城市道路施工期间交通组织设计研究

天津职业技术师范大学汽车与交通学院 / 王新建
 
摘要：城市道路施工建设会对现有区域路网交通的运行和安全造成影响。分析施工期间交通参与者的交通特性，并对交通组织影响范围进行区域划分，确定重点组织区域，然后对交通组织方法设计进行分析，建立一种最优化交通组织设计模型，对于保证各个交通参与者的利益，有着重要意义。
关键词：城市道路施工区；施工期间；交通组织；最优化，交通特性
 
 
 
城市道路施工期间交通组织研究内容
本论文主要研究内容包括以下几个方面：
1.城市道路施工期间交通流特性分析
本文研究基础是施工期间道路交通流特性。本文从三个方面入手。
2.城市道路施工期间交通组织模型及仿真研究
全方位对于交通组织优化方法进行概括，提出最优化的交通组织优化模型，并验证该模型在施工区中的合适性与最优化性。
3.施工期间交通组织评价体系
首先，研究影响施工期间道路运行水平主要因素，选择相应因素构成评价体系。其次，采用仿真与层次分析建立施工区交通组织评价方法。
 
城市道路施工期间交通特性及影响范围研究
城市道路施工期间的交通要素主要包括四个方面，一个是人，另一个是车，三是道路，四是安全。从四个方面结合交通流理论进行交通特性分析。在此基础上，确定施工区交通影响和交通组织范围的分析方法，为后续的交通组织设计工作打下基础。
（一）施工期间的施工区交通特性分析
道路交通参与者主要包括行人、机动车驾驶员与非机动车驾驶员、乘客及其他施工参与者，同时也包括一些施工区域的参与者，例如建筑工人和其他参与人员。
因道路施工建设而导致交通运行状况改变，驾驶员要根据现有道路状况改变驾驶行为。驾驶行为可分为三个阶段：调整阶段、稳定阶段、恢复阶段。调整阶段一般发生在上游过度区或警告区，驾驶员通过了解相应的交通标志信息做出驾驶行为的改变。
道路状况改变驾驶行为。驾驶行为可分为三个阶段：调整阶段、稳定阶段、恢复阶段。调整阶段一般发生在上游过度区或警告区，驾驶员通过了解相应的交通标志信息做出驾驶行为的改变，例如减速、鸣笛等。进去施工区域，驾驶行为趋于稳定状态，但是仍要密切关注散落物的出现，同时注意施工人员的施工器具。在下游区或终止区，驾驶员在稳定阶段中，道路状况趋于正常化，驾驶员会恢复原有驾驶行为。
对于乘客来说，道路建设不可避免地会给乘客带来不便。行程延迟、颠簸等的容忍度以及乘客绕行的容忍度不应该超过500米。其次，类似于非机动车的灵活性，行人和自行车驾驶员还具有离散分布，随机行驶时间和位置，机动性，相对较大的行驶量以及极难控制的特征。
（二）城市道路施工期间交通影响范围确定
城市道路施工建设会占道施工，给周边区域道路带来的影响也是不相同的。要由远及近，根据影响的大小不同，针对性做出对区域交通影响范围的交通组织优化设计。
 
