城市快速路匝道與平交叉交通組織優(yōu)化研究

寧華晶

(合肥學(xué)院 建筑工程系，合肥 230000)

城市快速路匝道與平交叉交通組織優(yōu)化研究

寧華晶

(合肥學(xué)院 建筑工程系，合肥 230000)

針對國內(nèi)建設(shè)城市快速路過程中，由于部分出口匝道距離平面交叉口，引起交叉口范圍內(nèi)交通量增加；加之車輛的交織行為，導(dǎo)致車輛排隊阻塞、交通紊亂、車速降低、延誤增加等，這已成為不可忽視的交通問題。針對銜接段距離不足而導(dǎo)致的平面交叉口范圍內(nèi)的交通問題進(jìn)行研究分析，探究其擁堵原因，并結(jié)合一個典型交叉口的工程實例提出改善銜接段內(nèi)交通沖突的對策，改善交通環(huán)境。

匝道；交叉口；交通沖突；交通疏導(dǎo)

0 引言

城市快速路出口匝道銜接路段, 指高架下匝道接地點至前方交叉口車輛排隊隊尾的一段距離[1]。城市快速路出口匝道的銜接段是城市道路的重要組成部分。在此銜接段內(nèi)，由于距離相對較短，車輛量較大，加之車輛在車道上車輛的合流交織行為，如處理不當(dāng)，往往會引起交通流紊亂，甚至?xí)鸾徊婵趽矶拢嬖诮煌[患。此路段還會造成行車速度降低，延誤增加，形成城市道路系統(tǒng)通行能力的“瓶頸”地段。

出口匝道銜接路段的運行與交織段有著密不可分的關(guān)系。所謂交織就是行駛方向相同的兩股或多股交通流沿著相對長的路段，不借助交通控制設(shè)施進(jìn)行車道變換的過程。產(chǎn)生交織的相對長的路段就成為交織區(qū)或交織段[2]。在出口匝道設(shè)計和建造過程中，國內(nèi)常見的做法是將出口匝道設(shè)置于交叉口附近，將出口匝道與交叉口進(jìn)口道銜接，讓車輛盡快完成交織，以便于交通流匯集與疏散。但一旦交通量增大，銜接段長度不足，將會導(dǎo)致出口匝道的車輛由于缺乏必要的交通組織空間，在進(jìn)入交叉口范圍時出現(xiàn)交織沖突，出現(xiàn)排隊擁堵現(xiàn)象，將在匝道內(nèi)積壓排隊，嚴(yán)重影響快速路系統(tǒng)的通行能力。尤其是在早高峰和晚高峰的時候，如果信號配時未能充分考慮車流量大時交叉口的疏散能力，那么交通堵塞在所難免。道路設(shè)計者有時雖然考慮到了交叉口的疏散能力有限，不過現(xiàn)在城市道路中，一般都是在原有的道路上修建的，由于原有道路和建筑物的影響，很多銜接段的長度不足，不足以滿足匝道車流量較大時，車流順利完成從出口匝道到前方交叉口的交織變換。當(dāng)車流量增大到一定程度時，以早晚高峰尤為嚴(yán)重，勢必會造成擁擠排隊，嚴(yán)重影響城市快速路系統(tǒng)的通行能力和服務(wù)水平。

國內(nèi)外已有學(xué)者對銜接段區(qū)域進(jìn)行了研究，如陳峻等[3]建立了銜接段車流的模型；楊曉光等[2]重點研究了在此區(qū)域內(nèi)，不同的交通組織方式對交通運行的影響；1995年，Papageorgiou M[4]最早提出了城市快速路與地面道路優(yōu)化控制的思想；美國各州多從經(jīng)驗角度出發(fā)，對銜接段的長度做了相關(guān)規(guī)定，各州取值差異較大，缺少相關(guān)的理論支撐。本文針對我國城市的快速路系統(tǒng)，如圖1所示，分析銜接段長度不足的情況下，其擁堵原因及采取必要的解決措施，對于保證整個城市道路系統(tǒng)的通行能力和服務(wù)水平都有著十分重要的意義。

圖1 銜接段示意圖

1 擁擠主要原因分析

城市快速路及其下部的地面道路同屬城市主干道，擔(dān)負(fù)著大量的交通，在兩者的地面聯(lián)結(jié)段處流量更集中，需要較大的道路容量保證其正常運行。但受到地面實際用地的限制，經(jīng)常出現(xiàn)銜接段內(nèi)交通擁擠的現(xiàn)象，探究其擁擠的原因，有以下幾個方面。

