高速公路改扩建若干关键技术研究——以京港澳高速公路改扩建为例（可编辑）

1、 分类号:U41 ;U2 10710-2009121366 硕 士 学 位 论 文 高速公路 改扩建若 干关键技 术研究? 以京港 澳高速公 路改扩建 为例李悦导师姓名 职称 许金良 教授 申请学位 级别 学科专业 名称 硕士 道路与铁 道工程 2012 年 4 月 25 日 论文提交 日期 论文答辩 日期 2012 年 6 月 4 日长安大学 学位授予 单位Study on the key technologies in ReConstruction and Extension work zone of Expressway ? Based on Beijing, Hong Kong and

2、 Macao Expressway ExtensionA Dissertation Submitted for the Degree of MasterCandidate :Li YueSupervisor :Prof. Xu Jinliang Changan University, Xian, China摘 要随着经济的快速发展, 交通量的增加, 早期修建的高速公路已不同程度面临改扩建的压力, 进入大修、 扩建阶段。 对高速公路进行升级和改造, 使其更好地为经济和社会活动服务, 是当前我国公路建设面临的紧迫任务。 高速公路改扩建作为系统工程, 包括了施工组织、 交通组织等相关内容, 其关键技

3、术的研究对改扩建工程的顺利实施有着重要意义。 本文在分析相关研究成果的基础上, 结合依托工程, 对改扩建交通分流车型、 施工区通行能力、 施工区分段等若干关键技术进行研究。 在不同车型分流影响的基础上, 总结了国内改扩建项目的分流车型, 提出 基于依托项目特性的分流车型选取方案; 对施工区通行能力影响因素进行论述, 提出了通行能力修正模型, 重点对基本路段与匝道路段的通行能力进行了计算, 基于改扩建施工区施工组织, 探讨了沿线各构造物各阶段下的道路通行能力; 通过交通 VISSIM 仿真方法, 对不同长度的施工区进行了分析, 结合依托工程特点,提出高速公路最佳作业区长度方案。 研究成果对高速公

4、路改扩建工程具有指导价值, 对提高依托工程施工区路段的通行能力,保障交通安全具有重要意义 。 【关键词】高速公路,改扩建, 交通组织,分流车型,通行能力, 施工区I Abstract With fast growth of economic and traffic volume, a large number of expressways, which were built in early period, face the pressure of expansion. These expressways have been into the expansion stage. The expr

5、essway expansion is the main task of road construction, its order to service economic and social activities. Expressway extension is a system work, which includes elements of construction organizations, transport organizations. The study of the key technologies of expressway expansion has an importa

6、nt significance to the smooth implementation of the extension projectBased on the analysis of relevant research results and the reconstruction project, the paper studies the vehicle diversion, raffic capacity and segmentation of work zone. Combined with analysing the influence factors of vehicle div

7、ersion, the different vehicle diversion of the expansion projects in domestic was summarized. The paper proposes the selection program of vehicle diversion which based on project characteristics. Based on analysing the influence factors of traffic capacity, the paper discusses the correction model o

8、f traffic capacity. By analyzing the traffic capacity of basic section of highway and ramp of interchanges, the paper studies the traffic capacity of the structures along the expressway expansion period. VISSIM simulation software was used to study the segmentation of work zone, based on the project

9、 characteristics, the paper proposes the program of optimal work zone lengthThe research results is reference value to the project of expressway reconstruction, it is important to improve the traffic capacity and ensure traffic safety in the reconstruction area Key words: expressway; reconstruction;

10、traffic organization; vehicle diversion; traffic capacity; work zoneII目 录第一章 绪 论 1 1.1 课题研究的背景与意义. 1 1.2 国内外研究现状综述2 1.2.1 国内外研究现状. 2 1.2.2 国内外研究述评. 4 1.3 主要研究内容与技术路线 5 1.3.1 主要研究内容5 1.3.2 技术路线. 5 第二章 高速公路改扩建期交通分流车型选取 7 2.1 分流车型选取原则及影响分析. 7 2.1.1 交通分流车型选取原则. 7 2.1.2 不同车型分流影响分析. 8 2.2 分流车型方案类型及分析. 13

11、2.2.1 分流车型方案类型. 13 2.2.2 国内改扩建工程分流车型总结14 2.2.3 分流车型方案分析. 16 2.3 京港澳分流车型的选取17 2.3.1 不同车型对京港澳高速公路周边路网影响 17 2.3.2 不同车型对京港澳高速公路影响. 22 2.3.3 京港澳分流车型确定 25 2.4 本章小节26 第三章 高速公路改扩建施工区通行能力分析. 27 3.1 通行能力概况及影响因素. 27 3.1.1 通行能力概况 27 3.1.2 施工区通行能力影响因素. 31 3.2 施工区通行能力分析 33 3.2.1 基本路段通行能力分析33 3.2.2 匝道通行能力分析. 35 3.

