國(guó)內(nèi)外公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程對(duì)比分析

摘 要：文章選取了中國(guó)行業(yè)規(guī)程JTG H30和美國(guó)規(guī)程MUTCD作為研究對(duì)象，比較他們?cè)谧鳂I(yè)區(qū)長(zhǎng)度和限速方面的區(qū)別，利用微觀仿真軟件VISSIM對(duì)兩種規(guī)程方案進(jìn)行仿真模擬，通過(guò)安全性和通暢性的量化對(duì)比，找到影響作業(yè)區(qū)行車(chē)安全和通暢的主要因素，對(duì)JTG H30進(jìn)行相關(guān)因素的優(yōu)化并比較優(yōu)化效果，指出JTG H30的改進(jìn)思路和優(yōu)化方向，為進(jìn)一步補(bǔ)充和完善JTG H30奠定基礎(chǔ)。根據(jù)研究結(jié)果，通過(guò)不同影響因素的改變，解決養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)區(qū)相應(yīng)的安全性和通暢性問(wèn)題，提高我國(guó)的公路養(yǎng)護(hù)管理水平。

關(guān)鍵詞：養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)區(qū)；交通組織；微觀仿真

1 引言

國(guó)內(nèi)外對(duì)公路施工作業(yè)控制區(qū)布置、交通事故成因、安全分析、控制措施以及交通仿真等方面已開(kāi)展了較多的研究，為作業(yè)控制區(qū)的控制管理與優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一定的基礎(chǔ)。但是缺乏國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)定在安全性及通暢性兩方面的量化對(duì)比，也沒(méi)有指出各影響因素對(duì)安全性及通暢性及對(duì)作業(yè)區(qū)不同區(qū)域的不同影響。

因此本文對(duì)國(guó)內(nèi)外規(guī)程進(jìn)行了對(duì)比分析，并通過(guò)vissim仿真模擬了兩種規(guī)程的封道效果，對(duì)其安全性和通暢性進(jìn)行了量化對(duì)比，指出JTG H30的改進(jìn)空間和優(yōu)化方向。

2 仿真模型的建立

本研究選取設(shè)計(jì)速度120km/h，坡度為0，單向交通量1400vph，大車(chē)率40%的路段進(jìn)行仿真模擬。

如圖1所示為仿真路段和監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置示意圖，仿真路段中作業(yè)區(qū)長(zhǎng)度500m，封閉外側(cè)車(chē)道，封閉車(chē)道寬度3.75m，其他各區(qū)域長(zhǎng)度及速度設(shè)置按兩種方案分別設(shè)置。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置設(shè)置按照每個(gè)區(qū)域均設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，區(qū)域內(nèi)點(diǎn)間隔100m的原則進(jìn)行設(shè)置，其中1-17點(diǎn)在警告區(qū)均勻分布，20-24點(diǎn)在工作區(qū)均勻分布，18、19、25、26點(diǎn)分別在上游過(guò)渡區(qū)、緩沖區(qū)、下游過(guò)渡區(qū)和終止區(qū)終點(diǎn)。

圖1 仿真路段及監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置示意圖

兩種方案設(shè)置如下：

表1 兩種方案作業(yè)區(qū)長(zhǎng)度（單位：m）

中國(guó)規(guī)程方案限速措施采用一次限速，在進(jìn)入警告區(qū)400m處限速60km/h，在終止區(qū)終點(diǎn)處解除限速。

美國(guó)規(guī)程方案限速措施采用NDOR合流控制策略，進(jìn)行逐級(jí)限速，首先在進(jìn)入警告區(qū)805m處進(jìn)行第一次限速，限速104km/h，在距工作區(qū)152m處（進(jìn)入警告區(qū)1415m處）進(jìn)行第二次限速，限速64km/h，在終止區(qū)終點(diǎn)處解除限速。

3 方案對(duì)比分析

通過(guò)限速和封閉車(chē)道的方式來(lái)提高作業(yè)控制區(qū)的安全性，往往是以降低車(chē)道的通暢性為代價(jià)，因此，本研究從安全性和通暢性兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

3.1 安全性對(duì)比

本研究選取了美國(guó)Sivanaga S. Yadlapati等人提出的最小安全距離MSDE（Minimum Safety Distance Equation）這個(gè)道路安全性指標(biāo)。它綜合考慮了前后車(chē)輛的距離和速度差2個(gè)因素對(duì)事故風(fēng)險(xiǎn)性的影響。它代表的含義為[1]：

（1）

式中：VL VF分別表示前后車(chē)速度，PRT、h、f、g、分別表示反應(yīng)時(shí)間、車(chē)頭時(shí)距、路面摩擦系數(shù)、道路縱坡。

