三都嶺隧道交通流狀態(tài)及其理論分析

（浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310006）

隨著浙南沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，原有的高速公路系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足交通需求，其中甬臺溫高速公路市區(qū)三都嶺隧道段尤為嚴(yán)重，成為交通事故的高發(fā)地，被戲稱為“傷都嶺”。根據(jù)溫州高速公路交警統(tǒng)計(jì)的最新數(shù)據(jù)，2015年沈海高速公路（G15）溫州塘下至瑞安段交通事故最多，其中大部分發(fā)生在三都嶺隧道，且在2015年后呈逐年高發(fā)態(tài)勢。本文通過分析三都嶺隧道段交通量狀態(tài)，探討其與交通流量、服務(wù)水平、擁堵狀況的內(nèi)在聯(lián)系，并對事故狀況、存在問題及交通措施進(jìn)行理論分析。

一、工程背景

三都嶺隧道地處瑞安市，是連接溫州市區(qū)與瑞安、平陽、蒼南等多個縣市的交通咽喉。隧道全長1735m，采用雙向四車道，設(shè)計(jì)速度120km/h，中央分隔帶寬度3m，整體式路基寬度28m。鑒于交通量較大，溫州南互通至三都嶺隧道段硬路肩改造為第三車道、改擴(kuò)建部分互通進(jìn)出口。目前三都嶺隧道路段日均交通量95403pcu/d，早已處于超飽和運(yùn)營狀態(tài)，日均擁堵時間為3.5小時，日均事故15起，擁堵已經(jīng)變得常態(tài)化。

二、交通流量分析

根據(jù)交通量調(diào)查，G15溫州南至平陽段高速公路折算后標(biāo)準(zhǔn)交通流量如表1所示。

根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20-2017）3.3計(jì)算單向設(shè)計(jì)小時交通流量：

表1 G15瑞安段歷年交通量（pcu/d）

表2 G15瑞安段單車道交通流量（pcu/h）

表3 G15瑞安段單車道V/C

表4 G15瑞安段單車道服務(wù)水平

式中：DDHV表示定向設(shè)計(jì)小時交通量(veh/h)；AADT表示預(yù)測年度的年平均日交通量(veh/d)；D表示方向不均勻系數(shù)(%)，宜取0.5～0.6，亦可根據(jù)當(dāng)?shù)亟煌坑^測資料確定；K表示設(shè)計(jì)小時交通量系數(shù)(%)。

圖1 高速公路的速度——流量散點(diǎn)圖

圖2 高速公路的密度——流量散點(diǎn)圖

圖3 理想條件下車速-交通量關(guān)系圖

圖4 排隊(duì)積累與消散圖

由上述表格測算可知，三都嶺隧道前溫州南至塘下段、瑞安至飛云段，在正常無事故情況下，可維持在規(guī)范三級服務(wù)水平。塘下至瑞安段受三都嶺隧道限制，無法改造，僅能提供雙向四車道，因此服務(wù)水平下降至四級上限至五級。

三、存在問題及交通措施分析

（一）隧道內(nèi)外速差過大，容易造成追尾事故，需要嚴(yán)格控制行車間距

根據(jù)交通運(yùn)輸部公路院在北京、廣東、四川、河北、河南、遼寧和新疆等省份高速公路52個觀測路段的調(diào)查數(shù)據(jù)，按15分鐘的小時流率作為一個數(shù)據(jù)樣本，建立了基于速度和流量等實(shí)測交通流數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析模型，在此基礎(chǔ)上確定并驗(yàn)證了每小時2200輛的高速公路單車道基本通行能力值如圖1所示，以及基于密度的服務(wù)水平分級指標(biāo)如圖2所示。

通過大量實(shí)測數(shù)據(jù)，參考中國公路學(xué)會《交通工程手冊》，理想條件下車速-交通量關(guān)系如圖3所示。隧道前后路基段設(shè)計(jì)速度為120km，由于利用硬路肩改為單向三車道，理論速度可維持在88km/h附近；隧道段設(shè)計(jì)速度為100km/h，維持單向兩車道，理論速度降至48km/h左右，實(shí)際受隧道凈距、貨運(yùn)比例較大影響，實(shí)際運(yùn)營速度約為40km/h～50km/h。

