山区公路养护施工作业区交通组织及安全技术研究

交通编号：单位编号：分类号：西部交通建设科技工程交通编号：单位编号：分类号：西部交通建设科技工程合同号：密级：山区公路养护施工作业区交通组织及平安技术研究研究总报告****科学研究院2023年9月交通编号：单位编号：分类号：R00中文题名英文题名交通编号工程来源单位编号合同号分类号工程起止年限第一完成单位密级工程负责人报告撰写人工程主要参加人主题词关键词目录引言11课题研究的目的和意义31.1课题研究的目的31.2课题意义32国内外研究现状42.1国内外通行能力和效劳水平分析42.1.1国外研究现状42.1.2国内研究现状92.1.3小结112.2国内外公路养护施工区交通组织方法分析112.2.1施工区布局122.2.2施工区速度管理272.2.3施工区交通组织设计及方法342.2.4小结422.3国内外现有公路养护施工区平安技术分析452.3.1施工区标志标线设置452.3.2施工区平安防护技术542.3.3ITS应用及其他平安技术602.3.4小结652.4小结663主要研究内容及实时方案703.1技术路线及实施方案703.1.1技术路线703.1.2实施方案723.2高速公路养护施工作业区通行能力和效劳水平723.3公路养护施工作业区速度控制策略723.4养护施工控制区空间布局研究723.4.1施工警告区长度确定733.4.2上游过渡区长度确实定833.4.3缓冲区长度确定853.4.4工作区的长度确定863.4.5下游过渡区和终止区长度确定1043.4.6小节1053.5公路大中修养护施工交通组织方案1053.5.1交通组织设计的概述1053.5.2交通组织根本原那么1063.5.3施工现场交通组织一般原那么和方法1083.5.4分流道路交通组织一般原那么和方法1093.5.5综合分析1103.6施工控制区域标志标线设置技术1153.6.1施工作业区交通标志和标线设计1153.6.2施工作业区交通标志和标线的设置及应用1183.7养护施工作业平安防护设施设置技术1183.7.1养护施工作业区平安防护设施的设置条件119平安防护设施的技术要求和设置方法1223.8夜间作业平安技术1233.8.1提高交通平安设施的可视性1243.8.2提高工作人员的可视性1243.8.3提高施工车辆的可视性1243.8.4降低速度及提升司机注意力1243.8.5降低工作光源产生的炫光1243.8.6诱导交通流，减少排队1243.8.7其它危险因素的排除1243.9特殊区段养护施工平安技术1243.9.1视距不良路段1243.9.2路侧险要路段1253.9.3长大上〔下〕坡路段1253.9.4桥梁段1263.9.5隧道段1264关键技术与创新点1285课题的经济、社会、环境效益及推广应用前景1296结束语1307致谢131引言经过几十年的高速开展，我国道路交通根底设施不断完善，交通运输对国民经济的推动作用日益增强。随着道路里程的延伸和既有道路使用年限的增加，道路养护系列问题日益凸显。做好道路养护工作已经成为发挥我国交通体系总体功能的关键之一。胡希捷副部长在全国公路养护管理会议上曾经指出：公路建设是开展，公路养护管理也是开展，没有公路养护管理作保障，公路根底设施就不能保持良好的技术状况，路网整体水平就得不到提高，公路建设的最终目标也难以实现。我国是一个多山的国家，特别是西部地区，山地面积的比例在80%以上，崇山峻岭、沟壑纵横。在全国已建成通车的公路中，山区公路占到了很大的比例。特殊的地形条件决定了山区公路养护工作的特殊性：一是山区公路走廊带资源紧张，既有公路往往是进出某一区域的唯一通道，自身交通量较大，道路养护工程无疑将在一段时间内占用紧张的道路资源，导致其通行能力及效劳水平下降，从而引发区域路网交通运行质量的下降，给社会效益和经济效益带来巨大影响。二是山区道路大多地势险要，养护工作自身的平安性和养护路段交通的平安性需要引起格外的重视。我国对道路养护施工作业区交通组织及平安技术的研究起步较晚，目前尚未形成完善的技术体系。新版《公路工程技术标准》〔JTB01-2003〕第一章“总那么〞中规定“在改扩建工程实施过程中，应减少对既有公路的干扰，维持通车路段的效劳水平可降低一级〞，但相关的配套标准条文因无研究成果支持而无法落实。2004年公布的交通部行业标准《公路养护平安作业规程》〔JTGH30-2004〕虽然对养护施工区的关键参数进行了定义，但这些定义主要以理论推导为根底，并单纯从保障交通平安的角度得出，对道路通行能力的考虑较少，而且并没有针对山区公路特点进行专门的研究和规定，实际应用的合理性和适用性有待进一步论证。为解决以上问题，交通部西部交通建设科技工程管理中心设立了“山区公路养护施工作业区交通组织及平安技术研究〞专题，并委托交通部公路科学研究院开展工程研究工作。本工程研究以高速公路〔包括山区和平原区〕大中修养护施工作业区交通组织及平安技术研究为主，并兼顾其他等级公路。主要包括五局部研究内容：〔1〕现有交通组织方法与平安保障技术的适应性分析〔2〕高速公路养护施工作业区通行能力与效劳水平研究〔3〕公路大中修养护施工交通组织技术研究〔4〕公路养护施工作业平安技术研究〔5〕公路养护施工作业交通组织设计指南及典型案例1课题研究的目的和意义1.1课题研究的目的课题研究的目的在于：〔1〕建立我国高速公路大中修养护施工作业区通行能力模型；〔2〕建立高速公路大中修养护施工作业区效劳水平分级标准；〔3〕建立我国公路养护施工区速度控制策略；〔4〕综合考虑通行能力和交通平安的要求，提出公路养护施工作业控制区空间布局方案；〔5〕针对多种典型情况，制定公路养护施工作业交通组织方案；〔6〕制定公路养护施工作业交通平安保障措施和方法；〔7〕编制《公路养护施工作业交通组织设计指南》和《公路养护施工作业典型处置案例集》。1.2课题意义公路养护施工作业区交通组织方法及相关平安技术研究成果，为施工区作业区交通组织方案的制定提供科学合理的依据，可以最大限度的提高了养护施工作业公路和区域的通行效率和平安水平，将施工给交通和社会经济带来的负面影响降低到最低程度，充分反映交通部门“以人文本、为车效劳〞的管理理念。同时也有助于填补相关领域研究的国内空白，为相关标准标准的完善和修订提供参考。2国内外研究现状2.1国内外通行能力和效劳水平分析2.1.1国外研究现状对于公路根本路段和高速公路互通区的交通特性及通行能力的研究，国内外都已进行过大量的工作，积累了比拟丰富的研究成果。其中最系统、最具权威性的通行能力研究成果当属美国的《HCM》手册，该手册先后于1950年、1965年、1985年和2001年更新发布了四版。从90年代初，一些开展中国家如印度、巴西、印度尼西亚、韩国、马来西亚等国也在各国政府的支持下，对公路的通行能力问题展开了研究，并出版了适合本国特点的通行能力手册或指南。同时，由于各欧美兴旺国家高速公路的建设起步较早，高速公路网络已根本建成，因此，它们对高速公路施工路段的交通组织与通行能力也进行了较多研究，且施工路段的各专项研究越来越受到国外各交通部门和研究机构的重视。从研究内容看，通常可以划分为两类，即对施工区通行能力测算的研究和施工区通行能力实测方法的研究。下面分别从这两方面详细介绍。作为施工区，在1994版的HCM中将其定义为“施工作业情况下，占用行车道并对车辆运行造成一定影响的区域〞；HCM2000对其的定义根本未变，仅将其中“区域〞一词变更为“路段〞，在对施工区解释中还通过参考主要的特征〔即渠化设施、施工时长等〕对短期与长期施工区作了说明。1〕施工区路段通行能力实测方法：从各国对施工区通行能力实测的仪器设备看与常见的断面交通流量及车型观测所用并无太多差异，通常可以分为两类：感应探测器和视频采集仪两类，作为感应探测器主要以传统的气压管和磁感应线圈为主，视频采集仪主要以视频车牌照识别和视频画面采集结合后期处理两类设备为主。