（道路与铁道工程专业论文）高速公路大修工程施工区交通组织与应急预案研究.pdf

c o n s t r u c t i o no ft h eh i g h w a ym a i n t e n a n c eo r g a n i z a t i o n a n de m e r g e n c yp l a n si nt h er e g i o n a lt r a f f i c ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e df o rt h ed e g r e eo fm a s t e r c a n d i d a t e ：w a n g l i n s u p e r v i s o r ：p r o f y a n gs h a o w e i c h a n g a nu n i v e r s i t y , x i a n ，c h i n a 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：王林z o l o 年6 月1 0 日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：王春朱铷2 0 年6 月i o 日 导师签名： 铂七哆， 砂rd 年易月厂d 日 摘要 我国上世纪9 0 年代建好的高速公路，在持续快速增长的交通负荷作用下，公路及 其配套设施已出现不同程度的损害和老化，服务水平明显降低，已经不能适应社会经济 快速发展的需要。目前，全国范围内越来越多的高速公路都进入了大修阶段。由于高速 公路大修期间施工路段的拥堵、交通事故频发等严重影响道路安全运行。因此，开展对 高速公路大修工程施工区交通组织和应急预案研究显得十分迫切。 本文结合国内外研究现状，提出了论文研究框架。首先对高速公路大修施工区通行 能力和安全特性进行分析。提出了高速公路大修交通组织原则，分析了各种交通组织方 式的优缺点，对施工路段区段进行划分，针对不同车道数制定了相应的高速公路大修交 通组织方案。在分析施工区限速的基础上，提出了施工区标志的设置方法。 高速公路大修施工区路段交通混乱，尽管采取必要的措施，但仍然不可避的发生各 种紧急情况。当施工区路段发生交通拥堵或交通事故时，应该采取应急处理机制或紧急 救援系统，以保障施工区路段的交通畅通与安全。本文针对国内高速公路施工区事故救 援的现状，提出了高速公路大修交通事故紧急救援的原则，分析了高速公路大修事故紧 急救援体系的构建，并编写了高速公路大修事故救援应急预案，其中对异常天气时的事 故应急预案和危险品事故应急预案进行了分析。 关键词：高速公路、大修、交通组织、交通分流、应急预案 a b s t r a c t t h eh i g h w a y sw h i c hw e r eb u i l d e di n19 9 0 s h a v ed a m a g ea n da g i n gi nd i f f e r e n t d e g r e e s ，谢t l ls i g n i f i c a n t l yr e d u c i n go fl e v e lo fs e v i e c e ，s ot h eh i g n w a ya n di t sf a c i l i t i e sc a nn o t m e e tt h en e e d so fr a p i de c o n o m i cd e v e l o p m e n t a tp r e s e n t ，m o r ea n dm o r eh i g n w a y si nt h e w h o l en a t i o nh a v ee n t e r e dt h es t a g eo ft h em a j o rr e p a i r i nt h em a j o rr e p a i ro ft h eh i g h w a y , s a f e t yo p e r a t i o no ft h er o a dh a sb e e na f f e c t e db e c a u s eo fc o n g e s t i o na n df r e q u e n ta c c i d e n t si n c o n s t r u c t i o ns e c t i o n t h e r e f o r ei ti sn e c e s s a r ya n di m p e r a t i v et h a tw es h o u l d c a r r yo u t t r