12、3 京港澳通行能力分析 36 3.3.1 路基路面施工通行能力分析36 III 3.3.2 跨线桥施工通行能力分析 39 3.3.3 主线桥施工通行能力分析 41 3.3.4 互通匝道通行能力分析. 41 3.4 本章小节42 第四章 高速公路改扩建施工区合理分段研究. 43 4.1 施工区合理分段概况 43 4.1.1 施工区合理分段分析意义. 43 4.1.2 合理分段长度划分原则43 4.1.3 合理分段长度分析. 44 4.2 施工分段分析方法. 45 4.2.1 定性分析方法45 4.2.2 定量分析方法46 4.3 京港澳施工区合理分段48 4.3.1 京港澳施工段分段分析48 4

13、.3.2 京港澳高速施工分段总结. 53 4.4 本章小节55 结论. 56 参考文献57 致谢. 60IV 长安大学硕士学位论文 第一章 绪 论 1.1 课题研究的背景 与意义 高速公路是社会经济发展的基础, 是衡量一个国家公路交通运输和汽车工业现代化水平的重要标志。 自上世纪八十年代以来, 我国高速公路建设发展迅速, 通车里程不断增加,2007 年底,通车里程达到 5.3 万公 里左右,至 2011 年底,高速公路通车总里程达到 8.49 万公里, 居世界第一位。 随着近几年国家社会经济的发展, 很多早期修建的高速公路已无法满足日益增长的交通需求, 实际承载交通量已远超其设计能力, 甚至造

14、成交通阻塞、交通事故频发。因此大规模的高速公路改扩建建设已迫在眉睫。 由于改扩建公路往往是影响区域社会经济发展的主干道, 完全封闭交通施工会给沿线区域社会经济带来巨大负面影响。 因此国内已开工建设的改扩建工程多采用 “边施工边通车” 的施工组织方式, 最大限度的减少改扩建施工对沿线社会经济、 居民生活的影响。 改扩建施工中, 由于施工的干扰, 其交通环境较为复杂, 道路通行能力、 服务水平也会随之下降。 为保证交通流的正常运行, 确保道路的使用效率, 如何减少改扩建施工对既有交通流的影响成为改扩建工程实施亟待解决的难点。 高速公路改扩建工程作为一个系统工程 包括了施工组织、 交通组织等重要内容

15、。 改扩建交通组织方案中, 车型分流是常用的交通分流策略。 不同的车型对路网交通流、 施工区及社会生活的影响均有所不同, 为达到改扩建交通组织方案的效益最大化, 有必要对分流车型进行分析, 以降低交通分流带来的负面影响。 改扩建施工期, 由于施工干扰,会造成道路通行能力降低, 服务水平的下降, 影响道路正常运营。 因此应对通行能力影响因素进行分析, 以便修正施工区不同阶段的通行能力, 为交通组织提供分流依据。 改扩建施工中, 施工长度对于交通流也有着重要影响。 合理的施工长度不仅可以确保施工效率, 同时还能降低交通流运行冲突, 促进交通流稳定性。 为减少施工区对交通流影响,合理的施工区分段有着

16、重要意义。 改扩建工程的研究伴随着高速公路改扩建的兴起而逐渐被重视, 本文结合京港澳高速河北段改扩建工程, 对高速公路改扩建工程若干关键技术进行了分析。 京港澳高速河北段是华北地区的重要高速通道 , 随着我国经济的快速发展, 交通量增长迅速, 大型车比例不断递增, 导致服务水平急剧下降, 项目改扩建已势在必行。 本文对分流车型、 通1 第一章 绪论 行能力、 施工区分段等若干改扩建关键技术问题的研究, 进一步完善了 高速公路改扩建工程理论系统,其研究成果可推广到同类高速公 路改扩建工程中。 1.2 国 内外 研究现状 综述 1.2.1 国内外研究现状 1.2.1.1 分流车型选取 国 内 外

