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【关键词】高速公路;导行区;上游过渡;长度设置
【中图分类号】U418.8;U491【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）08-0201-03
《公路养护安全作业规程》（JTG H30—2004）、《道路交通标志和标线》（GB 5768—1999）及《道路作业交通安全标志》（GA 182—1998）是我国道路施工区安全作业最具代表性的3个指导规范。《公路养护安全作业规程》表述了在进行施工作业时可以选择的限速值有60 km/h、40 km/h和20 km/h，但没有明确指导在什么等级道路和什么情况下应取什么大小的限速值。
因此，为了保证交通运输安全，需要对交通组织情况进行合理管控，同时在高速公路改扩建工程中对上游过渡区进行合理设计，使车辆由封闭车道平稳汇入开放车道。采用有效的交通组织方案，能够准确计算出各施工控制区段的段落长度，并且根据施工区上游过渡区的长度设置影响因素，设计上游过渡区的长度范围。本文通过对高速公路改扩建时期的不同施工方案进行调研分析，以高速公路改扩建工程上游过渡区长度设置工作的合理取值提供参考，为我国交通运输行业的发展研究提供借鉴。
1 高速公路施工导行区上游过渡区长度设置研究的意义
高速公路改扩建施工区路段是典型的交通瓶颈区和事故易发区，一旦发生事故，将会严重影响交通系统正常运行，不但会造成道路系统运行成本和施工总成本的显著上升，而且会对道路使用者及施工人员的安全产生威胁，合理地设置施工区的布局可以降低交通事故的发生概率。
高速公路施工方案与施工区交通组织方式相互关联，密不可分。《公路养护安全作业规程》（JTG H30—2004）对封闭车道、封闭路肩、借对向车道通行、匝道施工等交通组织方式下交通安全設施设置方法和各施工控制区段落长度进行了规定。同时，如何降低施工区上游过渡区的车辆运行风险及提高行车安全保障也是高速公路施工区的一个重点问题。
国内外专家针对高速公路施工区上游过渡区长度与车辆运行特性开展了较多的研究，但不同施工方案、不同交通组织方式对上游过渡区长度设置带来的影响等相关研究较少。由于现有的规范仅针对公路养护维修施工控制区进行约束，但是一般情况下，公路养护维修与高速公路改扩建工程在施工工期等方面具有较大差异，现有研究结论不能满足高速公路改扩建施工对上游过渡区长度设置的需要，因此开展高速公路施工导行区上游过渡区长度设置研究具有重大意义。
2 旅工导行区交通流参数调查
2.1 案例路段
本次研究以某高速公路段为案例，针对旅工导行区的施工参数进行研究，该路段属于高速公路扩建工程项目，主要包括对公路路基进行修复，对两侧道路与路面进行重修，同时添加相应的绿化环保工程，因此要针对原有的公路段进行拓宽与拼接处理，使其可以容纳更多的车流量。本次调研范围为该高速公路段中K58至K98区域，该路段的设计速度为120 km/h，施工区限速为60 km/h，在工程施工段选取多处施工作业区域进行采集数据，并且对平曲线半径进行计算，具体情况见表1。
2.2 数据采集
在数据采集过程中，采用相关仪器对高速公路段来往车辆进行采集，并且对交通量进行计算。通过对每条车辆交通数据流、分车道统计数据进行汇总，例如对日期、时间、车速、车头时距、时间间距及车型等信息进行收集与汇总分析，通过对不同时间段下各类车型对过渡区行车速度、间距等参数造成的影响进行综合分析，进而归纳出最大车流量的时间范围。由于该高速公路段车流量较大的时间段为上午至下午之间，因此本次将侦测时间设定为上午9时至下午6时，分别对各类施工段的车辆数、行车速度进行计算。同时本次数据采集工作采用隐蔽形式，这样可以防止驾驶人员的刻意减速行为，以准确判定车辆经过高速公路导行区上游过渡区时的实际速度。
