城市隧道與平交口的交通組織研究

鄭航宇

（廈門市市政工程設(shè)計院有限公司,福建 廈門 363000）

0 引言

確定和實施“三區(qū)三線”是國土空間規(guī)劃實現(xiàn)其引導(dǎo)性、制約性的和基礎(chǔ)性作用的前提，也是國土空間規(guī)劃的核心內(nèi)容?！叭€”分別對應(yīng)在城鎮(zhèn)空間、農(nóng)業(yè)空間、生態(tài)空間劃定的城鎮(zhèn)開發(fā)邊界、永久基本農(nóng)田、生態(tài)保護紅線三條控制線。在工程實踐中，城市穿山隧道常常受限于城鎮(zhèn)開發(fā)邊界和生態(tài)保護紅線，無法與現(xiàn)狀交叉口保持合理距離，進而成為區(qū)域性的堵點。從車輛行駛方面分析，隧道口分為進口和出口兩種類型。比較而言，從平面交叉口進入隧道容易適應(yīng)，而且車流比較順暢，交通事故也較少，所以隧道進口需要考慮的因素較少；而從隧道駛出之后劇烈的明暗過渡會使駕駛?cè)送酌娣e急劇變化，如果超出了駕駛?cè)说囊曈X適應(yīng)能力，將產(chǎn)生瞬時盲期，此時若交叉口與隧道出洞口距離過近，駕駛?cè)瞬灰鬃R別，極易發(fā)生交通事故，因此應(yīng)保證交叉口與隧道出洞口之間有適當(dāng)?shù)木嚯x。

1 隧道出口與信號燈交叉口間距要求

根據(jù)文獻檢索，研究隧道出口與信號燈平交口的最小間距的成果較少，較多集中于公路隧道口與互通立交之間的最小距離。魏瀾提出城市道路平交口與隧道出口的最小安全間距應(yīng)滿足出洞適應(yīng)距離、車輛制動距離和紅燈期間車輛最大排隊長度[1]。徐曉丹等通過調(diào)查隧道出口車輛交通流特性，從行車人在隧道中的視覺適應(yīng)角度確定隧道出口的安全長度，并以鼓樓隧道－中央路交叉口為例進行應(yīng)用分析[2]。張弛等人認(rèn)為二者的凈距僅考慮車輛從隧道出口以正常速度離開平面交叉口所需的最小距離，其組成為明適應(yīng)距離、識認(rèn)交叉口標(biāo)志的距離、變換車道的距離及安全駛?cè)肫矫娼徊娴木嚯x[3]。陳學(xué)信提出最小間距應(yīng)加大識別交叉口標(biāo)志的行駛距離和車輛變換車道所需的距離，同時應(yīng)明確交叉口排隊長度[4]。武生權(quán)等基于車輛加減速理論、人眼明暗適應(yīng)性、交通流理論等監(jiān)理隧道出口與平面交叉的計算模型，提出二者的距離同道路的設(shè)計速度、車道數(shù)呈正相關(guān)[5]。根據(jù)《城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ221—2015）規(guī)定，城市地下道路出口接地點處與下游信號控制交叉口停車線距離應(yīng)≥1 倍的停車視距，宜≥1.5 倍的停車視距。上述研究成果及規(guī)范要求對隧道出口與信號燈交叉口的最小距離基本不同，有愈來愈長的趨勢，但并未對間距過小時應(yīng)采取的交通安全與組織管理進行研究，該文對各類最小間距的研究成果進行總結(jié)，如表1 所示。

表1 隧道出口與信號燈交叉口的最小間距

2 工程背景

雙溪大道（同安大道—環(huán)城南路段）工程位于廈門市同安區(qū)，南北走向，北接同安大道（現(xiàn)狀），沿線與同新路、環(huán)城東路、鳳嶼路平交，采用隧道形式通過梅山及上跨軌道六號線，終于環(huán)城南路（現(xiàn)狀），路線總長約3.55 km，道路等級為主干路，設(shè)計速度為60 km/h，道路標(biāo)準(zhǔn)紅線寬度43 m。其中，新建梅山隧道單洞長度為1.41 km，屬于長隧道。