由此看来，施工区路段通行能力实测方法的关键技术突破点主要在于得到观测数据后确定通行能力值这一阶段。Jiang曾根据1994版HCM对双向四车道高速公路施工区通行能力进行研究，其认为交通拥堵状态主要以慢车滞留和交通流率波动两个指标判定，因此可以按时间序列分别描绘速度和流量图后，通过确定施工区过渡段及施工区作业段交通拥堵状态从而测算得到各自对应的通行能力值，该研究应用此方法观测的四个施工区路段的通行能力值表现出良好的一致性。Dixon等对北卡罗来纳的24个施工区路段进行了观测。他们对施工区内排队状态下的5分钟间隔采集的交通流量排序，将第95分位的交通量作为施工区通行能力值。通过各采集路段通行能力比拟，发现施工作业区内通行能力较过渡段末端更为离散，且施工作业区通行能力较过渡段小。Maze等也完成了这方面的研究，其通过分析爱荷华州I-85洲际公路施工区上游过渡段前端及施工区上游150m处的交通流特性〔速度、密度及流量〕进行了研究，分析结果显示排队状态下施工区通行能力并未出现骤减，因此其选取排队状态前后流量最大十个值的均值作为最大通行能力。研究确定了爱荷华州施工区通行能力范围处于1400~1600辆小客车。除在美国外，Al-Kaisy等人也对加拿大多伦多周边的高速公路施工区做了研究。其将排队消散率平均值作为施工区通行能力衡量标准。而这一方法测得的施工区通行能力较自由流状态下的通行能力略低。根据以上施工区通行能力观测方法，可以将目前研究中关于施工区通行能力的定义总结如下表：表2-1施工区通行能力定义作者定义Dudek,C.L等交通拥堵状态下的小时交通量。Dixon,K.K等由非拥堵状态突变至排队状态这一时刻的交通流率，并采用速度-流量曲线来确定其通行能力。Jiang,Y.当速度骤降且随之出现低速稳定、流率波动时期，这一突变时刻对应的交通流率。Al-Kaisy&Hall排队消散率平均值作为施工区通行能力2〕施工区通行能力测算模型Sarasua等人对南卡罗来纳州州际公路多个施工区调研，总结出基于HCM的施工区通行能力测算模型，同时根据施工区通行能力影响因素的研究，该模型还将施工区作业强度〔包含施工区形式、长度及作业区位置〕作为修正系数纳入其中；但由于缺乏大量研究数据，仍缺乏施工区作业强度对施工区通行能力影响程度的论证。I为施工区类型、施工强度、长度及作业区位置因素的调整值〔南卡罗来纳取-146~+146〕1987年至1991年间Krammes和Lopez也通过对德克萨斯州33个短期施工区通行能力调查总结出了类似的测算模型，其中H代表重车折减系数，从整体看该模型与Sarasua的模型考虑因素及模型构成方式根本相同，不过其还将施工区匝道关闭形式对通行能力的折减考虑在内。他们的研究结论也被收入最新版的HCM2000中作为权威的施工区通行能力测算模型。HCM2000中还特别针对施工区作业强度作了定义，即“作业区作业人员的数量、施工车辆的数量和大小以及作业靠近正常使用车道的情况〞。除此之外，HCM2000还给出了长期施工区通行能力的取值范围，对于封闭车道的交通跨越到正常使用的对向车道时，其通行能力接近与1550辆/小时/车道。如果没有跨越交通的需求，只是合并为单车道，此时通行能力值比拟大，可能平均到达1750辆/小时/车道。Kim对马里兰州12个施工区研究建立了施工区通行能力多元模型，同时研究指出车道关闭数及施工区作业强度是测算通行能力中最关键的影响因素。从上述研究可以看出施工区通行能力测算模型根本与HCM中通行能力模型构建方式一致，也都引入了多项影响因素对其修正，其中最关键的引入因素是施工区作业强度修正系数。但根据以往研究，其对施工区通行能力影响程度仍缺乏大量研究支持，仍没有量化的指标进行评价。Al-Kaisy等人对加拿大局部高速公路施工区进行了类似的研究，其研究思路仍是以根本通行能力作为基准进行修正，但其引入的影响因素较其他研究更为全面且深入，其中包括交通组成、驾驶员人数、光照条件〔黑/白天〕、天气状况、施工作业区施工状况、车道关闭位置等。最终其归纳总结出施工区通行能力测算的通用模型，如下：其中：fHV=重车折减系数fd=驾驶员修正系数fw=施工作业区修正系数fs=关闭车道位置修正系数fr=降雨修正系数以往研究往往集中于研究施工区通行能力基准值修正系数，在该基准值方面的研究根本保持一致。但Benekohal和Chitturi的研究在通行能力基准值确实定方法上另辟蹊径，其主要通过共同对州际公路施工区通行能力及区段的运行速度作了更深入的研究。该研究对伊利诺伊州11个施工区采集数据〔包括车头时距、速度及行程时间〕，得到了速度—流量曲线下半段对应的关系式。作为本研究最关键的局部，也是与其他研究最大区别的地方就是其首先通过研究施工区运营因素〔施工区施工强度、车道宽、侧向净空等〕对施工区运行速度造成的影响建立第一阶段模型，以此为根底结合研究得到的速度流量曲线，随后对照运行速度测算值确定施工区通行能力基准值，最后采用通行的修正系数方法得到所需的施工区通行能力值，具体模型如下：通过实地观测结合理论经验构建施工区通行能力模型外，也可以运用交通仿真的方法进行研究。Ping和Zhu就曾应用CORSIM仿真得到不同施工区布设形式的通行能力值。该试验将开放车道数、正常路段及施工区自由流速度、坡度、大车率、警告标志位置及关闭车道位置等纳入施工区通行能力影响因素的研究。研究结果指出各因素影响下的施工区通行能力大体处于1320~1920辆/车道/小时，同时还建立了两套回归模型：其中：lane为车道开放数；value(ffs)为正常路段自由流速度对应函数值；grade为坡度值；wffs施工区自由流速度；truck大车率；warning警告标志位置。Elefteriadou等人也于2007年也应用CORSIM对三类施工区形式〔两车道变单车道、三车道变两车道、三车道变单车道〕交通流运营情况进行仿真，并建立了两套施工区通行能力模型〔包括规划阶段模型和运营阶段模型〕。第一套模型较为简单，主要针对处于规划阶段的施工区为施工区规划提供科学依据；而运营阶段模型那么要依赖更多实际施工区的实测数据，用于对现有施工区通行能力进行测算，从而指导施工区布设及管理的进一步完善。两车道变单车道：三车道变两车道：三车道变单车道：综上所述，国外在施工区的通行能力及延误方面的研究一直在持续，且研究较为系统深入，对通行能力的研究考虑的影响因素也较为全面，成果主要表达在如下几个方面：(1)施工区通行能力定义：1〕在非拥堵条件下，按时间序列对速度和流量曲线，当速度出现骤减，且紧随一段稳定低速、流率波动过渡期，这一状态前时刻的交通流率为该施工区的通行能力。2〕在拥堵的条件下，由于交通流主要受制于排队消散情况，平均排队消散最适合作为确定施工区通行能力的指标。(2)施工区通行能力模型：1〕折减模型。基于根本通行能力，考虑施工区关闭车道数、施工区总车道数、交通组成、路侧净空、施工强度、气候条件等，将所考虑的因素作为折减系数；2〕回归模型。以各影响因素为自变量，建立回归模型。这些模型大都是采用交通调查结合数理统计的分析方法，由于调查样本的缺乏或地区的差异性，研究成果都缺乏代表性，需要进一步的加以完善。我国公路施工作业区的布设和交通运行特性与国外有较大差异，简单套用外来成果势必造成许多问题。目前，国外已有成果在我国公路方面的应用存在有以下缺陷：通行能力推荐值是否适合于我国公路施工作业区及交通特性，缺乏大量实测数据的支持；施工区形式各异，分类不合理会为接下来的研究造成困难甚至障碍；国外的研究多是集中于短期施工作业区，对长期施工作业区鲜有研究；国外研究中的各影响因素确实定和修正系数与我国有很大差异；与全线或长线改扩建工程相关的施工作业段最大长度、行车道最小宽度等研究较少；效劳水平的划分依据和标准与我国的相关标准体系存在分歧。2.1.2国内研究现状我国对通行能力的研究起步较晚。从80年代开始，我国交通工程从业者不断对我国公路通行能力进行研究和完善，其中交通部公路科学研究所作为公路设计和通行能力领域的行业带头人，对公路通行能力的研究最为系统和深入。