得到的MSDE的值越大，表示路段的安全性越高，反之越低。

對(duì)兩種方案得到的MSDE結(jié)果進(jìn)行對(duì)比可得到如圖2所示結(jié)果。

通過(guò)圖2可以看到：a.警告區(qū)初期，由于兩種方案交通組成及車(chē)輛的速度是一樣的，因此兩種方案的MSDE值相似；b.作業(yè)區(qū)，由于道路條件、長(zhǎng)度、交通組成及車(chē)輛到達(dá)的速度一定，因此安全性相同，另外緩沖區(qū)與工作區(qū)連成一體，仿真軟件中無(wú)法區(qū)分，反應(yīng)在上圖中即兩種方案在緩沖區(qū)和作業(yè)區(qū)MSDE的值相近并且在整個(gè)作業(yè)區(qū)MSDE的值保持不變；c.車(chē)輛通過(guò)工作區(qū)之后，危險(xiǎn)即解除，車(chē)輛重新進(jìn)行變道和加速，由于兩種方案下游過(guò)渡區(qū)的長(zhǎng)度很相近，因此在工作區(qū)之后兩種方案的安全性均逐漸提高并且曲線相近；d.美國(guó)規(guī)程方案由于在警告區(qū)進(jìn)行了分級(jí)限速，避免了速度急劇下降，另外上游過(guò)渡區(qū)較長(zhǎng)，車(chē)輛的變道平緩順暢，因此在警告區(qū)和上游過(guò)渡區(qū)安全性明顯高于中國(guó)規(guī)程方案；e.由于駕駛員看到減速標(biāo)志后會(huì)產(chǎn)生減速行為，減小前后兩車(chē)的車(chē)頭時(shí)距，造成安全性降低，因此兩種方案在設(shè)置減速標(biāo)志的地方MSDE均有大幅度的下降，并且減速前后速差越大安全性下降越大，速度穩(wěn)定后安全性變化不大。

可以看到警告區(qū)和上游過(guò)渡區(qū)是兩種方案差異最大的區(qū)域，因此對(duì)兩種方案警告區(qū)和上游過(guò)渡區(qū)的平均安全性進(jìn)行對(duì)比如圖3所示，美國(guó)規(guī)程方案的安全性明顯高于中國(guó)規(guī)程方案，警告區(qū)高出38.9%，上游過(guò)渡區(qū)高出140.0%。

根據(jù)以上分析可以得出：a.美國(guó)規(guī)程方案在警告區(qū)長(zhǎng)度較中國(guó)規(guī)程方案短2.1%，限速采用逐級(jí)限速，但是安全性卻高出38.9%，雖然后續(xù)路段的長(zhǎng)度可能對(duì)其產(chǎn)生影響，但初步可以斷定限速對(duì)于安全性有較大影響。b.美國(guó)規(guī)程方案在上游過(guò)渡區(qū)封道方法相同，長(zhǎng)度較中國(guó)規(guī)程方案長(zhǎng)128.9%，安全性高出140.01%，雖然警告區(qū)安全性可能會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，但初步可以斷定上游過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度對(duì)于其安全性有較大影響。

3.2 通暢性對(duì)比

作業(yè)區(qū)行程延誤是指車(chē)輛在作業(yè)區(qū)單位長(zhǎng)度內(nèi)實(shí)際行駛的行程時(shí)間與以暢行速度通過(guò)作業(yè)區(qū)段的自由行駛時(shí)間之差[2]。延誤時(shí)間的值越大，表明延誤時(shí)間越長(zhǎng)，道路的通暢性越低，反之越好。

根據(jù)VISSIM仿真輸出的延誤時(shí)間數(shù)據(jù)，對(duì)兩種方案的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比可得到如圖4所示結(jié)果。

圖3兩種方案平均MSDE對(duì)比 圖4兩種方案總延誤時(shí)間

圖4為兩種方案中隨機(jī)選取的200輛車(chē)的延誤時(shí)間總和的對(duì)比圖。由圖可以看出，對(duì)于同一路段的施工作業(yè)，在同樣交通量的情況下，兩種方案的延誤時(shí)間有很大的差別，中國(guó)規(guī)程方案的延誤時(shí)間高出美國(guó)規(guī)程方案177.5%。兩種方案僅在警告區(qū)限速和上游過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度方面存在較大差異，因此可以初步斷定兩者對(duì)于作業(yè)控制區(qū)的通暢性存在較大影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

本研究通過(guò)仿真對(duì)比分析可以得到以下結(jié)論：（1）JTG H30規(guī)定的交通組織方案在警告區(qū)、上游過(guò)渡區(qū)的安全性及作業(yè)控制區(qū)通暢性均低于上游過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度較長(zhǎng)、采用逐級(jí)限速的美國(guó)規(guī)程方案。（2）限速措施，包括限速值和限速措施對(duì)警告區(qū)安全性影響較大。警告區(qū)僅設(shè)置一塊60km/h的限速標(biāo)志牌，車(chē)輛減速梯度較大，不利于行車(chē)安全。增設(shè)標(biāo)志牌，施行逐級(jí)限速可以使車(chē)輛限速在較長(zhǎng)的距離內(nèi)分階段完成，較大幅度的降低車(chē)輛的減速梯度和制動(dòng)減速度。（3）上游過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度對(duì)上游過(guò)渡區(qū)安全性及道路通暢性影響較大。適當(dāng)增大上游過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度，由于駕駛員收到警告和提示信息的時(shí)間提前，處理信息和減速操作時(shí)間提前，車(chē)輛可提前采取減速措施，車(chē)輛換道距離也得以增加，使得車(chē)輛行駛的安全性增加。另外增加過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度也可以防止大量車(chē)輛減速造成的局部堵塞，減小行程延誤，提高通暢性。

因此，根據(jù)以上結(jié)論，在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)區(qū)養(yǎng)護(hù)管理時(shí)，要提高警告區(qū)安全性和上游過(guò)渡區(qū)安全性可分別通過(guò)改變限速措施和上游過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度得以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)?shù)缆范氯麌?yán)重時(shí)，可適當(dāng)增加上游過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度減小延誤時(shí)間，提高道路通暢性。根據(jù)不同的需要改變作業(yè)區(qū)的設(shè)置，提高公路的養(yǎng)護(hù)管理水平。

參考文獻(xiàn)

[1]王強(qiáng)，王顯璞.高速公路養(yǎng)護(hù)施工區(qū)限速控制研究[J].交通信息與安全，2010，28（153）：124-129.

[2]徐吉謙，陳學(xué)武.交通工程總論[M].北京：人民交通出版社，2008：54.