(1) 出口匝道與地面道路車道數(shù)不匹配，出口匝道與地面車輛的交織，將造成局部擁堵。車輛變換車道時，需要一段距離的路段完成車輛的合流交織行為。銜接段距離不足，將導(dǎo)致合流交織行為很難在短距離內(nèi)完成，車流的混亂將影響下游交叉口的通行能力。

(2) 銜接段的布置緊靠前方交叉路口，受交叉口周期性紅燈影響，高峰時銜接段常被排隊淹沒，造成擁堵。

(3) 下匝道與地面道路的轉(zhuǎn)向車流存在沖突，使銜接段實際上成為交織段, 車輛短距離的強迫性轉(zhuǎn)換車道過程不僅使交織段自身服務(wù)狀況惡化，紊流加劇，而且使前方進(jìn)口車道的飽和流量值降低。

(4) 銜接段內(nèi)公交?？空镜脑O(shè)置將對銜接段的通行能力產(chǎn)生影響。公交進(jìn)出?？空緦罄m(xù)車流影響甚大,且開口的設(shè)置方法及位置對銜接段也有著重要的影響，如何設(shè)置公交?？空炯伴_口位置成為銜接段內(nèi)一個較為重要的問題。

(5) 交通標(biāo)志、標(biāo)線的設(shè)置也將影響銜接段長度。其中地面標(biāo)線和標(biāo)志不清楚，標(biāo)志、標(biāo)線設(shè)置得過少、過多以及設(shè)置位置都將影響駕駛員的認(rèn)知識別，影響駕駛員的操作行為，造成時間損失或者延誤。在道路施工養(yǎng)護(hù)階段，地面的標(biāo)志標(biāo)線不清楚，加之銜接段車流量大時，使得原本擁擠的道路情況變得更加復(fù)雜。標(biāo)志標(biāo)線不清楚時，駕駛員的約束性降低，在交叉口范圍內(nèi)隨意變道，對向行使的車道數(shù)不規(guī)范等也都將造成交叉口混亂而造成延誤。

(6) 機動車非機動車的相互影響沖突，將對銜接段范圍內(nèi)產(chǎn)生影響。機動車和非機動車之間沒有采取硬隔離措施，機動車和非機動車相互影響嚴(yán)重，非機動車在機動車排隊的時間內(nèi)隨意穿越道路，不但有安全隱患還會影響機動車的行駛。

(7) 交叉口渠化以及信號控制設(shè)計不合理。交通工程的設(shè)計在交叉口范圍內(nèi)至關(guān)重要，要充分考慮到各道路各方向在高峰時段的通行量，盡可能使交叉口通行能力提高。信號周期、組合相位也應(yīng)根據(jù)各方向流量實時調(diào)整，避免造成的交通延誤。

(8) 有支路出口進(jìn)入銜接段，一部分車輛的匯入將造成交織，增加銜接段內(nèi)的交通量，加重交叉口的通行負(fù)擔(dān)，在交叉口范圍內(nèi)產(chǎn)生沖突。要充分考慮支路的通行能力，以及各轉(zhuǎn)向車的比例。特別是在早晚高峰時段，支路上的車輛會嚴(yán)重影響銜接段的通行。

(9) U-turn道路對銜接段長度的影響。

(10) 城市道路中交叉口布設(shè)的太多太近，會對臨近的銜接段產(chǎn)生影響。在城市道路中，隨著機動車數(shù)目的增加，信號交叉口越來越多，如果交叉口布設(shè)的距離太近不合理，將會造成車輛連續(xù)積壓排隊，造成擁堵[5]。

2 對策研究

對于城市道路快速路出口匝道及近交叉口的交通問題，主要依靠交通組織來改善。交通組織應(yīng)同時兼顧城市規(guī)劃設(shè)計、道路工程設(shè)計和交通管理三個方面，通過合理的組織改善，使交通流更均衡合理地利用道路資源，避免道路資源的浪費，避免造成交通擁堵[6]。從交通組織的三個階段提出改善銜接段交通擁擠的建議。

2.1 城市道路規(guī)劃階段

加強城市交通的整體布局，優(yōu)化交通結(jié)構(gòu)。優(yōu)先發(fā)展公共交通，建立公共優(yōu)先網(wǎng)絡(luò)，只有發(fā)展公共交通才能消減交通總量，優(yōu)化空間資源配置，同時合理布設(shè)公交停靠站及沿線的出入口，優(yōu)化交通組織，減少主要道路及交叉口的交通壓力。降低交通需求，限制私人車輛出行，實行高密度車輛(HOV)優(yōu)先等。

