探討高速公路建設(shè)施工階段的交通安全組織

趙 昆

（重慶高速巫云開(kāi)建設(shè)有限公司,重慶 401100）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在高速公路建設(shè)施工過(guò)程中，為有效保證施工期間的交通安全和交通效率，需建立科學(xué)的安全交通組織體系，采用合理的交通安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、交通組織方案[1-3]。該研究針對(duì)高速公路建設(shè)施工期間的交通組織管理問(wèn)題展開(kāi)深入探討，以找到切實(shí)可行的交通組織管理方案。

1 安全交通組織體系

通過(guò)專業(yè)測(cè)量工具測(cè)得高速公路的關(guān)鍵性能指標(biāo)，再基于交通組織模型建立高效的項(xiàng)目施工期間交通安全組織體系，具體見(jiàn)圖1。

圖1 交通安全組織體系圖

交通安全組織體系采用分層結(jié)構(gòu)，包括指標(biāo)層、模型層、綜合層，其中指標(biāo)層的任務(wù)是采集高速公路的關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步研判；模型層的任務(wù)是基于指標(biāo)參數(shù)研判對(duì)原有模型進(jìn)行完善，得到更加科學(xué)合理的交通組織方案；綜合層的任務(wù)是及時(shí)給出交通疏導(dǎo)建議和交通安全運(yùn)行等級(jí)[4]。高速公路交通安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見(jiàn)圖2。

圖2 高速公路交通安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2 交通組織模型分析

項(xiàng)目施工階段，高速公路各段交通情況有所不同，需結(jié)合具體路段的線型坡度、環(huán)境指數(shù)、交通負(fù)荷等評(píng)估其交通安全狀況[5]。該文采用模糊分析法建立交通安全評(píng)價(jià)模型，以評(píng)估道路交通安全狀況?；谠u(píng)價(jià)確定的交通安全系數(shù)完善模型，最終得到科學(xué)合理的交通組織方案。

2.1 交通安全評(píng)價(jià)模型

當(dāng)前應(yīng)用較多的綜合評(píng)價(jià)模型主要包括兩類：指標(biāo)數(shù)值評(píng)價(jià)；指標(biāo)屬性評(píng)價(jià)。而指標(biāo)數(shù)值的隸屬度計(jì)算是模糊分析法的關(guān)鍵，需針對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)構(gòu)建相應(yīng)的隸屬函數(shù)，得到標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)?；诟髦笜?biāo)的主要特征綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度函數(shù)[6-7]。隸屬函數(shù)按照指標(biāo)類型可分為成本型隸屬函數(shù)、效益型隸屬函數(shù)；根據(jù)函數(shù)結(jié)構(gòu)形式可分為三角函數(shù)、梯形函數(shù)、矩形函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、曲線函數(shù)等。

根據(jù)現(xiàn)有研究結(jié)果，三角函數(shù)、曲線函數(shù)均能實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)結(jié)論的隸屬度向量離散化，相對(duì)于其他類型的隸屬函數(shù)，模糊度更低[8]。因此，按照高效簡(jiǎn)便的原則，高速公路建設(shè)項(xiàng)目施工期間的交通安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系采用三角形隸屬函數(shù)確定指標(biāo)屬性值，相關(guān)模型構(gòu)建步驟如下：

（1）指標(biāo)集構(gòu)建，采用模糊綜合分析法建立項(xiàng)目施工期間的交通安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系目標(biāo)層矩陣：

U={U1，U2，U3，U4}{交通特征，司機(jī)特征，交通基礎(chǔ)設(shè)施，其他因素}。

（2）各指標(biāo)影響因素定義Uij，如U2={U21，U22，U23}{視覺(jué)因素，心理因素，視距因素}。

（3）明確各指標(biāo)權(quán)重，通過(guò)專家打分建立指標(biāo)權(quán)重矩陣W。

（4）建立評(píng)語(yǔ)集{優(yōu)，良，中，較差，差}，運(yùn)用三角隸屬函數(shù)建立評(píng)價(jià)矩陣Ri。建立總評(píng)價(jià)矩陣R及指標(biāo)權(quán)重矩陣W，得到模糊評(píng)價(jià)向量S=W·R，最終得到評(píng)價(jià)分級(jí)。

2.2 交通組織模型

施工過(guò)程中需考慮道路交通匯合點(diǎn)等特殊路段的交通安全風(fēng)險(xiǎn)，車輛匯合路段時(shí)往往需降低車速直至勻速行駛。因此，交通引導(dǎo)點(diǎn)到匯合點(diǎn)的距離不能小于車輛減速距離[9]。減速過(guò)程曲線見(jiàn)圖3，圖中jmax表示車輛逐漸減速到勻速；a點(diǎn)表示出現(xiàn)交通安全事故；b點(diǎn)表示開(kāi)始剎車；c點(diǎn)表示開(kāi)始減速；d點(diǎn)表示速度逐漸降低至勻速；e點(diǎn)表示保持勻速行駛。

圖3 車輛減速過(guò)程圖

tr——司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間；ta——?jiǎng)x車操作時(shí)間；ts——車輛減速至勻速的時(shí)間；tv——保持勻速的時(shí)間；v1——車輛的初始速度；v2——車輛從減速至勻速的平均速度；φ1——路面摩擦系數(shù)；d0——安全車距?？捎?jì)算出車輛的最小減速距離：

根據(jù)公式計(jì)算結(jié)果優(yōu)化安全評(píng)價(jià)等級(jí)，建立評(píng)價(jià)等級(jí)矩陣A={優(yōu)0.9，良0.7，中0.5，較差0.3，差0.1}，評(píng)價(jià)等級(jí)為良以上時(shí)，施工對(duì)行車安全的影響較小，司機(jī)反應(yīng)時(shí)間tz更短。

