公路施工区通行效益仿真分析*

2016-11-29吴伟林琴

公路与汽运 2016年5期

关键词：交通流排队饱和度

吴伟，林琴

（长沙理工大学交通运输工程学院，湖南长沙 410004）

公路施工区通行效益仿真分析*

吴伟，林琴

（长沙理工大学交通运输工程学院，湖南长沙 410004）

为了分析公路施工区对交通通行效益的影响，为施工区交通管理与控制措施制定提供定量依据，使用交通仿真软件VISSIM，分别针对50、100、150、200、250、300 m施工区，采用60、90、120、150、180s控制周期，在交通流饱和度0.1～0.9范围内建立交通仿真模型，以车均延误、平均停车次数、通过车辆数及最大排队长度为评价指标，分析了公路施工区通行效益的变化趋势。

公路交通；施工区；通行能力；交通仿真

随着经济的快速发展，道路交通需求飞速增长，公路的扩建或维护越来越多。在占道施工期间需尽可能维持正常交通，尽量避免加重施工期间交通供需矛盾。因此，制订科学、合理的施工交通组织方案，保证施工区交通畅通运行具有重要应用价值。公路的占道施工主要包括：施工占道范围，主要分为横向施工和纵向施工，横向施工表现为所占道路宽度，纵向施工表现为所占道路长度；施工占道时间，施工时间越长对交通影响越大；施工占道位置，分为在道路的左侧、右侧、接近交叉口或远离交叉口。

1 道路占道施工研究现状

现阶段对道路占道施工的研究成果如下：郑松竺等以对数关系的流量-速度模型为基础，结合交通工程学理论和通行能力修正系数，导出了道路实际通行能力计算模型，研究施工区通行能力；王子浜等通过采用TSIS仿真软件模拟车道施工交通组织方案，根据不同交通组织方案分别计算了车辆途经施工区产生的附加延误及最优分流比例；白玉凤通过分析高速公路作业区的交通流特性，得到车速是影响交通安全的主要因素，继而在交通流理论三参数关系的基础上研究作业区车速与通行能力的关系；刘伟等根据占道施工影响区边界节点OD分布，采用虚拟路径简化交叉口流向，构建节点间路径行程时间动态可靠度函数，并引入多元Logit概率分布模型，结合剩余通行能力敏感度建立车流均衡诱导模型，计算了占道施工影响区路网中各路径的诱导交通量，以实现占道施工影响区路网车流的均衡诱导，重新均衡施工影响区的交通流；程爽通过分析交通组织方案，提出交通组织的方案差异性，探究高速公路扩建工程施工分段长度影响因素；范利强通过对施工区现状交通的分析，给出了道路施工对道路交通能力的影响模型，提出了改善道路通行能力的措施；金起波等对公路改扩建施工区内三类速度控制策略的效果进行了现场试验分析评价；马东方通过对瓶颈路段信号控制进行研究，通过建立模型确定最优控制方案，利用VISSIM软件评价了瓶颈控制方法的效果；石慧钰选取道路施工引起的瓶颈路段作为研究对象，研究瓶颈路段驾驶员驾驶特性对交通流的影响，利用VISSIM仿真软件对瓶颈路段的交通流进行模拟，对交通拥堵的形成、传播和消散规律进行研究，并将模拟结果与调查结果进行对比分析；李磊等选择车道缩减区缓冲区上游段和终止段下游区的平均车头时距、平均车速为指标，研究了发生拥堵时车道缩减对道路通行能力的影响。

上述关于施工区通行效益的研究大都集中于施工区通行能力、交通流特性、周期信号优化等方面，缺少对施工区长度、车辆延误、停车次数、排队长度等指标的研究。为此，该文使用VISSIM软件建立公路施工区交通仿真模型，分析双向两车道公路施工区通行效益。

2 基于VISSIM仿真的公路施工区建模

在VISSIM软件中分别建立施工区长度50、100、150、200、250、300m，分别在信号周期60、90、120、150、180s内的仿真模型。信号控制方案中，绿灯时间分配采用等饱和度分配原则。

取仿真步长为0.1s，每次仿真连续运行4600s，统计后3600s的数据。每组仿真使用10个不同随机数种子仿真，取结果的平均值。统计数据分别为延误、平均停车次数、通过车辆数、最大排队长度。

3 仿真结果分析

建立施工区仿真模型，获得不同长度施工区在不同饱和度下的通过车辆数、延误、平均停车次数及排队长度变化趋势，分析施工道路的通行效益。下面以周期60和90s为例，阐述公路施工区交通效益的变化趋势。

3.1公路施工区车辆延误分析

不同施工区长度、不同信号周期下施工区车辆延误仿真分析结果见图1、图2。

图1　不同施工区长度下周期60s时的车辆延误

图2　不同施工区长度下周期90s时的车辆延误

由图1和图2可知：在不同方案中，延误在饱和度为0.1～0.5时都保持较低的水平，而在饱和度大于0.5后，延误急剧增加。对比不同周期时长，在饱和度较大时，随着周期时长的增大，延误反而减小，这是因为随着周期的增大，可利用绿灯时长增长。对比不同施工区长度，100 m施工区长度时车均延误最小，施工区长度为300 m时延误最大。

3.2施工区内的平均停车次数分析

不同施工区长度、不同信号周期下施工区平均停车次数仿真分析结果见图3、图4。