曾 晖 周 钊 谭书龙 段凌云

(成乐高速公路有限责任公司,四川 成都610000)

1 概述

近年来随着我国经济的快速发展和机动车保有量的快速增长,高速公路交通流量激增,导致部分高速公路已不能满足现状需求,亟需改扩建。高速公路的改扩建有多种方案,其中的非封闭改扩建施工方式会影响高速公路的正常运营,造成一定的交通压力和安全隐患,因此需要制定一套安全合理的临时通行方案,评价临时通行方案可行性的评价方法就显得尤为重要。

近年来针对高速公路改扩建施工区临时通行方案的研究较多。张丰焰等[1]探讨了改扩建工程交通组织设计原则和设计方法；何小洲等[2]对施工区的车头时距分布、地点车速分布、车道占有率等进行了深入分析；吕红振[3]、贾志杰等[4]等通过对改扩建高速公路的多种交通组织模式的优缺点分析,优化设计了交通组织方案；朱慧芳[5]对高速公路施工区的交通组织方案进行了优化及仿真评价；邱礼球等[6]构建了高速改扩建项目交通组织的评价指标体系。综上,针对改扩建高速公路临时通行方案的研究主要集中在定性的分析上,或是参数不易量化的定量分析上,难以实际应用,因此本文拟设计一个可方便应用于不同高速公路改扩建工程的临时通行方案评价方法。

2 评价指标分析

高速公路改扩建临时通行方案评价指标的选取,需要在科学性、实用性、全面性、动态性和可操作性五个原则的基础上,提出具有代表性和可操作性的评价指标体系。非封闭施工的高速公路改扩建工程,工程施工主要考虑施工安全、施工成本、施工工期等制约因素,而高速公路运营需要重点考虑通行安全、通行能力、通行效率、通行费效益等影响因素,工程施工与高速公路运营之间是相互制约、相互影响的关系。因此本文结合相关的工程经验和研究成果,并综合考虑施工和运营的影响因素和相互关系,主要从安全效益、施工效益、社会效益和经济效益四方面建立评价指标体系；然后利用层次分析法,依据客观因素以定量的形式确定影响因素的权值,并建立可行性评价方法。

2.1 安全效益

安全是高速公路改扩建施工的首要目标和必要条件,只有在保障安全前提下的临时通行方案,才能保证施工和交通组织顺利进行,减少因为不安全因素而造成的直接和间接经济损失,主要有四个考核指标。

2.1.1 车道设置情况:合理的车道设置是保障高速公路行车安全的关键,正常运行的高速公路一般都设有行车道、超车道和应急车道,因此在高速公路的改扩建施工路段,也需要考虑车道设置情况对安全效益的影响。主要考核指标有车道种类、车道宽度、路面质量、车道连续性等。

2.1.2 对向车道隔离情况:对向行车的主要安全隐患是车辆对向冲撞和灯光炫目,而又以大货车的安全隐患最大,对向车道间的隔离措施不容忽视。主要考核指标有中央隔离设施的防撞等级、防眩效果以及双向通行路段的货车比例等。

2.1.3 交通转换点:交通转换会影响交通流的连续性,导致车流速度和车辆间距的波动变大,影响交通安全。主要考核指标有交通转换次数和交通转换点的间距等,交通转换次数越少越优、交通转换点的间距越长越优。

2.1.4 交通导改点:交通导改既会增加施工时间成本和经济成本,又会影响交通流的安全和效率。主要考核指标有交通导改点的数量和间距等,交通导改点越少越优、交通导改点间距越长越优。

2.2 施工效益

除了安全效益,施工效益也十分重要,因为只有尽快的保质保量的完成改扩建施工,才能提高施工路段的通行能力、安全效益和社会经济效益,主要有两个考核指标。

2.2.1 施工质量是高速公路改扩建的基本要求,也是高速公路改扩建可行性的一个重要考核指标,这里的施工质量既包括建成段的、又包括施工过程中的。主要考核指标有路面的平整性和耐久度、交通诱导标志的设置质量、交通安全设施的设置质量等。

2.2.2 施工工期也是施工效益的一个重要影响因素,在保证施工安全和质量的基础上,工期越短,对道路交通的影响周期也就越短。主要考核指标有施工周期的长短等。

2.3 社会效益

高速公路作为为社会提供通行服务的交通设施,其社会效益是其存在的根本,因此高速公路改扩建期间的社会效益影响不容忽视,主要有两个考核指标。

2.3.1 通行便利程度:高速公路改扩建施工过程中施工路段的通行能力降低、车行速度和舒适度下降,还更易诱发交通拥堵,导致部分交通流绕行,对社会效益产生了较大的影响。主要考核指标有绕行交通流的比例、因绕行增加的里程与正常通行里程的比值、绕行影响周期长短等。

