（交通运输规划与管理专业论文）高速公路扩建施工路段交通组织与控制研究.pdf

i i l l ii t ii l ltl ltti ii iiil y 17 5 317 7 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 该儿 惨刈 期：啦l 、扩 摘要 摘要 伴随我国经济的高速发展，公路运输量增长迅猛，很多早期建设的高速公路面临着不能 适应交通需求的发展而需要加宽扩建的问题。高速公路扩建工程将成为未来公路建设的新热 点和可持续发展的关键。考虑到高速公路的干线运输地位，实行边通车边施工的扩建方案将 成为主流的选择，其经济效益和社会效益均十分显著，这也将对扩建施工的交通组织提出更 高的要求，论文即是在这种背景下开展研究的。 论文首先明确高速公路不同扩建方式、施工方式的特点，选择我国最为常见的全线两侧 直接拼接、局部分离加宽的扩建方式作为研究对象，表现在基本路段就是两侧直接拼接加宽 的形式：分析高速公路扩建施工带来的各种影响，鉴别扩建施工交通组织的影响因素，研究 高速公路扩建施工交通组织的整体思路及各层次交通组织关键问题的应对策略。 其次，明确高速公路扩建施工路段交通组织的基本原则，提出交通组织方案的制定流程， 研究相应于不同施工组织方案条件下的扩建施工路段的交通组织方案，建立对交通组织方案 进行比选的评价指标体系和评价方法。 再次，分析高速公路扩建施工路段在不同交通组织方案下可能形成的施工区类型，明确 施工区的交通控制区划分标准，选取典型施工区形式研究高速公路基本路段扩建施工区的交 通特性，辨析基于车辆自动汇入的车流汇合控制方式的基本原理、不同类型及适用条件，引 入基于信号控制汇入的车流汇合控制方式，分析其基本原理、系统组成及适应性，通过仿真 分析确定基于车辆自动汇入与信号控制汇入的车流汇合控制方式的临界转换点。 最后，分析高速公路扩建施工区各交通控制区段的合理长度，进而确定高速公路扩建施 工区的合理长度及间距，研究施工区的车辆限速标准、交通标志标线设置、交通安全设施设 置等关键内容。 关键词：高速公路扩建工程基本路段施工区交通组织车流汇合控制 a b s t r a c t a b s tr a o t 晰t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fe c o n o m i ci nc h i n a , t h eh i g h w a yt r a n s p o r t a t i o nv o l u m eh a s i n c r e a s e dg r e a t l y , e x p r e s s w a y st h a tw e r ec o n s t r u c t e de a r l yw o u l df a c et h ep r o b l e mo fb e i n gu n a b l e t oa c c o m m o d a t et h ed e v e l o p m e n to ft r a n s p o r t a t i o nd e m a n da n db e i n gr e c o n s t r u c t e db yw i d e n i n g r o a d w a y si no r d e rt om e e tt h er e q u i r e m e n to ft r a n s p o r t a t i o nd e m a n d t h ee x p r e s s w a ye x p a n d i n g r e c o n s t r u c t i o n ( e e r ) p r o j e c tw i l lb ea h o tp o ta n dt h ek e yo fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ti nh i g h w a y c o n s t r u c t i o ni nf u t u r e a c c o r d i n gt ot h ek e yr o l eo fe x p r e s s w a yi nt r a n s p o r t a t i o n ，t h ee e rs c h e m e o fr e c o n s t r u c t i n gw h i l eo p e n i n gf o rt r a f f i ci ne x p r e s s w a yw i l lb et h ep r i m a r ys e l e c t i o