梅山隧道北側(cè)與同新路（主干路）為平面交叉模式，采用信號控制交叉，進口道展寬。交叉口北側(cè)為現(xiàn)狀五秀橋（2018 年竣工），橋梁寬度為30 m，該次改造通過壓縮橋梁路側(cè)人行道進行拓寬，拓寬后為雙向六車道；西側(cè)為現(xiàn)狀同新路，雙向四車道，交叉口因征拆用地原因暫無展寬條件；東側(cè)為現(xiàn)狀同新路，為近期改造，已進行渠化展寬，為四個進口道四個出口道；南側(cè)為該次新建梅山隧道洞口路基段，已進行渠化展寬，為四個進口道三個出口道。

該次隧道設(shè)計過程中，受城鎮(zhèn)開發(fā)邊界限制，隧道北側(cè)出口距現(xiàn)狀同新路交叉口進口道停止線約108 m，如圖1 所示。根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范（第一冊 土建工程）》（JTG3370.1—2018）第4.3.6 條規(guī)定及其條文解釋，隧道進出口是事故的多發(fā)地段，要求隧道洞內(nèi)外一定距離保持平、縱線形均衡協(xié)調(diào)是必要的。該次設(shè)計基于道路使用安全為第一原則，保留洞口內(nèi)外50 m 一致的情況下再進行漸變段展寬段長度的布置。根據(jù)《城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程》（CJJ 152—2010）第4.2.13 節(jié)規(guī)定主干路漸變段長度不應(yīng)少于30~35 m，展寬段長度不應(yīng)小于70~90 m。該次隧道出口距停止線段的功能區(qū)布置為展寬段28 m+漸變段30 m+隧道內(nèi)外3 s 行程一致段50 m。展寬段因建設(shè)條件制約無法滿足規(guī)范要求，由此可能引發(fā)左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)車受相鄰候駛車輛排隊長度的影響，造成交通瓶頸，影響路網(wǎng)交通的運行。為此，該次設(shè)計綜合考慮限制條件下隧道出口與周邊平交口的關(guān)系，擬定交通組織原則，從微觀交通設(shè)施優(yōu)化及組織層面進行設(shè)計。

圖1 交叉口平面圖

3 限制條件下的方案研究

3.1 設(shè)計原則

（1）安全原則。確保車輛和行人的安全是交通組織的首要任務(wù)。在隧道出口處設(shè)置明顯的標(biāo)志和標(biāo)線，包括指示牌、減速標(biāo)線、導(dǎo)向標(biāo)線等，以便駕駛員能夠及時識別并減速。同時，在隧道出口前設(shè)置減速帶，降低車輛速度，減少交通事故風(fēng)險。

（2）流暢原則。在保證安全的前提下，要盡可能提高交通流的流暢度，可以通過合理的交通信號燈控制、車道設(shè)置、交通組織等方式，減少車輛擁堵和交通延誤。

（3）均衡原則。要確保交通流在時間和空間上分布均衡，可以通過合理的交通信號燈控制、交通管制、停車管理等方式，避免交通擁堵和車輛排隊過長。

3.2 誘導(dǎo)提前左轉(zhuǎn)

車輛交織區(qū)域主要發(fā)生在距離隧道出口一定距離的區(qū)域內(nèi)。這個區(qū)域通常是在交叉口前大約100~200 m 范圍內(nèi)，與駛出的設(shè)計速度有關(guān)系。顯然，該次限制條件下的雙溪大道與同新路交叉口間距無法滿足車輛的交織變道行為，主要體現(xiàn)在從洞口至停止線僅有108 m，其次漸變段只有30 m。對于行車來說，上述距離在出隧洞前若未做好準(zhǔn)備，將無法完成順利變道，易造成駕駛員強行變道或駛?cè)敕悄康能嚨赖炔焕闆r，同時可能引發(fā)隧道口交通事故[6]（見圖2）。

圖2 交叉口交通組織圖

除去識認(rèn)交通標(biāo)志及變道距離，交織段所需要的距離最大。為了減少交織段的長度，該次考慮將左轉(zhuǎn)車流在隧道內(nèi)提前變道。這種措施可以有效地減少左轉(zhuǎn)車輛在交叉口的交織，從而提高交通流暢度，降低交通事故發(fā)生的概率。

當(dāng)前，對于距離隧道洞口距離變道的研究還不夠完善，很多情況下都是根據(jù)駕駛者的經(jīng)驗和習(xí)慣來操作。一些研究者認(rèn)為，在離洞口300 m 處變道最為合適，因為這樣可以減少對后面車輛的影響，并且可以更好地掌握前方路況。變道距離的確定缺乏理論依據(jù)，大多是根據(jù)經(jīng)驗和習(xí)慣來決定。其次，變道距離的長短與隧道的設(shè)計和交通流量等因素有關(guān)，因此應(yīng)該更加全面地考慮和分析。該次就雙溪大道梅山隧道段的誘導(dǎo)左轉(zhuǎn)組織影響相關(guān)因素及實施方案進行說明。