司機(jī)的定義安全反應(yīng)時(shí)間tz=（1-Ai）·2s；式中2s需根據(jù)實(shí)際的車速和減速過(guò)程確定，車輛最小減速距離:

3 驗(yàn)證分析

3.1 道路行車安全分析

（1）指標(biāo)屬性值：項(xiàng)目施工階段的評(píng)語(yǔ)值需通過(guò)數(shù)據(jù)分析、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查以及專家打分確定，高速公路交通安全指標(biāo)評(píng)語(yǔ)見(jiàn)表1。

表1 交通安全指標(biāo)評(píng)語(yǔ)

（2）指標(biāo)權(quán)重：通過(guò)專家打分方式確定各指標(biāo)權(quán)重，建立判斷矩陣，計(jì)算指標(biāo)權(quán)重，并檢驗(yàn)一致性，確保滿足CR＜0.1。最后進(jìn)行加權(quán)平均得到最合理的指標(biāo)權(quán)重值，具體見(jiàn)圖4。

圖4 指標(biāo)權(quán)重體系圖

（3）建立模糊矩陣：結(jié)合表1所列數(shù)據(jù)分別建立針對(duì)準(zhǔn)則層指標(biāo)的模糊判斷矩陣R1、R2、R3、R4。

根據(jù)圖4可得準(zhǔn)則層、二級(jí)指標(biāo)層的相應(yīng)權(quán)值矩陣：1）W1=[0.252，0.332，0.191，0.225]；2）W2=[0.376，0.484，0.140]；3）W3=[0.195，0.604，0.201]；4）W4=[0.32，0.68]；W=[0.404，0.204，0.286，0.106]。

根據(jù)公式計(jì)算各指標(biāo)，基于指標(biāo)計(jì)算結(jié)果得到模糊綜合矩陣：R=[S1，S2，S3，S4]

其中，S1=W1×R1，S2=W2×R2，以此類推。

項(xiàng)目施工階段交通安全評(píng)價(jià)結(jié)果向量S=W·R。即S=[0.085，0.309，0.368，0.153，0.029]。根據(jù)隸屬函數(shù)評(píng)價(jià)矩陣各指標(biāo)，先得到指標(biāo)的評(píng)價(jià)數(shù)值，建立模糊矩陣；再通過(guò)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)計(jì)算模糊矩陣，得到評(píng)價(jià)等級(jí)隸屬度矩陣；評(píng)價(jià)等級(jí)取隸屬度較高的評(píng)價(jià)等級(jí)。高速公路養(yǎng)建設(shè)施工階段交通安全評(píng)價(jià)等級(jí)的隸屬度從大到小依次為中＞良＞較差＞優(yōu)＞差，評(píng)價(jià)等級(jí)“中”的隸屬度最大為0.368，評(píng)價(jià)等級(jí)“良”的隸屬度為0.309，因此，交通安全等級(jí)為中。

3.2 道路交通組織分析

車輛最小減速距離計(jì)算公式為：

式中，v1——車輛初始速度，大小為76.8 km/h；v2——車輛從減速到勻速階段的平均速度，大小為30 km/h；交通安全等級(jí)為“中”，駕駛員反應(yīng)時(shí)間tr為1.2 s，定義安全反應(yīng)時(shí)間tz=（1-0.5）·2s=1s；剎車操作時(shí)間ta取0.1 s；車輛從減速到保持勻速的時(shí)間ts取0.2 s；路面附著系數(shù)φ取0.4；安全車距d0取10 m，由此計(jì)算出車輛的最小減速距離為110 m。

3.3 模型仿真分析

借助VISSIM構(gòu)建路網(wǎng)仿真模型，交通量取3 156 pcu/h、大車占比取1∶4，針對(duì)高速公路各交通引導(dǎo)點(diǎn)做仿真分析，得到交通延誤時(shí)間，具體見(jiàn)表2。

表2 交通延誤時(shí)間表

考慮到道路交通構(gòu)成中包含大型貨車，為確保行車安全，根據(jù)交通延誤時(shí)間在施工場(chǎng)地200 m處設(shè)交通引導(dǎo)點(diǎn)。通過(guò)VISSIM、SSAM軟件對(duì)交通狀況進(jìn)行仿真分析，得到交通沖突數(shù)據(jù)，具體見(jiàn)表3。

表3 交通沖突數(shù)據(jù)

基于交通沖突數(shù)據(jù)可知，施工場(chǎng)地200 m處的交通狀況趨于穩(wěn)定，結(jié)合交通延誤時(shí)間提出在交通匯合點(diǎn)的200 m位置設(shè)引導(dǎo)點(diǎn)，以優(yōu)化車輛通行。

4 結(jié)論

綜上所述，根據(jù)交通安全評(píng)價(jià)結(jié)果可知，該建設(shè)項(xiàng)目施工階段交通安全等級(jí)為中級(jí)，在現(xiàn)有交通運(yùn)行環(huán)境下無(wú)法有效保障行車安全，造成交通組織混亂、交通事故易發(fā)問(wèn)題，影響整體施工。利用交通安全評(píng)價(jià)等級(jí)了解道路交通安全狀況，用VISSIM+SSAM對(duì)施工期間的交通組織節(jié)點(diǎn)進(jìn)行綜合仿真分析，實(shí)現(xiàn)交通組織架構(gòu)的優(yōu)化，有效提高車輛減速過(guò)程中的通行效率，保障施工期間的道路交通安全及通行。該次建立的交通安全組織模型評(píng)價(jià)體系，可為高速公路建設(shè)施工期間交通組織提供可行建議，同時(shí)具有良好的經(jīng)濟(jì)性。