3 不同施工方案导行区交通流特征显著性分析
3.1 数据预处理
由于本次数据调研与分析过程中，需要对大量的交通流进行汇总，因此在计算车头时距与车辆行驶速度时，都需要根据数据预处理模式，对数据结果的平均值进行计算。同时还要对导向值进行剔除，也就是删除无关紧要的样本数值，这种方法同样会应用到后续的不同施工方案中，保证数据结果的准确性，能够提升不同方案的对比效率 [1]。由于本次施工方案为路面拓宽、桥梁拼宽、互动改造、借用对向车道、路基抬高、跨线桥等，因此采用不同的时间段对各种施工方案下的行驶车数量进行计算，进而明确不同路段的交通量，对预处理后的车辆数进行估算，具体情况见表2。
由表2可知，调研路段交通量最大值小于700 veh/h，因此，调研路段的公路服务水平较高。在路面拓宽施工方案里，9∶00—16∶30的时间段过往车辆数最多;跨线桥施工方案16∶00—17∶30的时间段，交通量最大;在借用对向车道方案，12∶00—16∶30车辆数和交通量差别最大。
3.2 车头时距显著性分析
在针对不同情况下的车头时距进行分析时，需要根据施工方案中的桥梁拼宽或互通改造方式进行参考，由于车辆经过上游过渡区时的实际车头距离大于5 s，这说明采用互通改造的方式会对车辆原有的行驶状态造成一定影响。而采用桥梁拼宽施工技术后，车辆经过上游过渡区时的实际车头距离为6.3 s，由于设置临时护栏，会对驾驶人员形成一定心理压力。此外，了解到路基抬高、路面拓宽等施工技术，对车头实际距离的影响不是很明显 [2]。
3.3 运行车速显著性分析
针对运行车速的显著性进行分析，由于采用不同施工方案，高速公路上游过渡区的运行车速存在差异，因此需要根据各种改扩建方式，对施工作业产生的影响效果进行分析。总的来看，不同施工作业导行区上游过渡区平均速度均大于限速值的60 km/h，同时综合车头时距与车辆行驶速度的显著性分析结果，能够看出互通立交改造与借对向车道这两种施工方案不存在显著性差异，而其余施工方案中的车头时距与车辆运行速度均存在显著性影响 [3]。 4 高速公路施工导行区上游过渡区的长度设置
4.1 驾驶模式实验场景
根据不同施工作业模式，以及上游过渡区的显著性影响，本研究对上游过渡区的长度进行设置，采用模拟驾驶，对3种不同的施工方式进行行驶测速，采用二档分布拟合系统，对车头实际分布情况进行计算，分析概率与密度曲线，相关检验结果显示，采用路面拓宽、桥梁拼宽施工作业方案的车头时，爱尔朗阶数为1阶分布，而互通改造时，导行区上游过渡区的车头时距为2阶分布。因此，将封闭高速段的车辆行驶限值设定为60 km/h，这时车辆可汇入开放车道的概率设定为95%，采用这种模拟方式对上游过渡区长度的设计值进行检验，具体见表3。
4.2 上游过渡区长度设计值检验
通过对模拟实验中采集的数据进行整合，进而得出上游过渡区车辆成功汇入的概率，具体见表4。根据表4数据可知，实验模拟场景中上游过渡区车辆可汇入开放车道的概率均大于95%。可以判定过渡区长度设置满足公路导行段运行要求 [4]。对于不同的高速公路改扩建工程项目来说，采用互通改造模式、路面拓宽模式及桥梁拼宽模式都会引发逐级递减问题。而驾驶人员在经过互通改造公路段时，通常会比较谨慎，保持较大的车头时距离 [5]。
4.3 不同施工作业导行区上游过渡区长度设置
针对不同施工作业方案，需要设计导行区上游过渡区的长度。根据调查实况，在路面拓宽、桥梁拼宽与互动改造3种模式下，路面拓宽的平均车速较高，而互动改造的平均车速较低，这说明随着开放车道与交通量的增长，不同施工方案之间的路面拓宽与桥梁拼宽对上游过渡区长度设置值的影响相似 [6]。同时与桥梁拼宽，上游过渡区长度设置值相近，互通改造较路面拓宽与桥梁拼宽上游过渡区长度设置值小。在相同施工方案条件下，随着开放车道交通量的增长，2阶爱尔朗分布较1阶爱尔朗分布上游过渡区长度设置值增长速度快。可知，在限速60 km/h封闭车道、宽度为3.75 m的条件下，上游过渡区长度最小值为120 m。
