高速公路施工区半幅封闭施工组织技术研究

作     者：金建竖 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姚红云

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：高速公路 半幅封闭施工区 交通组织 VISSIM仿真 

摘      要：从1988年我国第一条高速公路——沪嘉高速建成落地至今已有33年历史,在这期间,我国高速公路发展迅速,国家高速里程早已跃居世界第一,但伴随着飞速发展而来的是道路路面损坏、道路设施老化和通行能力不足等问题,从而高速公路养护和扩建施工成为不可避免的难题。在高速公路封闭施工期间,施工造成的车道数减少、车辆行驶路径改变和施工区限速问题势必导致道路的服务水平降低。因此,既要保护施工的顺利推进,又要保证道路的安全畅通,就必须对施工过程进行全局性的交通组织考虑,这也是本文的研究目的。本文首先从相关文献和施工区的基础理论入手,分析施工区的基本特性和交通特性,高速公路半幅封闭施工区主要分为半幅单向施工区和半幅双向施工区。其次调查分析国内相关道路的交通量数据,为下文的施工区交通组织优化研究提供理论基础和数据支撑。然后阐述了交通组织的原则和交通组织方案的内容,施工区半幅封闭交通组织方案内容主要包括宏观层次上的施工区交通分流、封道时间方案设计和微观层次上的施工区布局方案设计。宏观层次上建立了基于交通效益的封道时间模型和逐层分流方案,并以甬台温高速温州南-万全段为实例论证宏观上的交通组织方案。其次,对高速公路施工区交通组织方案建立了合理的方案评价体系,选定饱和度、路段平均车速、平均延误、交通密度和MSDE值作为施工区交通组织方案的评价指标。微观层次上结合现有研究和规范,基于施工区各个区段自身的作用以数学理论和方法分析研究其长度计算模型。分析近年来高速公路事故致因发现间距不足是高速公路事故的主要原因,因此警告区长度计算方法就从层级限速的角度出发,控制限速区最小长度和限速区之间过渡区长度设定警告区长度;上游过渡区则是基于交通量、限速值等因素研究封闭车道成功汇入非封闭车道的概率,从而设定上游过渡区长度;中间带开口长度主要是针对车辆的S形行车轨迹需满足圆曲线最小半径的要求和考虑驾驶员驾驶经验来推导中间带开口长度计算模型。最后,根据前文的研究和甬台温高速苍南-观美段实地数据,基于VISSIM仿真模拟平台建立两个不同的施工区布局方案模型,对两个方案分别进行服务水平评价和安全性评价,研究发现本文优化方案在服务水平保持与《公路养护安全作业规程》方案相同水平下,施工区安全性（MSDE值）提升了15.45%。