探讨高速公路建设施工阶段的交通安全组织

赵 昆

（重庆高速巫云开建设有限公司,重庆 401100）

0 引言

随着社会经济的快速发展，在高速公路建设施工过程中，为有效保证施工期间的交通安全和交通效率，需建立科学的安全交通组织体系，采用合理的交通安全评价指标体系、交通组织方案[1-3]。该研究针对高速公路建设施工期间的交通组织管理问题展开深入探讨，以找到切实可行的交通组织管理方案。

1 安全交通组织体系

通过专业测量工具测得高速公路的关键性能指标，再基于交通组织模型建立高效的项目施工期间交通安全组织体系，具体见图1。

图1 交通安全组织体系图

交通安全组织体系采用分层结构，包括指标层、模型层、综合层，其中指标层的任务是采集高速公路的关键指标参数，并对数据进行初步研判；模型层的任务是基于指标参数研判对原有模型进行完善，得到更加科学合理的交通组织方案；综合层的任务是及时给出交通疏导建议和交通安全运行等级[4]。高速公路交通安全评价指标体系见图2。

图2 高速公路交通安全评价指标体系

2 交通组织模型分析

项目施工阶段，高速公路各段交通情况有所不同，需结合具体路段的线型坡度、环境指数、交通负荷等评估其交通安全状况[5]。该文采用模糊分析法建立交通安全评价模型，以评估道路交通安全状况。基于评价确定的交通安全系数完善模型，最终得到科学合理的交通组织方案。

2.1 交通安全评价模型

当前应用较多的综合评价模型主要包括两类：指标数值评价；指标属性评价。而指标数值的隶属度计算是模糊分析法的关键，需针对关键指标构建相应的隶属函数，得到标准化指标。基于各指标的主要特征综合评价指标的隶属度函数[6-7]。隶属函数按照指标类型可分为成本型隶属函数、效益型隶属函数；根据函数结构形式可分为三角函数、梯形函数、矩形函数、指数函数、曲线函数等。

根据现有研究结果，三角函数、曲线函数均能实现评价结论的隶属度向量离散化，相对于其他类型的隶属函数，模糊度更低[8]。因此，按照高效简便的原则，高速公路建设项目施工期间的交通安全评价指标体系采用三角形隶属函数确定指标属性值，相关模型构建步骤如下：

（1）指标集构建，采用模糊综合分析法建立项目施工期间的交通安全评价指标体系目标层矩阵：

U={U1，U2，U3，U4}{交通特征，司机特征，交通基础设施，其他因素}。

（2）各指标影响因素定义Uij，如U2={U21，U22，U23}{视觉因素，心理因素，视距因素}。

（3）明确各指标权重，通过专家打分建立指标权重矩阵W。

（4）建立评语集{优，良，中，较差，差}，运用三角隶属函数建立评价矩阵Ri。建立总评价矩阵R及指标权重矩阵W，得到模糊评价向量S=W·R，最终得到评价分级。

2.2 交通组织模型

施工过程中需考虑道路交通汇合点等特殊路段的交通安全风险，车辆汇合路段时往往需降低车速直至匀速行驶。因此，交通引导点到汇合点的距离不能小于车辆减速距离[9]。减速过程曲线见图3，图中jmax表示车辆逐渐减速到匀速；a点表示出现交通安全事故；b点表示开始刹车；c点表示开始减速；d点表示速度逐渐降低至匀速；e点表示保持匀速行驶。

图3 车辆减速过程图

tr——司机的反应时间；ta——刹车操作时间；ts——车辆减速至匀速的时间；tv——保持匀速的时间；v1——车辆的初始速度；v2——车辆从减速至匀速的平均速度；φ1——路面摩擦系数；d0——安全车距。可计算出车辆的最小减速距离：

根据公式计算结果优化安全评价等级，建立评价等级矩阵A={优0.9，良0.7，中0.5，较差0.3，差0.1}，评价等级为良以上时，施工对行车安全的影响较小，司机反应时间tz更短。

司机的定义安全反应时间tz=（1-Ai）·2s；式中2s需根据实际的车速和减速过程确定，车辆最小减速距离:

3 验证分析

3.1 道路行车安全分析

（1）指标属性值：项目施工阶段的评语值需通过数据分析、现场调查以及专家打分确定，高速公路交通安全指标评语见表1。

表1 交通安全指标评语

（2）指标权重：通过专家打分方式确定各指标权重，建立判断矩阵，计算指标权重，并检验一致性，确保满足CR＜0.1。最后进行加权平均得到最合理的指标权重值，具体见图4。

图4 指标权重体系图

（3）建立模糊矩阵：结合表1所列数据分别建立针对准则层指标的模糊判断矩阵R1、R2、R3、R4。

根据图4可得准则层、二级指标层的相应权值矩阵：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]。

根据公式计算各指标，基于指标计算结果得到模糊综合矩阵：R=[S1，S2，S3，S4]

其中，S1=W1×R1，S2=W2×R2，以此类推。

项目施工阶段交通安全评价结果向量S=W·R。即S=[0.085，0.309，0.368，0.153，0.029]。根据隶属函数评价矩阵各指标，先得到指标的评价数值，建立模糊矩阵；再通过指标权重系数计算模糊矩阵，得到评价等级隶属度矩阵；评价等级取隶属度较高的评价等级。高速公路养建设施工阶段交通安全评价等级的隶属度从大到小依次为中＞良＞较差＞优＞差，评价等级“中”的隶属度最大为0.368，评价等级“良”的隶属度为0.309，因此，交通安全等级为中。

3.2 道路交通组织分析

车辆最小减速距离计算公式为：

式中，v1——车辆初始速度，大小为76.8 km/h；v2——车辆从减速到匀速阶段的平均速度，大小为30 km/h；交通安全等级为“中”，驾驶员反应时间tr为1.2 s，定义安全反应时间tz=（1-0.5）·2s=1s；刹车操作时间ta取0.1 s；车辆从减速到保持匀速的时间ts取0.2 s；路面附着系数φ取0.4；安全车距d0取10 m，由此计算出车辆的最小减速距离为110 m。

3.3 模型仿真分析

借助VISSIM构建路网仿真模型，交通量取3 156 pcu/h、大车占比取1∶4，针对高速公路各交通引导点做仿真分析，得到交通延误时间，具体见表2。

表2 交通延误时间表

考虑到道路交通构成中包含大型货车，为确保行车安全，根据交通延误时间在施工场地200 m处设交通引导点。通过VISSIM、SSAM软件对交通状况进行仿真分析，得到交通冲突数据，具体见表3。

表3 交通冲突数据

基于交通冲突数据可知，施工场地200 m处的交通状况趋于稳定，结合交通延误时间提出在交通汇合点的200 m位置设引导点，以优化车辆通行。

4 结论

综上所述，根据交通安全评价结果可知，该建设项目施工阶段交通安全等级为中级，在现有交通运行环境下无法有效保障行车安全，造成交通组织混乱、交通事故易发问题，影响整体施工。利用交通安全评价等级了解道路交通安全状况，用VISSIM+SSAM对施工期间的交通组织节点进行综合仿真分析，实现交通组织架构的优化，有效提高车辆减速过程中的通行效率，保障施工期间的道路交通安全及通行。该次建立的交通安全组织模型评价体系，可为高速公路建设施工期间交通组织提供可行建议，同时具有良好的经济性。