ni nf u t u r e ， a n di th a sas i g n i f i c a n ts o c i a la n de c o n o m i cb e n e f i t h o w e v e r , i tb r i n g sf o r w a r dah i g h e r r e q u i r e m e n tt ot h et r a f f i co r g a n i z a t i o no fr e c o n s t r u c t i o n 1 1 1 ep a p e rw a sj u s tw r i t t e nu n d e rt h i s b a c k g r o u n d f i r s t l y ，t h ec h a r a c t e r i s t i co fd i f f e r e n tw i d e n i n ga n dc o n s t r u c t i n gm o d e sf o re x p r e s s w a yi s d e f i n i t u d e d t h em o s tf a m i l i a rw i d e n i n gm o d et h a tw i d e n i n gs e p a r a t e di ns p e c i a l p a r tw i t h s p l i c i n gb o t hs i d e si nt h ew h o l el i n ei ss e l e c t e da st h er e a s e a r c ho b j e c t ，w h i l er e p r e s e n t i n gi nt h e b a s i cs e c t i o ni ss p l i c i n gb o t hs i d e sd i r e c t l y t h ed i f f e r e n ti n f l u e n c ea n dt h ei n f l u e n c i n gf a c t o r so f t r a f f i co r g a n i z a t i o nb r o u g h tb ye e ri sd i s t i n g u i s h e d t h ew h o l et h i n k i n ga n dc o u n t e r m e a s u r et o k e yp r o b l e mi ne v e r ya r r a n g e m e n to f t r a f f i co r g a n i z a t i o nf o re e r i sa n a l y s i s e d s e c o n d l y ，t h eb a s i cp r i n c i p l eo ft r a f f i co r g a n i z a t i o ni ne x p r e s s w a ye x p a n d i n gr e c o n s t r u c t i o n s e c t i o ni sd e f i n i t u d e d t h ef l o wo fe s t a b l i s h i n gt r a f f i co r g a n i z a t i o ns c h e m et h a tc o r r e s p o n dt o d i f f e r e n tc o n s t r u c t i o ns c h e m ei sp r o m o t e d t h ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e ma n dm e t h o dt oc o m p a r e t h ed i f f e r e n tt r a f f i co r g a n i z a t i o ns c h e m e si se s t a b l i s h e d a g a i n ，t h ed i f f e r e n tw o r k z o n es t y l e st h a tp r o p a b l yf o r m e di nd i f f e r e n tt r a f f i co r g a n i z a t i o n s c h e m ef o re x p r e s s w a ye x p a n d i n gr e c o n s t r u c t i o ns