5 结论
综上所述，本文针对高速公路上游过渡区的长度设计进行研究，首先通过对不同施工方案、不同交通组织方式下交通流数据的采集与分析，其次对不同施工方案下，交通流特征的显著性展开分析，最后对高速公路上游过渡区的长度进行设置，通过对不同施工方案及不同的交通组织形式进行汇总，模拟实际场景中车辆经过过渡区的速度，假定车辆可汇入概率为95%，施工区域控制区开放时车辆限速为60 km/h，这样可以得出不同开放车道场景下，都能够保证上游过渡区的长度数值的合理性，从而有效提升高速公路施工导行区上游过渡区的应用质量。下一步可考虑气候、地理条件等因素对高速公路施工作业的影响，如寒冷地区，并扩充样本数据库，从而更全面地优化高速公路上游过渡区的长度设计。
参 考 文 献
[1]张巍.高速公路施工区交通安全控制探析[J].交通世界，2018（14）：170-171.
[2]吴江玲，张生瑞，SINGH A K，等.基于交通事故成本控制的高速公路施工区布局优化[J].长安大学学报（自然科学版），2017（5）：55-57.
[3]吴昊，朱彤，王长帅.服从率影响下高速公路施工区限速安全研究[J].交通科学与工程，2018（1）：122-123.
[4]李耘，张生瑞，茹渑博.高速公路施工区车流跟驰追尾冲突风险[J].长安大学学报（自然科学版），2017（37）：88.
[5]江国伟.高速公路改扩建工程施工交通组织分析[J].建筑工程技術与设计，2017（10）：2517，2519.
[6]陈洪军.浅谈改扩建高速公路边通车边施工交通组织方案[J].中国住宅设施，2020（3）：97-98.
【中图分类号】U418.8;U491【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）08-0201-03
《公路养护安全作业规程》（JTG H30—2004）、《道路交通标志和标线》（GB 5768—1999）及《道路作业交通安全标志》（GA 182—1998）是我国道路施工区安全作业最具代表性的3个指导规范。《公路养护安全作业规程》表述了在进行施工作业时可以选择的限速值有60 km/h、40 km/h和20 km/h，但没有明确指导在什么等级道路和什么情况下应取什么大小的限速值。
因此，为了保证交通运输安全，需要对交通组织情况进行合理管控，同时在高速公路改扩建工程中对上游过渡区进行合理设计，使车辆由封闭车道平稳汇入开放车道。采用有效的交通组织方案，能够准确计算出各施工控制区段的段落长度，并且根据施工区上游过渡区的长度设置影响因素，设计上游过渡区的长度范围。本文通过对高速公路改扩建时期的不同施工方案进行调研分析，以高速公路改扩建工程上游过渡区长度设置工作的合理取值提供参考，为我国交通运输行业的发展研究提供借鉴。
1 高速公路施工导行区上游过渡区长度设置研究的意义
高速公路改扩建施工区路段是典型的交通瓶颈区和事故易发区，一旦发生事故，将会严重影响交通系统正常运行，不但会造成道路系统运行成本和施工总成本的显著上升，而且会对道路使用者及施工人员的安全产生威胁，合理地设置施工区的布局可以降低交通事故的发生概率。
高速公路施工方案与施工区交通组织方式相互关联，密不可分。《公路养护安全作业规程》（JTG H30—2004）对封闭车道、封闭路肩、借对向车道通行、匝道施工等交通组织方式下交通安全設施设置方法和各施工控制区段落长度进行了规定。同时，如何降低施工区上游过渡区的车辆运行风险及提高行车安全保障也是高速公路施工区的一个重点问题。
