【文章內(nèi)容簡介】 文《高速公路改擴建時機決策研究》中 針對高速公路改擴建時機問題，從高速公路道路服務水平變化趨勢和高速公路改擴建項目經(jīng)濟效益兩方面進行研究 。 一是運用高速公路出入口 OD矩陣推算技術(shù)對改擴建高速公路路段未來交通量進行預測 。 二是根據(jù)改擴建和新建高速公路經(jīng)濟評價方法的區(qū)別和高速公路本身的經(jīng)濟特性，選擇總量法對改擴建高速公路進行經(jīng)濟評價 。 最后，結(jié)合高速公路改擴建工程實例，對基于道路服務水平和道路經(jīng)濟效益的改擴建時機決策進行實證研究，以期為高速公路改擴 建工程正確地進行項目決策，適宜地選擇改擴建時機提供參考。 道路結(jié)構(gòu)與材料交通行業(yè)重點實驗室北京交通部公路科學研究院 的 方靖 、 周榮貴 , 柴華 在其文獻《 高速公路改擴建工程交通量標準 》中利用交通仿真技術(shù) 現(xiàn)針對 改擴建 公路 分析 給出高速公路改擴建工程的通行能力和服務水平分析流程 , 以合理確定改擴建標準 ， 避免擴建規(guī)模與實際交通需求脫節(jié)的不良現(xiàn)象 。 高速公路擴建模式方案等方面的研究 早在 2020年交通部規(guī)劃研究院的陳勝營、劉祖祥就已在文獻《高速公路改擴建方案思考》中提出了路網(wǎng)加密、近距離新建、老路加寬三種擴建方式 ，并提到要做好方案比較工作。隨著滬寧高速公路的擴建工程的開展，江蘇省交通規(guī)劃設計院的 胡安兵，凌九忠在文獻《高速公路擴建方案研究》中通過對高速公路不同擴建方式及具體方案的比較論證，結(jié)合交通組織方式的優(yōu)化，提出了適合高速公路的擴建方案以及具體工點的處理方法。凌九忠在文獻《深入探討高速公路擴建方法》中分析了直接拼接方式和分離擴建方式這兩種基本擴建方式的優(yōu)缺點 ,進一步提出了由這兩種基本擴建方式形成的高速公路各種擴建方案的適用條件 ,特別是提出了 以分離為主 ,局部采用直接拼接 這一具有 快速 +集散 功能的方案并進行了分 析 ,以期在今后的高速公路擴建方案設計中能有所突破。粱興勝在其文獻《高速公路改擴建經(jīng)驗探討》中從高速公路改擴建工程的路基路面拼接、橋梁拼接、交通組織及征地拆遷等方面分析了高速公路改擴建工程的建設特點和成功經(jīng)驗，指出借鑒國內(nèi)外已有高速公路改擴建工程的經(jīng)驗和成果對目前高速公路改擴建具有重要的指導意義。 華中科技大學 2020屆畢業(yè)的碩士研究生沈順柳在其畢業(yè)論文 《滬寧高速公路改擴建可東南大學本科畢業(yè)設計（論文） 6 行性研究》中 從滬寧高速公路改擴建工程建設的必要性、技術(shù)可行性、實施可能性、工程經(jīng)濟性等研究出發(fā)，探討高速公路的改擴建方法，首先通過交通量 分析和預測、通行能力計算和服務水平的評定來論證改建的規(guī)模和方式并根據(jù)針對既有工程提出的改擴建方案進行了經(jīng)濟效益分析及相關(guān)的國民經(jīng)濟評價、財務評價和綜合經(jīng)濟評價。最后對高速公路改擴建給出了建議。 東南大學 2020屆畢業(yè)的碩士研究生 羅崴 在其畢業(yè)論文 《滬寧高速公路改擴建 比選方案研究》中 從宏觀與微觀兩個層次分析總結(jié)了高速公路的擴建模式，指出高速公路擴建既可選擇路網(wǎng)加密方案，也可選擇老路加寬方案 .由于路網(wǎng)加密方案的宏觀特性，論文將研究對象定位于老路加寬方案，除了對其幾種具體的擴建方案進行了分析之外，還對各方案的優(yōu)缺點 進行了比較。并提出高速公路擴建方案比選的過程是在各部分、各階段、各層次評價的基礎上，對多種因素所影響的事物或現(xiàn)象做出總評價，尋求系統(tǒng)整體功能的最優(yōu)，而不僅僅是尋求某一項或幾項指標的最優(yōu)值。