17、众 多 学 者 都 对 相 关 内 容 做 过 研 究 。 阮 费 尔Rouphail 和蒂瓦里Tiwari 对 施工4强度和施工位置对施工区车辆平均运行速度的影响程度进行探讨 。 杰森Janson 等对施工区影响因素进行了研究分析, 提出了通过合理选择分流车型、 优化交通组织方案、 加5强交通管理等措施来减少施工带来的不利影响 。 阮费尔Rouphail 通 过分析施工作业区交通速度数据, 提出当施工区交通流量低于一定限值时, 施工作业区对车 辆速度影响有6限 。 美国的 Manual on uniform Traffic Control Devices for Streets and Hi

18、ghways,2003Ed (简称 MUTCD2003) 的第六部分? 临时交通组织Temporary Traffic Control 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, 成为全美施工区交通组织与管理的标准 ; 同时, 美国各州运输部门也在 MUTCD 的基 础上, 分别制定了适合本州实际7情况的施工区交通控制导则 。 在国内 王剑等对区域高速公路改扩建 模式及交通分流技术进行了 深入研究, 提出了8高速公路改扩建施工期间的交通管理体系 。王森以安新高速公路改扩建工程为例 , 论9证了“行车不分流”交通组织方案的可行性,并对选定方案进行详细设计 。宋学 文 等通 过 建

19、 立 基 于 随 机 用 户 均 衡 的 分 流 模 型 , 对 高 速 公 路 改 扩 建 施 工 区 的 交 通 流 进 行 了 优化, 并采用 VISSIM 仿真系统对交通流进行了仿真分析。 张生瑞 、 王剑等人以路网总行驶时间以及道路所在通道内的交通流量为控制值, 建立了高速公路改扩建交通分流模型11。 郭江辉 、 王圆圆等对不同车型的运行特性、 施工干扰程度等因素进行分析, 拟定 了12分流优先级, 并采用组合试算法确定分流车型 。 综上所述, 国外在 施工区交通分 流的研究一直在进行, 取得了很多成果, 但多是从交通流速度与交通管制等方面进行分析, 对于分流车型的选取还未形成系统理

20、论。 国内进行的分流车型研究多是通过分流模型或仿真来进行分析,与交通组织研究联系密切。总体来看, 交通分流车型研究尚未发展成系统理论,需要进一步加以完善。2 长安大学硕士学位论文 1.2.2.2 施工区通行能力 杜德克Dudek 和理查 兹(Richards)于 1982 年发表的研究报告中,将拥挤状态下的小时交通流量作为作业区的通行能力值, 考虑了车道 封闭形式对作业区通行能力的影13响,得到了作业区通行能力的累计分布 。2001 年,美国 kim 等 人在发表了关于高速公路养护施工区通行能力影响因素的研究报告, 提出了封闭车道数量与位置、 大型车比14例、 工作区长度、 天气状况等影响因素

21、 。2003 年江Jiang 等人 基于模糊神经理论, 综合考虑施工区影响因素, 建立通行能力修正模型, 对高速公路施工作业区的通行能力进行了评估。 综合分析该模型, 其对施工作业区通行能力的评估较为精确, 为后来的施工15作业区交通组织设计、交通控制策略研究提供了研究基础 。 张丰焰、 王元庆等人探讨了高速公路出入口通行能力以及区域内交通吸引量的计算16 17。 周茂松 、 吴兵、 盖松雪 采用 VISSIM 软件, 对施工区通行能力影响因素进行仿真分析。 根据其研究报告, 车道封闭型式 、 道路侧向净空、 大车率等对施工区通行能力影响显著。 张亚平、 张起森根据相关道路的交通调查, 分别对

22、基本路段以及收费站、 匝道18等关键施工点进行了交通特性分析,并分别建立了 通行能力修正模型 。 根据国内外研究文献, 作业区通行能力的研究多是从微观层次出发, 通过分析影响通行能力的因素,来进行施工区通行能力修正。 1.2.3.3 施工区合理分段 McCoy 和 Mermenga 建立了一个基于日平均交通量 模型, 用以计算农村四车道高速19公路 一条封闭 的最佳作业段长度, 以最大程度地减少施工区成本 。 Schonfeld 与 Chien对 该 模 型进行 了 进 一步的 优 化 ,用以 计 算 双向四 车 道 高速公 路 一 条封 闭 的 最佳 施 工 区20长度 。HojjatAde

23、ll 与 XiaomoJiang 在 Schonfeld 等人的研究基础上,基于小时交通量同时综合考虑季节性需求等宏观因素及现场施工方案等微观因素, 对施工区分段模型进21行了优化 。 吴兵、 周茂松等人结合现场施工组织的 实际情况, 分析了施工作业区长度的合理分22段, 并探讨了其内在机理 。 石景 、 黄谦等人 结合我国实际交通情况, 考虑了非机动车对交通流的干扰, 对城市道路施工区的最佳作业段进行了分析。 根据其研究成果, 施工23作业区车辆限速值越高,则道路拥挤总成本则会随之降低 。3 第一章 绪论 综上分析, 施工作业区的综合成本是控制作业区长度的重要指标, 国内外研究多是采用成本最