e c t i o ni sa n a l y s i s e d t h ew o r k z o n e st r a f f i c c o n t r o l r e g i o nd i v i s i o n s t a n d a r di sd e f i n i t u d e d t h et r a f f i cc h a r a c t e r i s t i co fw o r k z o n ei n e x p r e s s w a ye x p a n d i n gr e c o n s t r u c t i o ns e c t i o ni sd i s t i n g u i s h e db ys e l e c t i n gt h et y p i c a lw o r k z o n e t h eb a s i cp r i n c i p l e s ，s t y l e sa n da p p l i c a b l ec o n d i t i o n sf o rl a n em e r g ec o n t r o lm o d eb a s e do n v e h i c l ea u t o m a t i cm e r g ea r ed i s c r i m i n a t e di no r d e rt oi n t r o d u c et h el a n em e r g ec o n t r o lm o d e b a s e do ns i n g a lm e r g e t h eb a s i cp r i n c i p l e s ，c o n s t i t u t i o na n da p p l i c a b l ec o n d i t i o n so fs i n g a l m e r g ei sa n a l y s i s e d t h ec r i t i c a lb r e a k i n gp o i n tb e t w e e ns i n g a im e r g ea n da u t o m a t i cm e r g ei s c o n f i r m e db yu s i n gt r a f f i cs i m u l a t i o na n a l y s i s f i n a l l y , t h er e a s o n a b l el e n g t ho fe v e r yt r a f f i cc o n t r o lr e g i o ni sd e f i n i t u d e dt oc o n f i r mt h e r e a s o n a b l el e n g t ho fw o r k z o n ea n dd i s t a n c eb e t w e e na d j a c e n tw o r k z o n e si n e x p r e s s w a y e x p a n d i n gr e c o n s t r u c t i o ns e c t i o n t h es p e e dl i m i ts t a n d a r d ，t r a f f i cs i g n , m a r ka n ds a f e t y e s t a b l i s h m e n ti nw o r k z o n ea r ei n v e s t i g a t e d k e y w o r d s ：e x p r e s s w a y , e x p a n d i n gr e c o n s t r u c t i o np r o j e c t ，b a s i cs e c t i o n ，w o r k z o n e ，t r a f f i c o r g a n i z a t i o n ，m e r g ec o n t r o l i i 目录 摘要 目录 i a b s t r a c t i i 目录 第一章绪论 i l 1 1 研究背景1 1 2 国内外研究现状1 1 2 1 高速公路扩建方式研究2 1 2 2 高速公路施工区车流汇合控制研究2 1 2 3 高速公路施工区交通组织设计研究3 1 3 研究的主要内容5 1 4 研究的技术路线5 1 5 本章小节6 第二章高速公路扩建施工交通组织设计 7 2 1 高速公路扩建施工方式7 2 1 1 高速公路的扩建方式对比分析。