a f f i co r g a n i z a t i o n sa n de m e r g e n c yp l a n sf o rt h ec o n s t r u c t i o na r e ao f t h em a j o rr e p a i r u n d e rt h en a t i o n a la n di n t e r n a t i o n a lr e s e a r c hs t a t u s ，i nt h i sp a p e ri tc o n f o r m st h ef o c u s a n dd i r e c t i o n f i r s t l yt h i sp a p e rh a sa n a l y s i so ft h et r a f f i cc a p a c i t ya n ds a f e t yp e r f o r m a n c e ， f o l l o w e d 谢mp r o p o s i n gt r a f f i co r g a n i z i n gp r i n c i p l eo fm a j o rr e p a i ro ft h eh i g n w a y ， a n a l y z i n ga d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e s o fv a r i o u st r a f f i co r g a n i z a t i o n ，a tt h es a m et i m e e s t a b l i s h i n gp r o g r a m so f t r a f f i co r g a n i z a t i o no ft h em a j o rr e p a i rp o i n t i n ga td i f f e r e n tn u m b e r s o ft r a v e ll a n ea n dh a v i n ga l la n a l y s i so fs p e e d - l i m i ti nt h ec o n s t r u c t i o na r e aa n ds y s t e m i c l y s t u d y i n gm e t h o d so fs e t t i n gu ps i g n s w h i l et a k i n gn e c e s s a r ym e a s u r e s ，b u ts t i l lc a nn o ta v o i dt h eo c c u r r e n c eo fe m e r g e n c y s i t u a t i o n si nt h ew o r kz o n eo fh i g h w a ym a i n t e n a n c e w h e nt r a f f i cj a m so ra c c i d e n t so c c u ri n t h ew o r kz o n e s ，w es h o u l dt a k ee m e r g e n c yh a n d l i n gm e c h a n i s mo re m e r g e n c yr e s c u es y s t e m f o rt h es a f e t yo fw o r kz o n e i nt h i sp a p e ri to f f e r st h eh i g h w a ym a i n t e n a n c ep r i n c i p l e so ft h e e m e r g e n c yr e p a i ro ft r a f f i ca c c i d e n t s ，h a s a l la n a l y s i so ft h ec o n s t r u c t i o nt h ee m e r g e n c y r e s c u e s y s t e mo fh i g h w a ym a i n t e n a n c ea n de m e r g e n c yp l a n so ft r a f f i c a c c i d e n t sa n d d a n g e r o u sg o o d si n c i d e n t si nt h ea b n o r m a lw e a t h e r p l a n k e yw o r d s ：e x p r e s s w a y ；m