因此，論文提出高速公路擴建方案綜合評價系統(tǒng)應由技術(shù)評價指標體系、經(jīng)濟評價指標體系與社會影響評價指標體系三部分構(gòu)成，并分析了評價方式與評價期范圍兩個綜合評價系統(tǒng)要素。 高速公路其他基礎設施改擴建的研究 高速公路擴建除了道路的擴建之外還應該考慮其他基礎交通設施的改擴建。 包括：橋梁、收費站、互通立交、服務區(qū)等。 東南 大學、中交第二公路勘察設計研究院有限公司的吳文清、葉見曙等在其文獻《高速公路擴建中橋梁拓寬現(xiàn)狀與方案分析》中寫道文章針對滬寧高速公路沿線地質(zhì)條件和原有橋梁情況，分析討論了國內(nèi)現(xiàn)有高速公路橋梁拓寬的工程現(xiàn)狀以及相應的橋梁拓寬經(jīng)驗教訓，提出了適合滬寧高速公路橋梁工程的拓寬總體方案 。 中交第二公路勘察設計研究院有限公司的張世平在文獻《考慮施工交通組織的橋梁改擴建方案設計》 —— 滬寧高速公路(江蘇段 )擴建工程中指出：橋梁工程的改擴建設計，需考慮施工交通組織的橋梁類型主要有 3種：主線拼寬橋、主線新建橋、被交道上跨橋，其中 被交道上跨橋梁包括互通式立交橋和分離式立交橋。文中對這 3種類型橋梁改擴建的施工交通組織設計進行介紹與總結(jié)。 中交第二公路勘察設計研究院有限公司的閔泉 、 盛萍在文獻《滬寧高速公路 (江蘇段 )擴建工程收費系統(tǒng)改擴建的問題與對策》主要介紹了滬寧高速公路四車道改八車道擴建的工程實例，對收費系統(tǒng)改擴建中的情況和問題進行了闡述，并針對收費機電設施及配套土第一章 緒論 7 建在擴建工程中的特點及難點分別進行了分析和論證 。 安徽省公路勘測設計院 的 陳修林 在其文獻 《高速公路改擴建工程中互通立交的方案設計》 中 以合 ( 合肥 ) 寧 ( 南京 ) 高速公路擴建 項目中的幾個互通立交為例 , 分析立交在擴建中的一些問題并研究其解決方法 。 廣東省公路勘察規(guī)劃設計院 的 劉桂紅 、 梁文偉 在其文獻《 廣佛高速公路擴建工程互通立交初步設計 》中針對 廣州一佛山高速公路擴建工 程 對互通立交擴建工程的設計作了一些探討 , 提 出 了解決辦法 , 并對擴建工程中的立交擴建設計作了較為全面的介紹。 中交第二公路勘察設計研究院有限公司的徐邦凱 、 余澤新在其文獻《喇叭形互通改擴建方案探討》 —— 滬寧高速公路 (江蘇段 )喇叭形互通改擴建中指出喇叭形互通是滬寧高速公路上的典型互通形式，該文探討了該類互通改擴建方案的影響因素 、改擴建原則和具體實施方案 。 江蘇滬寧高速公路擴建工程指揮部以及中交第二公路勘察設計研究院的王宏偉 等在其文獻 《滬寧高速公路改擴建工程服務設施規(guī)模的研究》 中 結(jié)合滬寧高速公路改擴建工程的實際 , 對原有服務設施的規(guī)模和使用情況進行了充分調(diào)查 , 提出了服務區(qū)改擴建中停車場、餐廳、公廁等服務設施建設規(guī)模的指導性意見。 劉偉在其文獻《河南省高速公路服務區(qū)改擴建設計研究》中對河南省高速公路現(xiàn)有服務區(qū)的現(xiàn)狀和存在的問題作了分析，結(jié)合實踐，闡述了服務區(qū)改擴建設計中的設計理念，并對服務區(qū)的布置及各功能區(qū)的設置作了探討。 論文結(jié)構(gòu) 論文大致由以下幾個部分組成 ： 第一章： 緒論 ，由 研究背景及意義 、 研究內(nèi)容 、 技術(shù)路線 、 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 、 論文結(jié)構(gòu) 五部分組成。 