2.3.2 通行成本:高速公路改扩建施工过程中会导致通行时间、通行距离等成本的增加。主要考核指标有时间成本、经济成本(包括燃油费、车损费、通行费等)等。

通过前面的分析,本文构建了以安全效益、施工效益、社会效益和经济效益为主体框架的4个一级指标,并进一步细化构建了10个二级指标,如表1所示。

表1 临时通行方案的可行性评价指标

3 可行性评价方法

通过前面的分析可知,由于临时通行方案可行性评价指标(用U表示)的影响因素层次和数量较多,适用于层次分析法来计算,因此为了客观、科学、切合实际的评价各临时通行方案的优劣,下面建立层次分析计算法。

首先根据一级指标的重要程度,对4个一级指标分别赋予权重WA、WB、WC、WD(取值区间为(0,1)),影响因素越重要取值越高,反之越低:

然后根据二级指标的重要程度,对10个二级指标分别赋予权重,一级、二级指标的权重关系为:

最后通过对临时通行方案影响因素层级的划分、权重的确定,建立可行性评价方法。

式中:U——临时通行方案可行性评价总分值；

Wi——第i个二级影响因素的权重；

Pi——第i个二级影响因素的优劣程度分值,取值区间为(0,10],影响因素越优分值越高,反之越低。

4 应用案例

4.1 案例工程简介

以全长28km的成乐高速青龙场-眉山试验段改扩建工程为例,验证评价指标体系和评价方法的可行性。成乐高速是连接成都与乐山的黄金旅游通道,现状交通流量大,达到设计交通量的70%,在高峰时段容易拥堵。为此成乐高速自2017年开始实施扩容建设,由原双向4车道扩改为双向8车道,该试验段构建了四种临时通行方案。

方案一:小段落间隔施工。

首先施工两侧路基和下面层,左右两幅均形成临时双向4车道通行能力。然后以4公里间距为一个施工单元,交通导改为半幅双向4车道通行、对向半幅封闭施工。再然后交通导改至已经完工的半幅双向4车道通行,另外半幅封闭施工。最后占用两侧紧邻中分带的2个车道进行中央分隔带施工,本单元建成后转入下一个单元继续施工,如图1所示。

图1 方案一施工示意图

方案二:以互通为界间隔施工。

与方案一相似,只是将封闭施工段落的长度调整为了互通与互通之间的连续路段,如图2所示。

图2 方案二施工单元划分图

方案三:半幅单向2车道通行。

首先乐山至成都方向半幅封闭施工,对应另半幅单向2车道通行。然后将成都至乐山方向的车辆改至已建成的半幅单向2车道通行；成都至乐山方向半幅封闭施工,并同步占用乐山至成都方向紧邻中央分隔带的2个车道进行中央分隔带施工。

方案四:半幅先单向再双向通行。

首先封闭乐山至成都方向半幅施工,对应另半幅单向2车道通行。然后在乐山至成都方向半幅施工完成后,成都至乐山方向半幅封闭施工,乐山至成都方向半幅双向4车道通行。最后在成都至乐山方向半幅施工完成后,转入中央分隔带施工,占用两侧紧邻中分带的2个车道施工。

4.2 应用结果

首先应用本文建立的可行性评价指标体系,对这4种临时通行方案建立可行性评价打分表；然后通过行业内的知名专家学者进行打分；最后应用前面建立的可行性评价方法,对专家打分结果进行计算分析,评价结果如表2所示。

表2 临时通行方案可行性评价打分表

由上表可以看出,应用本文的评价方法,这四种方案中方案三得分最高,为最优方案。而成乐高速改扩建试验段也采用了这种方案,并于2019年11月较原计划提前一个月顺利的建成通车,整个改扩建施工过程中未发生过人员死亡事故和严重交通拥堵事件,验证了本文评价方法的可行性。

5 结论

本文主要分析半幅施工、半幅临时通行的高速公路改扩建临时通行方案。首先分析了评价通行方案可行性的指标体系,然后构建了相应的评价方法,最后通过在成乐高速公路改扩建工程的应用验证了指标体系和评价方法的有效性,对类似改扩建工程临时通行方案的设计和比选具有参考意义。