24、小化来进行作业区的优化。 该方法仅考虑了在一定通行能力的情况下, 作业区长度与综合成本的关系, 未对作业区长度和通行能力间的关系做修正。 考虑实际情况,本文应用微观交通仿真软件 VISSIM 模拟工作区实际情况, 直接得出道路使用者延误时间, 从而大大简化了分析模型 , 再通过 反复试验的方法来确定最佳工作区长度和最优养护施工开始时间。 1.2.2 国内外研究述评 高速公路改扩建工程作为一个系统工程, 不仅包括公路拼接等技术问题, 也涵盖了社会管理等社会科学, 涉及的内容较多。 综合分析以上国内外研究现状, 目前还存在以下几个问题: (1 ) 分 流 车 型 与 交 通 流 组 织 之 间 有

25、 着 密 切 的 联 系 , 分 流 车 型 是 交 通 分 流 的 基 础 。已有研究中多是从交通分流车型对施工区通行能力的影响来考虑, 而不同的车型分流其影响是多方面的, 不仅对道路交通 产生影响, 还会对社会环境有一定影响。 因此 如何选取分流车型,使其与交通组织方案相适应值得进一步研究。 (2) 施工区通行能力是衡量施工区能否满足交通要求的重要内容。 国内外研究中,对通行能力的研究较为成熟。 不同的施工对象, 其通行能力的影响因素各有侧重。 高速公路施工区通行能力依据不同施工对象, 可分为 基本路段、 匝道、 交织区、 收费站 等不同路段分析。 本文依据不同的交通情况, 如 施工区对象

26、、 施工干扰、 大车率等, 来进行路段通行能力分析。 (3 ) 国 内 外 对 施 工 区 长 度 的 研 究 多 是 通 过 对 综 合 费 用 的 优 化 来 进 行 研 究 。 其 根据施工区费用的研究, 建立费用最优模型, 继而得到施工区最优长度 。 施工区交通流影响因素是多方面的, 单从成本控制方面进行研究存在一定局限性。 本文应用微观仿真软件来模拟工作区实际情况,利用多种评价指标来共同分析作业区程度的优化问题。 综上所述 , 高速公路改扩建研究已取得丰富的成果 , 但在分流车型选取、 施工区通行能力等关键技术方面还存在有待改进的 空间。 因此本文选取施工区通行能力、 分流车型选取及

27、施工区合理分段等三个关键技术进行分析,以期 完善改扩建工程的研究。4 长安大学硕士学位论文 1.3 主要研 究内容 与 技术路线 1.3.1 主要研究内容 本文以高速公路改扩建工程 为研究对象, 针对改扩建工程特点 , 同时结合京港澳高速河北段改扩建工程, 采用理论分析、 仿真实验等研究方法, 从以下几个方面对高速公路改扩建技术进行了研究。 (1)分流车型选取 分流车型选取是改扩建工程交通组织的重要内容, 对于改扩建交通组织方案研究有着重要作用。 本文 依据国内改扩建工程分流车型经验, 分析不同分流车型对改扩建工程的影响, 总结改扩建工程交通组织分流车型方案, 通过分析不同方案的适用条件, 结

28、合京港澳高速改扩建工程的特点,提出 适合于京港澳高速的分流车型。 (2)施工区通行能力研究 本文针对改扩建施工区特性,结合通行能 力影响因素,进行施工区通行能力分析。同时以京港澳高速改扩建工程为基础, 考虑改扩建施工区的施工组织形式 , 分析其道路通行能力, 主要从沿线各构造物各阶段下 出现的不同车流运行状态进行分类分析, 最终得到各阶段通行能力的汇总,为交通组织方案做好 理论基础。 (3)施工区合理分段研究 对高速公路施工区长度进行合理分段划分是减小施工区不利影响的重要途径, 本文结合 VISSIM 交通仿真, 在京港澳高速分段间隔施工组织 的前提下 , 得出不同施工区长度下车流运行数据。

