赵业梅 甘王盼

摘 要：四车道改扩建成六/八车道是高速公路改扩建的主要形式，改扩建工程中作业区的合理布设能保持较高通行能力和行车安全，结合京港澳高速公路湖北北段高速改扩建工程的实际情况，利用VISSIM交通仿真和理论分析计算，重点探究双向四车道高速公路半幅封闭施工形式下作业区布局、施工区的最大长度和最小间距等因素对作业区延误时间及通行能力的影响，从而得到半幅封闭施工条件下相应的参考标准。

关键词：高速公路;改扩建;半幅封闭施工;VISSIM仿真;通行能力

中图分类号：U411 文献标识码：A

0 引言

目前，我国高速公路改扩建工程的作业区施工形式主要有全封闭式、半幅封闭式、全幅区分车型分流式、半幅区分车型分流、开放式和组合式，主要从高速公路改扩建期作业区设置形式（包括车道封闭形式、作业控制区长度等）、施工区车辆运行特征、相邻施工路段之间的最小间隔长度、限速措施等方面着手。本文结合《公路养护安全作业规程》（HTG H30—2015）总结改扩建作业区基本形式，利用VISSIM软件仿真分析，重点研究半幅封闭式下双向四车道高速公路改扩建作业区布设形式对各控制区的速度和流量的影响，对作业区施工区最大长度及相邻施工区间距的路段布局间距两个影响因素进行探讨，得出相对最优的半幅施工条件下相应参数范围。

1 半幅封闭施工下作业区通行能力仿真

高速公路改扩建作业区通行能力的影响因素包括作业区布设形式选择、设计车速、交通组成，行车道宽度、施工区段行车道宽度，路肩宽度、中央分隔带开口长度等。在保证其他影响因素参数保持不变的前提下，重点研究半幅封闭施工下布设形式对于通行能力的影响，采用以下两种基本作业区形式进行仿真：单向两车道经中央分隔带开口驶入对向一车道，记做方案一;单向两车道经中央分隔带开口驶入对向两车道，记做方案二。

依托某高速公路改扩建工程相关实测数据，运用VISSIM软件建立双向四车道高速公路作业区模型，通行能力仿真交通组成为小客车，仿真输入交通量按照200 pcu的步长逐渐增加至设定的最大通过量2 500 pcu。将整个作业区从始至终分为警告区、上游过渡区、纵向缓冲区、中央分隔带开口区、施工作业区、下游过渡区和终止区七处，每处区域仿真按200 s一次记录平均速度和流量数据，作业区限速值取60 km/h。在警告区中点设置第一个限速点，限速80 km/h;在警告区后半段中点设置第二个限速点，限速60 km/h，将警告区终点（设定小客车到达警告区终点处已经下降到限速值），上游过渡区、纵向缓冲区，中央分隔带开口区与工作区检测断面为区域的中点，下游过渡区与终止区检测断面为区域的终点作为检测断面。在仿真路段末端设置检测器，并将统计获得的流量值作为仿真通过量，输入仿真所设定道路参数见表1：

在整个作业区段中，两种方案下小客车都保持自由流行驶状态，可以认定在实际改扩建工程中两种方案都可以保证一定的通行能力和足够的服务水平。但在方案二条件中，过渡至对向两车道时明显出现排队现象，故对单车道通行能力而言，方案二通行能力低于方案一。

2 作业区空间布局仿真

2.1 施工区长度

通过改变货车比例与施工区长度两个指标来分析小客车以及整个施工路段的延误情况，取货车占比从0%～50%的区間值，取施工区长度选为1～8 km，VISSIM仿真试验上文较优作业区形式（双向四车道经中央分隔带开口驶入对向一车道），采用路段延误时间表征路段通行能力，实验结果如图1、2所示。

2.2 相邻施工区间距

相邻施工区一般可做两种处理，如下图3、图4所示。第一种是将两个施工区单独处理，通过中分带过渡到第二个施工区，第二种是将两个施工区合并作为一个施工区处理。

利用VISSM仿真，改变施工区间距（取值1～8 km，间隔1 km，共计8类长度），采集实际交通量条件下的路段交通流延误，如图5、6所示。

3 仿真实验结果分析

图1中随着货车比的增加，施工区的交通流延误也在增加。图1与图2对比得出，随货车比的增加，小客车的延误时长虽然在降低，但整个施工区路段的交通流延误时长却增加，说明不同施工长度的交通流延误主要影响来源于货车的增加。

图2中货车比在0%～50%范围内，施工区最大的长度不超过4 km的条件下路段交通延误时间不超过45 s。因此，在保证路段通行能力稳定的前提下，双向四车道高速公路半幅施工区长度超过4 km时，应对不同施工区长度下货车比例进行限制。

图5、图6为交通流自通过第一施工区上游警告标志起至第二施工区下游终止区过程中的延误情况。车流量为实际交通量条件下，对不同施工区间距而言，施工区合并之前与合并之后的路段交通流延误时长差异较小，交通量较小时，施工区分隔设计产生的交通延误较低。施工区间距小于5 km时，两个施工区合并与否的交通流延误时长差异明显，能节省交通流延误时间，交通流能更快通过施工区路段。施工区间距大于5 km时，施工区合并与否对交通流延误时长无明显影响，但当车流量达到最大通行能力时，路段延误时长超过一半的总行程时间，说明施工区间距过大导致施工区交通流延误的影响相对增大。两个施工区的最小间距建议值取为5 km，小于5 km时，应将两处施工区视为一处进行改扩建施工，减少施工对此路段服务水平的影响，保证施工区区段通行能力及服务水平达到相对最优状态。同时建议利用路网的其他高速公路对需要通过施工区路段的货车进行引导分流，降低对改扩建施工期的高速公路路段通行能力的压力。

4 结束语

基于VISSIM交通仿真技术，将仿真与理论分析计算相结合，对典型双向四车道高速公路改扩建作业区形式下作业区的施工区长度及施工区间距的设置进行研究，提出施工区最大的长度和间距的设计参考，通过实际工程应用的结果可知，仿真得到的一般趋势与现实交通状况基本一致，证明结果可以为国内其他高速公路改扩建工程施工作业区的设置提供参考依据。

参考文献：

[1]葛婷.高速公路改扩建施工期间交通组织方案研究[D].广州：华南理工大学，2012.

[2]王晓飞.高速公路改扩建工程交通组织及安全保通技术与实践[M].华南理工大学出版社，2019.

[3]张旭.公路占道作业区交通组织研究综述[J].公路工程，2016（6）：20-24.

[4]公路养护安全作业规程：HTGH30-2015[S].人民交通出版社，2015.

作者简介：赵业梅（1980—），女，湖北松滋人，本科，工学学士，高级工程师，研究方向：公路工程设计。