1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
高速公路具有建设标准高、安全性好、行驶连续性强等突出优势。因此，成为了我国交通建设重要建设部分。目前全国各地四通八达的高速公路网不仅保障了居民出行，更是成为了军事与国防的重要通道。截止到 2019 年，中国已建成的高速公路总里程已超过 14.26 万公里，且每年的高速公路里程仍稳定增长[1]。当前，我国主要城市之间已基本实现高速互通，新建的高速公路主要集中于一些山区等施工难度较大的区域，越来越多已建成高速公路面临着需要进行养护的问题。高速公路的发展重点正逐渐由新建向对已建成道路进行养护转变。
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
高速公路具有建设标准高、安全性好、行驶连续性强等突出优势。因此，成为了我国交通建设重要建设部分。目前全国各地四通八达的高速公路网不仅保障了居民出行，更是成为了军事与国防的重要通道。截止到 2019 年，中国已建成的高速公路总里程已超过 14.26 万公里，且每年的高速公路里程仍稳定增长[1]。当前，我国主要城市之间已基本实现高速互通，新建的高速公路主要集中于一些山区等施工难度较大的区域，越来越多已建成高速公路面临着需要进行养护的问题。高速公路的发展重点正逐渐由新建向对已建成道路进行养护转变。
我国长期以来对于公路重建轻养的态度，导致我国的高速公路的总里程虽然已跃居世界第一，但对于公路进行养护的经验较为欠缺。目前，我国公路建设的理念也由多年前的以建为主向建养并重的方向发生转变。大量早期修建的公路正逐步进入改扩建维修阶段以及养护阶段。全国公路养护里程从 2009 年底的 368.83 万公里（占公路总里程的95.53%）上升至 2018 年底 475.78 万公里（占公路总里程的 98.17%）[2]。可以看出，目前我国已建成的公路基本都面临着不同程度的养护需求，且逐年增长。其中，高速公路养护里程虽然占比不大，但由于高速公路的养护标准较一般公路高，养护时期需要统筹协调的事项更为复杂。对高速公路进行养护工作时，需要根据道路具体状况确定合适的养护手段，以实现良好的养护效果并最大限度利用养护资金[3-4]。同时，养护工作时应注意减少对经济及交通的影响。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
高速公路的概念，首先产生于 20 世纪 30 年代左右的德国、意大利等西方发达国家，这些国家因战争以及发展经济的需求开始修建高速公路。40 年代左右，欧美一些地区的发达国家兴起修建高速公路的热潮。西方国家的高速公路路网在上世纪 50 年代左右逐渐发展并基本建设完成，对高速公路进行一系列的养护维修成为了西方国家的交通建设第一要务[5]。随着美国的科研及经济实力逐渐提高，美国率先开展了高速公路养护维修作业的相关研究，德克萨斯州率先对道路养护施工区域的交通组织以及交通安全开展研究，研究范围涵盖了养护施工区的道路安全、车速限制、作业标志布置等，并将交通组织视为养护维修作业中重要一环[6]。20 世纪 60 年代左右,欧美发达国家交通建设研究重点由对新建道路技术的开发逐步向对建成道路进行养护管理的方面转变，对公路养护管理投入的资金远远高于新建公路投入的资金[7]。
1.2.1 国外研究现状
高速公路的概念，首先产生于 20 世纪 30 年代左右的德国、意大利等西方发达国家，这些国家因战争以及发展经济的需求开始修建高速公路。40 年代左右，欧美一些地区的发达国家兴起修建高速公路的热潮。西方国家的高速公路路网在上世纪 50 年代左右逐渐发展并基本建设完成，对高速公路进行一系列的养护维修成为了西方国家的交通建设第一要务[5]。随着美国的科研及经济实力逐渐提高，美国率先开展了高速公路养护维修作业的相关研究，德克萨斯州率先对道路养护施工区域的交通组织以及交通安全开展研究，研究范围涵盖了养护施工区的道路安全、车速限制、作业标志布置等，并将交通组织视为养护维修作业中重要一环[6]。20 世纪 60 年代左右,欧美发达国家交通建设研究重点由对新建道路技术的开发逐步向对建成道路进行养护管理的方面转变，对公路养护管理投入的资金远远高于新建公路投入的资金[7]。
1979，Dudek.C.L.[8]首先研究了高速公路养护施工管理策略，对高速公路养护区域的车辆通行能力进行了计算研究，并提出了采用通行能力值作为对养护区域内车辆通行能力的评价的依据，即计算车辆拥挤状态时，某一方向下的车道每小时交通量。