29、最后从施工路段交通流的稳定、 运行效率和交通安全三个方面对不同施工区长度进行综合评价,找出三者 平衡点,从而得出最优施工 区长度的参考区间。 1.3.2 技术路线 上述研究内容涉及到交通车型分析、 施工区通行能力及施工分段 , 需要用到仿真分析、 现场调查等研究方法 。 本文 在分析高速公路施工区交通流情况的基础上 , 通过对上述关键技术的研究, 进一步完善了 改扩建工程技术。 本文最后结合依托项目, 将研究成果予以应用,验证本文成果的有效性与可行性。 技术路线如图 1.1。5 第一章 绪论图 1.1 技术路 线 图6 长安大学硕士学位论文 第二章 高速公 路 改扩 建 期交通分流 车型选 取

30、 高速公路改扩建交通流组织对改扩建工程的实施有着重要作用。 交通分流 车型的选取作为交通组织方案的重要内容, 是交通组织方案顺利实施的关键。 本文在不同分流车型影响的基础上, 对分流车型优缺点进行了分析, 并结合工程实际提出不同分流车型适用条件,以期完善改扩建交通组织研究 。 2.1 分 流车 型选取原 则 及影响 分析 2.1.1 交通分流车型选取原则 (1)与施工方案紧密结合,保障施工顺利实施的原则 分 流 车 型 的 选 取 应 与 施 工 方 案 紧 密 结 合 , 根 据 不 同 施 工 阶 段 提 供 的 通 行 条 件 的差异,合理选择分流车型,保障改扩建 施工顺利的实施。 (2

31、)保障安全的原则 分流车型的选取, 必须保障运营车辆及其乘客的行驶安全, 同时 也必须保障施工车辆和施工人员的安全。 (3)路网等级能够承载分流车型 分流车型的选取, 应考虑周边路网的技术等级。 货车对行驶道路的等级和质量要求高,客车适合各种等级的道路通行。 (4)适应施工期间通行能力的变化 高速公路改扩建交通组织中, 分流的前提是尽可能将改扩建高速公路的交通量控制在施工期的道路通行能力范围内, 并充分利用高速公路的道路资源。 因此, 结合车辆构成特性,选取合理的分流车型,以适应项目 道路施工期间通行能力变化。 (5)可操作性原则 可操作性是指针对某一项目, 其工作成果能 迅速反映到现实中,

32、并指导项目的 实施和顺利完成。分流时,应选择可 操作性强的车型进行分流。 (6)征费收益最佳原则 高速公路为经营性设施, 在满足分流要求的前提下, 要选择导致征费收益损失最小的车型进行分流,确保征费收益最佳。 (7)社会效益最大化原则 分流时, 选择公众接受度高, 社会影响、 环境影响小的车型, 确保社会效益最大化。7 第二章 高速公路改 扩建期交通分流车型选取 2.1.2 不同车型分流影响分析 2.1.2.1 对通行能力的影响 影响高速公路改扩建作业区通行能力的因素很多, 主要包括: 封闭和开放车道数目、封闭车道的位置、 大车率、 封闭车道的侧向距离、 作业区长度、 工作持续时间等。 其中大

33、车率 是其中比较重要的因素之一。 大型车在道路上要占用更多的空间, 其加减速比小型车要慢,因而交通流中大型车的比例不可避免的将对道路通行能力产生影响。 在同等实验条件下, 运用 VISSIM 交通仿真软件,大车率采用不同比例 的情况下,作业区通行能力的损失情况见表 2.1。 表 2.1 作业区 通 行 能力值 随 大 车率的 变 化根据 表 2.1 所示,大车率对施工区 通行能力影响巨大,随着车流中大型车 的增加,作业区的通行能力 也随之下降。 表 2.2 不同限 速 条 件下, 不 同 大车率 对 作 业区通 行 能 力的影 响 限速 大车率(% ) (km/h ) 0 5 10 15 20

34、 25 30 35 60 1708 1652 1579 1539 1495 1441 1405 1361 80 1901 1755 1630 1575 1506 1450 1406 1365 120 1905 1764 1632 1576 1502 1451 1394 1360 表 2.2 反映 了在其它实验条件不变 、不同限速条件下,大车率对作业区通行能力的影响。 在不同限速条件下,随着大车率的增大,作业区通行能力均会下降。 2.1.2.2 对交通安全的影响 在高速公路改扩建施工过程中, 受到 施工的影响, 车辆通行条件发生变化, 交通安全性随之受到一定影响。其中,货车混入率对交通安全的影响