7 2 1 2 高速公路扩建的施工方式l o 2 1 3 高速公路扩建施工的影响分析1 1 2 2 高速公路扩建施工交通组织的影响因素1 2 2 2 1 区域交通组织的影响因素1 2 2 2 2 项目路交通组织的影响因素13 2 2 3 施工点交通组织的影响因素1 4 2 3 高速公路扩建施工交通组织整体思路1 4 2 3 1 路网分流交通组织1 5 2 3 2 项目路交通组织1 7 2 3 3 关键施工点交通组织1 8 2 4 本章小结18 第三章高速公路扩建施工路段交通组织研究 2 0 3 1 高速公路扩建施工路段交通组织的原则2 0 3 2 高速公路扩建施工路段交通组织方案制定流程2 1 3 3 高速公路扩建施工路段交通组织方案设计2 2 3 3 1 半幅封闭施工情况下一2 2 3 3 2 分段半幅封闭施工情况下2 3 3 3 3 新老路交替封闭施工情况下2 4 3 3 4 借助临时路面、分幅封闭施工情况下2 5 3 4 高速公路扩建施工路段交通组织方案评价2 6 3 4 1 评价指标体系构建。2 6 3 4 2 评价指标定义2 9 3 4 3 评价模型建立3 1 3 5 本章小结3 5 第四章高速公路扩建施工区车流汇合控制方式研究3 6 4 1 高速公路扩建施工区的类型3 6 目录 4 2 高速公路扩建施工区交通特性分析3 7 4 2 1 施工区交通控制区划分3 7 4 2 2 施工区道路环境特性分析3 8 4 2 3 施工区驾驶员特性分析3 9 4 2 4 施工区车辆运行特性分析4 1 4 2 5 施工区交通流特性分析4 4 4 3 基于车辆自动汇入的车流汇合控制方式4 8 4 3 1 基本原理4 8 4 - 3 2 基本类型4 9 4 3 3 比较分析5 1 4 4 基于信号控制汇入的车流汇合控制方式5 2 4 4 1 基本原理5 2 4 4 2 系统组成5 3 4 4 3 基于v i s s l m 仿真的效果评价5 7 4 5 本章小结6 0 第五章高速公路扩建施工区设置方式研究。 6 2 5 1 高速公路扩建施工区的合理长度及间距6 2 5 1 1 警告区长度6 2 5 1 2 上游过渡区长度6 4 5 1 3 缓冲区长度6 5 5 1 4 下游过渡区长度6 5 5 1 5 终止区长度6 6 5 1 6 工作区长度6 6 5 1 7 施工区合理长度及间距一6 8 5 2 高速公路扩建施工区限速标准6 9 5 2 1 高速公路扩建施工区限制车速的意义6 9 5 2 2 高速公路扩建施工区限速标准制定7 0 5 3 高速公路扩建施工区交通标志标线设置7 2 5 3 1 施工区交通标志设置7 2 5 3 2 施工区交通标线设置7 5 5 4 高速公路扩建施工区交通安全设施设置7 6 5 4 1 隔离设施7 7 5 4 2 强制减速设施7 8 5 4 3 夜间安全设施7 9 5 5 本章小结8 1 第六章结论与展望 6 1 研究结论8 2 6 2 研究展望8 3 致谢 参考文献 作者简介 8 4 8 5 i v 第一章绪论 1 。1 研究背景 第一章绪论弟一早三百。t 匕 高速公路是对社会经济发展具有重大促进作用的交通基础设施。我国大陆高速公路建设 始于1 9 8 4 年破土动工的沈大高速公路，早期建设的高速公路由于受到当时社会经济发展状 况和速度的影响，造成对未来交通量预测不足，所建高速公路多为4 车道。2 0 世纪9 0 年代 以后，我国经济一直处于高速发展态势，近年来年增长速度更是高达1 0 左右【1 1 。经济的发 展、交流的频繁极大地刺激了交通需求的增长，对公路运输提出了更高的要求，作为交通干 线的高速公路无法满足日益增长的客货运输需求，成为新的交通“瓶颈”，行车速度缓慢、 服务水平下降，甚至发生大面积拥堵，这些现象在高速公路上已屡见不鲜。因此，对高速公 路网络进行扩容，提高其技术标准，增加其通行能力和服务容量已势在必行，而对高速公路 进行扩建加宽是一种理想的选择，相比新建高速公路，其具有占地少、污染小、工程量小、 投资省等优点，而且已经通车的高速公路主通道，往往都位于城镇聚合轴之上，经过较长时 间与沿线城镇、产业的磨合，相互之间的关系已经趋于协调。预计高速公路扩建工程将在未 来十几年内成为我国公路建设的热点。目前，国内已绎进行了沪宁、沪杭甬、沈大、广佛等 高速公路的改扩建工程扛。j ，正在进行扩建施工或前期准备的还有西宅、西铜、广清、连霍、 京沪、沿江等高速公路，同时，不少高速公路通道的交通流量已经逼近饱和，高速公路扩建 工程的需求潜力巨大。 高速公路扩建不但涉及到路基、桥梁拼接等工程技术问题，而且要解决属于社会科学和 管理科学的交通流组织问题。交通流组织与控制是高速公路扩建施工过程中的一项重要内 容，究其原因是：高速公路扩建施工限制了高速公路通行条件，干扰了正常的交通流，造成 道路通行能力下降。