1981 年，M.J.Faulkne[9]对高速公路养护作业区域内车辆通行安全以及交通管制的措施开展了研究，至此，美国各级交通部门及相关机构开始加大对高速公路养护作业区内交通管理各方面的研究力度。同年，Pain 等学者[10]通过对高速公路养护施工区域内交通控制措施方案进行比对，认为养护施工区域内平均车辆速度由施工时对道路的占用程度、采用的交通分流管理方案、以及开展养护施工的位置等多个方面的因素确定。
1981 年，M.J.Faulkne[9]对高速公路养护作业区域内车辆通行安全以及交通管制的措施开展了研究，至此，美国各级交通部门及相关机构开始加大对高速公路养护作业区内交通管理各方面的研究力度。同年，Pain 等学者[10]通过对高速公路养护施工区域内交通控制措施方案进行比对，认为养护施工区域内平均车辆速度由施工时对道路的占用程度、采用的交通分流管理方案、以及开展养护施工的位置等多个方面的因素确定。
1995 年，Ha[11]等学者提出应进一步提升公路施工区的管控措施，提升公路施工区的管理水平，以最大程度减少施工阶段造成的交通事故。
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2 大交通量条件下高速公路养护维修工程交通特征
2.1 高速公路养护维修工程定义及特点
高速公路服役期间，因温度变化、雨水渗入、车辆荷载等各种外界因素的共同作用下，不可避免地会产生诸如裂缝、坑槽、沉陷、松散、集料剥落等各类病害，这些病害不仅大大降低行车舒适性，同时也对行车安全带来巨大威胁。高速公路的养护维修工程，是指为弥补道路产生的病害，恢复道路服务水平，而对道路进行的一系列维修工作。
对于道路所产生的病害严重程度不同，养护维修的类型也分为不同级别，按照养护维修程度由小至大进行分类，道路养护维修内容包括：预防性养护、小修养护、中修养护、大修养护等级别。不同级别的养护工程在施工期间的交通特性具有较大差异，且对原有交通造成的影响程度也不同[50]。
2.1 高速公路养护维修工程定义及特点
高速公路服役期间，因温度变化、雨水渗入、车辆荷载等各种外界因素的共同作用下，不可避免地会产生诸如裂缝、坑槽、沉陷、松散、集料剥落等各类病害，这些病害不仅大大降低行车舒适性，同时也对行车安全带来巨大威胁。高速公路的养护维修工程，是指为弥补道路产生的病害，恢复道路服务水平，而对道路进行的一系列维修工作。
对于道路所产生的病害严重程度不同，养护维修的类型也分为不同级别，按照养护维修程度由小至大进行分类，道路养护维修内容包括：预防性养护、小修养护、中修养护、大修养护等级别。不同级别的养护工程在施工期间的交通特性具有较大差异，且对原有交通造成的影响程度也不同[50]。
养护维修期间，道路原有的交通量调查是一项至关重要的内容，一般而言，原有交通量越大，养护维修期间需要进行的交通组织就越复杂，而大交通量条件，正是为了在交通最不利条件下研究高速公路的交通分流情况。
大交通量条件下的高速公路养护维修一般具有如下特点：
（1）依赖前期调查结果
前期调查指养护维修决策前，调查获取的一系列道路病害、交通流信息、维修养护历史信息等。高速公路的养护维修涉及到多方面信息，在正式进行维修前，所获取的调查信息越多，养护维修中越有可能做出较合适的决策，且这些前期调查信息内容，往往决定了进行养护维修的内容，从而间接地影响到交通分流组织管理的成果。
（2）受到通行能力制约
高速公路进行养护维修过程中，道路需要进行交通采取分流措施时，分流的依据往往受到其通行能力制约，通行能力不仅要考虑需要进行养护的道路，还需要考虑到养护道路周围可能用于交通分流的其他正常道路，道路进行养护时，会在某路段产生交通瓶颈，即通行能力较小的路段，造成该节点道路的通行能力瞬间降低，继而造成整条道路的总通行能力无法到达实际交通流量的需求。
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2.2 大交通量条件下高速公路养护维修施工区划分及交通影响分析
2.2.1 养护维修施工区划分
针对高速公路养护维修过程中对道路占用的形式，可将养护维修中占道划分为以下两种类型：
（1）全封闭式占道施工形式