国内外专家针对高速公路施工区上游过渡区长度与车辆运行特性开展了较多的研究，但不同施工方案、不同交通组织方式对上游过渡区长度设置带来的影响等相关研究较少。由于现有的规范仅针对公路养护维修施工控制区进行约束，但是一般情况下，公路养护维修与高速公路改扩建工程在施工工期等方面具有较大差异，现有研究结论不能满足高速公路改扩建施工对上游过渡区长度设置的需要，因此开展高速公路施工导行区上游过渡区长度设置研究具有重大意义。
2 旅工导行区交通流参数调查
2.1 案例路段
本次研究以某高速公路段为案例，针对旅工导行区的施工参数进行研究，该路段属于高速公路扩建工程项目，主要包括对公路路基进行修复，对两侧道路与路面进行重修，同时添加相应的绿化环保工程，因此要针对原有的公路段进行拓宽与拼接处理，使其可以容纳更多的车流量。本次调研范围为该高速公路段中K58至K98区域，该路段的设计速度为120 km/h，施工区限速为60 km/h，在工程施工段选取多处施工作业区域进行采集数据，并且对平曲线半径进行计算，具体情况见表1。
2.2 数据采集
在数据采集过程中，采用相关仪器对高速公路段来往车辆进行采集，并且对交通量进行计算。通过对每条车辆交通数据流、分车道统计数据进行汇总，例如对日期、时间、车速、车头时距、时间间距及车型等信息进行收集与汇总分析，通过对不同时间段下各类车型对过渡区行车速度、间距等参数造成的影响进行综合分析，进而归纳出最大车流量的时间范围。由于该高速公路段车流量较大的时间段为上午至下午之间，因此本次将侦测时间设定为上午9时至下午6时，分别对各类施工段的车辆数、行车速度进行计算。同时本次数据采集工作采用隐蔽形式，这样可以防止驾驶人员的刻意减速行为，以准确判定车辆经过高速公路导行区上游过渡区时的实际速度。
3 不同施工方案导行区交通流特征显著性分析
3.1 数据预处理
由于本次数据调研与分析过程中，需要对大量的交通流进行汇总，因此在计算车头时距与车辆行驶速度时，都需要根据数据预处理模式，对数据结果的平均值进行计算。同时还要对导向值进行剔除，也就是删除无关紧要的样本数值，这种方法同样会应用到后续的不同施工方案中，保证数据结果的准确性，能够提升不同方案的对比效率 [1]。由于本次施工方案为路面拓宽、桥梁拼宽、互动改造、借用对向车道、路基抬高、跨线桥等，因此采用不同的时间段对各种施工方案下的行驶车数量进行计算，进而明确不同路段的交通量，对预处理后的车辆数进行估算，具体情况见表2。
由表2可知，调研路段交通量最大值小于700 veh/h，因此，调研路段的公路服务水平较高。在路面拓宽施工方案里，9∶00—16∶30的时间段过往车辆数最多;跨线桥施工方案16∶00—17∶30的时间段，交通量最大;在借用对向车道方案，12∶00—16∶30车辆数和交通量差别最大。
3.2 车头时距显著性分析
在针对不同情况下的车头时距进行分析时，需要根据施工方案中的桥梁拼宽或互通改造方式进行参考，由于车辆经过上游过渡区时的实际车头距离大于5 s，这说明采用互通改造的方式会对车辆原有的行驶状态造成一定影响。而采用桥梁拼宽施工技术后，车辆经过上游过渡区时的实际车头距离为6.3 s，由于设置临时护栏，会对驾驶人员形成一定心理压力。此外，了解到路基抬高、路面拓宽等施工技术，对车头实际距离的影响不是很明显 [2]。
3.3 运行车速显著性分析
针对运行车速的显著性进行分析，由于采用不同施工方案，高速公路上游过渡区的运行车速存在差异，因此需要根据各种改扩建方式，对施工作业产生的影响效果进行分析。总的来看，不同施工作业导行区上游过渡区平均速度均大于限速值的60 km/h，同时综合车头时距与车辆行驶速度的显著性分析结果，能够看出互通立交改造与借对向车道这两种施工方案不存在显著性差异，而其余施工方案中的车头时距与车辆运行速度均存在显著性影响 [3]。 4 高速公路施工导行区上游过渡区的长度设置
