石安高速改擴建區(qū)域交通組織分析

盧健明，周紅梅

（武漢理工大學(xué) 交通學(xué)院，湖北 武漢 430063）

石安高速改擴建區(qū)域交通組織分析

盧健明，周紅梅

（武漢理工大學(xué) 交通學(xué)院，湖北 武漢 430063）

以京港澳石安段高速公路改擴建項目為依托，對石安高速公路改擴建區(qū)域交通組織影響因素進行分析，提出可以優(yōu)化處理、主動引導(dǎo)改擴建區(qū)域交通組織的策略，針對改擴建區(qū)域自身特點，利用周邊路網(wǎng)設(shè)計分流方案、限速方案，同時兼顧周邊路網(wǎng)整治和臨時交通工程設(shè)置，提高道路的通暢性和安全性，為改擴建區(qū)域交通組織提供了強有力的保障。

高速公路；改擴建；區(qū)域交通組織

1 引言

在針對高速公路實行改擴建工程時，道路車輛的通行容易受到作業(yè)區(qū)施工維護以及工人和設(shè)施的影響，從而使得改擴建區(qū)域的公路網(wǎng)通行能力極大降低，所以要重視改擴建施工區(qū)域內(nèi)的交通組織。目前，國外的Richards.S.H.和Dudek.C.L.主要研究了高速公路養(yǎng)護施工管理的相關(guān)策略[1]，并且進一步研究了高速公路作業(yè)區(qū)的通行能力[2]。Yi Jiang通過針對四車道的印第安納高速公路進行實地測試得到的數(shù)據(jù)，分別針對非擁堵和擁堵情景下改擴建作業(yè)區(qū)的道路通行能力、車輛速度和車輛的整體疏散率展開了研究[3]。國內(nèi)的張豐焰等人針對高速公路施工區(qū)域的交通組織進行了初步理論研究[4]，李永義主要研究了高速公路改擴建路段各個控制段的長度、限速要求以及安全設(shè)施的布置等[5]。然而，他們沒有深入研究高速公路施工路段在不同交通組織方式下的道路通行能力。當(dāng)前國內(nèi)高速公路進行施工實行的交通組織方案大都參考《高速公路交通安全設(shè)施設(shè)計技術(shù)規(guī)范（JTJ074-2003）》等強制性規(guī)范以及當(dāng)?shù)夭块T設(shè)定的管理辦法[5]。但以上規(guī)范規(guī)定僅是簡要規(guī)定了高速公路作業(yè)區(qū)的施工作業(yè)要求并且僅對布設(shè)相關(guān)的安全設(shè)施給予指導(dǎo)性建議，缺乏對道路行車特點、工程施工規(guī)模和道路交通量等關(guān)鍵因素的充分考量。從石家莊到磁縣（冀豫界）段為京港澳高速河北段的主要組成部分，石磁段自1997年底完成建設(shè)并通車后，道路交通量快速增長，道路的服務(wù)水平已經(jīng)漸漸飽和。為滿足道路日益增長的交通需求，2011年底對其進行改擴建，并于2014年底全面建成竣工?；诖?，本文通過針對石安高速改擴建區(qū)域進行交通分析，提出與之對應(yīng)的交通組織方案，緩解改擴建區(qū)域交通通行壓力，保障路段通行能力。

2 改擴建區(qū)域交通組織影響因素分析

2.1 交通量對區(qū)域交通組織的影響

對高速公路改擴建作業(yè)區(qū)域內(nèi)的交通組織有重要影響的因素較多，交通量就是當(dāng)中最為重要的影響因素之一[6]。交通量影響施工區(qū)域交通流組織主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

一是區(qū)域交通量的大小對區(qū)域道路交通流組織的影響。為保障施工順利進行和車輛運營安全，高速公路在進行改擴建過程中的施工區(qū)段通常采取封閉半幅道路措施，這說明將舊有雙向車道的交通量全都移向到另外半幅道路上，交通量的突然增長會給改擴建施工區(qū)段的交通組織帶來極大壓力并留下事故隱患。交通量的大小可利用交通流飽和度表示[7]。