相继完成了世行贷款工程“河北河南公路通行能力研究〞和九五国家科技攻关“公路通行能力研究〞、十五科技攻关工程“城市快速路通行能力研究〞以及西部交通建设科技工程“山区双车道公路通行能力研究〞等公路通行能力的相关研究。对各种地形条件下各类交通设施的通行能力进行了深入的分析，建立了适合我国公路交通特点的通行能力分析体系，取得了丰富的研究成果，并写入相关标准标准中。但通行能力研究都仅限于正常行驶路段，没有涉及到施工作业区。我国对施工作业区并没有明确的定义，在《公路养护平安作业规程》〔JTGH30-2004〕解释为公路养护维修作业所涉及的交通管理区域。国内涉及到施工区内容的标准标准主要有：交通部颁发的《公路养护平安作业规程》〔JTGH30-2004〕、《公路工程技术标准》〔JTB01-2003〕、《道路交通标志标线》〔G5768-1999〕，以及各省及所属地方部门制定的施工路段管理方法等。2004年公布的交通部行业标准《公路养护平安作业规程》虽然对养护施工区的关键参数进行了定义，但这些定义主要以理论推导为根底，并单纯从保障交通平安的角度得出，对公路通行能力的考虑较少，而且并没有针对山区公路特点进行专门的研究和规定，实际应用的合理性和适应性有待进一步论证。《公路工程技术标准》第一章“总那么〞中对公路改扩建也仅规定“在工程实施过程中，应减少对既有公路的干扰，并应有保证通行平安的措施，维持通车路段的效劳水平可降低一级〞，但相关的配套标准条文因无研究成果支持而无法落实。《道路交通标志标线》也仅对施工路段平安标志的设置作了相应的规定，并给出了局部施工情形下的施工交通组织方案，未涉及到施工作业区的通行能力和效劳水平。近几年，随着我国大规模高速公路改扩建的开始，围绕改扩建关键技术的研究成为热点，涌现出了一批研究成果。其中，在施工区的通行能力方面：2004年周茂松、吴兵、盖松雪应用Vissim仿真软件对车道封闭型式、大车率、坡度、作业区长度等几个影响因素进行了微观仿真分析，并得出上述影响因素对作业区通行能力影响的程度从大到小为：车道封闭型式、和封闭车道的侧向距离、一定大车混入率情况下的坡度、大车混入率、作业区长度。但由于该研究在Vissim中设定的施工区道路交通条件与实际的相差较大〔如仿真时Vissim中没有设置锥形区以及禁止超车等标志〕，模拟的精度因此受到了影响[20]。2005年何小洲和过秀成等，在大量交通调查的根底上，对施工区行车道、超车道和合流车道的车头时距分布，各控制区的地点车速的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，为作业区的通行能力研究提供了一定的依据。2005年韩宝睿、程建川对高速公路拓宽时多车道高速公路通行能力计算问题进行了研究。通过分析现有的计算模式，根据实际的道路运行状况，指出了我国在多车道高速公路通行能力计算的缺乏之处，通过对整体8车道的不同的管理方案分析，建立了不同的通行能力计算模型。2007年张建龙利用交通仿真软件就施工区限速、大车混入率、封闭车道数和封闭形式、施工区长度及道路宽度和路侧净空几个可以量化的主要影响因素进行了高速公路改建工程施工区道路通行能力交通仿真，并对交通仿真结果进行了分析。道路的扩建工程在我国还是一个刚刚开始的新生事物，对改扩建期间施工路段的通行能力主要采用仿真的方法进行了研究，主要成果主要表达在施工区交通特性的分析方面,对施工区通行能力的研究尚未深入。因此，对施工路段通行能力进行研究，具有非常重要的现实意义和前瞻性。2.1.3小结国外对高速公路施工路段的研究一直在持续，但正如诸多国内外文献所阐述的那样，由于公路施工作业区结构特殊，形式多样，数据难于观测等原因，对其进行系统、深入研究较为困难，因此至今仍没有形成系统的组织以及评价体系，而国内对高速公路施工路段的研究仍处于起步阶段。但随着国内高速公路里程的不断增加和高速公路网的不断完善，大中修养护将更加频繁，延误和拥堵的影响将不断扩大，因此对施工区通行能力和效劳水平的研究愈加迫切。我国公路施工作业区的布设和交通运行特性与国外相比有较大差异，简单套用国外研究成果势必存在缺陷，造成许多问题：通行能力推荐值是否适合于我国公路施工作业区及交通特性，缺乏大量实测数据的支持；施工区形式各异，分类不合理会为接下来的研究造成困难甚至障碍；国外的研究多是集中于短期施工作业区，对大中修长期施工区鲜有涉足；国外研究中的各影响因素确实定和修正系数不适用于我国的道路交通特性，且局部因素国外的研究并没有涉及或没有深入；效劳水平的划分依据和标准与我国的相关标准体系存在分歧。正是鉴于以上方面的原因，国外的研究结论不能简单的拿来套用，为此工程制定了在充分吸纳兴旺国家关于公路施工区交通特性和通行能力研究的有益经验和成果的根底上，运用理论分析和交通仿真的方法，结合我国公路养护施工区工程特点和交通特性，研究大中修公路养护施工区的通行能力。2.2国内外公路养护施工区交通组织方法分析公路养护施工属于野外作业，流动性强，工作环境车辆密集，潜在危险较多，必须根据现场情况采取相应的平安措施。随着我国汽车数量的迅速增加和公路养护作业的日益繁重，常常发生过往车辆、机械化养护设备被撞受损和乘客、养护工人伤亡的恶性事故，不仅造成昂贵机械设备的损毁，更为严重的是造成人员的伤亡，经济损失重大。近年来根本上每条高速公路都发生过路面养护施工、绿化、清扫或养护管理检测作业相关的事故。公路养护施工区的交通组织可以分为施工区布局、速度管理和交通组织设计等方面。2.2.1施工区布局路面、桥面维修等公路养护工程是长期行为，施工作业区将在较长的时间内存在并影响交通运行。从交通运行效率最大化方面考虑，施工区的长度和持续时间越短对交通运行的影响越小，但施工区长度过短，又会导致施工机械和设备频繁的更换场地，极大的增加了施工的本钱，对于道路通行的整体行影响也较大。因此需要找到交通运行效率和施工本钱之间的平衡点。此外，养护维修作业控制区内过渡区、缓冲区等长度确实定对施工区的平安有直接影响。可以说，施工区布局的研究意义重大。2.2.1.1国外施工区布局概述美国国家公路与交通运输协会〔AASHTO〕，早在1927年就出版了一本一般道路的标志标线手册，而美国国家道路平安会议〔NCSHS〕于1930年出版了关于城市道路的标志标线手册。AASHTO和NCSHS的一个联合委员会于1935年出版了《统一交通控制设施手册》〔MUTCD〕的早期版本，以后经过几次修订，从1971版开始，由美国联邦公路管理局〔FHWA〕负责管理和出版。到2003年，MUTCD共出版了9版。MUTCD给出了各种道路在进行养护维修等工作时，在作业区范围内进行交通控制所使用的交通控制设施的设计、使用、设置的一般原那么和标准，这本手册成了美国这方面的行业标准，许多国家在相关标准制订时也大量参考了其相关规定。美国MUTCD中规定：绝大多数的施工控制区都可以划分为四个区域：前置警告区、过渡区、施工活动区和结束区。如图2-1所示。图2-1典型施工控制区的布局〔外侧车道封闭〕前置警告区：用于警告驾驶员前方有施工区域，提醒驾驶员谨慎驾驶。可以用警告标志、闪烁的警示或一系列设施的组合明确前置警告区的位置。第一块警告标志的前置距离，在公路上最少为800m，在城市道路高速条件下，应当为以km/h计限速值的0.75-1.5倍，速度越高，所用倍数越大。只用一块前置警告标志时，城市道路低速条件下，最小前置距离可以为30m，有多块前置警告标志时，前置距离可参见下表。在一般公路上，第一块警告标志的前置距离米数应当是km/h计限速值的1.5-2.25倍，设置距离可参见下表。表2-2前置警告标志间距离建议表道路类型标志间的距离〔m〕ABC市区〔限速低〕303030市区〔限速高〕100100100一般公路150150150高速公路300450800注：A表示从施工控制区的过渡区起点或开始控制点到第一块标志的距离；B表示第一与第二块标志间的距离；C表示第二与第三块标志间的距离。