由于速差過大，速度變化劇烈，導(dǎo)致追尾事故頻發(fā)。為減少追尾事故的發(fā)生，控制行車間距尤為必要。溫州高速交警在省內(nèi)首創(chuàng)安全車距取證系統(tǒng)，該系統(tǒng)將在車輛正常行駛的情況下，對途經(jīng)前后車距＜50m的（未按規(guī)定保持安全車距）的車輛取證抓拍，投用后追尾事故大大降低。

（二）路段較長，車速低，事故頻發(fā)

根據(jù)規(guī)范要求，高速公路服務(wù)水平應(yīng)維持三級以上，G15沈海高速公路三都嶺隧道段作為一條重要的高速交通樞紐要道，目前道路處于飽和運(yùn)行狀態(tài)。受制于整個區(qū)域高速公路改擴(kuò)建的計(jì)劃安排，三都嶺隧道近期無法實(shí)施擴(kuò)建，因此僅能通過臨時交通組織維持通行。而飽和狀態(tài)交通流最常見的事故除了追尾主要就是隨意變道導(dǎo)致的刮碰，而事故的發(fā)生往往導(dǎo)致交通中斷。

根據(jù)相關(guān)觀測結(jié)果表明：一非中斷性交通流能躲開停滯車隊(duì)而脫離出來的交通量與基本通行能力相比，減少幅度約25%。以三都嶺隧道2019年數(shù)據(jù)計(jì)算，單向車流量為4394pcu/h，中斷時間持續(xù)15min，隧洞前后三車道段消散時間如下。

1.在高峰小時第一個15min，因有一車道阻塞，其他兩車道通行能力降至2200×（1-25%）=1650pcu/h/ln。因此，單向到達(dá)車輛為4394/4=1098pcu/h,通過交通量為2×1650/4=825pcu，形成1098-825=273pcu的停滯車隊(duì)。

2.高峰小時末，共到達(dá)4394pcu，但因有停滯車隊(duì)，故每個車道通行能力仍為1650pcu/h/ln。所以后45min可通行車輛為1650×3×3/4=3712。因此，此高峰小時共通過273+3712=3985pcu，形成4394-3985=409pcu排隊(duì)車隊(duì)。

3.第二小時，共有4394+409=4794，因有停滯車隊(duì)，未消散前，每個車道通行能力仍為1650pcu/h/ln。設(shè)定消散時間為x，則409+4394x=1650×3x，計(jì)算得x=0.736h,故在交通中斷1小時44分鐘后可恢復(fù)正常運(yùn)行。

由此可知，隧道外路基段每次事故消散時間長達(dá)1.736h，而隧道內(nèi)事故則僅能通過封閉高速出入口，禁止地方車輛進(jìn)入高速公路的措施實(shí)現(xiàn)車輛的自然消散。

因此，2017年，高速公路運(yùn)營部門調(diào)整原有的路基三車道與隧道兩個車道過渡段，由原來的隧道入口調(diào)整至300m處，并適當(dāng)縮短漸變段長度。同時，溫州高速公路交警升級三都嶺路段原有的監(jiān)控抓拍系統(tǒng)，正式對隧道內(nèi)及隧道出入口位置隨意變更車道的車輛進(jìn)行自動拍照取證。經(jīng)過9個多月的抓拍處罰，交通事故量明顯下降。據(jù)高速公路交警數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，抓拍系統(tǒng)啟用前三都嶺隧道事故日均9.4起。啟用后，5月至12月，三都嶺隧道日事故均下降至4.6起，下降幅度達(dá)到了一半。尤其是臺州方向的三都嶺隧道內(nèi)，啟用前日均為4.6起啟用后，日均只有0.95起，大大改善了交通運(yùn)營水平。