二是交通量的結(jié)構(gòu)即道路中不同車型的比例對區(qū)域道路交通流組織的影響。車輛類型按《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2003）中規(guī)定可按小客車、中型車、大型車和拖掛車四種車型進行劃分。根據(jù)相關(guān)研究，中型車、大型車、拖掛車所占比例大小會對道路的通行能力帶來較大影響。對高速公路進行改擴建這個過程會使道路通行能力降低，其中大車率是其中比較重要的因素之一[8]。大型車需要占據(jù)道路較大空間，并且相對于小型車，其加減速要慢，所以大型車在交通流中的比例將對道路交通造成較大影響。故有必要控制道路交通流中的大型車比例，主要包括中型車、大型車和拖掛車。

2.2 區(qū)域公路網(wǎng)布局對交通組織的影響

除了交通量，改擴建作業(yè)區(qū)域內(nèi)公路網(wǎng)的布局情況也是影響施工路段交通組織的主要因素之一。區(qū)域公路網(wǎng)可以在高速公路進行改擴建作業(yè)期間分擔(dān)施工路段的交通量[9]。區(qū)域公路網(wǎng)布局對施工期間路段交通流組織的影響分析可概括如下：

（1）路網(wǎng)范圍確定。明確區(qū)域路網(wǎng)受改擴建工程施工影響的直接影響范圍，忽略間接影響區(qū)域的路網(wǎng)，這是明確改擴建區(qū)域路網(wǎng)分流節(jié)點的重要依據(jù)。

（2）周圍公路網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的調(diào)查分析。通過實地調(diào)研獲取改擴建區(qū)域周圍公路網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通常涉及高速公路改擴建施工道路等級、過往車型構(gòu)成、交通量大小和道路通行能力。

（3）公路網(wǎng)內(nèi)運輸通道利用率。公路運輸通道有著密度大、運輸效率高等特點并且在運量、速度、服務(wù)水平上具有較大優(yōu)勢，是行政經(jīng)濟區(qū)域內(nèi)整個運輸系統(tǒng)極為重要的組成部分，承受地區(qū)范圍內(nèi)大部分的客貨運輸任務(wù)。如果針對重要高速公路干道進行改擴建，這將對地區(qū)區(qū)域性運輸通道的整體車輛通行效率和道路服務(wù)水平造成較大影響。其中改擴建方案的重要參考指標(biāo)主要是公路運輸通道的利用問題。改建舊有公路可再次利用通道資源，這樣不僅可以提高改擴建區(qū)域路網(wǎng)的整體通行能力和服務(wù)水平，并且使得區(qū)域經(jīng)濟帶跟公路間的聯(lián)系得到增強，同時可給未來新建道路預(yù)留通道走廊。

（4）公路網(wǎng)連通度。公路網(wǎng)連通度即在公路網(wǎng)布局區(qū)域范圍內(nèi)各個節(jié)點依賴公路彼此連通的強度。實現(xiàn)公路網(wǎng)連通需要其他公路與主干道進行連接，因此區(qū)域的主干道在整個公路網(wǎng)連通中發(fā)揮極其重要的作用。不同等級的公路組合構(gòu)成了公路網(wǎng)，區(qū)域的高速公路作為路網(wǎng)主干道，低等級公路則作為路網(wǎng)的基礎(chǔ)框架，高速公路通過與低等級公路串聯(lián)起來構(gòu)成了整個公路網(wǎng)。如果一些區(qū)域公路網(wǎng)的連通度較高，通過改擴建舊路不僅可以減少對道路交通流的影響，也便于交通組織。

2.3 施工組織方案對交通組織的影響

改擴建過程中的施工組織方案是影響施工路段交通組織的主要因素之一，因此它是交通流通組織方案的設(shè)計條件和基礎(chǔ)[10]。將以往改擴建組織方案和施工經(jīng)驗進行總結(jié)得到具體的改擴建區(qū)域施工組織方案分類見表1。每個施工建設(shè)項目都有各自特點，包括優(yōu)勢和劣勢，故制定改擴建作業(yè)區(qū)域的施工組織方案必須要跟交通組織方案結(jié)合一起考慮。