顺行车方向，第三块标志为驾驶员能够看见的第一块标志。如果施工区远离正常行驶道路，如路外施工作业区，那么警告区可以省略。过渡区：用于引道车辆驶出正常行驶车道，平安的进入施工区段。在移动施工条件下，过渡区应当能够随施工区移动。过渡区一般包括车行道宽度渐变段，渐变段的长度应当符合一定的要求。当渐变段位于立交匝道、交叉口、曲线段或有其他影响因素时，应当在一般长度的根底上进一步调整长度。渐变段一般以一系列的渠化设施、道路标线及道钉等进行标示，这些设施也是引道车辆驶出或驶入正常车行道所必须的。渐变段一般包括路肩渐变段、车行道变化渐变段、结束端渐变段等几种类型。需要解释的一个误区是：过长的渐变段并不一定获得较好的实际应用效果，因为过长的渐变段往往导致驾驶员行动缓慢，并有鼓励驾驶员延迟变换车道的倾向。针对驾驶员施工区驾驶行为操作的观测结果说明了上述结论。渐变区长度按下表确定：表2-3渐变段长度的计算限速值渐变段长度〔L〕，单位：m限速不超过60km/h限速超过70km/h其中：L为渐变段长度；W为横向偏移距离〔m〕；S为车速，可以是限速值、施工区前部正常路段运行车速85%分位数速度或期望的运行速度，单位为km/h。用于形成渐变段的交通设施〔如交通锥〕等的布设间隔最大不得超过0.2倍的速度〔km/h〕数。用于形成施工区结束端渐变段的交通设施间隔可取为6.1m。如因施工需要将一条车道改为双方向交通共用时，应当在双向交通共用车道设置渐变段。双向交通共用车道渐变段长度不宜过大，最大为30m，渠化设施布置间距可为6.1m。除此之外，当双方向交通共用一条车道时，应当设置旗手或在视距不良处设置临时信号灯或设置减速让行或停车让行标志来控制交通。施工活动区：施工活动所在的区域，一般包括工作区、交通区和缓冲区。缓冲区是可选项，包括纵向缓冲区和横向缓冲区两种，主要用于隔离工作区与交通区或用以提供一定的平安空间，缓冲事故车辆的碰撞，防止更大的伤害或损失。无论是施工人员、施工车辆还是施工材料、设备都不能在缓冲区中出现。纵向缓冲区位于交通流的上游，距离工作区域的距离可按下表确定：表2-4上游缓冲区长度的规定速度〔km/h〕距离〔m〕3035405050656085701058013090160100185110220120250横向缓冲区的大小按照实际情况，由专业人员确定。MUTCD属于国家层面上的标准标准，除此之外，美国其他一些州参考MUTCD中的相关规定，结合本州自身的特点，也制订了各州的道路施工区相关的指导性的手册和指南。美国加利福尼亚州的交通控制手册中对施工区渐变段进行了分类，共分成以下五种类型：并入型、平移型、路肩型、下游型与单线双向型，如下列图2-2所示。图2-2渐变段的类型该手册中，渐变段的计算公式与MUTCD中的规定稍有不同，但差异不大，下面是美国加州交通控制手册中关于渐变段〔并入型〕长度的计算公式。当车速小于65km/h时： 〔2.2-1〕当车速大于70km/h时： 〔2.2-2〕式中：W——偏移的宽度〔m〕；S——85%的车位速〔km/h〕；L——渐变段长度的代表值，具体各种类型渐变段长度的取值，如表2-5所示。表2-5美国加州各种类型渐变段长度最小值的计算渐变段类型渐变段长度并入型L平移型L/2路肩型L/3单线双向型30m下游型30m该手册中同样将缓冲区分为纵向缓冲区和横向缓冲区，其中纵向缓冲区的长度如表2-6中的规定所示。可以看出加州手册中规定的缓冲区长度要比MUTCD中规定的最小长度短。表2-6美国加州手册中规定的缓冲区长度车速〔km/h〕纵向缓冲区长度〔m〕301040175028604370628084901061001361101702003年，弗吉尼亚州交通厅公布了最新版本的“弗吉尼亚州工作区保护手册〞，替代了此前1996年的版本。相比联邦公路局公布的MUTCD中第6章中的规定，该地方标准的内容更为细致、具体，标准要求更为严格。对相关条款的要求分为了强制性标准要求〔Standard〕、指导性建议〔Guidance〕、可选择项〔Option〕和信息支持〔Support〕等几个层面。图2-3是外侧车道封闭的施工区典型布局及标志设置，可以看出，手册对标志板的尺寸也作了相应的规定。图2-3弗吉尼亚州施工控制区的布局和标志〔外侧车道封闭〕施工区布局相关规定如下：就高速公路而言，施工警告标志的间距至少是300－450m；应保证过渡区之前有足够的停车视距，一般情况下可以根据限速通过表2-7选取，就高速公路而言，理想的最小停车视距为300m；表2-7不同限速下的停车视距值〔限制速度：英里/小时；距离：英尺〕车速2025303540455055606570最小停车视距125150200225275325400450525550625期望停车视距125150200250325400475550650725850所有车辆、设备、工人以及他们的活动必须限制在工作区内。过渡区的长度是根据限速和车道宽度所确定的，具体值如下表所示，路肩过渡区的长度一般为过渡区长度最小值的1/3。就高速公路而言，过渡区的长度最小应为300m。表2-8过渡区长度标准〔速度：英里/小时；距离：英尺〕限速〔英里/小时〕过渡区长度车道宽度〔英尺〕101112251051151253015016518035205225245402702953204545049554050500550600555506056606060066077065650715780锥形桶等渠化设施的间隔，如表2-9规定所示，表中的单位为英制，如当速度大于36mile/h时，过渡区渐变段的渠化设施的间隔为40feet，约为12m。表2-9渠化设施间距〔速度：英里/小时；距离：英尺〕位置速度0－35>36过渡段间距2040工作区间距4080缓冲区的长度根据限速值来确定，如表2-10所示。弗吉尼亚州规定的缓冲区长度与MUTCD的要求根本一致。根据规定，如果施工区设有旗手，那么旗手应该设置在缓冲区开始的起点处。表2-10缓冲区长度〔速度：英里/小时；距离：英尺〕限制速度〔英里/小时〕距离〔英尺〕20120251603020035250403104536050425555006057065650保护施工人员的车辆上应该有B型或者C型的指示箭头，且车辆应该停在第一排工人前15-30m处。如果限速值大于45mile/h，这时候就需要用安装了车载式防撞垫的车辆。虽然MUTCD和《道路通行能力手册》〔HCM〕等为施工区设置等提供了参考，但是它们都没有为施工作业区提供优化建议，所以研究者们就开始考虑如何采取各种有效措施来将施工作业区的负面影响降到最低。2000年，美国联邦公路管理局〔FHWA〕出版了《施工作业区最正确实用手册》，对全美有关作业区各个方面的最正确案例进行了收集汇总，以供各相关行业进行参考，其中的不少案例都对作业区的优化〔如交通控制设施的设计、车道封闭形式的设计、如何限速等〕进行了探讨和实践研究。对施工作业区长度进行优化设计可以大大减小对交通流的不利影响，美国学者就这一内容进行了大量的理论研究。McCoy等人在1980年通过使道路使用者的费用和交通控制费用最小化的方法对作业区长度进行了优化。他们的方法为作业区长度优化提供了一个框架，即通过综合费用的最小化来对作业区长度进行优化。此后，Schonfeld和Chien对这一领域进行了一系列的研究：1999年他们对双车道公路的作业区长度优化进行了研究；2001年又对四车道公路的作业区优化做了研究，图2.2-4所示，根据最优化模型，在假设平均事故损失、平均延误损失等参数的条件下，得出了上游不同车辆到达率、下游不同排队消散率条件下的最正确施工区长度值，从该图可以得出两个结论：一是施工区最大长度不宜超过3.5km；二是交通量越大，施工区的长度应该越短。当然这只是作者针对美国的一些情况进行研究得出的结论。