基于VISSIM的市政工程占道施工對交通的影響分析

許煒陽 王健 熊毅 張晗嘉 畢小明

關鍵詞 VISSIM;占道施工;施工安全;現場管理

中圖分類號 U491.23;TP18 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）04-0060-03

0 引言

隨著我國經濟的持續高速發展和城市化進程的不斷加快，人們投入大量的人力、物力和財力進行市政基礎設施的建設與改善。雖然這些市政項目實施后會給城市帶來巨大的改觀，但其施工期間會對城市交通造成暫時的負面影響，而大型城市立交工程的施工往往會使局部交通狀況更加惡劣，如何權衡占道施工與交通環境的關系成為亟待解決的問題。因此，占道施工期間的交通組織方案尤為重要，科學合理的交通組織方案不僅可以保障工程順利推進，也會最大限度減輕對城市交通的影響。以往城市立交工程涉及占道施工的圍擋布置方案大多數依靠主觀經驗，不僅交通疏解方案通過交管部門審批的難度大，還可能會對城市交通造成嚴重影響，制約工程進度。

大多數研究對象為高速公路和地鐵施工的占道研究分析，重點在信號燈配時的優化、路口渠化等方面，對類似于城市立交工程建設導致的占道施工并沒有相應的評價規范及標準，針對城市占道施工圍擋方案的研究較少。文章結合國內城市立交工程施工的實例，確定出適合我國現狀的城市占道施工圍擋方案評價標準，統籌考慮工程進度，比選出最優施工圍擋方案。同時，也對圍擋車道數、大車率等相關敏感性參數進行分析，為類似占道施工提供借鑒，真正做到為工程服務，提升項目現場管理水平。

1 城市立交工程施工概況

大型城市立交工程建設一般具有投資規模大、影響范圍廣、對交通的影響大等特點。這些大型的城市立交工程的施工區域多位于城市周邊地區，有的甚至位于城市中心區，因此這些大型城市立交工程施工期間的交通組織不僅將影響到施工區域內交通的暢通與安全，還會影響到附近城市道路的交通。特別是當施工區域位于交通飽和率高的城市中心地區時，大型建設項目施工對城市交通所造成的影響將是直接的，并且影響范圍是巨大的。為了降低這種負面影響，緩解大型城市立交工程施工“陣痛期”的局部交通壓力，應在施工前期就要解決施工期間的交通組織問題。

擬建的董永北路立交橋工程位于孝感市中心城區，漢十高鐵和京廣鐵路線交叉點東南側，是董永北路、G107國道、北京路和澴川路的交匯節點，董永北路立交橋的建成，將優化整合道路交通資源，極大提升周邊路網的通行能力，起到貫通南北、連通東西、梳理城區北向進出城交通的作用。該文結合董永北路立交橋建設中北京路改建涉及的占道施工，以全局、系統的觀點，利用VISSIM交通仿真軟件，將研究范圍內的路網進行建模，分析不同圍擋布置方案對交通的影響程度，將圍擋布置方案與施工周期統籌考慮，在保證工期的同時，對各圍擋布置方案進行評價，比選出對交通影響程度最小的圍擋布置方案，推進工程進展。

2 占道施工道路的仿真與評價

2.1 交通量采集

交通量是描述交通流特性最重要的參數之一。通過對研究區域進行交通量的采集，不僅可以分析出占道施工區道路服務水平現狀，還可以為仿真模型的數據輸入提供基礎數據，也為確定交通標志、交通安全設施的設置提供依據。

調查時間的選取應盡量能反應調查時段交通量的普遍特征。因此，應排除天氣等外界因素造成的影響，調查需要采集的數據應該涵蓋研究區域典型時段的交通數據。根據孝感市道路情況特點，最終選定典型控制調查時段為早上7：30—9：30和下午17：30—19：30（工作日，非工作日）。為了對比節假日的影響情況，必須取得非工作日時各路段高峰期車流量。此外，對不同的工程、不同的季節也要根據實際情況調整調查時段[1]。

調查方法定為“視頻采集—人工校核”方法。選取研究范圍的四個路口。

2.2 模型建立與仿真

模型建立是交通仿真技術的核心步驟，通過有效利用建模前期采集的數據，運用科學系統的方法建立仿真模型。仿真模型的建立標志著用戶已經把建模所需數據都編入了仿真模型，且模型能夠以比較合理的規則運行。但此時并不意味著模型已能表達實際交通運行情況或者用于方案分析，必須進行錯誤檢查，形成可校正的模型，之后再進行模型校正[2]，使之轉化為具有高可信度的仿真模型，此后才能用于工程和研究應用。圍擋模型作為模型建立的核心內容，直接影響著仿真結果的準確性[3]。

2.3 評價體系構建

在選取占道施工路段服務水平評價指標時應遵循科學性、綜合性、獨立性、實用性原則[4]，最終選取平均停車次數、平均車速、平均密度以及平均延誤作為評價指標。

在評價指標確定的基礎上，評價方法的選用才是最終決定方案比選成敗的關鍵。評價方法沒有優劣之分，每種評價方法適用的情況和系統均不相同。只有選取與研究對象相匹配的評價方法，才能對占道施工路段的不同圍擋方案進行客觀、全面地評價，形成完善的評價系統。占道施工圍擋方案的仿真評價指標具有動態性，各指標均隨著時間和道路情況的變化而改變。同時，各個評價指標的權重值不能僅憑主觀感受確定，因此層次分析法和專家評分法不適用于該文的評價方法。又由于各指標之間的相互獨立性，最終選取動態綜合評價方法，分析不同圍擋方案對交通造成的影響程度。