2.4 區(qū)域交通組織策略

（1）按點線面層次組織。從系統(tǒng)工程角度分析并考慮改擴建工程影響范圍，改擴建施工期間的交通組織可從點線面這三個層次進行組織：首先是區(qū)域交流組織，即把整個公路網(wǎng)布局考慮進來的面層交通流組織，通過分析高速公路在改擴建過程中施工影響范圍內(nèi)的道路交通流分配問題并制定交通流分流方案；其次是線層交通流組織，主要分析改擴建施工作業(yè)期間的交通流組織，具體分析主線路基路面在施工期間的內(nèi)部交通流調(diào)節(jié)和車速限制等管制措施；最后是點層交通組織，主要分析改擴建工程具體施工關(guān)鍵點的交通組織，這些關(guān)鍵點具體為高速公路的收費站、隧道、橋梁工程、高填深挖以及交叉工程等特殊路段[11]。

（2）按遠中近結(jié)構(gòu)組織。以宏觀角度分析整個道路網(wǎng)，可將交通分流點按三個級別進行設(shè)置，即以遠端分流為主的交通組織、以中端控制為主的交通組織以及以近端管理為主的交通組織。遠端交通組織作為一種相對較為靈活的交通管理措施，能夠?qū)嵤┌l(fā)布交通信息，讓駕駛員可以分流到合適的道路，從而減少改擴建期間的交通壓力；中端交通組織以強制性的交通管理措施為主，主要針對主線施工路段的出入點進行交通分流；近端管理交通組織則具體管理施工區(qū)域的交通流，注重考慮整個交通組織方案的微觀層面，主要包括了瓶頸路段的交通管理策略和交通流運行策略。

表1 改擴建區(qū)域施工組織方案分類

3 項目所在區(qū)域路網(wǎng)現(xiàn)狀

南北縱向主要道路：京港澳高速公路、國道G107、國道G106、大廣高速；東西橫向主要道路：G307、G308、G309、石太高速、黃石高速、邢汾高速、青銀高速、青蘭高速、邢臨高速。

2010年改擴建影響區(qū)域分流路網(wǎng)的現(xiàn)狀交通量如圖1和圖2所示。影響區(qū)內(nèi)主要道路的平均日交通量以及道路高峰小時交通量的飽和度集中在0.25-0.0.75間，而京港澳高速石磁段的交通量飽和度在0.5以上甚至達到0.75，為滿足未來道路日益增長的交通需求，有必要進行改擴建。相關(guān)路網(wǎng)均未達到完全飽和，可以在交通分流中發(fā)揮作用，同時路網(wǎng)在空間分布上較為均勻，不同道路間的距離相差較小。

現(xiàn)狀分流道路技術(shù)等級及車道數(shù)如圖3所示。改擴建影響區(qū)內(nèi)的主要道路通行車道數(shù)基本在高速4車道以上，道路技術(shù)等級較高。南北向的京昆高速和G106車道數(shù)為高速6車道。

現(xiàn)狀分流路網(wǎng)服務(wù)水平如圖4所示。除了東西向的G307、邢臨高速、G309、保滄高速段和南北向的京昆高速、G106的道路服務(wù)水平達到高速一級外，改擴建影響區(qū)內(nèi)其他主要道路的服務(wù)水平基本在國道二級以上，服務(wù)水平較高。但是也可看出，作為國家南北向重要干道的京港澳高速石磁段道路服務(wù)水平處在國道三級-二級間，與其他國家重要干道相比，路況亟需改進。

4 分流方案

4.1 交通組織保通方案

高速公路改擴建實行道路分幅分時段施工、部分時段更換為雙向兩車道的保通方案可在道路進行改擴建期間某個最不好時段讓雙向兩車道順利通行得到保證；除此時段，其他時間施工區(qū)域內(nèi)的車輛都可以按雙向四車道通行。雙向兩車道通行階段建議車速限制為60km/h。保通方案交通組織時段可劃分為以下三個施工時段。