高速公路扩建期间的道路通行能力无法承担其正常交通量，必须对原有 的交通量进行适当分流，对高速公路上行驶交通流进行合理组织。高速公路扩建施工交通组 织的作用在于1 4 ：一是调控扩建高速公路交通量需求，使高速公路维持一定的行车速度和服 务水平；二是规范车辆运行，减少因交通运行对扩建施工造成的干扰，保证施工进度和施工 质量；三是通过科学合理的交通组织，减少扩建施工对通行车辆的影响；四是通过交通组织 实现高速公路通车与施工的同步进行，降低因扩建施工而带来的对沿线交通运输、社会经济 发展等的负面影响。 基本路段是高速公路的主要组成部分，其交通组织与控制方式是高速公路整体交通组织 方案的重要内容，影响到整条线路的交通运行状况。因此，在我国高速公路建设发展进程中 出现扩建工程不断增多的背景下，对扩建施工期间基本路段的交通组织与控制方式进行研 究，对恰当安排施工内容，合理组织车辆运行，实现扩建施工和通车的安全、高效、同步进 行，减小因高速公路扩建施工对居民出行、社会经济发展的负面效应具有重要的意义。 1 2 国内外研究现状 高速公路扩建是国内外公路建设中广为关注的问题。国外如美国、德国等国家较早开展 了高速公路扩建方面的研究，包括扩建工程的施工组织方案、施工区通行能力研究、施工区 道路安全性研究、施工区交通控制方式研究等方面均积累了丰富的研究成果。如今，国外的 研究越来越多地侧重于扩建项目如何减少对自然环境和公众生活的影响，如何与公众有效的 沟通，如何利用先进技术参与工程等问题引。我国在高速公路扩建上虽然起步较晚，但近年 东南大学硕士论文 来为了满足高速公路扩建工程的需要，在此方面开展了大量研究，并取得了一定成果1 2 - 3 , 5 - 9 1 。 施工路段交通组织与控制是高速公路扩建工程一项重要的内容，根据国内外研究文献，与之 相关的内容主要有：扩建方式研究、施工区车流汇合控制方式研究、施工区交通组织设计研 究等。 1 2 1 高速公路扩建方式研究 高速公路的扩建方式是高速公路扩建施工交通组织的罩要影响因素之一，高速公路扩建 施工交通组织的方案通常是以扩建施工方案为基础制定的。国内外高速公路扩建方式一般可 分为新建和加宽两种，这两种方式中又各自派生出了不同的建设形式，每种形式中还有不同 的具体建设方案。常见的归纳起来可分为新建高速公路、两侧直接拼接加宽、单侧直接拼接 加宽、两侧分离加宽、单侧分离加宽、混合加宽等i 一1 0 1 新建高速公路是新选线位或在原线 附近修建公路，如新增客运或货运通道等，与原线关系不大，在建设时也不会对原路交通流 运行产牛直接影响。两侧直接拼接加宽是在高速公路的路基两侧直接拼接车道，基本保持原 有高速公路的几何线形，原有的中心线可留作加宽后公路的中心线。单侧直接拼接加宽是针 对原有高速公路一侧受建筑物限制，从另一侧对原有道路进行直接拼接，原路必须进行改造 以适应道路断面的变化，新的道路中心线相比原有路基中心线会发生偏移。两侧分离加宽是 是在现有高速公路的两侧适当位置新建两条单向公路，与原路一起组成多车道的高速公路， 对原路交通运行的干扰较小，可基本维持现有高速公路的功能。单侧分离加宽是在现有高速 公路的一侧适当位置新建一条双向公路，与原路一起组成多车道的高速公路。混合加宽就是 以上几种加宽方式中的两种或两种以上的组合形式，如两侧直接拼接为主、局部分离为辅， 双侧分离为主、直接拼接为辅，总体单侧分离、局部直接拼接等形式。 在国内的高速公路扩建施工实践中较常采用的是全线两侧直接拼接加宽、局部分离加宽 的方式，例如1 9 9 7 年开始扩建，1 9 9 9 年竣工通车的广佛高速公路，采用部分路段四车道加 宽为六车道，其余为八车道的双向整体直接拼接的形式【l i l ；2 0 0 2 年开始改建，2 0 0 4 年竣工 通车的沈大高速公路扩建施工全线采用四车道扩建为八车道的整体对称拼接形式f 2 l ：2 0 0 0 年起开始分段、分期扩建的沪杭甬高速公路，基本上是采用四拓八的整体拼接形式f i2 1 。2 0 0 3 年开始扩建，2 0 0 6 年竣工通车的沪宁高速公路采取的是全线四车道拼接拓宽为八车道的形 式，即在原有四车道基础上于两侧分别扩建两个车道、局部地段分离加宽的方法l7 i 。 总的来说，国内外存在的高速公路扩建方式还是比较统一的，但由于国外高速公路大多 采用开放式的运营模式，收费公路较少，且高速公路建设时土地预留较多，采用的扩建方式 主要是分离式加宽，形成快速+ 集散的道路断面形式。而我国由于高速公路收费还贷的需要， 且土地资源紧缺，为最大限度地利用原有道路交通设施，大多采用的是直接拼接加宽的扩建 方式，本文即是立足于我国实情，针对高速公路全线两侧直接拼接加宽、局部分离加宽的扩 建方式进行研究，表现在基本路段就是两侧直接拼接加宽的形式。 