视其交通安全风险，车辆途经汇合路段时，需要降速后保持匀速行驶。在这种要求下，交通引导点和汇合点间距要超过车辆减速距离。减速过程曲线见图1。图中jmax表示车辆逐渐减速到匀速；a点表示出现交通安全事故；b点表示开始刹车；c点表示开始减速；d点表示速度逐渐降低至匀速；e点表示保持匀速行驶。

图1 车辆减速过程图

tr表示司机的反应时间；ta表示刹车操作时间；ts表示车辆降至匀速的时间；tv表示保持匀速的时间；v1表示车辆的初始速度；v2表示车辆从减速至匀速的平均速度；φ1表示路面摩擦系数；d0表示安全车距。由此可计算出车辆的最小减速距离：

完善安全评价等级，需要结合计算出的结果，构建起评价等级矩阵A={优0.9，良0.7，中0.5，较差0.3，差0.1}，评价等级超过良时，此时行车安全受到施工的影响并不明显，司机反应时间tz更短。

司机的定义安全反应时间tz=(1-Ai)·2s；通过分析具体车速及减速过程明确式中2s，根据车辆行驶类型及事故出现后行车路线，计算出车辆最小减速距离。

3 验证分析

3.1 道路行车安全分析

以下主要介绍改扩建施工路段交通组织行车安全分析方法及流程：

3.1.1 指标属性值：结合数据分析、现场调研及专家评价等方式，针对改扩建项目施工环节的安全评价，合理明确评价指标。

3.1.2 指标权重：根据专家打分结果明确不同指标的权重，设计判断矩阵，明确各项指标的权重，对其一致性进行有效检验，实现CR＜0.1，在此基础上通过加权平均计算出最佳指标权重值。

3.1.3 建立模糊矩阵：根据指标属性值、指标权重所列数据，创建相应准则层指标的模糊判断矩阵R，依据模糊判断矩阵计算得出准则层、二级指标层的相应权值矩阵W。

3.1.4 改扩建项目施工交通安全评价结果向量S=W·R。即S=[ ]0.085,0.309,0.368,0.153,0.029 。高速公路改扩建项目施工阶段交通安全评价等级的隶属度从大到小依次为优＞良＞中＞较差＞差，例如评价等级“中”的隶属度最大为0.368，评价等级“良”的隶属度为0.309。

3.2 道路交通组织分析

车辆最小减速距离计算公式为

式（3）中：v1表示车辆初始速度，值为76.8km/h；v2表示车辆降至匀速期间内的平均速度，值为30km/h；交通安全等级为“中”，驾驶员反应时间tr为1.2s，定义安全反应时间tz=(1-0.5)·2s=1s；刹车操作时间ta取0.1s；车辆从减速到保持匀速的时间ts取0.2s；道路表明附着系数φ取0.4；安全车距d0取10m，可算得车辆的最小减速距离为110m。

3.3 模型仿真分析

通过应用VISSIM 设计出路网仿真模型，交通量取3156pcu/h、大车占比取1∶4。仿真分析高速公路的各交通引导点，可算出交通延误时间：其一，当引导节点为110m 时，延误时间按72s；其二，当引导节点为130m 时，延误时间按60s；其三，当引导节点为150m时，延误时间按52s；其四，当引导节点为170m 时，延误时间按48s；其五，当引导节点为190m 时，延误时间按42s；其六，当引导节点为210m 时，延误时间按36s；其七，当引导节点为230m 时，延误时间按42s；其八，当引导节点为250m 时，延误时间按48s；其九，当引导节点为270m 时，延误时间按56s。

行驶在道路的所有车辆中，大型货车占一定比例，充分考虑交通延误时间，在距离施工场地200m 的距离处设置交通引导点，提升车辆行驶安全性。借助于VISSIM、SSAM 软件，仿真分析交通状况，由此获取交通冲突数据，如表1 所示。

表1 冲突次数表

通过分析表1 可知，距离施工场地200m 处的道路通行状况良好，根据交通延误时间的具体要求，在此处设置引导点，确保车辆平稳、安全行驶。

4 结语

综上所述，经分析交通安全评价结果，可确定该改扩建项目施工阶段交通安全等级为中级，鉴于当前交通运行状况，不能确保车辆安全行驶，交通组织管理无序，导致出现各种交通事故，不利于项目施工顺利推进。借助交通安全评价等级，对道路交通安全状况有全面了解，针对道路养护施工期的交通组织节点，应用VISSIM+SSAM 开展全面仿真分析，不断完善交通组织架构，确保车辆减速时段内能高效通行，以提升施工阶段道路通行效率及安全性。本文设计的交通安全组织模型评价体系，有助提升高速公路养护施工期间交通组织管理水平，经济效益明显。