35、较大。 货车混入率是指交通流中货车所占比例。 在车速快, 超车多的高速公路上, 货车特别是大型及以上货车比例的多少对交通安全的影响很大。 图 2.1 为交 通流中货车混入率与交通事故 率关系变化趋势图,它表明当货车混入率达到 20% 时,交通事故迅速增加。8 长安大学硕士学位论文图 2.1 载重汽 车 混 入率与 交 通 事故关 系 变 化趋势 根据交通事故率与载重汽车混入率之间的 变化趋势图, 可看出 交通事故率是随着载重汽车混入率的提高而上升的。 在高速公路改扩建工程施工过 程中, 由于受施工作业的影响, 加上货车超载行驶、 超速行驶、 司机疲劳驾驶, 导致大型车引发交通事故的可能性随之增

36、加。 车速离散性也是影响交通安全的一个重要因素。 表 2.3 为 国内高速公路车速与交通事故统计分析, 显示车速标准差越大, 亿车公里事故率随之增高。 大货车车速低, 与小汽车之间的车速差大, 是引起车速离散性大的主要原因 。 因此在封闭部分车道引起服务水平下降时应考虑分流大货车,减少车速离散性,提高道路的安全水平。 表 2.3 高速公 路 车 速与交 通 事 故统计 分 析 平均车速 车速标准差 事故数量 交通量 亿车公里事故率 高速公路 8(km/h ) (km/h ) (次/ 年) (veh/a ) (次/km ?10 veh ) 成渝高速 87.61 17.16 206 7708800

37、 23 (重庆段) 石太高速 71.00 20.32 244 3972470 29 广佛高速 58.13 13.01 145 42223200 21 京石高速 93.00 26.63 1065 8719852 45 沪宁高速 79.86 14.22 194 12511608 21 (上海段) 沈大高速 79.50 12.73 887 12334480 19 京津塘高速88.70 22.57 140 12859680 31 (北京段)货车,特别是大型货车在行车过程中占用大面积的车道,严重影响小客车的视距,在弯道处很容易发生交通事故。 此外, 高速公路上, 大、 中、 小型车辆混行时, 车速跨度大

38、,为了完成超车,小客车经常要变换车道和速度,致使交通事故时有发生。9 第二章 高速公路改 扩建期交通分流车型选取 2.1.2.3 对施工的影响 高速公路改扩建工程大多采用 “边施工边通车” 的模式, 在同一断面既可能有施工区、 也可能出现行车区 。 车辆通行对项目施工会 产生一定的影响, 主要体现在施工工程和施工安全两个方面。 (1)对施工工程的影响 货车绝大部分车型体积较大, 占用空间较大, 占用道路资源较多, 不利 于高速公路的对向临时导流, 对道路施工干扰较大; 客车绝大部分车型体积 小, 占用空间较小, 机动性强,占用道路资源较小,对道路施工干扰较小。 车辆对道路设施的损坏程度主要受车

39、辆本身质量和所承载的人或物的质量之和, 即车辆轴载质量的影响。 各种轴载质量对路面的破坏系数见表 2.4。 从表中数据分析可知,随着车辆轴载的增加,车辆对路面的破坏逐步增大,尤其是 10t 以上 的货车对路面破坏更加明显。 另外, 车辆在行车过程中产生的震动, 对路基、 路面施工质量也有一定的 影响。 车辆轴载质量越大,产生的震动越强烈,对路基、路面施工质量的影响也越大。 在改扩建部分关键点的施工过程中 (如主线桥施工、 跨线桥施工、 互通立交匝道施工等) , 由于货车运行需要的净空、 净宽等条件比客车所需条件高, 对关键点的施工质量、施工便利性影响较大。 表 2.4 汽车轴 载 质 量对路

40、面 的 破坏系 数 轴载质量 路面的破坏系数 轴载质量 路面的破坏系数 (t ) (10t 标准轴 载) (t ) (10t 标准轴 载) 2 0.0007 9 0.6192 3 0.0042 10 1.0000 4 0.0155 11 1.5429 5 0.0427 12 2.2923 6 0.0979 13 4.6226 7 0.1973 14 4.6226 8 0.3623 15 6.3273 附 注:表中的数值是相对于 10t 标准 轴载破坏力计算的。 (2)对施工安全的影响 由于改扩建项目的存在, 施工区作业环境复杂, 在施工过程中, 施工人员需要在高速公路上作业或行走, 造成对交通