4.1 驾驶模式实验场景
根据不同施工作业模式，以及上游过渡区的显著性影响，本研究对上游过渡区的长度进行设置，采用模拟驾驶，对3种不同的施工方式进行行驶测速，采用二档分布拟合系统，对车头实际分布情况进行计算，分析概率与密度曲线，相关检验结果显示，采用路面拓宽、桥梁拼宽施工作业方案的车头时，爱尔朗阶数为1阶分布，而互通改造时，导行区上游过渡区的车头时距为2阶分布。因此，将封闭高速段的车辆行驶限值设定为60 km/h，这时车辆可汇入开放车道的概率设定为95%，采用这种模拟方式对上游过渡区长度的设计值进行检验，具体见表3。
4.2 上游过渡区长度设计值检验
通过对模拟实验中采集的数据进行整合，进而得出上游过渡区车辆成功汇入的概率，具体见表4。根据表4数据可知，实验模拟场景中上游过渡区车辆可汇入开放车道的概率均大于95%。可以判定过渡区长度设置满足公路导行段运行要求 [4]。对于不同的高速公路改扩建工程项目来说，采用互通改造模式、路面拓宽模式及桥梁拼宽模式都会引发逐级递减问题。而驾驶人员在经过互通改造公路段时，通常会比较谨慎，保持较大的车头时距离 [5]。
4.3 不同施工作业导行区上游过渡区长度设置
针对不同施工作业方案，需要设计导行区上游过渡区的长度。根据调查实况，在路面拓宽、桥梁拼宽与互动改造3种模式下，路面拓宽的平均车速较高，而互动改造的平均车速较低，这说明随着开放车道与交通量的增长，不同施工方案之间的路面拓宽与桥梁拼宽对上游过渡区长度设置值的影响相似 [6]。同时与桥梁拼宽，上游过渡区长度设置值相近，互通改造较路面拓宽与桥梁拼宽上游过渡区长度设置值小。在相同施工方案条件下，随着开放车道交通量的增长，2阶爱尔朗分布较1阶爱尔朗分布上游过渡区长度设置值增长速度快。可知，在限速60 km/h封闭车道、宽度为3.75 m的条件下，上游过渡区长度最小值为120 m。
5 结论
综上所述，本文针对高速公路上游过渡区的长度设计进行研究，首先通过对不同施工方案、不同交通组织方式下交通流数据的采集与分析，其次对不同施工方案下，交通流特征的显著性展开分析，最后对高速公路上游过渡区的长度进行设置，通过对不同施工方案及不同的交通组织形式进行汇总，模拟实际场景中车辆经过过渡区的速度，假定车辆可汇入概率为95%，施工区域控制区开放时车辆限速为60 km/h，这样可以得出不同开放车道场景下，都能够保证上游过渡区的长度数值的合理性，从而有效提升高速公路施工导行区上游过渡区的应用质量。下一步可考虑气候、地理条件等因素对高速公路施工作业的影响，如寒冷地区，并扩充样本数据库，从而更全面地优化高速公路上游过渡区的长度设计。
参 考 文 献
[1]张巍.高速公路施工区交通安全控制探析[J].交通世界，2018（14）：170-171.
[2]吴江玲，张生瑞，SINGH A K，等.基于交通事故成本控制的高速公路施工区布局优化[J].长安大学学报（自然科学版），2017（5）：55-57.
[3]吴昊，朱彤，王长帅.服从率影响下高速公路施工区限速安全研究[J].交通科学与工程，2018（1）：122-123.
[4]李耘，张生瑞，茹渑博.高速公路施工区车流跟驰追尾冲突风险[J].长安大学学报（自然科学版），2017（37）：88.
[5]江国伟.高速公路改扩建工程施工交通组织分析[J].建筑工程技術与设计，2017（10）：2517，2519.
[6]陈洪军.浅谈改扩建高速公路边通车边施工交通组织方案[J].中国住宅设施，2020（3）：97-98.