第一時段：維持原有雙向四車道的舊路保通，主要針對全線兩側(cè)的路基和橋涵進行拼寬施工；

第二階段：道路兩個半幅互相交替封閉進行施工，即另半幅沒有進行施工的路面維持雙向兩車道暢通；

第三時段：前期擴建完成后的半幅路面實現(xiàn)雙向四車道通行，在這期間另半幅未完工道路繼續(xù)施工。

4.2 京港澳高速互通間流量

（1）路段交通量。根據(jù)歷年路段交通量及其發(fā)展情況，并結(jié)合2010年京港澳高速沿線各個互通出入口的交通量數(shù)據(jù)，得出2010年京港澳高速公路（石安段）路段交通流量，見表2。2010年京港澳高速公路（石安段）路段交通量方向不均勻系數(shù)在0.5左右，表明該路段南北方向上的往返兩個方向交通量基本是平衡的。同時在該路段中，從高邑-柏鄉(xiāng)到邢臺南-沙河的高速公路路段雙向交通量平均達到37 238pcu/d，比其他路段交通量要大得多，整個京港澳高速公路（石安段）交通量分布以該路段區(qū)域為中線呈正太分布。

（2）車型構(gòu)成。根據(jù)收費公路運營車型種類劃分標(biāo)準(zhǔn)，公路車輛按各自的用途歸類為客車和貨車，他們的運行特點和交通影響各不相同。考慮到交通強制分流的可操作性，將道路上行駛的車輛分為小型、中型和大型的客貨車以及重型、特大型貨車八類；石安高速公路車型占比見表3。小型和中型（客貨車）在石安高速公路所占比例最大，兩者比例和最高達到90%左右；同時，小型和大型的客貨車以及重型貨車均呈逐漸增長趨勢，小型車的增長速度相對大型車和重型貨車較快。

圖1 分流路網(wǎng)年平均日交通量

圖2 分流路網(wǎng)現(xiàn)狀高峰小時交通量

圖3 現(xiàn)狀分流道路技術(shù)等級及車道數(shù)

圖4 現(xiàn)狀分流路網(wǎng)服務(wù)水平

表2 2010年京港澳高速公路（石安段）現(xiàn)狀路段交通量（單位：pcu/d）

表3 石安高速公路車型比例

4.3 過境交通的分流

（1）分流路徑。對過境交通（石家莊及以北-安陽及以南），主要通過各級媒體宣傳，以及在河北與周邊各省交界主線收費站等處進行信息發(fā)布（設(shè)置誘導(dǎo)點），讓駕駛員在了解施工路段情況后及時選擇合適的路徑，從而達到分流目的。具體見表4。

（2）分流措施。鑒于G4京港澳高速公路石安段在區(qū)域路網(wǎng)中突出的功能和地位，其影響輻射范圍不僅為河北省，并且延伸到山西、河南、山東等鄰近省市。因此，在擬定研究區(qū)域內(nèi)的諸多分流路徑后，須提前在更大范圍內(nèi)的公路網(wǎng)中布設(shè)誘導(dǎo)點，在河北省界外圍提前將分流信息預(yù)告給那些通行需求較大的過境和始發(fā)車輛，從而達到有針對性的交通引導(dǎo)管制作用。根據(jù)區(qū)域路網(wǎng)狀況、分流路線，確定京港澳高速石安段分流點設(shè)置方案。

設(shè)置位置：共設(shè)9個誘導(dǎo)點，見表5，設(shè)置在河北省路網(wǎng)的市級節(jié)點和外省鄰近河北省境內(nèi)入口處。為達到誘導(dǎo)分離過境交通的目的，在各個誘導(dǎo)點發(fā)布集中的交通分流信息并輔以交通疏導(dǎo)措施。主要措施包括：①將大型提示牌（示出河北省路網(wǎng)圖以及改擴建路段）布設(shè)在省界主線的收費站旁邊。②免費發(fā)放單頁河北省路網(wǎng)圖（圖中示出本項目改擴建路段），對分流繞行路徑進行建議。