第二章 ：高速公路擴建時機條件分析，由 通行能力 與 服務水平分析研究 、 高速公路改擴建 條件 標準劃定 、 本章小結(jié) 三部分組成。 第三章：高速公路擴建模式分析 ，由 基本擴建原則 、 路網(wǎng)加密方案 、 近距離新建方案 、老路加寬方案 、 本章小結(jié) 五部分組成。 第四章： 高速公路整體改擴建方案分析及評價 ， 由 橋梁拓寬方案分析 、 收費站改擴建分析 、 互通立交改擴建分析 、 服務區(qū)改擴建分析 、 本章小結(jié) 五 部分組成。 第五章：結(jié)論，對 整篇論文進行總結(jié)，得出研究成果并指出研究的不足之處。 東南大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 第二章 高速公路擴建時機條件分析 高速公路發(fā)展是通過基礎設施建設來滿足社會經(jīng)濟發(fā)展對它們運輸服務能力的需要。在高速公路改擴建時機條件決策的過程中，可能存在兩個弊端：一是若擴建時機滯后，將成為阻礙社會經(jīng)濟發(fā)展的一大不利因素；二是若改擴建時機超前，將造成資源浪費，高速公路運營效益不佳。因此，如何確定高速公路改擴建項目的最佳時機是一個十分關(guān)鍵的問題。 要想分析出高速公路改擴建的時機條件，首先必須要從高速公路本身的通行能力以及服務水平入手， 利用預測以及 實測 的數(shù) 據(jù) ，確定通行能力 以及服務水平 。其次，再 具體分析高速公路改擴建時機條件的確定。 通行能力與服務水平分析研究 本節(jié)首先對高速公路通行能力以及服務水平的等級劃分進行簡單的介紹，其次分析了影響服務水平因素，這些因素將成為具體描述高速公路服務水平的重要組成部分，從而為下一節(jié)劃定高速公路擴建的標準提供依據(jù)。 通行能力與服務水平概述 通行能力 即為在不同的運行質(zhì)量情況下 1h所能通行的最大交通量，亦即可求得在指定的交通運行質(zhì)量條件下所能承擔交通的能力。 [1] 公路通行能力的分析研究離不開交通運行質(zhì)量，所以 通行能力的分析必須與服務水平的分析在一起進行。公路服務水平和道路的通行能力是從不同的角度反映公路的性質(zhì)與功能。通行能力主要反映公路服務的數(shù)量或服務的能力，而公路服務水平主要反映公路的服務質(zhì)量或服務的滿意程度，嚴格來說沒有無通行能力的服務水平也沒有無服務質(zhì)量的通行能力。兩者是分不開的。 公路服務水平是交通流中車輛運行的以及駕駛員和乘客所感受的質(zhì)量量度，亦即公路在某種交通條件下所提供運行服務的質(zhì)量水平。 通常與行車速度、行駛時間、駕駛自由度、交通阻塞程度以及舒適和方便程度等因素有關(guān)。 不同道路的服務水平不同，一定的 服務水平允許通過的交通量稱之為服務交通量，服務水平搞得道路服務交通量低、車速快、用路者開車的自由度大、舒適、安全性好。但對于服務水平低下的道路，其相應的服務交通量第二 章 高速公路擴建時機條件分析 9 大，行駛車速受到限制，甚至出現(xiàn)擁擠、受阻，時行時停等難以忍受的最低服務水平。 我國公路服務水平分為四級，如下表所示： 表 21 四級服務水平的定性規(guī)定 [4] 等級 交通流狀況 一級 交通流處于自由流狀態(tài) 。 交通量小 ， 速度高，行車密度小。駕駛員能自由或較自由地按照自己的意愿選擇所需的速度，行駛車輛不受或基本不受交通流中其它車輛的影響。超車需求 遠小于超車能力，被動延誤少。在交通流內(nèi)駕駛的自由度大，為駕駛員、乘客或行人提供的舒適度和方便性非常優(yōu)越。 二級 交通流處于穩(wěn)定流的中間范圍。駕駛員基本上按照自己的意愿選擇行駛速度，但是開始要注意到交通流內(nèi)有其它使用者，并可能影響到行駛速度的選擇。