全封闭式占道施工形式，即在道路全幅范围内开展施工活动，全封闭式占道施工情况下，一般对人员车辆的管控十分严格，除与施工存在必要关联的施工人员及施工机械可以出入现场外，对其余无关人员和车辆实施严格管控。此种交通形式下，道路原先正常的车流被完全中断，车辆需要通过绕行道路网中其他道路实现通行。这样一方面增加了车辆的行驶成本（费用、时间的增加），另一方面会造成维修道路周边其他道路交通流骤增。因此，进行道路封闭前，必须对交通分流形式进行科学的制定，编制相关应急预案，保证养护施工期间受影响的交通流得到合理的安置。全封闭式占道施工一般在道路的服务水平极低、需要进行彻底的养护维修时采用。
（2）半封闭占道施工形式
半封闭占道施工，指养护施工时占据原先道路半幅路面，而开放另半幅路面的交通，待半幅养护完毕且达到行驶要求后，再进行另半幅路面的养护。根据施工的目的与形式，半封闭占道施工可以分为对部分车道的占用或对某一方向的道路全部占用两种类别。采用半封闭占道施工形式时，交通未完全中断，但施工段的通行能力降低，在大交通量情况下，可能会造成施工区域及其前后一定长度范围内产生车辆行驶缓慢、交通堵塞等现象。因此，半封闭占道施工时，需要结合道路前期交通调查结果，对交通流进行详细的规划，减少单位时间通过的车辆数，保证道路通行能力降低情况下车辆行驶的流畅。
大交通量条件下的高速公路养护维修一般具有如下特点：
（1）依赖前期调查结果
前期调查指养护维修决策前，调查获取的一系列道路病害、交通流信息、维修养护历史信息等。高速公路的养护维修涉及到多方面信息，在正式进行维修前，所获取的调查信息越多，养护维修中越有可能做出较合适的决策，且这些前期调查信息内容，往往决定了进行养护维修的内容，从而间接地影响到交通分流组织管理的成果。
（2）受到通行能力制约
高速公路进行养护维修过程中，道路需要进行交通采取分流措施时，分流的依据往往受到其通行能力制约，通行能力不仅要考虑需要进行养护的道路，还需要考虑到养护道路周围可能用于交通分流的其他正常道路，道路进行养护时，会在某路段产生交通瓶颈，即通行能力较小的路段，造成该节点道路的通行能力瞬间降低，继而造成整条道路的总通行能力无法到达实际交通流量的需求。
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2.2 大交通量条件下高速公路养护维修施工区划分及交通影响分析
2.2.1 养护维修施工区划分
针对高速公路养护维修过程中对道路占用的形式，可将养护维修中占道划分为以下两种类型：
（1）全封闭式占道施工形式
全封闭式占道施工形式，即在道路全幅范围内开展施工活动，全封闭式占道施工情况下，一般对人员车辆的管控十分严格，除与施工存在必要关联的施工人员及施工机械可以出入现场外，对其余无关人员和车辆实施严格管控。此种交通形式下，道路原先正常的车流被完全中断，车辆需要通过绕行道路网中其他道路实现通行。这样一方面增加了车辆的行驶成本（费用、时间的增加），另一方面会造成维修道路周边其他道路交通流骤增。因此，进行道路封闭前，必须对交通分流形式进行科学的制定，编制相关应急预案，保证养护施工期间受影响的交通流得到合理的安置。全封闭式占道施工一般在道路的服务水平极低、需要进行彻底的养护维修时采用。
（2）半封闭占道施工形式
半封闭占道施工，指养护施工时占据原先道路半幅路面，而开放另半幅路面的交通，待半幅养护完毕且达到行驶要求后，再进行另半幅路面的养护。根据施工的目的与形式，半封闭占道施工可以分为对部分车道的占用或对某一方向的道路全部占用两种类别。采用半封闭占道施工形式时，交通未完全中断，但施工段的通行能力降低，在大交通量情况下，可能会造成施工区域及其前后一定长度范围内产生车辆行驶缓慢、交通堵塞等现象。因此，半封闭占道施工时，需要结合道路前期交通调查结果，对交通流进行详细的规划，减少单位时间通过的车辆数，保证道路通行能力降低情况下车辆行驶的流畅。
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3 大交通量条件下高速公路养护维修工程通行能力分析 ......................... 20
3.1 大交通量条件下高速公路养护维修区域通行能力及安全影响因素 ................... 20
3.1.1 养护维修区域通行能力分析关键因素 ........................... 20
3.1.2 养护维修区域交通安全影响因素分析 ............................... 21
4 大交通量条件下高速公路养护维修工程的交通分流组织 ......................... 27
4.1 高速公路养护维修工程的交通分流概述 ................................ 27