41、的干扰, 如果没有适当的安全防护措施和交通控制 管理, 就有发生意外交通事故的可能。 货车机动性较客车差, 在同等情况下, 发生意外交通事故的可能性大。 10 长安大学硕士学位论文 2.1.2.4 对高速公路收费的影响 高速公路改扩建工程的实施, 影响了现有道路的正常运行, 不论区域交通分流或者对车辆进行限速, 均会降低道路使用效率, 增加出行成本, 延长运输时间, 分流还会增加出行里程。 对高速公路运营方而言, 高速公路改扩建施工对公路收费的影响较大, 受关注程度高。 分流客货车均造成一定量的运营通行费收费损失。 作为高速公路运营方, 将在改扩建施工按时保质安全完成的前提下, 遵循效益最优原

42、则。 从上述相关分析可知, 客货分流车辆数与收费损失额成正相关, 且相关比例增量基本相同。 因此, 分流同等客货车辆时,对收费损失影响的大小无明显差 异。考虑单位路段通行能力及服务水平趋优原则,单位路段分流货车可节省更多的道路空间, 利于车流保畅的同时, 更利于保障单位时间单位路段内的收费效益。 2.1.2.5 对分流路网的影响 不论将哪种车型进行分流, 都会改变分流路网的车辆构成, 以及分流路网交通量的大小, 进而影响到分流路网的通行能力 、 服务水平、 交通安全等方面 , 并对分流路网路面及桥梁承载性产生一定的影响。 由前面的论述可知, 当混合车流中, 货车 (特别是大货及以上车型) 所占

43、比例越高, 对道路的通行能力影响越大, 发生安全事故的可能性越高。 另外, 受载重的影响, 货车相较客车 而言, 对低等级道路路面以及桥梁产生的不利影响更大。 2.1.2.6 公众出行影响 驾驶者出行时, 趋向经济、 快捷、 舒适、 安全等要求选择最优路径。 京港澳高速公路改扩建时, 其通行能力将有所降低, 施工区行车安全性也将受到一定影响。 分流时将增大分流车辆绕行距离, 增加行程时间, 直接影响公众出行时空效率。 此外, 绕行距离增大,单次出行的油耗及汽车保养费用增大,按Study of prioritization of Highway Investments and Improving

44、 Feasibility Study Methodologies (简称“PPK 报告” )中的出行费用模型计算,每绕行 10 公里,标准客车基本运输成本将增加 13.2 元人民币。 公众出行主要以客车为主, 在保证主线安全及通行效率前提下, 合理分配分流客货车辆数,可科学降低改扩建工程 对公众出行接受度的影响。11 第二章 高速公路改 扩建期交通分流车型选取 2.1.2.7 政府管控影响 改扩建期间,如何正确处理各类物事的相互关系,合理发布各类交通及相关信息,科学调配各类人员,有效处理应变事件等,均对政府各级管控部门带来极大的压力。 货车由于车体较重, 在纵坡路段对交通流影响较大, 机动性能

45、差, 对路面破坏程度大, 占用道 路资源较多, 驾驶员接受信息途经较单一; 客车体积小, 机动性能强, 对交通流影响小, 占用道路资源少, 对路面破坏程度小, 行驶过程中驾驶员接受信息多、 途径多样。 因此, 从汽车特性角度看, 分流货车将对改扩建期间的政府交通组织管控、 协调工作产生更为不利的影响; 从客 货车管控有效性看, 主线以分流货车为主, 并设置分级分车型分流点, 有 利于集中管控优势力量, 对进入主线的以客车为主的车流进行及时的路况信息发布, 利于车流动态管控, 利于应急事件的高效安全处理, 利于做好沿线工程施工和交通组织协调工作,保障改扩建工程施工和行车安全。 2.1.2.8 对

46、周边环境的影响 (1)生态环境影响 改扩建施工过程, 特别是局部关键节点施工时, 将分流出大量的人流和车流进入周边路网。大于正常日均流量的客货车流将增大对河北省京港澳高速公路周边的灌木层、草本层植被破坏。 此外, 货车行车中的碾压、 扬尘、 漏油等将导致土壤板结, 影响植物根系对水分和矿物质的吸收, 影响周边防护林木光合作用, 间接影响植物生长。 必须合理分配分流车型比,尽量减少单位车辆对生态环境的负面影响。 (2)农业生产影响 京港澳高速公路沿线地区属于历史悠久的农业耕作区,区内植物种类除农作物外,主要是人工培植的林 果花卉等, 品种变化主要受经济和农业技术发展的影响, 不断的产生和引进新的