a i n t e n a n c e ；t r a f f i co r g a n i z a t i o n ；t r a f f i cd i v e r s i o n ；e m e r g e n c y i i 目录 第一章绪论l 1 1 研究背景及意义1 1 2 国内外研究现状2 1 2 1 国外研究现状2 1 2 2 国内研究现状3 1 3 研究内容及技术路线4 1 3 1 研究内容4 1 3 2 技术路线5 第二章高速公路大修施工路段通行能力与安全特性分析6 2 1 施工路段通行能力分析一6 2 1 1 相关通行能力的概念6 2 1 2 高速公路大修对通行能力的影响6 2 2 施工路段安全特性分析7 2 2 1 高速公路施工区安全影响因素分析7 2 2 2 高速公路施工区事故成因分析8 2 2 3 车速与车速离散性因素9 2 3 本章小结1 1 第三章高速公路大修施工路段交通组织研究1 2 3 1 高速公路大修交通组织方案原则1 2 3 2 高速公路大修交通组织方式1 2 3 2 1 半幅封闭半幅双向通车方案1 3 3 2 2 单幅边通车边施工方案13 3 2 3 完全封闭式施工方案1 5 3 2 4 组合式施工15 3 3 施工路段区段划分1 5 3 4 高速公路大修施工路段交通组织方案1 7 3 4 1 双向4 车道高速公路大修交通组织方案l7 3 4 2 双向6 车道高速公路大修交通组织方案1 9 i i i 3 4 3 双向8 车道高速公路大修交通组织方案2 1 3 5 施工路段的限速2 2 3 5 1 施工路段限速的重要性2 2 3 5 2 施工路段限速的设置2 3 3 6 高速公路大修施工路段标志设置方法2 3 3 6 1 高速公路交通标志视认模型2 3 3 6 2 作业区交通标志设置参数计算2 4 3 6 3 作业区交通标志设置位置2 8 3 7 本章小结3 5 第四章基于路网的大修施工路段交通组织研究3 6 4 1 交通分流概念3 6 4 1 1 交通分流3 6 4 1 2 交通分流与交通组织关系3 6 4 2 高速公路大修工程交通分流的原则3 6 4 3 交通分流层次3 7 4 3 1 路网分流3 7 4 3 2 交通便道分流3 7 4 3 3 施工便道分流3 7 4 4 交通分流方案设计步骤3 7 4 5 交通分流步骤3 9 4 6 分流判断3 9 4 7 分流措施以及注意事项3 9 4 7 1 分流措施3 9 4 7 2 分流注意事项4 1 4 8 本章小结4 1 第五章高速公路大修工程应急预案研究一4 2 5 1 高速公路大修交通事故紧急救援的原则4 2 5 2 高速公路大修交通事故紧急救援体系的构建4 3 5 2 i 管理机构4 3 5 2 2 职能部门4 4 i v 5 2 3 救援队伍4 6 5 3 高速公路大修交通事故应急对策研究4 6 5 4 高速公路大修交通事故紧急救援流程研究4 8 5 5 高速公路大修交通事故紧急救援应急预案4 9 5 5 1 一级救援方案4 9 5 5 2 二级救援方案4 9 5 5 3 三级救援方案5 0 5 6 不良天气下的应急预案分析。51 5 6 1 雨天的救援预案分析5 1 5 6 2 雾天的救援预案分析5 2 5 6 3 雪天的救援预案分析5 2 5 7 危险品事故救援应急预案分析5 3 5 8 本章小结5 4 结论5 5 参考文献5 6 致j 射5 8 v 长安大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 上世纪8 0 年代，中国第一条高速公路，上海至嘉定1 8 5 公里高速公路建成通车， 使中国大陆的高速公路有了零的突破。随着我国经济的快速持续发展，我国高速公路通 车总里程不断增加，到2 0 0 9 年底，高速公路通车总里程已达6 5 万公里，位居世界第二 位，如图1 1 所示。2 0 0 4 年1 2 月1 7 日，国务院审议通过国家高速公路网规划，确 定了国家高速公路网采用放射线与纵横网格相结合的布局形态，包括7 条首都放射线、 9 条南北纵向线和1 8 条东西横向线，即所谓的“7 9 1 8 网 ，届时会形成“首都连接省会、 省会彼此相通、连接主要地市、覆盖重要县市 的高速公路网络，总规模大约为8 万5 千公里，实现东部地区平均3 0 分钟、中部地区平均l 小时、西部地区平均2 小时抵达 高速公路，客货运输的机动性将有显著提升。 7 0 o 6 0 0 0 0 三5 0 0 0 0 器4 一 窨 o3 0 0 0 0 缎 框 2 0 0 1 0 o o 7 6 55 5 一 6 0 3 4 6 。 ， 5 3 13 ， 4 5 3 11 9 一 4 l s 1 3 4 3融 2 9 8 0 0 一 ， 2 5) o 一 1 9 4 5 3 -” 厂 1 b jl 4 一 1 1 6 0 5 i 8 7 3 3 一 ：l l i r 1 ， 第一章绪论 工进度和施工区的安全，还会造成长时间交通拥堵等被动局面。目前的规范和管理办法 只是针对高速公路大修提了一些简单的施工规定和组织方案，还有一些施工区安全设施 布置的方法。但是这些规定和管理办法没有充分考虑大修路段的驾驶员的行为特点、施 工规模及施工作业区对通行能力的影响，所以当前施工区的交通组织方案存在很多不合 理的地方，这导致事故频发，大大降低了高速公路的通行能力及服务水平，对高速公路 的经济效益也产生了很大的影响。因此，对于高速公路大修施工路段的交通组织和应急 预案研究就显得非常迫切。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状 国外欧美发达国家高速公路的建设起步很早，高速公路网络早已建成，因此，对高 速公路施工区的交通组织与交通管理、车速控制与安全保障、通行能力等已经进行了比 较多的研究。美国的德克萨斯州是最早开展对公路施工路段交通安全、交通组织和通行 能力研究的地区，此后美国越来越多的交通部门和研究机构开始对施工路段的专项研 究。 ( 1 ) 公路施工区交通管理措施研究 1 9 8 2 年d u d e k 和r i c h a r d 研究了不同交通管控措施下的事故形态。1 9 8 7 年j a n s o n 等提出了一些减小作业区影响的管理措施，其中包括作业区交通组织的优化，合理的交 通控制方法，合理的车道封闭位置及合理的作业区长度等。1 9 8 8 年r o u p h a i l 等研究了 速度的方差和分布与交通管理措施的综合联系。1 9 9 1 年g a r b e r 和t z o n g - s h i o u 研究了多 车道公路和两车道公路作业区交通管理措施的影响，指出作业区的事故率增长与交通管 理方式有关。1 9 9 5 年h a 和n e m e m 【提出良好的作业区管理措施可以大大降低事故的发 生。2 0 0 3 年c h u n h u n gc h e n 和p a u ls c h o n f e l d 2 1 分析了四车道公路施工段的长度。 ( 2 ) 公路施工区通行能力的研究 1 9 7 0 年k e r m o d e 等在关于高速公路车道封闭的报告中，对短期养护维修作业区的 通行能力做了初步研究。1 9 8 2 年d u d e k 和r i c h a r d s 通过对大量高速公路施工区通行能 力的研究，发表了一份关于德州城市快速路施工区的通行能力研究报告【3 】。随后几年， r a u p h a i l 等、k r a m m e s 和l o p e z 、j i a n g 、k i m 4 l 均通过实验对作业区通行能力进行了大 量的研究，并对影响作业区通行能力的因素进行了分析。研究认为，影响作业区通行能 力的主要因素有：车道封闭形式，未封闭车道的宽度，大型车比例，物理分隔设施，临 时性的施工标志标线，限速，纵坡度等。 2 长安大学硕士学位论文 ( 3 ) 高速公路施工区车速研究 1 9 8 5 年r o u p h a i l 和t i w a r i 研究了施工强度和地点对施工区车辆平均运行速度的影 响，结果得出施工区车辆平均运行速度随施工强度的增加而减小，施工区越靠近行车道， 平均运行速度越小。1 9 8 6 年r i c h a r d 和d u d e k t 5 】进一步确定了在施工区内减速行驶的必 要性，及施工区应通过实施限速来提高行车安全性这一指导方针。1 9 9 9 年j a m e sm i g l e t z 和j e r r y 【6 】对施工路段的限速标准进行了研究，建立了安全水平与限速之间的关系。 ( 4 ) 高速公路施工区交通事故研究 1 9 7 6 年l i s t e 等通过对施工区事故数据的分析，得出施工期间的事故率比施工作业 前增长了1 1 9 。1 9 8 8 年s t a m m e r 研究了美国公路施工区每年的事故死亡数，从1 9 8 2 到1 9 8 7 年，五年内当地公路施工区的死亡人数增长了一倍【7 】。1 9 9 0 年p i g m a n 和a g e n t 依据肯塔基州交通事故资料，对当地公路施工区的交通事故进行分析，发现不同公路上 施工区的交通事故率从3 6 次百万车英里到1 6 0 3 次百万车英里不等。1 9 9 3 年b r y d e n 通过研究得到施工区的安全性不断下降，在所有报道的交通事故中施工区的事故数占 2 - 3 引。