图2-4不同车辆到达率和车辆排队消散率条件下的最正确施工区长度2002年Schonfeld和Chien两人再次对双车道公路的作业区长度优化进行了研究，这次不仅考虑了施工费用、道路使用者的延误费用以及事故费用，还考虑了交通流的时变特性和劳动力、施工设备的闲置费用。实际上影响作业区长度优化的因素还有很多，例如环境因素的影响〔如在夜晚施工〕、交通流在预知前方施工时产生的交通流重分布情况等，如何将这些影响因素考虑进去，还有待于进一步研究。此外，我国学者也对公路养护施工区的长度优化进行的研究，如邹宇、周茂松、吴兵等人。研究方法和Schonfeld的方法一致，即通过使得道路使用者的费用〔主要是延误和事故费用〕和养护机构的养护费用之和的综合费用最小化，来确定作业区的一个最正确长度，并得到两个方向的最正确放行时间长度。但由于理论推导的假使前提很多，加之延误费用、施工区的事故数，以及事故的平均损失等一系列经济指标等很难量化，因此研究均为给出施工作业区的最正确长度。1996-1998年，由雅典大学主持的欧洲标准ARROWS〔AdvancedresearchonroadworkzonesafetystandardinEurope〕工程研究，对道路施工区的交通运行特性、平安维护措施等进行了系统分析阐述，并发表了相关成果。英国运输部2002年公布了最新版本的《交通标志手册》，在第8章中卷1和卷2介绍了道路工程和临时条件下的交通平安措施和标志。尽管手册的“第8章〞没有法律效力，但是其已经被公认为施工区的操作标准。手册中规定了施工区的地点、间距、尺寸和空间布局，但是关于如何平安的布置标志并没有明确的说明。自2002年6月《交通标志手册》公布以来，标志设计、平安设施和实际操作方法等方面均发生了不同程度的变化，因此陆续有相应的修改建议推出，目前最新版本的手册也正在筹划出版当中。此外，施工作业区的布局对事故的分布也有绝对影响。美国辛辛那提大学的Salem等人对俄亥俄州洲际高速公路施工区内的交通事故特征和分布进行了研究。通过研究说明施工作业区的几个组成局部事故分布是不均匀的。如下列图2.2-5所示，62%的受伤和死亡事故发生在工作区，13%的事故发生在上游过渡区，该区是施工作业区内第二危险的路段，其次是前置警告区，而施工终止区发生的事故那么是最少。这也提示人们在施工区的平安技术的应用方面，应更有针对性的增强事故多发区段的平安防护。图2-5俄亥俄州高速公路施工区事故分布2.2.1.2国内施工区布局标准和实际情况我国2004年公布了交通部行业标准《公路养护平安作业规程》〔JTGH30-2004〕〔以下简称规程〕，同时废止了原来的《公路养护技术标准》〔JTJ073-96〕。规程将公路养护维修作业区分为警告区〔S〕、上游过渡区〔LS〕、缓冲区〔H〕、工作区〔G〕、下游过渡区〔LX〕和终止区〔Z〕共计六个区域。如图2-6所示。图2-6车道封闭时的作业控制区〔根本形式〕警告区：从作业控制区起点设置施工标志到上游过渡区之间的路段，用以警告车辆驾驶员已经进入养护维修作业路段，按交通标志调整行车状态。警告区的最小长度按表2-11选取。表2-11警告区最小长度S〔单位：m〕位置公路等级设计速度〔km/h〕警告区最小长度〔m〕路段高速公路、一级公路120，100160080，601000二、三级公路801000608004060030400交叉口－200上游过渡区：保证车辆平稳地从封闭车道上游横向过渡到缓冲区旁边非封闭车道路段。车道封闭上游过渡区的最小长度如表2-11所示，当在隧道内时，车道封闭上游过渡区的最小长度按该表数值的1.5倍选取。路肩封闭上游过渡区的最小长度应按表2-12所示。表2-12车道封闭上游过渡区的最小长度Ls〔单位：m〕封闭车道宽度〔m〕车道封闭上游过渡区的最小长度〔m〕封闭车道宽度〔m〕限制车速〔km/h〕3.03.53.7560709090403040402010表2-13路肩封闭上游过渡区的最小长度Lj长路肩封闭上游过渡区的最封闭路肩宽度〔m〕小长度〔m〕限制车速〔km/h〕1.51.752.53.03.560202030405040202010缓冲区：上游过渡区与工作区之间的路段，缓冲区的最小长度宜取50m。工作区：养护维修作业施工操作区域，工作区长度应根据养护维修作业的需要而定。下游过渡区：保证车辆平稳地从工作区旁边的车道横向过渡到正常车道的路段，下游过渡区的最小长度宜取30m。终止区：设置于工作区下游调整车辆运行状态的路段，终止区的最小长度宜取30m。规程虽然对养护施工区的关键参数进行了定义，但这些定义主要以理论推导为根底，并单纯从保障交通平安的角度得出，对道路通行能力的考虑较少，而且并没有针对山区公路特点进行专门的研究和规定，实际应用的合理性和适用性有待进一步论证。此外，对于养护维修作业控制区的最大长度、相邻施工区最小间隔等要素，规程中也没有规定，而这些指标恰恰也是养护维修作业的关键性参数。在没有标准可依的情况下，施工单位的一些盲目做法可能导致交通运行效率的下降或施工本钱的极大增加。国标《道路交通标志和标线》〔GB5768-1999〕中，尽管没有明确施工区布局的划分，但对相关标志的摆放位置给予了规定。并给出了上游过渡区〔渐变段〕长度的计算公式，该公式与MUTCD中的公式形式相同，只是在作业控制区布局图中，所示的位置不同，国标中LS标注的比拟模糊，除了指渐变段的长度外，还包括一局部缓冲区的长度。 〔2.2-3〕式中：——上游过渡区长度，m；V——85%位车速，或施工路段限速，km/h；W——所关闭车道的宽度，m。上游过渡区设置是否合理，也可以直接在现场观察出来。假设车辆在通过过渡区时经常有紧急刹车或在过渡区附近拥挤较为严重，那么有可能是前方的交通标志设置不合理或上游过渡区长度过短。针对工程开展的需要，我们设计了施工区布局相关问题的调查问卷，其中询问管理人员〔包括路政、负责养护的经理以及施工现场的交通组织负责人等〕《规程》中过渡区的长度是否能够满足交通正常运行的要求时，有88%的调查者答复认为规定的过渡区长度不能满足要求，调查人员认为驾驶员通常的做法是，只有看到过渡区内的锥形桶才降低速度。调查同样说明，我国的过渡区是事故多发的区域，过渡区内的事故数要多于警告区、过渡区和工作区等其他区段。相关管理人员均认为过渡区的长度和标志布局等需要改进。2005年，清华大学的曹瑾鑫等人对工作区渐变段的设置标准进行了探讨。通过比照美国加州交通管理手册、我国的国家标准和北京市的相关标准，并结合北京市的实际情况，揭示了我国国家和地区标准在工作区交通组织中存在的问题：我国相关标准和标准中只提到了一种渐变段〔过渡区〕，因此也就无其他类型渐变段的计算公式，从标准标准对上游根本渐变段长度的比照来看，北京市的施工区渐变段长度比美国加州手册和国家标准中的长度要小很多，如图2-7所示，而且快速路和街道次干道渐变段长度只有10m～15m的差距，这些显然不够不合理，文章指出了施工区标准标准改革的必要性。图2-7不同算法的渐变段长度比拟2023年，刘清霞等人对高速公路改扩建工程施工区的布局进行了研究。运用交通仿真技术，以京珠南扩建工程为例，研究了高速公路扩建施工区路段的布局，寻求交通运行效率与施工本钱之间的平衡点。研究成果建议施工区的最大长度为5km；推荐半幅封闭半幅双向通行情况下，相邻两处施工区的最小间距为5km，小于5km应合并为一处施工区，集中管理。建议中央分隔带开口段长度最小值为65m，最大值为200m。该研究中施工区布局相应指标确实定均是根据驾驶员的生心理感受和延误等阈值确定下来的，研究结果的适用性有待于进一步的讨论和验证。2.2.2施工区速度管理车速控制在高速公路养护维修作业中有着重要的意义。车辆速度控制是降低养护维修作业区的事故率的重要措施，高速公路发生事故，很大原因是因为车辆之间速度的不一致导致的，在工作区，如果不进行限速，必将导致车辆之间的速度更加不均衡。同时，车辆速度控制也是消除工作区交通堵塞、提高通行能力，减少损失的重要措施。限制速度的选择一般考虑以下原那么：第一，限制速度不能超过施工区的最大平安速度。