2. 矿区道路网络与交通特征分析

路权规则的制定不能脱离路网本身。矿区道路与城市道路的最大差别在于:它是由生产需求“长”出来的专用网络,拓扑随采剥进度动态变化,节点功能高度专一,交通流呈现明显的周期性与方向不平衡性。只有先把路网的拓扑结构、路线属性、节点布局和流量特征摸清,路权规则才有可落地的对象和判据。本节围绕这四项特征展开,并给出可直接用于路权建模的分析方法。

一、道路拓扑结构:从“图”的角度看矿区路网

把矿区路网抽象为有向图 G = (V, E) 是后续一切分析的基础。节点集合 V 包括装载点、卸载点、交叉口、会让点、称重点和出入口;边集合 E 为路段,每条边至少携带长度、坡度、路面等级、车道数、设计车速、通行方向六个属性。与城市路网不同,矿区路网的边大多为单向重载设计,且存在大量“重车下坡、空车上坡”的非对称路段,因此边必须是有向的,不能简单用无向图近似。

矿区路网拓扑通常呈现三种典型形态:树状(单一主干道分叉至各采区,常见于初期小规模矿山)、环状(主运输环线加支线,重车与空车分道,效率最高)、混合网状(多环加联络道,适用于多采区、多卸载点的中大型矿山)。拓扑形态直接决定冲突点的数量和分布:树状路网的冲突集中在分叉口,环状路网的冲突集中在环线与支线的汇入点,混合网状则需要重点管理联络道上的交织段。

实际建模时,建议用邻接表存储路网,并对每个节点标注“度”和“冲突类型”。例如某露天煤矿的实测路网(示例数据)包含 38 个节点、52 条有向边,其中度为 3 以上的节点 9 个,这 9 个节点承担了全矿约 70% 的潜在冲突,是路权规则优先覆盖的对象。

矿区路网拓扑与节点功能示意(环状+支线混合型) 主运输环线(单向:重车下行 / 空车上行分道) J1 J2 J3 J4 装载点L1 装载点L2 卸载点D1 卸载点D2 称重点W1 会让点P1 会让点P2 交叉口(冲突节点) 会让点 装载点 卸载点

二、固定路线与临时路线:两类通行权的差异化管理

矿区路线按生命周期分为固定路线与临时路线。固定路线服务于长期稳定的运输任务,如主环线、固定卸载点通道、排土场主干道,其路径、车道、限速在数月内基本不变,适合配置静态路权(固定优先方向、固定会让规则、固定限速)。临时路线服务于短期任务,如新采区开拓期的临时便道、设备搬迁通道、边坡治理期间的绕行线,生命周期可能只有几天到几周,路权必须支持快速下发与撤销。

两类路线的路权管理差异体现在三个维度:下发方式——固定路线写入车载地图与调度系统的静态规则库,临时路线通过调度指令动态推送;优先级——固定路线上的生产车流优先于临时路线上的工程车流,除非临时路线承载应急任务;失效处理——临时路线到期或封闭后,必须同步撤销其路权条目,否则会出现“规则指向已不存在路段”的悬空授权,这是实际运行中较常见的一类隐患。

建议为每条路线维护一张路线台账,至少包含:路线编号、类型(固定/临时)、起终点、长度、坡度分段、允许车型、生效时间、失效时间、关联路权规则编号。临时路线的失效时间必须强制填写,并在到期前触发复核。

三、交叉口与装卸点布局:冲突的物理源头

交叉口是路权冲突最集中的位置。矿区交叉口按冲突形态可分为三类:汇入型(支线车流并入主干道,冲突为合流)、交叉型(两向车流正交通过,冲突为交叉点)、交织型(车辆在短距离内先合流再分流,冲突最复杂)。布局分析时要记录每个交叉口的视距、转弯半径、是否有信号或让行标志、以及各进口道的设计流量。视距不足的交叉口即使流量不大,也应设置强制停车让行或降速规则。

装卸点布局的关键参数是泊位数、进出通道分离方式和排队缓冲区长度。装载点若只有一个进出口,重车进、空车出会在点内形成交织,必须规定“先出后进”的通行次序;卸载点若泊位多于一个,则需明确泊位分配规则,避免多车同时抢位。排队缓冲区长度应能容纳一个调度周期内的到达车辆数,否则排队会溢出到主干道,形成二次冲突。

四、交通流特征:周期性、方向不平衡与峰值叠加

矿区交通流有三个鲜明特征。第一是周期性:车流随班次、爆破、检修计划呈周期性波动,爆破前后的清场与恢复会形成短时流量突变。第二是方向不平衡:重车方向流量大、速度低,空车方向流量相近但速度高,同一路段两个方向的通行能力并不对称,路权分配不能按对称双向处理。第三是峰值叠加:交接班时段空车集中返程、重车集中出发,若再叠加卸载点检修,峰值流量可能达到平均流量的 1.5~2 倍。

分析时可按 15 分钟粒度统计各路段双向流量,绘制流量—时间曲线,识别峰值时段与瓶颈路段。示例:某路段设计通行能力 40 辆/小时,实测早班峰值重车方向 52 辆/小时,已超能力 30%,该路段即为路权规则需要重点管控的瓶颈,可通过错峰发车或设置优先通行时段缓解。

路网分析成果应形成三份可直接使用的材料:有向路网图(含节点冲突类型标注)、路线台账(固定/临时分列)、分路段双向流量峰值表。这三份材料是后续路权规则配置的输入,缺一不可。

把上述四项特征综合起来,就能得到一张“带冲突标注的路网底图”:拓扑给出冲突点位置,路线类型给出通行权的时效属性,节点布局给出冲突形态,流量特征给出冲突的严重程度排序。路权规则的优先级、让行方向、限速值和临时管制策略,都应从这张底图推导,而不是凭经验平均分配。