1 9 9 9 年p a r t r i c ks b y r d 和g e z ap e s t i 等分析了作业区合流处的交通冲突，认为 事故主要是由强行合流，车道骑跨使其它车辆无法通过，以及两辆大车并排缓慢行驶阻 塞车道而引起的，其中强行合流造成的事故占6 0 【9 】。 目前美国各州都出台了公路施工区交通管理规定，如内布拉斯加州交通局规定 1 5 0 0 f l 处设置车道减少标志，施工区起点处设置闪光箭头导向标志【1 0 1 。美国联邦公路管 理局( f h w a ) 负责出版了一本交通控制设施手册( m u t v d ) 1 1 1 l ，书中针对不同道 路养护维修的特点，制定了相应的交通控制设施设计、使用和设置的一般原则和标准， 这本手册是美国这方面的行业标准。 可以看出，国外对高速公路施工区的交通组织与安全保畅的研究一直在进行，取得 很多成就，但目前为止还没有形成系统的交通组织方法以及评价指标体系。 1 2 2 国内研究现状 国内施工路段的交通组织方面，主要有交通部颁发的公路沥青路面养护技术规范 ( j t j 0 7 3 2 2 0 0 1 ) ，以及各省所属地方部门制定的施工路段管理办法。此外，道路交通 标志标线( g 5 7 6 8 1 9 9 9 ) 1 2 1 和各省制定的交通安全设施设计规范也对施工路段安全标 志的设置作了相应的规定( 如浙江省制定的浙江省地方标准高速公路交通安全设施设 计规范( d b 3 3 7 0 4 2 0 0 8 ) t 1 3 ) ，并给出了部分施工情形下的施工交通组织方案。以及 3 第一章绪论 公安部发布的道路作业交通安全标志( g a l 8 2 1 9 9 8 ) 1 4 】，补充了道路作业人员的着 装和作业车的标记。 近年来随着施工区的交通安全状况的关注，对交通组织方案和交通安全研究也逐渐 展开。1 9 9 5 年吴兵和刘开平对公路施工和养护的安全与对策进行了研究。2 0 0 2 年吴 晓宇【1 6 】提出高架路施工作业区中的警告区、缓冲区、作业区、过渡区和终止区长度的 计算方法。2 0 0 4 年吴新开和吴兵【1 刀提出行车速度控制对提高作业区的安全性起着作用， 并分析了适用于作业区的各种车速控制方法。2 0 0 4 年冯超铭【1 8 】从高速公路大修施工路 段交通安全的角度，分析施工路段的分段组成，阐述施工路段交通标志的设置，介绍了 流动作业车辆的施工安全防护。2 0 0 4 年熊辉和史其信公路作业区前警告标志对车速 的影响进行了分析，通过对距作业区不同距离标志前后的车速研究，并计算车速的平均 值和标准差，结果表明标志离作业区越远车速值越离散，对车速控制越不明显。2 0 0 5 年张丰焰和周伟【2 0 1 提出了在公路建设实施期间，应对交通流进行路径诱导和疏散，并 提出了改扩交通组织设计的原则和方法。2 0 0 5 年何小洲和过秀成等2 1 1 在大量交通调查 的基础上，对施工区行车道、超车道和合流车道的车头时距分布，各控制区的地点频率 分布和空间分布，车道占有率以及车辆汇入特征进行了分析，为作业区的交通安全研究 和管理提供了一定的依据。2 0 0 5 年田晋跃等1 2 2 根据流体流量连续理论，研究了高速养 护作业区交通流冲突特征，建立了交通冲突的预测模型。 这些研究为高速公路施工区交通组织、交通管理和安全指标体系评价提供了一定的 基础，但总体上高速公路施工路段的交通保畅研究在我国仍处于起步阶段，很多关键技 术还没有提出和研究。 1 3 研究内容及技术路线 1 3 1 研究内容 本课题应用道路与交通工程的原理，采用理论分析、现场调查、数理统计与工程对 比的研究方法，借鉴国内外成功经验，坚持“经济可能、技术可行、方案有效 为原则， 对高速公路大修工程施工区交通组织与应急预案进行了研究。主要研究内容： ( 1 ) 高速公路施工路段通行能力与安全特性分析。对高速公路施工路段通行能力 影响因素进行分析、高速公路施工路段安全分析。 ( 2 ) 高速公路施工路段交通组织研究。研究了4 车道、6 车道、8 车道高速公路施 工组织、高速公路施工路段限速、施工路段标志设置。 ( 3 ) 高速公路大修路网分流研究。 4 长安大学硕士学位论文 ( 4 ) 高速公路大修工程应急预案研究。研究了大修交通事故紧急救援体系和大修 交通事故应急预案。 1 3 2 技术路线 本课题分析了高速公路大修施工路段对通行能力的影响；又通过对高速公路大修施 工路段安全特性的分析，找出大修施工路段交通事故的特点与成因，为高速公路的大修 交通组织和应急预案研究提供了技术基础。在这个基础上，提出了高速公路大修交通组 织方案原则并针对不同车道数制定了相应的高速公路大修交通组织方案。分析了高速公 路大修施工路段的限速，深入研究了高速公路大修施工标志的设置方法。