城市主干路接入道與側(cè)分帶開口模式研究

鞏舜妹，楊祥一，劉發(fā)明，馮松寶

(1.宿州學院資源與土木工程學院，安徽宿州 234000；2.深圳市綜合交通設(shè)計研究院有限公司，廣東深圳 518000)

0 引言

隨著城市化進程的快速推進，主干路兩側(cè)的建筑物逐漸增多，出入口的數(shù)量明顯增加，但沒有明確的規(guī)范限制出入口的開設(shè)，導致隨意開口的現(xiàn)象頻頻發(fā)生，影響主干路車流的順暢通行，打破了原本的平衡狀態(tài)[1].主線交通流受到接入道交通流的嚴重干擾，使交通沖突點與車輛延誤增加，交通擁堵與側(cè)向碰撞事故時常發(fā)生.接入道間距的設(shè)置與側(cè)分帶的開口現(xiàn)狀問題亟待解決.

國內(nèi)外學者對出入口的管理有一定的研究，Brown提出道路出入口的開設(shè)是為了平衡交通參與者的出行需求，為道路預留出接入道的空間，從而使交通系統(tǒng)的運行實現(xiàn)有序化[2]；Williams提出道路出入口的內(nèi)涵，通過減少車輛沖突點個數(shù)以提高道路交通的安全性[3]；Kay Fitzpatrick利用VISSIM微觀交通仿真軟件驗證了車輛設(shè)計速度與匝道間距之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，建立函數(shù)關(guān)系，彌補了匝道間距相關(guān)理論的不足[4]；Chu從交通安全的角度出發(fā)，利用先進的仿真技術(shù)，提出道路接入道最小間距理論[5]；王進深入研究了四類出入口的主要形式，分別提出了四種形式不同的道路出入口最小間距的計算方法[6]；卓曦(2010)深入探究了微觀交通流理論，搭建了基于次干道出入口的最小間距模型，并運用VISSIM微觀交通仿真軟件對模型進行評價分析[7]；卓曦(2012)對城市次干道同向出入口最小間距模型進行了重新構(gòu)建，通過VISSIM微觀交通仿真評價，優(yōu)化出最優(yōu)間距為172.92 m[8].本文在前人的研究基礎(chǔ)上，提出側(cè)分帶開口間距的概念，并提出較有創(chuàng)新的側(cè)分帶開口組合模式.

1 接入道與側(cè)分帶開口間距研究分析

城市主干路接入道與側(cè)分帶開口之間的距離主要從以下兩個方面入手考慮：

(1)當城市主干道不存在機動車的輔道時，非機動車道較窄，無法滿足機動車輛的臨時通行，則需考慮設(shè)置主干路接入道與側(cè)分帶的開口.為了滿足機動車輛正常的出行需求，通常情況下，當主干路接入道的交通流量較少時，可將主干路接入道與側(cè)分帶的開口放在一起考慮，具體如圖1所示.

圖1 側(cè)分帶與主干路接入道開口位置Fig.1 Opening Position of Side Zoning and Access Road of Trunk Road

(2)當城市主干道存在機動車的輔道時，或者機動車可臨時在足夠?qū)挼姆菣C動車道上行駛時，接入道可位于輔道上，由于輔助道路的實際速度是主向車道設(shè)計速度的0.4～0.6倍，需將車輛行駛速度與接入道間的間距考慮其中，以研究出最佳的側(cè)分帶組合模式.

為了降低主干路出入口與相鄰或鄰近交叉口之間的交通沖突，城市主干路接入道的設(shè)計速度需嚴格按照規(guī)范執(zhí)行，式1和式2計算出主干路接入道的最小間距，其接入道最小間距如表1所示.

(式1)

(式2)

式中：LY為城市主干路接入道最小間距；v0為主線直行車輛的初始速度，單位為km/h；t0為主線直行車輛的感知反應(yīng)時間，單位為s；t1為主線直行車輛與接入道右轉(zhuǎn)車輛速度相等的時刻，單位為s；a1為接入道右轉(zhuǎn)車輛的加速度,取值為1m/s2；a0為主線直行車輛的減速度,取值為2.0 m/s2.

2 主干路側(cè)分帶開口組合模式

2.1 設(shè)置組合模式

根據(jù)主干路設(shè)計速度的不同，接入道與側(cè)向分隔帶的間距不同，但在現(xiàn)實路網(wǎng)中，主干路的接入道與側(cè)分帶的開口均統(tǒng)一設(shè)置，一定程度上影響了主干道的運行安全與通行效率，側(cè)分帶與主干路接入道開口組合模式一見圖2所示.

在設(shè)置機動車輔道的城市主干路上，其接入道的間距要小于側(cè)分帶的開口間距，可充分滿足主干路接入道和主干路車輛的運行需求，側(cè)分帶與主干路接入道開口組合模式二見圖3所示.

設(shè)置模式二需具備兩個前提條件，一是主干路上包含側(cè)向分隔帶；二是主干路上的非機動車道足夠?qū)?，機動車可正常通行，在新建或者改建的城市主干路上，大部分三幅路或者四幅路均滿足此種情況.

側(cè)分帶與主干路接入道開口組合模式一：現(xiàn)實路網(wǎng)中，主干路側(cè)向分隔帶的開口位置依附于接入道的開口位置，兩者保持同步關(guān)系，主干路接入道與側(cè)向分隔帶開口組合模式現(xiàn)狀圖如圖4所示.

側(cè)分帶與主干路接入道開口組合模式二：根據(jù)表1，側(cè)向分隔帶的開口間距需嚴格滿足主干路側(cè)分帶最小間距的需求，主干路接入道與側(cè)向分隔帶開口組合模式如圖5所示.