1 2 2 高速公路施工区车流汇合控制研究 目前，国外对高速公路施工区车流汇合控制研究已经比较深入，无论是从静态控制到动 态控制，还是从常规方法到智能化技术，均积累了较为丰富的研究成果，特别是近年来随着 i t s 技术的发展，施工区的车流汇合控制有了较大的突破。美国宾夕法尼亚州交通局提出一 种施工区车流汇合控制方法，具体做法是让驾驶员充分利用全部车道行驶，到施工区附近某 一点时再进行合流，这样可以有效地避免道路交通流混乱，缩短排队长度i 旧】。 1 9 9 9 年，a n d r z e jpt a r k o 通过使用一系列可变情报板( v m s ) 对动态提早汇入控制系统 进行了研究，结果表明动态提早汇入对提高驾驶员的安全性和减少施工区的延误有较好的效 果1 14 1 。 2 第一章绪论 2 0 0 4 年，e r i cm e y e r 通过建立区域车道延迟汇合系统( c a l m ) 对车流提早汇入、延迟 汇入和事件模式三种方式进行评价，利用速度指标作为决策阈值，通过比较发现延迟汇入和 提早汇入的车道分布模式差别不大i j 1 。 2 0 0 6 年，k y e o n g p y ok a n g 通过采用通行能力、流量分布和排队长度指标，对动态延迟 汇入控制系统对于施工区运行效率的改善性能进行了评价，评价结果表明，相对于常规车流 汇入控制，动态延迟汇入控制可以增大施工区的通行能力，但是如果不能和已有的静态标志 组合，会导致交通冲突增加| 1 6 1 。同年，p a t t i et m c c o y 对施工区车流汇合的四种控制方式： 静态提早汇入、静态延迟汇入j 动态提早汇入和动态延迟汇入进行了比较分析，发现静态汇 入控制方式在非拥挤的情况下效果较好，但在拥挤的情况下会导致事故风险增大，动态汇入 控制方式在拥挤的情况下可以增强施工区的安全性和汇合效率，但是在运行速度较高的自由 流情况下，驾驶员在汇合点会产生疑惑，容易导致事故的发生【l 。 国内研究方面，关于施工区车流汇合控制的研究较少见诸于文献，反映出针对这个问题， 国内还未大规模地开展研究。2 0 0 7 年，哈尔滨工业大学的裴玉龙结合i t s 技术设计了高速公 路施工区的智能车流汇合控制系统的工作流程，并建寺了信息采集子系统、信息处理及决策 予系统和信息发布子系统，通过模拟的方法对系统的性能进行了比较，分析结果表明：智能 汇入控制相比于静态汇入控制、动态提早汇入控制和动态延迟汇入控制性能更为优越，特别 是在改善高速公路施工区的安全性能和通行能力方面l l 引。 综上所述，施工区车流汇合控制方式研究大体上包括静态提早汇入( s t o i ce a r l ym e r g e c o n t r o l ，s e m ) 、静态延迟汇入( s t a t i cl a t em e r g ec o n t r o l ，s l m ) 、动态提早汇入( d y n a m i c e a r l ym e r g ec o n 仃o l ，d e m ) 、动态延迟汇入( d y n a m i cl i n em e r g ec o n t r o l ，d l m ) 四种形 式，目前随着i t s 技术的引入，施工区车流汇合控制方式将朝着智能化、动态化、信息化的 方向发展。 1 2 3 高速公路施工区交通组织设计研究 国外研究方面，美国的交通控制设施手册( m u t c d ) 的第六部分t e m p o r a r yt r a f f i c c o n t r o l 对高速公路施工区的交通控制设施及交通组织进行了详细的阐述，给出了各种道路 在进行养护维修等工作时，在施工区范围内进行交通控制所使用的交通控制设施的设计、使 用和设置的一般原则和标准，成为全美施工区交通组织与管理的标准1 1 9 l 。 1 9 8 7 年j a n s o n 等人提出了各种减轻施工区影响的管控措施，包括优化施工区的交通组 织，合理的交通控制方法，合理的车道封闭位置及合理的施工区长度等 20 l 。2 0 0 1 年，s t e v e n c h i e n ，p a u ls c h o n f e l d 以最小化施工区成本( 包括管理成本、事故成本、用户延误成本) 为 目标，提出了可以应付各种施工情况的4 车道公路施工区最优长度数学模型1 1 。2 0 0 2 年， s t e v e nc h i e n ，h i m a n s h uc p a t e i 对丰要服务于通勤出行的双车道公路施工路段各控制路段的 长度进行了研究，该研究是以双向总费用最低为约束条件的1 2 二1 。 