同时对基于路 网大修交通组织进行分析，制定了分流步骤，提出了一些分流措施和注意事项。通过对 国内高速公路大修施工区事故救援现状的分析，提出了高速公路大修交通事故紧急救援 的原则，分析了高速公路大修交通事故紧急救援体系的构建，并根据事故的表现形式， 编写了大修交通事故紧急救援应急预案，其中对不良天气下的大修交通事故应急预案和 危险品事故应急预案进行了分析。技术路线如图1 2 所示 图1 2 技术路线图 5 第二章高速公路大修施工路段通行能力与安全特性分析 第二章高速公路大修施工路段通行能力与安全特性分析 2 1 施工路段通行能力分析 2 1 1 相关通行能力的概念 ( 1 ) 通行能力 道路通行能力是指某一路段所能承受的最大交通量，也称道路容量，以单位时间内 通过的最大车辆数表示( 辆小时) 。 ( 2 ) 基本通行能力 基本通行能力是指在理想条件下，单位时间内一个车道或一条道路某一路段可以通 过小客车的最大数，是计算各种通行能力的基础。 ( 3 ) 可能通行能力2 3 】 可能通行能力是由于通常的道路和交通条件与理想条件有较大差距，考虑了影响通 行能力的诸多因素如车道宽、侧向净宽和大型车混入后，对基本通行能力进行修正后的 通行能力。 ( 4 ) 设计通行能力 设计通行能力是指道路交通的运行状态保持在某一设计的服务水平时，单位时间内 道路上某一路段可以通过的最大车辆数。 2 1 2 高速公路大修对通行能力的影响 高速公路大修施工对通行能力影响很大，其主要因素有：大型车的比例，交通组织 方式和封闭车道数，施工区的限速，施工区的长度。 ( 1 ) 大型车对通行能力的影响 大型车与小客车的性能差别比较大，动力性能差，行驶速度慢。在高速公路大修路 段上，如果交通流中大型车的比例过高，会导致速度快的小客车无法超车，大大降低交 通流的行驶速度，严重影响通行能力。 ( 2 ) 交通组织方式和封闭车道数对通行能力的影响 高速公路大修交通组织方案有很大的不同，其中半幅封闭半幅双向通车方案，需要 车辆借助中央分隔带开口从本幅路进入另半幅借道绕行，导致车辆频繁换道，行驶速度 大大降低，严重影响通行能力；单幅边通车边施工方案，先封闭硬路肩和外侧行车道施 工，然后再封闭内侧行车道施工，容易导致车流紊乱，对通行能力产生影响。同时，封 闭车道的数目对通行能力的影响也很大，封闭的车道数越多，路段通行能力下降越多。 6 长安大学硕士学位论文 ( 3 ) 施工区的限速对通行能力的影响 高速公路大修期间，车辆行驶环境复杂，为了保证施工的安全，降低事故率，往往 会在施工区进行限速，但是限速值偏低时对路段通行能力影响比较大。 ( 4 ) 施工区的长度对通行能力的影响 高速公路大修工程施工区长度越长，对驾驶员的行为影响越大，驾驶人需要时刻保 持警惕，车速缓慢，严重降低了施工区通行能力，对半幅封闭半幅双向通车方案影响最 明显。研究表吲2 4 】：在其他因素相同时，施工段长度的不同，对通行能力影响也不同， 施工段长度为l k m 时，通行能力最大，小于或大于l k m ，通行能力都会降低。 2 2 施工路段安全特性分析 高速公路交通事故的原因比较多，有驾驶员自身原因、不良天气、交通组成、道路 条件等。本节通过对高速公路施工路段交通事故成因和特点进行分析，为高速公路大修 工程的安全保障提供支持。 2 2 1 高速公路施工区安全影响因素分析 高速公路大修工程对车辆的安全行驶有很大威胁，特别是在具备高速行车条件的路 段上，如果施工区的安全防护措施不完善，则发生交通事故的概率更大。影响高速公路 施工区安全的因素主要有以下几点。 ( 1 ) 车速过快存在安全隐患 车辆在遇到险情时，车速越高，留给驾驶员的反应操作时间越短，车辆制动距离越 长；事故发生时车速越高，事故的后果越严重。另一方面车辆行驶中，速度过高会导致 驾驶员视距变小，视野变窄，对车辆的间距及前方车辆的行驶速度判断不准，增大了事 故发生的概率。高速公路上设计速度一般为8 0 1 2 0 k m h ，然而在高速公路上超速行为 很多，这将使高速公路施工区路段更加危险。 ( 2 ) 施工区域占用部分车道存在事故隐患 高速公路大修通常是边施工边通车，但施工区往往会封闭一条或多条车道致使道路 空间、侧向余宽减小，造成高速公路道路环境突然改变，如在此处发生意外，驾驶员躲 避危险的空间不足，往往是措手不及，导致事故发生的概率大大增加。同时施工区成为 了道路空间范围内的障碍物，增加了车辆撞固定物的危险。 ( 3 ) 工人及施工机械干扰交通存在事故隐患 高速公路是全封闭的，驾驶员有这样的先念意识，在驾车时一般不会顾及非机动车 7 第二章高速公路大修施工路段通行能力与安全特性分析 或行人的干扰。但是，大修施工人员和施工车辆出现在高速公路上，严重影响了车辆的 正常行驶，如果没有适当的安全防护措施和交通管制，很可能会发生意外事故。 ( 4 ) 恶劣天气存在的事故隐患 依据国内外资料调查，路面状况对交通安全的影响比较大，路面潮湿时的交通事故 率是干燥时的2 倍，积雪时是干燥时的5 倍，结冰时是干燥时的8 倍。高速公路上的一 些特大恶性交通事故大多数发生在阴雨天气。 雨雪天气引起路面潮湿、积水、结冰等对路面抗滑性能有很大影响。英国在研究雨 水路面抗滑性能对交通安全的影响后建议：潮湿路面的停车距离应该至少是干燥路面停 车距离的2 倍。 道路能见度是影响交通安全的另一个重要因素，对于行车来说，雾天是影响能见度 最恶劣的气象条件之一，能见度有时降到3 0 - - , 4 0 m 或者更低些，严重影响驾驶员的视线， 雨雪天气也不同程度地影响道路的能见度。能见度的降低使驾驶员看不清障碍物或把握 不准刹车距离而引起碰撞，发生交通事故。 2 2 2 高速公路施工区事故成因分析 影响施工区交通安全的因素，主要包括施工区标志设置不明确和施工区对交通的影 响两方面( 如图2 1 所示) ： 施工区标志设置不明确，主要指驾驶员行驶到施工区还没有注意到道路情况的变 化所造成的事故，占事故总数的3 7 3 1 ； 施工区对交通的影响，主要指施工人员及车辆随意出入施工区，影响行驶车辆造 成事故，占事故总数的1 1 9 4 。人的因素主要指驾驶员的操作因素：强行超车占5 9 5 ， 车速过快占2 9 8 8 ，操作不当占1 0 4 5 。车的因素主要指车辆故障，这部分因素占总 数的1 4 9 。环境因素造成的事故占总数的2 9 8 。 图2 1 高速公路大修施工区事故成因分析图 8 长安大学硕士学位论文 i 13 1 27 5 41 2 43 5 7 l l o 3 2 l2 4 lo 3 9 1 1 4 l 么= 1 0 1 3o 4 1 l0 1 7 0 4 7 l 1 0 8 0 2 5 06 0 31 2 8 6 l l o 2 8 0 8 82 1 10 3 51 l 9 第二章高速公路大修施工路段通行能力与安全特性分析 口5】o 1 52 02 53 03 5 车速标准离差k l a h - 1 图2 2 车速标准差与亿车公里事故率关系曲线 建立的关系模型为：a 。= 9 5 8 3 9 e n 0 5 5 3 。式中：以为亿车公里事故率 ( 次( 砌1 0 - 8 v e h - 1 ) _ 1 ) ；仃为车速标准差( k m h ) 。 从模型中可以看出，车速的标准差与事故率的关系为指数关系，随着车速离散程度 的提高，事故率将以指数增长率增长。该模型为车速管理提供了理论依据，即应对车辆 分别进行高速和低速限制，而且最高限速值与最低限速值的差应尽可能小，以降低车速 分布的离散性，从而减少事故的发生率。 ( 3 ) 大小车车速差因素2 7 】 从事故发生的机理来说，车辆间的速度差最容易导致侧向事故和追尾。大、小车之 间平均速度差与事故率回归模型，如图2 3 所示。 6 s 4 d 3 2 l o5l o1 52 02 53 0 厶移，( 蛔h - 。) 图2 3 大小车车速差与事故率关系曲线 混和模型：y = 0 4 9 8 1 0 4 4 。 增长模型： 指数模型： y - - e 却伽肼缸 y 2 0 4 9 8 q 0 d 撕 从图中可以看出，随着速度差的逐渐增大，事故率增加。 1 0 ( 2 1 ) ( 2 2 ) ( 2 3 ) 如柏如加m o k丫五o，苔_-_vu两、 并衽酬冬*攀 长安大学硕士学位论文 2 3 本章小结 本章通过对高速公路大修施工区路段通行能力、施工路段安全特性进行分析，为高 速公路的大修交通组织和应急预案研究提供了技术基础。 第三章高速公路大修施工路段交通组织研究 第三章高速公路大修施工路段交通组织研究 3 1 高速公路大修交通组织方案原则 根据国内外的高速公路大修施工经验和高速公路施工路段特殊环境，为了最大限度 的降低高速公路大修施工对车辆正常通行的影响，保证大修期间的交通安全和大修改造 的顺利完工，交通组织应该遵循以下几点原则： ( 1 ) 高速公路大修施工对正常通行产生很大的影响，然而没有十全十美的交通组 织方案，各级政府应当充分做好准备，尽量减小大修对通行的影响，保证大修工程的顺 利完成。 ( 2 ) 交通组织方案的制定不仅应该考虑工程成本，而且还应考虑社会成本，确保 大修工程与正常交通相协调，减小施工期间对通行能力的影响，保证车辆行驶的稳定和 通畅。 ( 3 ) 运用交通组织和交通管理等理论，尽可能做到交通组织方案的科学性、可操 作性，并指导项目的实施和顺利完成。 ( 4 ) 施工期间交通组织方案在一定时期内应相对稳定，不应轻易更改( 如车道变 窄、弃用车道、主要道路渐变) ，以保证交通组织方案的有效性和行车的稳定性。 ( 5 ) 施工中既要确保高速公路运营的安全畅通，又要保证施工人员、机械的安全 及工程质量。同时还应本着节约投资的原则，满足经济性要求。 ( 6 ) 在高速公路大修期间，一方面要求要有足够的道路空间，这个不容易实现； 另一方面因为路段畅通造成车速过快，容易导致交通事故，对施工区的工作人员和施工 设备造成安全威胁。因此，大修施工区交通组织时应遵循“通而不畅 的原则。 ( 7 ) 当工程结束后，应及时去除所有的交通管理设施和施工设备，当施工路段出 现短期停止作业时，必须及时去除和更新不合适的交通管理设施； ( 8 ) 施工预告路段标志必须在下游施工区全部设施撤离后才能撤除，以确保交通 安全。 3 2 高速公路大修交通组织方式 高速公路大修施工路段的交通组织可以根据封闭作业区的方式，分为半幅封闭半幅 双向通车交通组织方案、单幅边通车边施工交通组织方案、完全封闭式施工方案、组合 1 2 长安大学硕士学位论文 式方案。 3 2 1 半幅封闭半幅双向通车方案 一般整体式的路基多采用半幅封闭半幅双向通车的方案。这种方案是在大修路段封 闭待施工的半幅内所有车道，中断本半幅交通，利用中央分隔带开口使车辆进入另半幅 借道绕行至下一个中央分隔带开口再驶回本半幅，待本半幅施工完毕后再施工另半幅。 如图3 1 所示。 半幅封闭半幅双向通车法，有效利用了整体式路基的两幅路面，但利用对向车道大 幅降低道路通行能力，其优缺点如下。 优点： 将施工区和行驶区划分开，减少了施工作业与交通流之间的干扰，提高了施工区 的安全系数，对施工人员和车辆的组织管理提供了可靠的保证； 施工空间大，有利于施工机械的操作，克服了施工缝的衔接问题； 完全封闭施工区有利于控制施工质量，缩短施工工期。 缺点： 封闭半幅内所有车道进行施工，迫使车辆进入另半幅借道行驶，对交通流产生了 很大的干扰，对道路的畅通造成很大影响； 对向行驶的相邻车道间分隔措施简单，容易造成车辆混合通行，对车速影响大， 车辆滞留时间长。 o 图3 1 半幅封闭半幅双向通车 3 2 2 单幅边通车边施工方案 分离式路基大修路段和部分短距离整体式路基大修路段，常采用单幅边通车边施工 方案。单幅边通车边施工作业是针对单幅路而言的，就是在本幅内先封闭外侧行车道和 1 3 第三章高速公路大修施工路段交通组织研究 硬路肩进行施工，利用其它车道通行，待其施工完毕后划上临时标线，再封闭内侧行车 道进行施工。其优缺点如下。 优点： 不改变本幅车辆的行驶方向，施工期间通行能力相对较好，车辆滞留时间较短， 不易造成混合交通； 不会对对向交通流造成影响。 缺点： 如果路段中的超载车辆过多，会对作业区造成较大的安全隐患； 由于路面分开铺装，施工中的施工缝( 下面层、基层纵缝) 的衔接问题难以处理， 施工质量难以控制； 施工区受限，不利于施工机械的操作； 施工作业与同向交通流的干扰较多，施工作业面受到一定的限制，施工工期长。 根据施工的位置不同，此方案有以下两种具体的做法。 封闭外侧行车道和硬路肩进行施工，保持内侧行车道通行。如图3 2 所示。 封闭内侧行车道进行施工，保持外侧行车道通行。如图3 3 所示。 图3 2 封闭外侧行车道和硬路肩 一一 图3 3 封闭内侧行车道 1 4 长安大学硕：t 学位论文 3 2 3 完全封闭式施工方案 这种交通组织方式是封闭单幅，( 或双幅) 内所有行车道进行施工，行驶车辆通过 其他线路绕行的一种交通管制方式，也就是所谓的单向( 或双向) “断交施工”。由于此 方案对周边路网依赖比较大，一般不采取这种交通组织方式。如图3 4 所示。 优点： 施工作业区与交通流之间无干扰，对施工人员和车辆的组织管理提供了可靠的保 证： 有利于施工机械的操作和施工质量的控制，缩短施工工期 缺点：与周边路网的规模有很密切的关系，将直接影响到周边路网的正常运营，容 易对社会造成不良影响； 一一申， l 施工区| ：，枣一一 + j 7 鲁一 玉二。? ? 。一j i 。；? j ? 。? ，；j 。i ? j j 。j 。j j j ：自：；一 图3 4 完全封闭式 3 2 4 组合式施工 组合式施工是在制定交通组织方案时，在同一条高速公路上采用上述组织方案中的 两种或两种以上的方案进行施工。上文提到的施工组织方案在具体项目中都已得到了实 施，各有利弊。一般情况下高速公路大修的全过程，不宜采用单一的施工组织方案，应 当根据具体项目的实际情况和不同路段路网分布情况，制定相应的施工方案。 3 3 施工路段区段划分 由于大修施工的组织方式不同，道路施工路段区段划分有所区别，但从交通组织难 度和对车辆行驶影响程度来说，半幅封闭半幅双向通车法最为复杂，即封闭半幅中所有 行车道进行断交施工，利用中央分隔带开口使车辆进入另半幅借道绕行，在下一个中央 分隔带开口再