建立健全道路功能分級系統(tǒng)，完善城市道路等級結(jié)構(gòu)，同時兼顧與相鄰道路銜接組織，明確各級道路的功能。通過設(shè)置欄桿、護(hù)欄等手段，降低車輛混行程度，縮減延誤，提高時效性。增強中心區(qū)路網(wǎng)密度，使功能分區(qū)更加合理[7]。

2.2 道路工程設(shè)計

對現(xiàn)有的平面交叉，根據(jù)人流量的情況增設(shè)地下人行通道或者過街天橋，非機動車干擾較大的交叉口，也可以將非機動車分離在地下通道通過，以減少對交叉口機動車的影響，同時也減少了機動車的停車等待時間。

利用車行道外可利用的空間進(jìn)行交叉口的拓寬，可利用右側(cè)的分割帶、中央分隔帶、人行道綠化帶或交叉口處部分房屋的后退等，增設(shè)車道和右轉(zhuǎn)車道數(shù)，增強交叉口的通行能力。

在地面道路條件滿足的情況下，可以增加銜接段長度，讓匝道車流和地面車流充分交織后進(jìn)入交叉口，或者物理隔離這兩股車流[8]。

2.3 交通管理與控制

優(yōu)化交叉口的信號配時，信號配時與道路的交通狀況實時配合，根據(jù)早晚高峰的情況進(jìn)行配時調(diào)整，增大交叉口的通行能力。

通過智能交通系統(tǒng)最大限度地利用現(xiàn)有道路資源，主要包括匝道控制和車輛誘導(dǎo)兩個方面。具體措施包括：建議出行者繞開特定的區(qū)域或者改變出行時間；建議出行者保持一定的車速；采用合理的出入口匝道控制方法等使得城市快速路交通流運行保持在相對暢通的狀態(tài)[9]。

對現(xiàn)有的交叉口進(jìn)行更具體的渠化設(shè)計，綜合交警的建議，針對各情況不同的交叉口，設(shè)置合理的交通標(biāo)線、標(biāo)志和交通島等。

禁行左轉(zhuǎn)車流，讓其在前方路段掉頭，或者在下游交叉口左轉(zhuǎn)，將左轉(zhuǎn)車流變?yōu)橛肄D(zhuǎn)加掉頭，減少交叉口范圍內(nèi)的沖突，提高交叉口的通行能力和服務(wù)水平，將矛盾分散轉(zhuǎn)移至周邊道路。

3 工程實例

工程位于新模范馬路與中央路的交叉口，該節(jié)點向東接玄武湖隧道，連接新莊立交、玄武大道，通過繞城公路溝通長江二橋和滬寧高速公路，向西連接古平崗立交，溝通城西干道，東西方向連接鼓樓與中央門立交，其功能和地理位置十分重要。玄武大道快速化改造建成通車后，大量的高速連續(xù)車流將通過玄武湖隧道積壓到本交叉口，交叉口車流高峰時段經(jīng)常排隊進(jìn)入隧道，交通矛盾非常突出。對此節(jié)點進(jìn)行改造優(yōu)化，具體改造內(nèi)容主要包括四個方面，即：擴建環(huán)道、增設(shè)右轉(zhuǎn)彎車道、信號控制、優(yōu)化公交線路及站點。

3.1 總體疏導(dǎo)思路

將玄武湖隧道出來的左轉(zhuǎn)車流改為直線，通過蘆席營路口掉頭，右轉(zhuǎn)進(jìn)入中央路，中央路路口相應(yīng)拓寬，增加通行能力。將交叉口南側(cè)的16條公交線路的公交站臺南移，并在交叉口北側(cè)設(shè)站分流，如圖2所示。

圖2 總體改造方案圖

3.2 改造方案

3.2.1 交叉口東側(cè)改造方案

由于交叉口距離隧道口只有165m，左轉(zhuǎn)車輛經(jīng)常排隊進(jìn)入隧道，從而影響其它方向的車輛的通行。設(shè)計將原玄武湖出口車道由三左一直兩右改為一左四直兩右，其中左轉(zhuǎn)只限公交車，其它社會車輛只能直行，通過前方蘆席營路口進(jìn)行掉頭，如圖3所示。