47、优良品种, 淘汰旧品种, 高速公路改扩建对其种类变化和迁移并未产生负面影响。 高速公路改扩建时, 分流出的客货车流将增加地区道路流量, 反而对地区内部与外部的相互信息交流及客货运输产生了一定的积极影响, 且各地分流货车将对地区特色产业的发展将起到以点带面发展的显著作用 , 对当地经济能起到有效的带动作用 。 该地区饲养动物多为家庭圈养,受分流车流影响较小。 (3)社会环境影响 改扩建路线较长, 沿线多为农田和果园。 分流出的客货流虽对当地生态环境造成一定影响, 但 是增多的客货流带动了地区信息的外扩传播, 促进了地区间信息与物品的交12 长安大学硕士学位论文 流, 使得零售及批发的各类特色产品

48、的销售和输出变得更为容易, 使未征用农田的产品输出加快, 亩产产值提高, 特别是沿线县市农业的一些支柱产业如果品和蔬菜等, 有助于打开市场, 利于增加地方人均收入, 提高地区国民经济产值, 为该地的经济开辟新的途径。 (4)声环境影响 改扩建分流出的客货车, 特别是重载货车, 将增大研究区域各地区道路的辐射噪声等级, 对项目沿线地区的声环境有一定的干扰。 但分流客货流产生的噪声增值是短时的,且其单位路段噪声增量受分时段分等级分流控制 ,其将随着改扩建施工期的有序实施,主线交通流的合理回流逐渐降低。 研究区域内的分流客货流不会产生长期稳态的噪声污染。 2.2 分 流车 型方案类 型及分析 2.2

49、.1 分流车型方案类型 2.2.1.1 不同车型运行特性 道路上行驶的车辆按其使用性质分为客车和货车。 客车按照核定载客人数的多少又 可分为小型客车、 中型客车、 大型客车; 货车又可分为小型、 中型、 大型、 重型、 特大型几种。本文以小型客车、大型车等典型车型 为例进行运行特性的分析。 (1 ) 小 型 客 车 运 行 特 性 小型客车是指核定载客人数小于或者等 于 9 人的载客汽车, 是高速公路上常见的一种车型,所占比重较大。小型客车体型体积较小 ,爬坡能力较强, 重量轻、机动性强,行驶速度较快, 车辆最小转弯半径小, 加减速性能好; 行驶在道路上时 , 对路面破坏程度轻,占用通行资源较

50、少,适合在各等级公路通行 。 (2 ) 大 型 及 以 上 货 车 运 行 特 性大型货车指中型载货与重型 汽车。中型载货汽车总质量在 4.512t ,车长6m ;重型 载 货 汽 车 总质量12t ,车长6m 。 该 型 号 车 辆 车 体 重 大 , 机 动 性 差 , 车 辆 最 小 转 弯半径大, 爬坡能力差, 行驶速度较慢, 加减速性能好 ; 道路上行驶 时, 对路面破坏程度大,占用道路资源较多,对行驶道路的等级和质量要求高。13 第二章 高速公路改 扩建期交通分流车型选取 2.2.1.2 分流车型方案的确定 道路上行驶的车辆按其使用性质分为客车和货车。 这两种车型对高速公路改扩建

51、施工作业区的影响各不相同。 根据国内外公路建设经验, 分流车型方案可初步划分为两种类型:客车分流,保持货车通行;货车分流,保持客车通行。 客车分流时, 主要是指分流小客车、 大中型客车。 我国现阶段高速公路交通组成中,小客车比例较大, 根据其运行特性分析, 分流小客车较易实现; 大中型客车多数属于公共交通,应作为优先通行的交通车辆,故客车分流首先考 虑分流小客车。 货车分流时, 分流车型主要包括小货车、 中型货车、 大货车以及特大型货车。 由于大货及以上车型, 轴载质量大, 相较中小型货车而言, 对路面的破坏大, 加之其运行特性的影响, 对分流影响大, 因此货车分流, 主要论证大货及其以上车型

52、分流的可行性与适宜性。 综合以上 分析,交通分流车型方案主要为以下两种: 方案:客车分流(主要是小客车分流) ,保持货车通行; 方案:货车分流(主要是大货及以上车型分流),保持客车通行。 特勤车辆、 蔬菜鲜活品运输车辆、 紧急救援车辆等由于其自身的特殊性, 对社会的影响大, 在改扩建施工过程中 , 不进行分流, 而是采取优先放行或采取独立通道通行的原则。 2.2.2 国内改扩建工程分流车型总结 分流车型的选取是高速公路改扩建交通组织的一个重要环节。 目前, 随着我国经济社会不断发展, 交通需求增加, 国内已有多条高速公路已实施或正在实施改扩建, 其在交 通 组 织 上 的 成 功 经 验 , 为 高 速 公 路 改 扩 建