高速公路养护施工区限速控制研究大学论文.doc

高速公路养护施工区限速控制研究摘要：本文依托交通仿真软件Vissim对各种限速条件下的交通运行情况进行仿真模拟，选取适合于养护施工区的安全评价指标，并对各种限速方案进行安全评价，得出较优的限速方案和限速标志牌的位置。关键词：养护施工区；限速控制；安全评价；交通仿真StudyonSpeed-limitingControlofFreewayWorkZoneAbstract:ThepaperutilizestrafficsimulationsoftwareVISSIMtocarryonthesimulationoftrafficoperationwithvarietyofspeed-limitingconditions.Itselectsthesafetyevaluationindexwhichissuitableforworkzoneandcarriesonthesafeevaluationofvarietyofspeed-limitingprogram.Atlastthepaperderivesthebetterspeed-limitingprogramandthelocationofspeed-limitingsigns.Keywords:Workzone;Speed-limitingcontrol;Trafficsafetyevaluation;Trafficsimulation近年来随着高速公路事业在我国的快速发展，高速公路养护维修也已广泛开展，在高速公路上进行养护维修作业通常要封闭一部分车道，造成车辆运行环境恶化，因此在作业区路段易发生拥挤、排队、甚至发生事故。为了确保作业区路段的交通安全，交通管理部门通常在作业区前方进行限速管理。对高速公路养护施工区限速控制的研究将是提高作业区交通安全和保障运行效率的基础，本文依托交通仿真软件Vissim对多种限速问题进行微观仿真研究。1.养护施工区安全评价指标的选取目前对交通安全的评价方法基本上可分为两类：基于事故统计的安全评价方法和基于交通冲突技术的安全评价方法。基于事故统计的评价方法需要有大量的原始事故数据，而国内养护施工区的事故统计还不完善，很难得到这些原始统计数据，也就无法进行下一步的计算分析；交通冲突方法需要研究分析各个地段的冲突点，而养护施工区从警告区开始到终止区结束这段路段很长，很难计算分析出各个地段的冲突点。因此这些评价方法对高速公路养护施工区的安全评价都存在一定的局限性，不能完全反映高速公路养护施工区的限速方案设置对交通安全的影响。在高速公路占用车道进行养护作业时，养护作业区会对高速交通流发生干扰，引发交通冲突，其表现一为车辆之间的纵向冲突，即追尾；二为车辆之间的横向冲突[1]。横向冲突主要是车辆之间的侧向摩擦、车辆与施工区固定物之间的摩擦等，纵向冲突主要是车辆之间的追尾。提高高速公路养护施工区的安全特性也就是减少车辆之间的纵向冲突和横向冲突。通过分析养护施工区交通流特性和交通冲突的类型，选取等效最小安全距离（MSDE）和速度标准差的变化系数（CV）作为养护施工区这个特定交通路段的安全评价指标。（1）等效最小安全距离美国SivanagaS.Yadlapati等人在开发和测试施工作业区的可变速度限制系统中，首次提出了最小安全距离MSDE（minimumsafetydistanceequation）这个道路的安全性指标。它代表的含义见以下的公式[2]:（1）PRT=t1+t2+t3（2）式中：VL——前车车速（mph）VF——后车车速（mph）h——车头时距（s）PRT——车辆安全时距（s）f——路面摩擦力系数g——道路纵坡t1——后车驾驶员感知反应时间t2——抬脚至制动生效时间t3——制动开始到制动结束时间通常人们在考虑前后车辆的事故风险性时，一般都只考虑前后车辆的距离，或者单独考虑前后车辆的速度差。当单独考虑前后车辆的距离时，前后车辆距离越小，则发生事故的风险性越大；当单独考虑前后车辆的速度差时，前后车的速度差越大，则发生事故的风险性越大。而等效最小安全距离MSDE将前后车辆的距离和速度差结合在一起,综合考虑了这两个因素对事故风险性的影响。（2）速度标准差的变化系数由于养护施工区的出现，高速公路的连续车流必然受到阻挡和干扰，必然引起车头时距变小、交通干扰频繁、车速的离散性变大，从而引起交通流的不稳定。而交通流不稳定就会导致车辆在队列中走走停停的拥挤现象，引起交通拥挤甚至交通事故。如果把养护施工区看作一个系统，那么系统内要素间有很强的制约关系，此时的系统是一个不稳定的系统。国内外大量研究已经证明速度的离散性与安全密切关联[3][4],认为车速离散程度与事故率之间存在真正相关的关系，车速标准差越大的地点其安全性能也越差。由于不同断面上车辆的平均速度是不一样的，为了消除车