4.1.1 高速公路养护维修区域交通分流原则 ............................ 27
4.1.2 高速公路养护维修区域交通分流组织主要内容 ........................... 28
5 G22 青兰高速巉柳段隧道群养护维修工程交通分流组织管理实例 ............................... 37
5.1 工程背景 ....................................... 37
5.1.1 项目介绍 .......................... 37
5.1.2 隧道内病害分析及养护维修期限确定 ............................ 38
5 G22 青兰高速巉柳段隧道群养护维修工程交通分流组织管理实例
5.1 工程背景
5.1.1 项目介绍
本章以甘肃省环兰高速公路 G22 青兰高速巉柳段和平、定远隧道群养护维修工程为依托，对交通分流组织管理的方法进行分析。和平、定远隧道所处路段是 G22 青兰高速和 G30 连霍高速的共线段，交通量大，所处路段路网分流条件较差。和平、定远隧道群于 2002 年开始通车，在十几年的运营过程中，由于雨水侵蚀、隧道上方农田灌溉水渗入、重载车辆行驶等原因，隧道内道路产生了不同程度的病害，且这些病害随着隧道的运营逐年加剧，亟需根据隧道运行情况、交通流量及夜间施工等特点，有针对性地制定交通分流方案，开展和平、定远隧道的养护维修完善工程。和平、定远隧道及其所处高速公路段的位置如图 5.1 所示。
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6 结论与展望
6.1 主要研究结论
文章通过对大交通量条件下高速公路养护维修工程的交通分流组织管理进行研究，结合青兰高速巉柳段隧道养护维修工程交通分流组织管理实例，得出主要研究成果及结论如下：
（1）对大交通量条件下高速公路养护维修工程的交通特征进行了分析，总结了高速公路养护维修工程的划分依据和划分方式；介绍了大交通量下高速公路养护维修的施工区划分；以平均行程速度、道路饱和度、车辆平均延误时间等计算指标定量分析了养护维修对交通的影响程度；对养护维修时车辆、驾驶人员、交通流的特征进行了分析，以合流区的概率分布模型论证了养护维修区域的交通流管理要求。
6.1 主要研究结论
文章通过对大交通量条件下高速公路养护维修工程的交通分流组织管理进行研究，结合青兰高速巉柳段隧道养护维修工程交通分流组织管理实例，得出主要研究成果及结论如下：
（1）对大交通量条件下高速公路养护维修工程的交通特征进行了分析，总结了高速公路养护维修工程的划分依据和划分方式；介绍了大交通量下高速公路养护维修的施工区划分；以平均行程速度、道路饱和度、车辆平均延误时间等计算指标定量分析了养护维修对交通的影响程度；对养护维修时车辆、驾驶人员、交通流的特征进行了分析，以合流区的概率分布模型论证了养护维修区域的交通流管理要求。
（2）开展了大交通量条件下高速公路养护维修工程的通行能力分析，对养护维修区域通行能力分析关键因素、养护维修区域交通安全影响因素进行总结；分别对高速公路主线、匝道、收费站的通行能力理论计算公式进行分析，研究了道路中不同位置通行能力计算中应考虑的不同因素；对 VISSIM 交通流仿真模拟计算通行能力的要点进行了介绍；以车流密度和 V/C 比，对通行能力与道路服务水平的联系进行了表征。
（3）在大交通量条件下高速公路养护维修工程交通特征及通行能力分析的基础上，对交通分流组织管理开展了研究，介绍了高速公路养护维修区域交通分流的原则；按照路网分流、便道分流、养护维修施工便道分流等层次介绍了交通分流组织的主要工作内容，并研究了交通分流组织影响因素；交通分流方案研究中，按照实施时间介绍了大交通量条件下养护维修工程的交通分流的组织步骤，对按照由点到面、由远到近划分的交通分流组织方案进行了分析。
参考文献（略）
（3）在大交通量条件下高速公路养护维修工程交通特征及通行能力分析的基础上，对交通分流组织管理开展了研究，介绍了高速公路养护维修区域交通分流的原则；按照路网分流、便道分流、养护维修施工便道分流等层次介绍了交通分流组织的主要工作内容，并研究了交通分流组织影响因素；交通分流方案研究中，按照实施时间介绍了大交通量条件下养护维修工程的交通分流的组织步骤，对按照由点到面、由远到近划分的交通分流组织方案进行了分析。
参考文献（略）