高速公路养护作业警告区长度研究

姚学亮 丁明利/日照交通发展集团有限公司

高速公路养护作业警告区长度研究

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结合高速公路养护作业控制区的特点，采用VISSIM交通仿真软件为理论模拟工具，本文论证了高速公路养护作业警告区设置的必要性，并结合作业特点划分成单车道封闭及单向封闭借道行驶两种工况进行研究。研究提出警告区长度由三部分组成，其中警告区末端车道上拥挤车辆的排队长度对整个警告区长度的影响较大。以单车道封闭和单向封闭借道行驶两种工况为研究对象，提出了不同交通量条件下的警告区长度控制值。

公路养护；作业控制区；警告区长度；排队长度

1.公路养护作业警告区

在高速公路养护作业时，合理的控制区长度既要保证交通的效率，避免长时间的延误及排队状况，又要保证驾驶员及工作人员的安全，同时还要考虑管理成本。在警告区，驾驶员从看到第一块施工作业警告标志后开始注意到前方存在施工区域，驾驶员需要有足够的时间与空间来改变行车状态，因此对于警告区的空间布局尤其长度的研究尤为重要。本文利用仿真技术对不同流量及不同限速情形下的警告区排队长度进行分析，在此基础上，结合逐级限速策略给出不同流量下的警告区的推荐长度。

2.警告区长度研究

JTG H30-2015《公路养护安全作业规程》（以下简称规程）将警告区长度分为3个部分。警告区的最小长度由式1计算。

其中S1可按式2计算：

式中：xqV 、xhV ——分别为限速前、后的车辆行驶车速（km/h）。

由此可计算得出，最终限速80km/h和70km/h的S1值分别为400m和500m。

S2是以速度xhV 行驶的后续车辆在到达警告区下游不会与前面的改道车辆或排队车辆相撞的最小安全距离，可以按照式3计算，计算值列于表1中。

t——驾驶员反应时间，通常取2.5s；

j——道路纵向摩阻系数，取值范围0.29～0.44；

i——道路纵坡，上坡取“+”，下坡取“—”；

g——重力加速度，取9.8m/s2。

表1 S2计算表

S3是工作区地段附近车道上拥挤车辆的排队长度，规程给出：双向四车道当流量不大于1400pcu/h时，S3取400m；流量在1400-1600pcu/h时，S3取1000m；流量在1600-1800pcu/h时，S3取1200m。

以上是规程给出的理论计算结果，可以看出，警告区末端车道上拥挤车辆的排队长度对整个警告区长度的影响较大。

3.双向四车道封闭单侧车道警告区长度

仿真实验表明，两车道流量在小于800pcu/h时排队现象不明显，在1600-1800pcu/h时排队长度急剧增长，因此按照800-1800pcu/h对排队长度进行仿真分析，获得最大排队长度及平均排队长度。限速值取70km/h和80km/h时，警告区平均排队长度及最大排队长度汇总结果如图1与图2所示。

图1 双向四车道封闭单侧车道不同限速不同流量下平均排队长度

图2 双向四车道封闭单侧车道不同限速不同流量下最大排队长度

由上图可以看出，不同限速对相同流量下的排队长度影响不大；两车道流量在小于1300-1400pcu/h时，排队长度比较小且增加缓慢，在流量大于1400pcu/h后，排队长度增加幅度比较大，是因为随着上游到达流率大于单车道通过能力，引起上游车辆排队长度随时间不断增长。

规程规定，设计车度为120km/h，交通量在1400pcu/h及以下的情况下，警告区最小长度为1600m；设计车度为120km/h，交通量在1400-1800pcu/h的情况下，警告区最小长度为2000m。

根据仿真所得排队长度，由规程给出的计算公式计算警告区长度，显然小于上述规定。因此，警告区长度取规程所给最小长度即可满足要求。即：当交通量不大于1400pcu/h时，取1600m；当交通量在1400-1800pcu/h时，取2000m。

4.双向四车道借用对向车道通行警告区长度

针对借用对向车道的情况，利用MSDE指标对警告区内的车流运行状况进行分析，从而对其长度的设置提供理论依据。分别选取限速70km/h及80km/h在流量600pcu/h及1200pcu/h下进行仿真。

图3 双向四车道半幅封闭不同流量、不同限速下MSDE

由以上分析可看出，在各种限速及流量下，单向全封闭车流进入对向车道后警告区内车流的运行特性与没有全封闭时的车流运行特性基本一致，因此，单向全封闭下警告区的长度设置可仍然上述分析进行确定。即：当交通量不大于1400pcu/h时，取1600m；当交通量在1400-1800pcu/h时，取2000m。

5.结语

结合高速公路养护作业控制区的特点，采用VISSIM交通仿真软件为理论模拟工具，本文论证了高速公路养护作业警告区设置的必要性，并结合作业特点划分成单车道封闭及单向封闭借道行驶两种工况进行研究，通过研究得出如下结论：

（1）警告区长度由三部分组成，包括其中警告区末端车道上拥挤车辆的排队长度对整个警告区长度的影响较大。

（2）单车道封闭工况下，不同限速对相同流量下的排队长度影响不大；两车道流量在小于1300-1400pcu/h时，排队长度比较小且增加缓慢，在流量大于1400pcu/h后，排队长度增加幅度比较大。当交通量不大于1400pcu/h时，取1600m；当交通量在1400-1800pcu/h时，取2000m。

（3）单向封闭借道行驶工况下，不同限速及流量下，单向全封闭车流进入对向车道后警告区内车流的运行特性与没有全封闭时的车流运行特性基本一致。当交通量不大于1400pcu/h时，取1600m；当交通量在1400-1800pcu/h时，取2000m。

[1] 金明新等. 高速公路养护作业警告区最小长度和限速标志设置的探析 [J]. 交通标准化，2009（18）：40～44.

[2]《公路养护安全作业规程》JTG H30-2015．北京：人民交通出版社

[3]《道路交通标志和标线》GB5768-2009．北京：中国标准出版社