在高速公路施工区限速标准研究方面，1 9 8 5 年，r a u p h a i l 等人在研究了高速公路施工区 附近车流速度特性的基础上，确认影响通过施工区的车流速度的因素主要包括：道路几何 线形因素，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；交通流因素，如交通量大小和车流中的大车混入率；交通控制因素，如使用的交 通安全设施类型以及有无交通指挥等；施工区因素，如施工区所在位置，施工规模，施工 区长度等| 2 l l 。同年，n e m e t h 和r a t h i 利用f r e e s i m 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 施工区段内的交通安全弘“。 1 9 9 9 年，j a m e sm i g l e t z ，j e r r yl g r a h a m 等人从交通安全的角度出发对公路施工区的限 速标准进行了研究，建立了交通安全水平与车速限制之间的关系1 二4 1 。 3 东南大学硕士论文 2 0 0 6 年，k y e o n g - p y ok a n g 等为克服因为缺乏探测器而在设定公路施工区理想真实速度 限制时的困难，提出了将整个运行时间分成大量的控制时段，并适应每个控制时段交通条件 的变化的高速公路施工区日间限速控制拉川。 同时，国内对高速公路施工区的交通组织也进行了不少研究，主要有交通部颁发的公 路养护技术规范( j t j0 7 3 9 6 ) 1 2 6 1 、公路养护安全作业规程( j t gh 3 0 2 0 0 4 ) 1 2 7 1 以及 各省及所属地方部门制定的施工路段管理办法等，这些规范标准对施工区安全标志的设置作 了相应的规定，并给出了不同施工情形下的施工交通组织方案，但是这些内容基本上沿袭了 原有的标志系统，交通组织方案也主要参考国外的标准制定的。 此外，武汉理工大学的宋学文以系统分析方法从面、线、点三个层次整体考虑高速公路 扩建期交通流组织，并对基本路段的交通流组织方案进行了总结，运用交通仿真的方法对大 型车比例对道路通行能力的影响，施工基本路段长度和限速标准，中央分隔带开口处的长度 等关键问题进行了研究i 爿j 。 长安大学的霍东芳在高速公路施工期交通特性及通行能力分析的基础上，制定了高速公 路改扩建工程施工期交通组织的方案，包括内部施工交通组织、外部路网分流和特殊情况下 的交通组织三部分，并对高速公路施工期交通组织方案评价的指标体系和评价方法进行了探 讨【2 9 1 。 东南大学的何小洲在大量交通调查的基础上，对高速公路养护施工区交通组织进行了研 究，建立了施工区合理长度的费用模型，探讨了施工区限速、交通标志及交通安全设施等的 设置方法，并成功开发了施工区的交通仿真模型1 3 0 1 。 东南大学的李永义参考现有一般公路施工路段交通组织方案，研究了高速公路施工路段 交通组织设计，并提出了包括了施工路段饱和度、施工路段平均车速、施工路段交通密度以 及施工路段平均行程延误四个指标的交通组织方案评价指标体系和动态综合评价方法【引】。 哈尔滨工业大学的陈瑜从高速公路交通安全的角度出发，对作业区的车速管理方法及交 通标志设置方法进行了研究，提出了作业区上游推荐行驶车速、作业区限制车速、交通标志 重复设置方法及位置等研究成果1 2 u j 。 哈尔滨工业大学的赵晓雷针对公路改扩建工程、维修养护项目的安全问题，对改扩建作 业区的合理长度和交通安全设施的设置进行了研究，确定了作业区各区段长度、标志位置、 标线设置、护栏高度等技术参数1 3 2 1 。 江苏省交通规划设计院的邓润飞、李冬梅以沪宁高速扩建无锡段桥梁施工为例，运用 v i s s i m 软件进行交通流微观仿真分析，对交通组织过程中最小施工路段间隔、中分带开口长 度以及合流路段长度进行了研究l j 川。 从国内外高速公路施工区交通组织方面的研究可以发现，丰要研究的重点还是在施工区 的限速标准、施工区长度等参数设置、施工区标志标线设置方法等方面，而这些内容也基本 上覆盖了施工区交通组织设计各个方面的问题，而对于高速公路扩建施工，相比养护维修施 工，其时间更长，计划性与稳定性更强，施工的影响更大。施工区的交通组织与控制与普通 养护维修施工区既存在很大的相似性，也具有不少差异性。 总之，尽管我国对高速公路扩建施工区的交通组织与控制的实践工作随着高速公路扩建 工程的进行已经开展，但在实践中明显体现出缺乏系统性的理论指导的弊端，而国内专门针 对高速公路扩建施工区的交通组织与控制研究不多，大部分是基于对养护维修施工或不加详 细区别的高速公路施工区开展研究，因此，迫切需要专门对高速公路扩建施工区的交通组织 与控制进行研究，指导我国高速公路扩建工程旄工的科学开展。