在選取的四個評判指標中，只有平均車速是極大型，因此引入x*、x**、x***、x****，（x*代表樣本指標值，且無量綱;x**、x***、x****類似）通過倒數處理將平均車速的倒數作為評價指標，四項評價指標均統一為極小型。

3 圍擋方案比選及優化

由于北京路交通流量較大，結合實際交通情況，在優先不考慮車輛繞行的情況下，提出以下兩種圍擋布置方案：

（1）依次圍擋1車道，剩余3車道正常通行。根據擬施工路段的具體位置，施工時每次圍蔽一個車道進行施工，預留剩余三個車道正常通車，施工時配合人工車流導使來回車輛依次有序地通過施工段。每段施工完成后及時恢復路面，要求恢復路面達到強度可通車后，方可進行下階段施工。在占道施工的同時，考慮到安全因素，因此需要設置相關的交通警示標志。在距離施工區域前50 m設置“前方道路施工，車輛慢行”的道路施工警示牌;后續依次設置“道路施工”“向左改道”等警示牌;再設置交通導向牌、防撞沙桶，并設置間隔為2 m的錐形交通標，并用反光帶連接，以引導汽車由變道行駛。過了施工區域以后，車輛可以根據交通導向牌錐形交通標志引導緩緩恢復圍蔽車道，施工區域同時設置活動護欄，水馬上設置夜間警示閃光燈。

（2）依次圍擋2車道，剩余2車道正常通行。施工時每次圍擋兩個車道進行施工，預留剩余兩個車道改為雙向通行，保證車輛在不繞行的情況下能正常通過施工路段。每段施工完成后及時恢復路面，要求恢復路面達到強度可通車后，方可進行下階段施工。施工期間安全措施如上述。

根據圍擋布置原則，圍擋布置應盡量少占用車道，遵循“占一還一”原則。結合實際情況，統籌考慮施工周期與占用車道數量，占用1車道可以減輕施工對交通的影響，但是施工周期將會增加一倍。占用2車道可以加快施工進度，減少車道占用時間，與此同時會對交通造成較大影響。因此，該文利用交通仿真軟件VISSIM對現狀道路，以及上述兩種圍擋布置方案下的交通運行狀況進行仿真模擬。不同方案的評價指標如表2所示：

在得到上述各項交通評價指標后，通過上節動態綜合評價方法計算得出三種方案的綜合評價值。

無論是圍擋1車道還是圍擋2車道，均會對交通狀況造成一定的影響。兩種方案對城市道路交通造成的影響等級均為中度擁堵。結合施工進度，因此選取圍擋2車道的占道施工方案進行施工。

同時，為了得出圍擋車道數對道路通行能力的影響程度大小，確保類似項目占道施工過程中，確定交通疏導方案的便捷性，對不同圍擋形式進行模擬。仿真之前預先在各個車道上設置檢測器，以便統計出每條車道的通行能力大小。試驗條件：設計車速60 km/h，輸入車流量2 200 pcu/h。車道封閉形式擬定為兩車道封閉一車道，三車道封一、二車道，四車道封閉一、二、三車道。四車道封閉兩車道。

從測試結果可以看出，無論道路上有多少條車道，關閉的車道越多，占道施工作業區的通行能力越弱。與封閉前相比，封閉單位車道后的道路通行能力降低5%。同時可以看出，封閉車道的橫向距離對通行能力也有一定的影響。車道通行能力隨橫向距離的增大而增大。通俗講，離施工區域越遠的車道，單車道的通行能力越強。由表中數據可知，每條道路的理論通行車輛為2 200 pcu/h，在四車道封閉一車道的試驗條件下，最外側車道的通行能力為2 177 pcu/h，基本不受影響。按照每條車道的通行能力值水平計算，離施工區域的橫向距離每增加一車道，車道的通行能力增加2%左右。

大車率作為車輛通行過程中可直觀判別的另一指標，也在占道施工過程中對交通狀況有較大影響。對大車率進行研究，由圖1可以看出，圍擋1車道時，大車比例應盡量控制在30%以內，方可使道路交通狀況等級保持在中等擁堵。圍擋2車道后，由于車道數減少了一半，大車比例的增加會對交通狀況造成更加嚴重的影響。一方面是由于大車重點大，啟動及制度時間增加，同時出于安全考慮，車速一般都較低。因此，需保證大車率在20%以內，方可保證交通狀況。

隨著城市現代化的不斷推進以及市政基礎工程的不斷開展，城市占道施工越來越多。交通疏導方案能否順利報批成為此類工程順利開展的前提條件。通過運用計算機仿真技術，在保證施工安全及交通安全的前提下，合理的交通疏解方案可以最大限度降低城市占道施工對城市交通的影響。

參考文獻

[1]彭博. 深圳市地鐵七號線華強北站施工交通疏解方案設計與實現研究[D]. 衡陽：南華大學， 2016.

[2]努爾蘭·木漢. 基于自適應正交遺傳算法的道路交叉口VISSIM模型參數標定方法[D]. 北京：北京交通大學，?2014.

[3]畢猛. WCDMA網絡規劃仿真中混合業務模型的建立及仿真方法研究[J]. 郵電設計技術， 2005（7）： 21-26.

[4]周杲堯. 高速公路路段車流運行模擬及評價研究[D]. 南京：東南大學， 2005.

1818501705383