相對于一級服務水平而言，交通流中駕駛的自由度略有下降。因為交通流中其它使用者的存在。開始影響部分操作，交通設施所提供的舒適和方便程度已經(jīng)下降。 三級 交通流處于穩(wěn)定流范圍下限，車輛運行明顯地受到交通流內(nèi)其它車輛的影響，速度和駕駛的自由度受到明顯限制 。 在交通 流中駕駛，要求駕駛員切實提高普惕。總的舒適度和方便性明顯下降。 四級 分為上下兩部分。其中上半部分的運行條件等于或接近通行能力值。所有車輛的速度都降到很低，但運行速度相對一致，交通流中駕駛的自由度極少，為了適應這種駕駛，一般需要行人或車輛讓路。舒適度和方便性極差，駕駛員和行人受到的限制一般都很大。在這個水平上運行通常不穩(wěn)定，因為交通流中流量稍有增大或微小的波動，都會引起交通阻塞。下半部分是通常意義上的強制流或阻塞流。這一服務水平下，交通設施的交通需求超過其容許的通過量，車流排隊行駛，隊列中的車輛出 現(xiàn)停停走走現(xiàn)象，運行狀態(tài)不穩(wěn)定，可能在不同交通流狀態(tài)間發(fā)生突變。 根據(jù)《公路工程技術(shù)標準》的要求，高速公路基本路段、匝道 主線連接處、交織區(qū)均采用二級服務水平。但在不得已的情況下，匝道 主線連接處及交織區(qū)可降低要求采用三級服務水平。這是高速公路建設所要求的運行標準，在二級服務水平下的運行才符合高速公東南大學本科畢業(yè)設計（論文） 10 路的服務要求。但高速公路的運行狀態(tài)會隨著使用年限、交通量的增加等而發(fā)生改變，一般情況下高速公路都會越來越擁擠，從而不符合建設是所要求的運行標準，因此會需要擴建。在何種時機、何種運行狀態(tài)是需要進行擴建就是本章的主 要內(nèi)容。 影響高速公路服務水平的因素 1） 行車速度和運行時間 。 高速公路的一個重要標志就是行車速度比一般公路高 ， 行駛速度越高 ， 運行時間越短 ， 服務水平越高 。 因此 ， 服務水平與行車速度是成正比例相關(guān) ，與行駛時間成反比例相關(guān) 。 2） 車輛行駛時的自由程度 。 服務水平與行駛的自由程度 （ 通暢性 ） 成正相關(guān) ， 行駛自由程度越大 ， 服務水平越高 。 3） 交通受阻或受干擾程度 ， 以及行車 延誤。服務水平與 每公里停車次數(shù)成負相關(guān) 。 4） 行車的安全性 。 服務水平與行車事故率和經(jīng)濟損失成負相關(guān) 。 5） 行車的舒適性和乘客滿意程度 。 服務水平與 行車的舒適性和乘客滿意程度成正相關(guān) 。 6） 經(jīng)濟性 。 服務水平與行駛費用成正相關(guān) 。 7）車輛組成。車輛組成對服務水平的影響不能簡單的以正負相關(guān)來描述， 是由我國高速公路的特殊情況決定的，之后具體分析時會詳細介紹。 [2] 由此可見，高速公路的服務水平受各個方面不同因素的影響，這些條件因素的改變直接影響服務水平的等級劃分，從而影響高速公路的設計、維護、擴建等各項工程。因此，在分析高速公路的擴建時機條件時，要具體分析這些因素的變化情況，從而確定相應的服務水平，劃定高速公路改擴建的標準。 高速公路改擴建時機條件的 確定 高速公路的改擴建時機即為 ： 在高速公路現(xiàn)有的通行能力下，在對高速公路交通量發(fā)展 規(guī)模預測的基礎上，確定的高速公路改擴建的啟動點（何時開始進行高速公路擴建） 。 交通量是高速公路運營過程中最為顯著的特征量，在一定程度上能反映高速公路的擁擠情況。但是，在相同運營交通量情況下，同一設計速度、規(guī)模和幾何特征的兩條高速公路，由于地理位置和交通組成等的不同，兩條高速公路的擁擠程度是不同的。因此，交通量不能直接作為確定擴