施工区的最大平安速度和施工区行人活动、施工类型和进展情况及道路的情况有关，冲撞事故发生越多、越频繁，最大平安车速应越低。第二，限制速度应考虑到路上通行的绝大多数车辆的速度、不能过低。第三，限制速度宜统一，并能提供应驾驶员对突发事件和交通控制设施及人员指示的反响时间。2.2.2.1国外典型施工区的速度管理方案美国MUTCD的第六章为temporarytrafficcontrols，详细地规定了美国关于施工区的交通组织及平安技术规程，其中关于施工区的速度控制相关论述为：大幅度降低限速值，如降低50km/h〔30mph〕，会增加交通流运行速度的波动性，从而增加发生碰撞事故的可能。小于16km/h〔10mph〕的限速值降低幅度，对交通流运行速度波动性的影响较小，从而对碰撞发生可能性的影响也较小，因此在施工区交通管理中，应当尽量不改变原先道路的限速标准，除非非常必要或实际条件限制，即使在这样的情况下，一个区域内的限速值也不应频繁变化。实施交通控制措施时，施工区限速值与正常限速值之差应当小于16km/h〔10mph〕。大于16km/h的限速值降低幅度只有在实际限制条件非常剧烈的情况下才采用。当采用大于16km/h的限速值降低幅度时，必须设置额外的驾驶员警示设施，并应当在最低限速点前适当区域内逐步降低限速值，配合设置适当的警告设施。降低限速值的措施应当尽量少的采用，因为并不是所有的限速措施都能获得预想的效果，实际运行中，驾驶员是按照自己的判断驾驶车辆，只有当他们清楚的感觉到应该降低行车速度时，他们才会减速。警告限速标志〔白底黑字〕和禁令限速标志〔黄底黑字，也可称为建议速度标志〕可配合使用，在禁令限速标志区域内存在危险性较高的地点时，可以在这些地点之前设置限速值更低的警告限速标志，以提示驾驶者注意进一步减速。美国的NCHRPProject3-41报告确定了施工区的限速值确定的一般流程，可分为如下4个步骤所示：确定原有的限速值；判断施工区的类型；施工区需要特殊考虑的因素；综合上述因素，确定该施工区的限速值。报告中施工区的类型可以分为的7种，如表2-14所示。限速值确实定结果主要分为两种情况，一种是不变化，一种是降低原来的速度值，但速度降低值一般不超过16km/h〔10mph〕，这一点和MUTCD中的规定一致。表2-14NCHRPProject3-41报告规定的施工区的类型类型1：路外作业，施工区距行车道边缘距离在2m类型2：路肩作业，施工区距行车道边缘距离在2m以内，0.5m以上类型3：侵入车行道作业，施工区侵入车行道内0.5m以内类型4：路肩短时或移动作业，位于路肩上的移动或短时静态作业类型5：车道封闭作业，需要封闭一个车道，但并不断绝交通的作业类型6：临时断交作业，需要临时断绝某方向交通，而改以便道通行的作业类型7：占用一条以上车道的作业，多车道道路上，施工区宽度超过车行道宽度的作业Rauphail等人于1985年在研究了高速公路施工区附近车流速度特性的根底上，确认影响通过施工区的车流速度的因素主要包括：①道路几何线形因素，例如车道封闭形式、道路的平纵横曲线特性、有效车道宽度和横向净空大小以及视距等；②交通流因素，例如交通量大小和车流中的大车混入率；③交通控制因素，例如使用的交通平安设施类型以及有无交通指挥等；④施工区因素，例如施工区所在的位置，施工规模，施工区长度等。1987年美国联邦公路局的一项研究对施工区的常用的4种速度控制方法进行了评价，并公布了相应的实施指南。4种速度控制方法分别是：〔a〕MUTCD中规定的标准旗语指挥；〔b〕一边使用MUTCD中的旗语，一边用另一只手示意驾驶员看立在傍边的减速标志；〔c〕装有警灯和雷达的警车停在施工区内；〔d〕现场身着制服的警察指挥交通。试验时每一种方法都在6车道的高速公路上被连续应用了10-15天，结果说明，每一种方法都能显著的降低车辆的速度。相比拟而言，设置旗手的方法在两个车道封闭一个车道开通时的效果要优于一个车道封闭两个车道开通时的效果，尽管设置警车和警察的方法能够使速度降低很多，但这种方法的实施需要多个管理部门的协商合作，有一定的难度。NewBrunswick大学交通研究组的Eric等人于2003年对乡村临时性施工区的速度管理策略进行了研究。利用前后比照分析法对便携式可变信息板〔Portablechangeablemessagesign〕、便携式橡胶隆声带〔Portablerubberrumblestrips〕、横向路面减速标记〔Transversepavementmarkings〕和橙色荧光施工标志板〔Fluorescentorangeconstructionsignsheeting〕的减速效果进行了实验分析，4种限速设施如图2-8所示。研究选择了对平均速度、85%位速度、速度标准差的影响，以及夜间实施效果等作为限速措施效果评价指标。根据研究结论，推荐便携式的可变信息板、便携式的橡胶隆声带、横向的路面减速标记作为速度控制的方式，考虑到速度降低效果不明显且使速度波动增加，故不推荐橙色荧光施工标志板作为限速方法。下一步的研究还应该重点考虑一下方法长期使用的效果，以及安装和拆卸所需要的时间。图2-8施工区各种限速措施和方法Saito,M和Bowie,J也对施工区的速度降低方面进行了研究，根据现场实际，他们研究了三种典型的情况，研究结论说明：在不进行任何额外措施只是利用MUTCD中规定的标志和路障的情况下，能使进入工作区的车辆降速3mile；安装速度监视显示后，车辆速度降幅为7mile；当存在警车执法时，降幅可达9mile。Nemeth和Rathi利用Freesim交通仿真软件虚构了一个高速公路网络来进行模拟研究。结果发现：通过限速可以使得通过施工区段的交通流的速度趋向一致，有利于施工区段内的交通平安。而Dudek和Richards也于1986年指出，为提高交通平安性在施工作业区进行限速是必要的，并就几种限速方法进行了研究，为实施限速提供了理论依据。1999年，JamesMigletz，JerryL.Graham等人从交通平安的角度出发对公路施工区的限速标准进行了研究，建立了交通平安水平与车速限制之间的关系。同年，VirginiaP.Sisiopiku，RichardW.Lyles等人对高速公路施工区车速控制的影响因素及标准进行了研究。2000年爱荷华州的交通研究和教育中心〔CUTE〕对施工区的一些常用的速度降低措施进行了评价。文献综述说明旗手和警察执法对降低施工区的车速有较积极的影响，但是两者都属于劳动密集型的，长期应用费用比拟高，因此，实际应用中这种方法也是比拟少的。研究建议可以采用新技术来替代这些措施，如机器人旗手和拍照雷达执法等均是比拟可行和有效的。结论还说明一种限速方式很难起到预期的效果，最有效的限速往往是多种技术综合应用的结果。此外，爱荷华州交通厅还通过信访的方式对其他63个交通机构进行了问卷调查，共有39个机构给予了反响。问卷调查同样说明，大多数州的施工区比正常速度低10mile/h，个别的情况下也有采取比正常速度低20mile/h的，但这种情况根本上都是经过专家讨论通过的。绝大多数管理单位在施工区都布设的是限速标志，而不是警告〔建议〕限速标志。美国密歇根州交通厅根据相关研究结论，在1997年修改了施工区地点车速的限制。具体规定是：对于宽阔的、没有维修工程的、也没有工人出现的地点，限速60mile/h；对于宽阔的、没有维修工程的，但有工人经常出现的地点，限速50mile/h；正在进行的维修工作处限速45mile/h。限速值的修改适应了驾驶员关于限速过低的抱怨，减少了用户延误。大量的密歇根州作业区调查点在没有作业区存在时限速为70mile/h。密歇根立大学VirginiaP等人为了估计作业区中不同的地点车速限制对驾驶员驾驶车速的影响，选择了密歇根州车速接近限制车速的公路〔高速公路〕，进行施工区前后的车速数据的采集，研究了限速标志、工人存在与否、关闭车道类型及通车车道数对驾驶速度的影响。