2.2 沖突點分析

對比分析上述兩種主干路接入道與側(cè)向分隔帶開口的組合模式，將沖突點在圖中表示出來，具體見圖6和圖7所示.

從圖6可看出，總共有8個交通沖突點，4個主干道沖突點(包含2個合流沖突和2個分流沖突)；4個輔道沖突點，均為十字交叉沖突，沖突點影響大.從圖7可看出，總共有6個交通沖突點，2個主干道沖突點(包含1個合流沖突和1個分流沖突)；4個輔道過渡沖突點(包含2個合流沖突和2個分流沖突)，沖突點影響小.從圖6和圖7可看出：兩種模式總的沖突點個數(shù)不同，圖6中的主干道沖突和交叉沖突各為4個，圖7只有2個主干道沖突、2個合流沖突和2個分流沖突，而分流與合流沖突均小于交叉沖突所帶來的影響，由此可知，優(yōu)化后的組合模式的交通沖突影響低于現(xiàn)狀模式的交通沖突影響.

2.3 運行延誤分析

研究表明，主干道的車輛平均延誤隨著道路車流量的增大而增加，定性的分析優(yōu)化前后的側(cè)向分隔帶和主干路接入道的開口位置尤為重要，利用VISSIM微觀交通仿真軟件，以車輛平均延誤為輸出指標，定量的分析兩種模式下的組合形式.

組合模式一：由于主干路接入道的影響，導致主線車輛的平均延誤呈現(xiàn)增加趨勢，接入道之間的距離比較近，使得影響車輛運行的區(qū)域重疊，間接導致車輛平均延誤的增加.組合模式二：由于主干道沖突點相對減少，其車輛延誤隨之減少，主線車輛平均速度有所提升，主線平均延誤總體呈降低趨勢.

3 VISSIM交通仿真評價分析

3.1 組合模式仿真分析

利用VISSIM微觀交通仿真軟件對上述組合模式進行整合分析如下：

(1)隨著交通流量的增大，車輛平均延誤增加，主干路接入道的右轉(zhuǎn)車輛沒有優(yōu)先通行權(quán)，需停車禮讓主線的直行車流，右轉(zhuǎn)延誤增長速度迅速，接入道路車輛排隊的現(xiàn)象隨處可見.仿真效果如圖8所示.

圖8 入道仿真效果圖Fig.8 simulation effect of access channel

(2)由仿真結(jié)果可得：在主干路接入道的進出交通流比例為0.1的前提條件下，當主線的交通流量小于2 000 veh/h時，模式二的車輛整體延誤大于模式一的車輛整體延誤；當主線的交通流量大于2 000veh/h時，模式二的車輛整體延誤小于模式一的車輛整體延誤；在主干路接入道的進出交通流比例為0.2的前提條件下，當主線的交通流量小于1 750 veh/h時，模式二的車輛整體延誤大于模式一的車輛整體延誤；當主線的交通流量大于1 750 veh/h時，模式二的車輛整體延誤小于模式一的車輛整體延誤；在主干路接入道的進出交通流比例為0.3的前提條件下，當主線的交通流量小于1 250 veh/h時，模式二的車輛整體延誤大于模式一的車輛整體延誤；當主線的交通流量大于1 250 veh/h時，模式二的車輛整體延誤小于模式一的車輛整體延誤.對比效果見圖9和圖10所示.

由圖9和圖10可知，當主干道接入道的進出交通流比例不變時，隨著主干道交通流量的增加，模式二的總體平均延誤低于模式一的總體平均延誤，更具備優(yōu)越性.

3.2 接入道間距仿真分析

利用VISSIM微觀交通仿真軟件對接入道間距進行仿真分析，接入道間距的大小影響著主干路車輛的總體運行延誤，主線交通流量和接入道的進出車流量均影響著車輛的平均延誤.對模式二的仿真數(shù)據(jù)進行歸類整理，車流的整體延誤受到主干路交通量、接入道車流的進出比例和接入道距離的影響，具體如圖11和圖12所示：

(1)由圖11可知：隨著主干路接入道間距的增加，主線車輛的平均延誤呈現(xiàn)降低趨勢，當主干路接入道間距小于160 m時，車輛的平均延誤變化較為明顯；當主干路接入道間距大于160 m時，主線車輛的平均延誤的變化趨于穩(wěn)定狀態(tài)，受到主干路服務(wù)水平的限制，接入道間距的設(shè)置應(yīng)大于180 m.當主線交通流量大于2 000 veh/h，主干路車輛的平均延誤變化趨勢較為明顯；當主線交通流量小于2 000 veh/h，主干路車輛的平均延誤變化趨勢不明顯.

(2)由圖12可知：隨著接入道交通流量進出比例的逐漸增加，主線交通流的平均延誤呈現(xiàn)增加趨勢.當主干路接入道間距小于160 m時，車輛的平均延誤變化較為明顯；當主干路接入道間距大于160 m時，主線車輛的平均延誤的變化趨于穩(wěn)定狀態(tài).可通過改變主干路接入道間距的大小，以滿足接入道和主線交通流的出行需求.

4 結(jié)語

合理設(shè)置城市主干路接入道與側(cè)向分隔帶的組合模式，通過VISSIM微觀交通仿真軟件分析主線交通流的沖突點和車輛延誤，得到以下兩點主要結(jié)論：

(1)優(yōu)化后的組合模式總的沖突點比傳統(tǒng)組合模式少2個，對城市主干路的沖突影響明顯降低.

(2)通過仿真數(shù)據(jù)的處理與分析，優(yōu)化方案的主線車輛延誤低于現(xiàn)狀車輛的交通延誤，降低了城市機動車的交通事故率，證明了優(yōu)化方案的可行性.