山區(qū)雙車道公路相鄰作業(yè)區(qū)間距研究*

喬建剛 陳春燕 吳 瓊

(河北工業(yè)大學土木與交通學院 天津 300401)

0 引 言

關于作業(yè)區(qū)的研究，國外在工作區(qū)長度、作業(yè)區(qū)合流等方面，取得了大量的成果，并評價了交通組織后的效果。國內大多針對高速公路，對高速公路的駕車安全提供了理論基礎[1-4]，而對山區(qū)雙車道公路作業(yè)區(qū)目前研究較少[5]。關于相鄰作業(yè)區(qū)的最小間距研究，沒有針對山區(qū)雙車道公路特點進行詳細的研究和規(guī)定，但這些指標是多個作業(yè)區(qū)作業(yè)時的關鍵參數(shù)。目前作業(yè)人員均憑借經驗設定，盲目設置可能導致交替運行效率下降或作業(yè)成本增加。

1 相鄰作業(yè)區(qū)間距計算

為了方便計算與統(tǒng)計，將相鄰作業(yè)區(qū)按照不同的形式將各個斷面進行標記，分別為F1，C，F(xiàn)2。當作業(yè)區(qū)位于不同車道和同一車道，車輛的行駛速度在車輛交替通行的過程中，均有2個加速過程及1個減速過程。但是在同一車道作業(yè)時較不同車道多1個橫向位移，從而在同一車道行車過程中作業(yè)區(qū)相鄰最小間距要大于不同車道的最小相鄰間距，因此，計算同一車道相鄰作業(yè)區(qū)的最小間距可以滿足2種作業(yè)間距。相鄰作業(yè)區(qū)間距計算示意圖見圖1。

L1為離開作業(yè)區(qū)加速至實際速度行駛的距離；L2為平穩(wěn)運行時間內行駛的距離；L3為見到標志牌后的判斷反應時間內行駛的距離；L4為等待對向車道間隙可穿插過程中車輛到達合適位置的時間內車輛的行駛距離；L5為車輛有間隙加速行至作業(yè)區(qū)的距離。圖1 相鄰作業(yè)區(qū)長度的布局Fig.1 Layout of adjacent operating area length

根據(jù)各段加減速運動位移計算，得到相鄰作業(yè)區(qū)間距L的計算見式(1)。

(1)

式中：V0為駛出第一個作業(yè)區(qū)的行駛速度，km/h；v1為正常行駛速度；v2為駛進第二個作業(yè)區(qū)的行駛速度，km/h；t0為駕駛員的反應時間，取2.5 s；t1為發(fā)動機減速時間，取2.5 m/s2；t2為制動器減速時間，取1 s；a0為車輛平均行駛加速度，取2.5 m/s2；a1為發(fā)動機減速度，取1.8 m/s2；a2為制動器減速度，取2.5 m/s2；φ為路面與輪胎間的

附著系數(shù)，按路面在潮濕狀態(tài)下計算，取0.4；ψ為道路阻力系數(shù)，一般道路最大阻力系數(shù)是在0.4～0.7之間浮動；S6為安全距離，一般取5～10 m；Qd為50%的高峰小時交通量，pcu/h。

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)按照大車和小車分別統(tǒng)計，將駕駛員在山區(qū)雙車道公路相鄰作業(yè)區(qū)封閉路段間的85%位車速帶入式(1)計算得到各個距離的值，并得到相鄰作業(yè)區(qū)間距的最小距離為850 m，具體如表1所示。

表1 根據(jù)實驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)得到相鄰作業(yè)區(qū)最小間距值Tab.1 Based on experimental statistics obtained adjacent work area minimum spacing value

2 合理間距的驗證

在整個作業(yè)區(qū)的起始點和終點創(chuàng)建行駛時間檢測點，用Vissim進行仿真，通過延誤占行程時間比例、每段距離的延誤值等參數(shù)研究進行分析。根據(jù)統(tǒng)計調查，大車型比例取10%，20%，30%，40%，50%共5種。

將仿真結果繪制不同的大車比例下的延誤占行程時間比值、每100 m延誤值的規(guī)律圖，見圖2。

圖2 不同大車比例方案下延誤占行程時間比、每100 m延誤規(guī)律圖Fig.2 Delay accounted for the travel time ratio of different cart proportions、delay law every 100 m

由圖2可以看出，延誤占行程時間的比值與每100 m延誤隨著距離的增加均有減小的趨勢，在800 m時延誤占時間比例和每100 m的延誤均明顯減小，之后隨著距離的增加有浮動但較小，在小于800 m時，延誤較大，車輛易造成擁堵，導致事故的發(fā)生，因此，在山區(qū)雙車道公路中，最小間距應大于800 m。

根據(jù)仿真得到的平均車速統(tǒng)計圖，見圖3。

圖3 平均車速隨間距變化規(guī)律圖Fig.3 Average speed with distance variation law

從圖3可見，當間距小于800 m時，車輛駛出第一個作業(yè)區(qū)時處于加速狀態(tài)，在還沒有達到正常行駛速度時駕駛員看到減速標志，之后車輛開始減速行駛，平均車速較?。划旈g距大于800 m后，相鄰兩個作業(yè)的區(qū)間已經足夠駕駛員的加速以及要進入第二個作業(yè)區(qū)時的減速反應時間，整個路段的平均車速加大。在大于800 m后平均車速有上升的趨勢，但變化不大，因此從駕駛員行車的平均車速考慮，取800 m為臨界距離。

理論計算值850 m>800 m，因此，最小間距應取850 m。

3 結 論

合理的山區(qū)雙車道公路大中修作業(yè)區(qū)間距可以確保作業(yè)區(qū)內作業(yè)進度，以及作業(yè)的質量、可以減少項目總工程造價、降低作業(yè)路段車流運行沖突，提高交通流穩(wěn)定性，提高作業(yè)路段車輛的安全性、還可從整體上提高整個作業(yè)路段的車輛運行效率。分析了相鄰作業(yè)區(qū)的長度布局，計算了山區(qū)雙車道公路相鄰作業(yè)區(qū)的最小間距，并通過Vissim進行仿真驗證，綜合理論與仿真結果，最終確定了相鄰作業(yè)區(qū)間的最小間距850 m，為今后山區(qū)雙車道施工提供理論依據(jù)，提高施工效率并降低成本。