圖3 交叉口東側(cè)改造方案圖

3.2.2 交叉口北側(cè)改造方案

將道路東側(cè)100m范圍內(nèi)的原非機動車道改為機動車道，使出交叉口車道變更為三條道，非機動車上原人行道行駛，在原人行道外側(cè)新建人行道。在道路西側(cè)距交叉口50m位置，新建40m長的公交車停靠站，分流交叉口南側(cè)的公交車線路，道路外側(cè)右轉(zhuǎn)車道允許公交車直行，如圖4所示。

圖4 交叉口北側(cè)改造方案圖

3.2.3 交叉口西側(cè)改造方案

將交叉口至蘆席營路口段北側(cè)道路變更為4個車道，壓縮現(xiàn)狀非機動車道寬度，蘆席營路口展寬段由原來的1左2直1右變更為1直右、1直、1左、1掉頭車道，增設(shè)允許掉頭標(biāo)志及掉頭信號燈。

在道路南側(cè)交叉口端，將原2左3直1右變更為2左2直2右，增加右轉(zhuǎn)車道數(shù)，如圖5所示。

3.2.4 交叉口南側(cè)改造方案

從交叉口至公交總公司段，將道路兩側(cè)的非機動車道，變更為機動車道，增加進(jìn)出交叉口的車道數(shù)，非機動車上原人行道行駛，在原人行道外側(cè)新建人行道；將道路西側(cè)公交站臺向南移80m，新建站臺，緩解公交車排隊對交叉口的影響；將進(jìn)交叉口車道劃分為1左3直2右，如圖6所示。

圖5 交叉口西側(cè)改造方案圖

圖6 交叉口南側(cè)改造方案圖

4 結(jié)論

針對城市快速路出口匝道與相鄰近交叉口的銜接段長度不足所暴露出的交通擁擠及發(fā)生沖突的現(xiàn)狀，分析了其產(chǎn)生原因，并從交通組織的三個方面提出了解決矛盾沖突的可行性建議。

通過典型實例進(jìn)行具體分析，希望能夠?qū)Τ鞘锌焖俾返囊?guī)劃建設(shè)、運行管理及改造提供參考。

[1] 張旭渂.城市高架路下匝道銜接道路通行能力研究與模型建立[J].規(guī)劃師, 2007(10):40-42.

[2] 楊曉光,狄姍.城市高架道路出口匝道銜接路段交通組織方法研究[J].交通運輸工程與信息學(xué)報,2003(2):49-53.

[3] 陳峻,於昊,王煒,等.城市高架道路下匝道地面銜接段交通分析與評價[J].中國公路學(xué)報,2003(3):69-72.

[4] Papageorgiou M. An integrated control approach for traffic corridors[J].Transpurtation Research Part C.,1995(1):19-30.

[5] 李爽爽.城市快速路出口匝道輔路控制參數(shù)優(yōu)化方法研究[D].長春:吉林大學(xué),2007.

[6] 李自林,申文杰.天津交通組織優(yōu)化研究[J].天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報,2008(1): 27-30.

[7] 王雙文.城市中心區(qū)交通特性與交通組織研究[J].山西建筑,2006(23): 55-56.

[8] 張海軍,楊曉光,趙建新.城市快速路交通銜接組織研究[J].城市交通,2005(3): 51-55.

[9] 陳學(xué)文.城市快速路匝道優(yōu)化控制策略與方法研究[D].長春:吉林大學(xué),2008.

(責(zé)任編輯：孫文彬)

Optimal Study on the Traffic Connection and Operation of Urban Intersection Connected with the Off-ramp

NING Hua-jing

(Building Engineering College, Hefei University, Hefei 230000, China)

The problems resulted from the close connection design between the off-ramp and the intersection nearby are analyzed. They cause traffic increase greatly, if coupled with vehicles weaving, will also lead to traffic congestion, traffic chaos, speed reduction, delays and so on. It has become a traffic problem which can not be ignored. Then, the improvement measures are given in order to explore the reasons for its congestion and how to alleviate traffic conflict in the connection segment. Based on a typical project, feasible suggestions will be given in order to reduce the conflict and improve the traffic environment. The paper will be helpful for both the traffic organization between off-ramp and intersection and the development of urban traffic system.

off-ramp; intersection; traffic conflict; traffic dispersion

2017-03-22

合肥學(xué)院基金項目(0395071440)

寧華晶(1984-)，女，內(nèi)蒙古呼倫貝爾人，碩士，主要從事道路與鐵道工程研究。

U49

A

1009-7961(2017)03-0060-05