城市道路施工期间交通组织方法
（一）交通组织设计方法遵循原则
道路施工区交通组织是按照国家和省市标准对道路施工区进行调整，并采取相应的交通措施，以确保施工区内交通安全、畅通的手段。城市道路建设区交通组织的制定应根据实际情况全面开展。主要组织原则包括以下内容：
1.畅通无阻原则
在施工进度正常的前提下，保证非全封闭施工道路畅通，驾驶车能够以较慢速度驶过，保障周边区域路网正常运行。
2.安全原则
在城市道路施工期间，在需要保质保量和准时完成工程外，还须保护交通参与者安全，同时，还必须确保施工人员和施工车辆的安全。
3.利益最佳原则
建设工程作为一项经济活动，追求合理利润要求工程在达到时间、工程质量等要求基础上，付出最小经济代价。
4.以人为本原则
在保证施工正常进行的前提下，施工时间、施工道路面积和交通影响环形区域被压缩到最小。在遵循公交车优先和行人优先的原则前提下，公交车应尽量保持原有的行驶路线，行人和非机动车不进行绕行或减少绕行。为绕路车辆提供特定的温馨提示，增加或减少指示性交通设施。
（二）施工期间交通组织优化
1.施工期间行人交通组织优化
从两方面入手，一个方面是行人过街问题，另一个方面是行人安全问题。在行人过街时，由于施工区的存在，导致行人过街路径发生改变，并产生绕路问题，故此必须进行交通组织优化；由于行人具有习惯性的心理特征，会不注意施工时所产生的安全隐患，因此设置必要提示标志势在必行。
行人与非机动车道的交通组织措施
道路施工期间，施工区域会占用部分非机动车道与行人车道，由于在道路红线内，遵循“占一还一”原则，因此必须开发新的行人与非机动车道，可以通过适当借用机动车道宽度来建立行人与非机动车道道路。
行人过街交通组织措施
二次过街：在道路中央设置安全岛，行人进行二次安全过街，避免与车辆产生冲突点而导致交通事故产生，并减少车辆延误。
过街天桥：过街路径由于道路施工无法保证其原有过街功能时，可以重新设置过街路径。
行人的安全交通组织措施
借用交通标志的温馨提示发布相关信息确保行人的安全，在必要高峰期时，可派遣交通提示人员引导行人，同时也可以减少行人闯红灯等不文明交通行为的发生。同时也可以与交通控制结合，改变信号灯控制方式帮助行人安全过街。
2.施工期间车辆交通组织优化
由于道路状况的改变，车辆容易和其他车辆发生刮擦、追尾等交通事故，并且车辆不可避免会减速并付出代价。下面就车辆限速和车辆警示标线的设置进行交通组织优化。
车辆限速
施工区域内车辆的运行状况明显低于上游段。此时，如果车辆以与上游段相同的速度行驶，则容易引起交通事故或交通拥堵。因此，必须在施工区域实施限速管理，以确保车辆的安全通过。
与正常行驶速度相比，建筑区域的限速降低了16km/h以上时，必须在最低限速标记的前面添加警告标志，以使驾驶员能够提前逐渐降低车速。对于限速值的确定，对于城市道路，道路施工路段的最低速度限制通常为40km / h，也可根据路段交通修改最小速度限制为20km / h。限速标志在施工区域终止区设置。
相关标志设置
交通组织必不可少的部分是标志设置，合理的标志设置对于改善交通流分布，降低事故率以及确保管理措施的实施起着重要作用。
道路施工安全标志根据《道路交通标志与标线》（GB5786）, 施工隔离栏设置在施工作业区的最前面，面向交通流的方向；锥形路标用于封闭施工工作区域；“道路施工”标志位于施工区域的最前端，在“道路施工”标志之后设置“道路封路”和“道路改道”标志，并在道路前方500m处再次设置“道路封路”标志；导向标志位于工作区域的尽头，用于指示道路封闭或改变后的车辆方向。在工作区的道路部分设置“车辆减速”标志。临时工作区前面设有可移动性的施工标志，用以提醒驾驶员。
减速20km/h的限速标志需要重复设置两次，加强限速警示作用；减速10km/h的限速标志不必重复设置，避免给司机带来行驶压力。
3.施工期间道路交通组织优化
施工期间存在施工区占用城市道路的情况，此时会压缩非机动车及行人的生存空间。一般国家规定机动车城市道路宽度为3.5~4米，我们通过减少机动车宽度为3米，用来补偿非机动车道及行人的空间，用宽度换取空间，保障非机动及行人的安全，同时由于车道宽度的改变，还可达到车辆减速的效果。