研究结论说明：在自由流状态条件下，施工区的车速均比限速值高；速度值的降低与开通的车道数密切相关，车道数开通越少，速度降低越多；工人的存在对速度的影响不是特别的明显；车道隔离〔关闭〕类型对速度也有较大影响，车辆速度在护栏存在情况下要比锥桶分隔的情况下高的多。.2国内速度控制研究结果和实际应用情况2005年，北京市交管局公布了《影响交通平安的占道施工许可培训手册》，该手册中对限速标志的设置方法和位置进行了规定。就高速公路有一条右车道封闭而言，标志设置的相关距离如下：上游过渡区起点1km，设置施工区标志“前方施工1km〞和禁令标志“限制速度80km/h〞；距离上游过渡区起点500m，设置警告标志“施工〞和禁令标志“限制速度60km/h〞；距离上游过渡区起点300m，设置施工区标志“右道占用300m〞；距离上游过渡区前150m，设置施工区标志“右道占用〞和警告标志“右侧变窄〞；上游过渡区起点设置施工区标志“向左行驶〞和禁令标志《公路养护平安作业规程》中，规定了公路养护维修作业控制区的限制车速分为3种标准：60km/h、40哈尔滨工业大学的陈瑜等基于人体工程学原理，将驾驶员在高速公路作业区行驶过程中接触的交通信息分为道路几何信息、道路交通运行信息、交通管理控制信息、气候与环境信息及驾驶员自身信息，将作业区各种道路交通信息进行量化处理，在系统分析驾驶员对信息处理模式的根底上，提出了基于驾驶员信息处理能力的高速公路作业区车速速度限制值计算模型。高速公路养护维修作业区由于道路条件的突然变化，路段信息量急剧增加，由于驾驶员信息处理能力的限制，要求驾驶员通过作业区路段时应减速行驶。因此作业区路段限制速度可由下式计算得出： 〔2.2-4〕式中——作业区路段限制速度〔m/s〕；——驾驶员的瞬息视野〔m〕；——驾驶员处理驾驶员瞬息视野内全部信息需要的时间〔s〕；——驾驶员信息处理响应时间系数，根据经验一般取2.5。根据人处理信息的能力和瞬息视野内总信息量，可得： 〔2.2-5〕式中——第i类道路交通信息源包含的信息量〔bit〕；——驾驶员处理信息能力，以信息处理速率表示〔bit/s〕。由式〔2.2-4〕、〔2.2-5〕可得作业区路段速度限制值〔km/h〕计算公式如下： 〔2.2-6〕最后以2006年5月哈大公路入口作业区为例，考虑车道宽度、开放车道数、隔离设施、合流时机、合流冲突及大车影响对驾驶员接受信息的量化影响，计算得出该作业区的限速值为50km/h，与工程实际中采用的55吴新开等人详细分析了国外高速公路养护维修作业区对于行车速度的控制方法。控制养护作业工作区车速的方法包括交通标志牌、旗手、交通警察〔警车〕、车道变窄、“颠簸〞车道、雷达报警器、速度追踪显示屏、视觉限速标线等。并对其中某些方法进行了综合和改进，对我国高速公路养护维修作业区车速控制起到一定的借鉴作用，但对于如何控制我国高速公路的车速未做系统分析，还有待进一步研究。从上述分析可以看出，国外施工作业区的限速值均比拟高，一般情况下只比正常情况下的速度低10～20km/h，而我国工作区的限速值均比拟低，以设计速度为120km/h的高速公路为例，限速值通常取60km/h。施工区限速值确实定根本上是根据相关标准和指南确定的，也即是根据经验选取的，考虑的均是理想道路交通条件下的速度，实际上施工区的速度受道路线形条件，交通量、大车比例等交通流条件影响很大，但相关理论研究却很少。这些方面的空白将是本研究速度控制策略研究的重要突破口。2.2.3施工区交通组织设计及方法施工区交通组织方案包括静态交通组织方案和动态交通组织方案两方面的内容，前者主要指施工作业控制区的警告区、过渡区、缓冲区、工作区、结束区等参数的合理规划，设定养护施工其他相关控制区和相邻控制区的物理参数的可能取值范围；后者主要包括交通分流和交通行为管制两大类，交通分流包括空间分流〔空间路权分配如车道功能使用〕和时间分流〔时间路权分配〕两类，交通行为管制主要指针对施工作业区的限速、限时通行、限车种通行、分道行驶、信息诱导等多种策略。而无论是养护施工还是改扩建施工的交通组织方案，都需要遵循一些根本原那么，即平安原那么、畅通原那么、确保施工进度原那么和效益最正确原那么。平安原那么是指施工期间，必须保障运营车辆的行驶平安，同时也必须保障施工车辆和施工人员平安。畅通原那么是指施工期间，公路应保持畅通，确保施工过程中车辆能够以一定的速度顺利通过，保证一定的效劳水平，同时减少因施工带来的高速公路运营损失。确保施工进度原那么是指尽量压缩施工周期，减轻对周边公路的压力，和施工高速公路的经济损失。效益最正确原那么：养护工程和改扩建工程作为一项经济活动，合理利润的追求必然要求工程在到达质量、进度等各项要求的根底上，付出最小的经济代价。因此，在施工过程中，对各项设施的要求是在保证工程质量的前提下选择最经济的方案。2.2.3.1国外施工区交通组织设计与方法在施工作业区交通组织及管理方面：道路在建设和养护时，确保公众及时获知施工区及周边道路交通环境的信息十分重要，一方面使出行者根据信息做出合理的出行方案，提高公众的满意度；另一方面，更为重要的是，降低与工作区不利环境相关的平安隐患。美国一研究报告指出出行者获取信息的渠道主要有四种直接的和四种间接的，出行者满意度的测定受施工区造成的粉尘、噪声、标志设置、信息沟通等方面的影响。研究还调查得到：信息渠道利用率最高的是施工区标志为55.9%，最少的为电子邮件仅为1.5%，另有少于4%的人不利用任何信息渠道，施工区公告牌对出行者满意度的奉献最大，其次是网站信息发布，而电视、播送的作用不大。美国研究人员指出：解决建设和维护阶段的工作区平安问题的关键是减少机动车和工作人员间的相互作用，即解决好工作区与非工作区界面的交互影响，而具体对策、方法的落实又是围绕工作区交通管理进行的。工作区交通管理并不是附加于施工养护作业之外的单独工程，也不是什么新的概念，工作区交通管理涉及的内容也远不止于工作区的交通控制，它包含一整套方法，其所表达出的长期战略思想在于满足人和货物平安有效的通过运输走廊这一需求，交通管理的核心理念仍是运输系统的机动性和平安性。车辆延误与平安是紧密联系在一起的，事故导致交通延误，反过来，延误也引发事故。通过降低道路使用者在工作区环境中的暴露风险，可减少与工作区相关的各类事故，还能给道路工作人员和检查巡视人员提过一个平安的工作环境，因此，成功的交通管理取决于通过以下方法来减少上述暴露风险，即尽可能减少因车辆、道路使用者和工作区环境相互作用而带来的不利影响：减少通过工作区的交通量减少工作区设置或启用时间减少工作区建立的频次美国的一份研究报告指出以下几个阶段和关键要素是公路整个工程周期中成功实施交通管理的要点，这些阶段和要素表达了工作区平安的最新技术开展水平，并对好的经验/政策进行了分类：政策、指南、标准之操作规程公众关系、教育预测模型及影响分析：阻塞与事故规划与立项工程开发与设计签约与招投标技术要求与建设材料、方法、经验出行者与交通信息执法ITS及新技术评价、反响有效的工作区交通管理是由一系列连续的措施、方法、手段构成，在具体的实施中，应寻求平安、本钱、时间、道路使用者利益之间的均衡。美国的MUTCD给出了道路工作区统一的设计和设置方法及原那么，也包括临时交通控制方案〔TCPs〕的开发指南，其中TCPs用以确定通过工作区的交通流的方式和规那么。美国职业平安与健康管理局〔OSHA〕在其工业平安生产建设规章中对非道路工作地点〔不向公众交通开放〕内的车辆和设备的平安运行进行了规定。然而，该规定并没有对机械类型和平安设备进行详尽的说明，对工作准那么、交通控制方案、换班等内容也未表述。另外，该规定还对旗语、信号规定等一般性问题进行了讨论，也包括标志、路障等内容。2004年9月，美国联邦公路局出版了施工区规定的最新版本——23CFR630SubpartJ，该版本命名为“施工区平安性和机动性规那么〞，该手册适用于美国所有州和地方政府。