4.4 區(qū)間交通的分流

（1）分流車型。京港澳高速公路在進行改擴建工程期間需分流七座以上客車（不含七座）及所有貨車。

（2）分流手段。改擴建進行施工作業(yè)期間中發(fā)生交通擁堵的原因，一是由于施工致使道路交通通行能力降低；二是道路發(fā)生擁堵情況時，沒有提供實時的交通分流引導(dǎo)，讓駕駛員可以提前了解擁堵信息并更改合適路線，從而使得路網(wǎng)上的交通量分布不均衡。因此，需要將分流點設(shè)置在適當(dāng)?shù)攸c來管制引導(dǎo)大型車輛以及誘導(dǎo)小型車輛進行分流。一方面將服務(wù)水平較高的路線推薦給駕駛員，充分利用現(xiàn)有公路網(wǎng)輔助緩解交通擁堵；另一方面，這也有利于相關(guān)交通管理部門針對施工路段實行交通管制以及強化分流引導(dǎo)方案等有效措施。

表5 誘導(dǎo)點設(shè)置位置及分流路徑一覽表

5 限速方案與周邊路網(wǎng)整治

5.1 限速方案

高速公路改擴建工程在進行施工作業(yè)期間，制定合理的限速方案是保證交通安全與施工安全的重要措施。

（1）主線限速。各施工階段限行速度，第一階段：針對兩側(cè)路基進行加寬施工時，車速不受限制仍保持120km/h；第二階段：上下行交通均轉(zhuǎn)移至西半幅，東半幅完全封閉施工，此階段限速60km/h，每隔2km設(shè)置一塊車輛限速標(biāo)志；第三階段：施工道路的西半幅實行封閉施工，上下行車輛全部轉(zhuǎn)移至東半幅，中央設(shè)置臨時隔離墩，保證雙向四車道可通行，該階段仍將車速限制為60km/h。

（2）限速措施。施工路段每間隔2km布設(shè)一塊對應(yīng)的限速標(biāo)志。除了需要設(shè)置相應(yīng)的限速標(biāo)線和交通安全標(biāo)志等工程措施外，也須輔以速度監(jiān)控措施、交通警察（車）等來加強限速控制。路段經(jīng)過加寬擴建后，道路交通可實現(xiàn)正常雙向通行并恢復(fù)設(shè)計車速。

5.2 互通區(qū)匝道擴建限速

互通區(qū)在擴建施工期間，原有匝道須進行擴建，必要時需提前設(shè)置臨時便道，匝道限速方案如下：原有匝道車速限制為30km/h，臨時匝道車速限制為20km/h，同時輔以相應(yīng)的交通標(biāo)志標(biāo)線完成車速控制和車流疏導(dǎo)。

5.3 橋梁擴建限速

橋梁在擴建施工期間，橋梁的整體基礎(chǔ)及下部施工、一些跨線橋基礎(chǔ)及下部施工的限速方案為80km/ h。橋梁上部進行拓寬施工以及橋面進行鋪裝施工時需關(guān)閉半幅路面或壓縮車道，另外半幅則保證雙向通行，該階段橋梁擴建限速60km/h，同時輔以必要的交通標(biāo)志標(biāo)線。

5.4 周邊路網(wǎng)整治

京港澳高速在區(qū)域路網(wǎng)中具有突出的交通功能與社會經(jīng)濟作用，項目的建設(shè)期間其通行能力以及對區(qū)域路網(wǎng)的銜接轉(zhuǎn)換功能會受到較大削弱。同時，施工期間的道路交通分流還將進一步加劇區(qū)域公路網(wǎng)的通行壓力。因此，需對項目周邊路網(wǎng)瓶頸路段進行整治，使其能夠承擔(dān)施工期間交通需求，確保交通組織方案的實現(xiàn)。此外，施工期間大量運送筑路材料的車輛將對區(qū)域內(nèi)主要縣鄉(xiāng)道路造成一定程度的破壞，施工結(jié)束后，各施工標(biāo)段需對各自路段內(nèi)道路進行修復(fù)。

6 臨時交通工程

6.1 標(biāo)志標(biāo)線

設(shè)計與設(shè)置臨時交通標(biāo)示是高速公路改擴建工程施工期間交通組織設(shè)計方案中的重要組成部分[12]，是高速公路施工時讓道路在封閉交通的情況得以按時完成擴建工程的重要前提。為了確保通行車輛能安全合理選擇施工區(qū)域的路線，需將必要的交通標(biāo)志設(shè)置在相關(guān)道路和施工路段上。同時還要充分利用大廣高速公路、青銀高速公路、青蘭高速公路的電子情報版發(fā)送關(guān)于交通管制及施工階段等有關(guān)信息，引導(dǎo)車輛按有關(guān)分流路徑通行。