本文即是针对高速公路扩建 施工基本路段两侧直接拼接加宽的形式开展施工区的交通组织与控制方式研究。 4 第章绪论 1 3 研究的主要内容 论文针对我国最为常用的全线两侧直接拼接、局部分离加宽的高速公路扩建方式，从高 速公路扩建施工整体交通组织设计入手，逐渐过渡到基本路段的交通组织研究，重点对基本 路段两侧直接拼接扩建施工交通组织与控制的方法与技术进行研究，实现基本路段扩建施工 交通组织的科学性与系统性。 论文的研究内容包括以下方面： 1 、高速公路扩建施工交通组织设计研究 明确高速公路全线两侧直接拼接、局部分离加宽的扩建方式的特点，分析高速公路扩建 施工所带来的各种影响，确定扩建施工交通组织的影响因素，研究高速公路扩建施工交通组 织的整体思路及各层次交通组织关键问题的应对策略。 2 、高速公路扩建施工路段交通组织研究 明确高速公路基本路段扩建施工交通组织的基本原则，提出施工路段交通组织方案的制 定流程，研究相应于不同施工组织方案条件下的高速公路基本路段扩建施工的交通组织方 案，建立对交通组织方案进行比选的评价指标体系和评价方法。 3 、高速公路扩建施工区车流汇合控制方式研究 分析高速公路基本路段扩建施工在不同交通组织方案下可能形成的施工区类型，明确施 工区的交通控制i 又：划分标准，选取典犁施工区形式研究高速公路基本路段扩建施工区的道路 环境、驾驶员、车辆运行及交通流等交通特性，辨析基于车辆自动汇入的车流汇合控制方式 的基本原理、不同分类及适用条件，针对其不足之处，引入基于信号控制汇入的车流汇合控 制方式，分析其基本原理、系统组成及适应性，通过v i s s i m 仿真分析基于车辆自动汇入与 信号控制汇入的车流汇合控制方式的临界转换点。 4 、高速公路扩建施工区设置方式研究 分析高速公路扩建施工区各交通控制区段的合理长度，进而确定高速公路扩建施工区的 合理长度及间距，研究施工区的车辆限速标准、交通标志标线设置、交通安全设施设置等关 键内容。 1 4 研究的技术路线 论文将综合运用交通工程、道路工程、系统工程、人机工程学、数理统计理论等多学科 的原理和技术方法，遵循从宏观到微观、从整体到局部、理论分析与实践经验相结合的研究 方法，立足我国高速公路扩建1 二程实践，针对全线两侧直接拼接、局部分离加宽的高速公路 扩建方式，分析扩建施工交通组织的影响因素及设计思路，提出基本路段交通组织的方案及 评价方法，研究扩建施t 区可采用的车流汇合控制方式及其适应性，确定扩建施工区合理的 设置方式。 5 东南大学硕士论文 高速公路扩建施工交通组织设计 r 一谣襄j 三至重至茔至雪寡蕊誊襄雾矿一 岛速公路扩建施上交逝俎务：的影嘲因素卜一区域，项h 路、施工段 高逸公路扩建拖上交通缉$ ：整1 1 ：思路 路叫分流交通措织、项h 路交通 组织关键施上点交通组纵 一一可 高速公路扩建施工路段交通组织研窥 多指标u f 拓 综台评价 静建谴工路段交通细易 脓刚 扩娃娩t 路段交地组织五寰制定流稃 扩建艟t r 路段交通组织方案 巾榀封闭施下、1 1 幅分段封问缒 上、新岂路窆替封闭施上借助 临时路晤分懈封闭施上 扩建德1 = 路段i 乏通组织方案评价 _ + 最优方案选取 高速公路扩建施工区车流汇合控制方式研究 r 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一1 对比关联分析 1 5 本章小节 扩矬矗龟工啊炎型分析 扩建雅t 区窆通特性分析 道路环境、驾驶员、车辆远行及 窆通流特性 塾子车辆l = | 曲汇入的车漉；【：台控制方式卜- c m 、s e m ，d e m 、s l m ，d l m 瑟于信号控制汇入豹车流汇合控制力式卜一l b s m ，j 高速公路扩建施工区设置方式研究 姆驶员行为分析 驾驶员闪素 施上因素 交通流景 行棒时玎j 交通安垒 图1 1 论文研究的技术路线 警告区、l ：游过渡区、缓冲逸、 工作，下游过渡区，终止区 空通标忠，交通标线、隔离设施、 强舰以遮设施、夜问发伞设施 本章剖析了论文研究的背景，论述了论文的立题意义，通过对国内外研究现状的分析， 认为国外对这方面的研究成果较为丰富，但目前的研究主要侧重于扩建项目如何减少对自然 环境和公众牛活的影响等方面，而国内现有研究中专门针对高速公路扩建施工区的交通组织 与控制的不多，大部分是基于对养护维修施工或不加详细区别的高速公路施工区开展研究， 因此，迫切需要专门对高速公路扩建施工区的交通组织与控制进行研究，指导我国高速公路 扩建工程施工的科学开展。针对当前研究的牢白及论文研究的目标，确定了主要研究内容及 技术路线。 6 高速公路扩建施工