该文献包涵一个指导性报告和三个技术性报告，分别为：规那么的贯彻和执行、施工区影响评价、交通管理方案和施工区公共信息及发布策略。其把交通组织和管理分为政策方针层面、州/地方管理单位层面和具体工程层面。对工作区的交通管理方案〔TMP〕的重要性、使用程序、具体工程、应考虑的重要问题、以及管理战略等进行了介绍和说明。该文献还给出了一些目前一些机构正在使用TMP的例子和做法。附录中还给出了交通管理方案潜在组成工程清单。应该说本报告是道路施工区交通组织的根底，在更宏观的层面，更为广义的介绍了交通管理和控制的意义、作用和应包括的各个方面。2.2.3.2国内施工区交通组织管理和设计除了《道路交通作业平安标志》〔GA182-1998〕、《道路交通标志和标线》〔GB5768-1999〕等标准标准外，我国一些大的城市从自身情况出发，也相应的制订了一些施工作业区管理手册和规程。北京市公安局公安交通管理局于2005年组织编写了《北京市占道施工交通管理手册》。该手册对许可程序、管理范围、职责分工等进行了标准，提出包括交通影响最小原那么等交通组织定性根本原那么。对缓解首都交通拥堵、保障平安畅通起到了不可抹煞的作用。上海市市政工程管理处也于2006年组织编写了《城市道路养护维修作业平安技术规程》。该规程对占道施工区域的交通组织进行了系统的阐述，经上海市交巡警总队反映，该规程实施后，对交通的平安畅通起到了很大的改善作用。高速公路养护施工作业，按其施工内容可分为路面施工、路基施工、排水施工、设施维修施工、绿化施工等等；按其在高速公路上施工作业区的位置可以分为占用路面的施工作业〔包括超、行车道和紧急停车带施工〕和非占用路面的施工作业〔包括中央分隔带、路肩、边沟、边坡施工〕。郝学臣等人结合工程实践对高速公路非占用路面施工作业的交通控制进行了调查和研究，并对此提出了探讨意见。文章详细说明了中央分隔带作业区和边沟边坡作业区的交通控制措施。结论有一定的借鉴意义，但研究成果没有给出具体实例加以证实，因此还有待进一步验证。施工交通组织包括施工组织和交通组织，两者相互关联、相互制约、密不可分。韩熠和李杰两人总结以往养护工程和改扩建工程的施工组织方案，将道路施工可分为全封闭施工、半幅封闭施工、全幅区分车型分流施工、半幅区分车型分流施工、开放式施工和组合式施工6种情况。交通分流可以分为路网分流、平行道路分流和施工便道分流3种；而交通行为管制那么包括限速通行、限时通行和分道行驶3种。路段交通组织方面，确定了最小施工路段间隔宜大于5km，半幅封闭施工路段长度取为4km为宜，通行车辆限时应控制在60km/h以内。文章从宏观上对高速公路改扩建工程施工交通组织进行了详细阐述，分析的结果对高速公路改扩建及养护工程的交通组织和施工组织有一定的指导和借鉴作用，缺乏之处在于没有微观模型作为理论根底，同时也缺乏量化数据作为依据。河北道路工程检测的肖健以实例介绍了路面养护中常见的几种交通流组织方式〔不改变交通流方向，封闭局部车道施工；改变交通流方向，单向封闭施工，对向双向通行；改变交通流方向，单向〔或双向〕封闭施工，绕行其他线路通行〕及其特点，并简单说明了交通平安设施的设置与转移，封闭路段的长度以及突发事件的应急处理措施。文章结合国内两个成功的实例阐述了施工路段的不同施工交通组织方式的特点，分析较为透彻，具有一定的导向性。在说明交通平安设施的设置与转移时缺乏直观性，应以图示加以说明。对于封闭路段长度的设计缺乏理论依据。武汉理工大学的宋学文在其博士学位论文中将交通组织划分为点、线、面3个层次。面层的交通组织优化，即基于公路网布局的交通组织优化。包括改扩建期交通量预测、交通分流方法的选择、交通流组织方案的效果评价等。线层的交通组织优化，即基于根本路段的交通流组织优化，这局部重点应关注的是施工组织方案和施工区优化布局等。点层的交通组织优化，即基于施工关键点的交通流组织。主要是根据桥梁、立交、效劳区、收费站等不同的扩建特点，给出相应交通流组织方案。王淼运用交通供需均衡理论，对安新高速公路影响区域4改8扩建期间的交通需求进行预测，分析得出如果施工期间安新高速公路能保证4车道通行，效劳水平能够保持在二级，以此为根底设计并论证了“行车不分流〞的交通组织方案，并对选定的交通组织方案的实施进行详细设计。通过三个方案在施工组织、交通组织和通行能力等方面的比拟，最终选择了方案一。即第一阶段：东、西半幅外侧路基同时施工。第二阶段：东半幅外侧新建路面和原硬路肩路面施工，在东半幅原硬路肩每2km保存200m长的一段作为紧急停车岛并与中间带开口错开。第三阶段：东半幅内侧原路面、西半幅外侧新建路面施工，同样地，在西半幅原硬路肩保存紧急停车岛，待该阶段其他路面施工完成后再单独施工。第四阶段张丰焰和周伟等人探讨了高速公路改扩建工程的交通组织设计。明确了拟施工道路和相关道路的交通特征和建设特征是确定合理的交通组织方案的根底。通过分析，认为应考虑的根底条件如下：(1)拟改扩建高速公路的线路走向及交通分担情况。(2)拟改扩建高速公路沿线效劳设施和交通工程设施的设置情况。(3)拟改扩建高速公路沿线出入口匝道的设置情况。(4)拟改扩建高速公路沿线立交桥的设计型式、施工方法。(5)拟改扩建高速公路的方案设计方式，一般分为新建和加宽两种方式。(6)拟改扩建高速公路交通影响区内道路交通布局及线路设施等情况。通过对高速公路改扩建工程交通组织的根底条件的分析，探讨了改扩建工程交通组织设计原那么和设计方法。提出以高速公路改扩建工程总体设计为依据，以现状交通调查为根底，通过交通仿真模型的建立与检验、专家的经验与评判等多种手段，定性与定量相结合地开展改扩建工程实施期间交通组织研究，并确定了如下交通组织方案的技术路线，见图2-9所示。图2-9交通组织方案技术路线文章对高速公路改扩建工程交通组织设计原那么和设计方法的探讨具有一定的导向性，但对高速公路改扩建工程交通组织设计内容、设计效果评价、实施方案等没有进行研究。李永义在其硕士论文中首先分析了高速公路施工路段交通特性，包括人的特性、车辆运行特性、道路根本特性和交通流特性，通过对上述特性的分析研究了高速公路施工路段交通组织方案设计。本着保证高速公路“快速、平安、经济、舒适〞功能的原那么来进行并给出方案设计流程图图2-10高速公路施工路段交通组织方案建立流程图接着建立了高速公路施工路段交通组织方案的评价指标体系，根据施工路段交通组织方案的实施效果，即车辆的运行状况，从众多的指标中选择了路段饱和度、路段平均车速、路段交通密度、路段平均行程延误4个指标作为施工路段交通组织方案评价指标，并采用了动态综合评价方法对高速公路施工路段交通组织方案评价指标体系进行评价。但论文并没有根据评价的结果给出具体交通组织设计和管理的有用建议。冯道祥和张建龙的硕士论文都以连霍高速公路为依托研究了高速公路改建工程的保通方案。分析了高速公路改建工程的交通特点，重点运用微观交通仿真软件对高速公路改建工程施工区通行能力进行模拟试验研究，根据研究高速公路施工区通行能力研究成果制定出了连霍高速公路郑州段改建期间的主线、桥梁及互通式立交的保通方案和限速方案。论文结合国内连霍高速公路郑州段改建工程系统的研究了高速公路改建工程的保通方案，考虑问题较为深入，对公路养护施工的保通和交通组织有一定的参考意义。重庆交通大学的李淑庆等人结合交通规划软件TransCAD的OD矩阵反推和仿真软件Vissim动态交通分配仿真的技术优势，提出了一种较实用的交通需求OD推算方法和城市路网动态交通分配仿真技术，建立了城市路网动态交通分配仿真流程〔图2-11〕，使仿真效果到达了从宏观到微观系统分析路网规划方案以评价路网交通性能与管理效果的目的，并运用该技术方法对重庆市南坪交通枢纽改善工程组织方案进行比选，得出了交通组织方案的优劣。文章结合两大主流交通规划仿真软件TransCAD和Vissim的技术优势，设计的路网动态交通分配仿真流程提供了一个完善的城市路网交通分析的思路和解决方法，这一作法也可以借鉴到公路养护施工过程动态交通组织方案设计中，如基于路网运行效率最正确的高速公路