6.2 臨時安全設(shè)施

施工作業(yè)路段需提前布設(shè)相應(yīng)的臨時安全設(shè)施確保改擴建工程的正常施工和車輛的安全通行，這些設(shè)施主要包括：防撞桶、黃閃燈、交通錐、路欄和LED箭頭燈。

6.3 臨時隔離設(shè)施

臨時隔離設(shè)施主要是錐形桶、水泥隔離墩、注水（注沙）的交通隔離墩等。為確改擴建過程安全，根據(jù)各種隔離設(shè)施的特點[12]，臨時隔離設(shè)計擬采用如下原則：（1）主線上針對對向行駛車輛進行隔離時，要采用水泥隔離墩；（2）主線上旁側(cè)仍在進行施工時，必須采用水泥隔離墩對行車區(qū)與施工區(qū)進行隔離；（3）主線上作為路側(cè)臨時安全設(shè)施時，必須采用水泥隔離墩；（4）在匝道（或臨時匝道）施工期間，用于臨時隔離匝道上對向行駛交通時，可采用注水（沙）隔離墩；（5）在無較大安全隱患，僅用于引導(dǎo)行駛路徑或提示施工區(qū)時，可采用錐形桶。

6.4 交通管理及對外協(xié)調(diào)

改擴建施工影響區(qū)域內(nèi)通行的交通流由于道路進行施工作業(yè)已經(jīng)缺乏穩(wěn)定性，所以在作業(yè)期間須在現(xiàn)場布置人員如交警、交通協(xié)管員進行交通管理，同時輔以交通清障設(shè)施管理交通。為了提前告知出行者選擇合適路徑并獲得諒解，改擴建工程在施工前期應(yīng)該將關(guān)于擴建期間的交通封閉及管制措施（包含路段長度、時間和分流措施）公告在有關(guān)媒體和道路主要入口處。通過有線廣播媒體、可變情報板等手段來疏導(dǎo)交通分流，必要時給來往車輛派發(fā)路段分流信息傳單，防止發(fā)生交通擁堵。

7 結(jié)論

以京港澳石安段高速改擴建為例，從改擴建區(qū)域交通組織的影響因素、分流方案、限速方案、臨時交通工程設(shè)置這幾個方面對石安高速公路改擴建工程中區(qū)域交通組織進行研究，結(jié)論如下：（1）以京港澳石安段高速改擴建工程項目作為依托，通過研究改擴建區(qū)域交通組織的影響因素，提出可優(yōu)化解決、積極引導(dǎo)改擴建區(qū)域交通組織的策略，提高了改擴建區(qū)域道路的通暢性和安全性。（2）針對改擴建區(qū)域自身特點，利用改擴建區(qū)域周邊路網(wǎng)設(shè)計分流方案、限速方案同時兼顧周邊路網(wǎng)整治和臨時交通工程設(shè)置，為改擴建區(qū)域施工路段的交通組織提供了強有力的保障。

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Analysis of Traffic Organization in Reconstruction and Extension Area of Shi-An Expressway

Lu Jianming,Zhou Hongmei
(School of Communication,Wuhan University of Technology,Wuhan 430063,China)

In this paper,we analyzed the influence factors of the traffic organization in the reconstruction and extension area of the Shi-An expressway,proposed the strategy to optimize,treat and actively guide the traffic organization and then in view of the characteristics of such area,designed several solutions to improve the connectivity and safety of the expressway.

expressway;reconstruction and extension;regional traffic organization

F512.3

A

1005-152X(2016)12-0014-06

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.12.004

2016-11-06

盧健明（1991-），女，廣西貴港人，碩士，研究方向：交通規(guī)劃；周紅梅（1975-），通訊作者，女，湖北武漢人，博士，副教授，研究方向：綜合運輸、交通運輸規(guī)劃與優(yōu)化決策。