同时，道路标线流线应符合人的视觉特征，在城市道路交叉口转角处，转弯角度设置不宜过大最好不要超过135度，导致车辆转弯行驶过慢，影响交通运行效率。通过交通分流将区域交通网络中某条路线上的部分或全部交通流分配到其他路线，将道路交通流量进行再次分配和重置，是对区域路网的重新优化组织。
从交通组织区域边界内的路段和交叉口发展出施工区域内的交通流组织措施，主要是借助标志诱导，并辅以改善周边道路。
（三）施工期间影响区域交通组织优化
1.施工期间区域交通流组织优化
交通管理措施：
交通诱导：属于相对柔和的交通管理措施，其本质是通过发布路况信息等手段进行提醒。
交通分流：具有相对强制性，通过使用交通渠化等一系列方法，例如减小进口车道宽度、设置行人安全岛将交通流引导到指定的分流路径的过程。
交通管制：与交通分流相比，具有相当大的强制性，这是一项行政行为，它迫使出行者出行交通管理人员指定路线。
2.施工期间区域公交组织优化
通过交通现状调查，掌握现有公交车站点和公交线路，和轨道交通相关情况。在道路施工期间“以人为本”，从出行的角度出发，对施工影响区域公交做出相应交通组织措施：
公交路线起讫点及路线调整
由于施工时间可能会导致公交线路无法正常运行，可以进行区域内公交线路改道，利用区域周边道路代替占用道路，保障出行者正常交通需求。
公交车车辆类型及发车班次时间调整
公交车辆类型由于道路宽度缩减原因可由原来的大中型公交车换为性能稳定、占路面积小的小型汽车；并根据具体情况分析调整发车班次。
3.施工期间区域交叉口组织优化
施工期交叉口交通渠化和信号控制进行分析：
施工期交叉口交通渠化
交叉口渠化将采用适当的方法来建造和安装一些设施，以使无序和混乱的交通流进入预定的车道，以防止不受控制的车辆造成混乱和碰撞。
施工期信号控制优化
工期间道路结构发生变化的交叉路口的信号控制也必须进行相应的更改。合理分配不同方向的交叉路口交通灯周期。
（四）施工区域交通组织最优化模型分析
通过对解决施工区域交通组织优化措施分析，建立一种科学的施工期间交通组织优化模型。
1.基本原理
施工区进行交通组织，应该综合考虑非机动车及行人、机动车、道路、公交车、客观环境影响等六方面因素。其基本原理如下：
施工区交通组织可以综合考虑非机动车、行人、机动车、公交车、道路、客观环境等因素。
交通组织方案必须使各因素的利益得到满足，保障其正常运行。
非机动车、行人、机动车、公交车、道路、客观环境等的因素影响程度由道路交通效益最优化程度决定。
2. 影响指标选取
为能反映影响施工区各个因素的利益，分别选取各因素影响指标，分别选取施工区行车道机动车延误、非机动车通过时间行人过街时间、道路施工区交叉口机动车和非机动车及行人冲突点数量、公交班次延误次数、施工区行车量与出行次数之比、尾气排放量。
3.模型的建立
如果用Y表示机动车延误，用字母D表示行人和非机动车的过街时间，用Ｎ表示机动车与非机动车冲突点数量，用Ｔ表示施工区车辆交通量与出行次数之比，用字母Ｑ表示尾气排放量，Ｘ表示公交车班次延误数与运营班次之比，Ｓ为综合效益值。则可根据原理建立下模型：
           （3.1）
 
 
 
 
 
 
 
 
其中：
S ——综合效益值；
Yi——编号为i的流机动车延误值；
Ni——编号为i的机非冲突数；
Ti——编号为i的施工区车辆数与出行数比；
Di——编号为i的行人和非机动车的通过时间；
Qi——编号为i的流尾气排放量；
Xi ——编号为i的公交班次延误数
Yc——编号为i的机动车延误最大限制值；
Nc——编号为i的机非冲突数最大限制值；
Tc——编号为i的施工区车数与出行数比最大限制值；
Dc——编号为i的行人和非机动车的通过时间最大限制值；
Qc ——编号为i的尾气排放量最大限制值；
Yc ——编号为i的车辆延误次数最大限制值
——各项权值。
4.模型应用
施工区交通组织最优化模型可应用在以下几方面：
交通组织方法选择
对此模型构建求解可以算出交通组织设计方案的可行性，保障各个因素之前的利益，保障施工区设计方案选择达到最优化。
不同交通组织方案的评价
对于施工区组织方案设计的选择，确定其最优性，可以用此模型独立求解。
本文旨在重新在确保其他交通参与者利益的情况下，进行交通流再分配。本文全面科学去研究交通组织设计方法，构建更加科学的最优化组织模型。