（1）隧道內(nèi)變道的合規(guī)性。根據(jù)《城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ221—2015）第7.3.1 條規(guī)定城市地下道路出入口的洞口內(nèi)外50~100 m 范圍內(nèi)宜設(shè)置實線車道分界線。

（2）隧道內(nèi)左轉(zhuǎn)變道位置。通過初步仿真模擬，當(dāng)左轉(zhuǎn)車道設(shè)置在距離出口較近的位置時，仿真中的交通流暢度較低。這是因為在隧道內(nèi)變道需要一定的時間和空間，如果左轉(zhuǎn)車道設(shè)置過近，可能會導(dǎo)致車輛無法及時完成變道，從而引發(fā)交通擁堵和事故。相反，當(dāng)左轉(zhuǎn)車道設(shè)置在距離出口較遠(yuǎn)的位置時，仿真中的交通流暢度較高。這是因為在隧道內(nèi)變道的時間和空間更充足，車輛可以更順利地完成變道，從而減少了交通擁堵和事故的發(fā)生。綜合考慮仿真結(jié)果和實際情況，該次在隧道洞口內(nèi)200 m，洞口外左轉(zhuǎn)車道一直延伸至停止線均劃實線，直行及直右車道按50 m（按3 s 行程考慮）范圍內(nèi)施劃實線，漸變段30 m 作為變道空間。

（3）交通安全。在長隧道內(nèi)變道會增加駕駛風(fēng)險，因為駕駛員在隧道內(nèi)可能受到視線、速度和環(huán)境等因素影響，難以準(zhǔn)確判斷交通狀況和做出及時反應(yīng)，容易引發(fā)交通事故。因此，在進行左轉(zhuǎn)提前變道的設(shè)計時，需要采取一系列措施來確保交通安全。其次，需要對隧道內(nèi)的照明和通風(fēng)設(shè)施進行優(yōu)化。良好的照明和通風(fēng)條件可以降低車輛在隧道內(nèi)行駛的安全風(fēng)險。最后，需要對駕駛員進行交通安全教育，增強駕駛員的安全意識，可以通過宣傳、教育等多種方式，使駕駛員了解左轉(zhuǎn)提前變道的安全注意事項，降低交通事故的發(fā)生率。

（4）交通設(shè)施引導(dǎo)。該次在隧道拱頂設(shè)置主動發(fā)光道路交通標(biāo)志，采用分區(qū)引導(dǎo)的思路對進入隧道的車輛進行誘導(dǎo)。該次隧道長度為1 410 m，按隧道洞內(nèi)洞外進行分區(qū)，共分為提前預(yù)告區(qū)、禁止變道區(qū)、可變道區(qū)。首先，在提前預(yù)告區(qū)域，進入隧道洞口前35 m 處結(jié)合隧道信息標(biāo)志設(shè)置警告標(biāo)志，版面內(nèi)容為“前方隧道出口，同安影視城，請?zhí)崆翱孔笮旭偂?；其次，在可變道區(qū)間起點設(shè)置“同安影視城 請變道”，終點設(shè)置“禁止變道”，并在可變區(qū)間適當(dāng)位置設(shè)置隧道出口預(yù)告標(biāo)志。

3.3 仿真評價

該次以雙溪大道梅山隧道與同新路交叉口為評價場景，運用VISSIM 進行交通仿真評價，通過對比隧道洞內(nèi)外左轉(zhuǎn)車輛有無誘導(dǎo)條件下對交叉口運行的影響，擬選取平均延誤、排隊長度作為評價指標(biāo)[7]。每種情況下的仿真時常定位15 min，相位按常規(guī)四相位，周期為120 s。經(jīng)過運行后，對車輛平均延誤、排隊長度進行對比如表2。

表2 左轉(zhuǎn)車輛有無誘導(dǎo)提前左轉(zhuǎn)的平均延誤及排隊長度對比

通過仿真對比結(jié)果可得出誘導(dǎo)提前左轉(zhuǎn)對于緩解隧道出洞后的交通擁堵具有一定的作用，雙溪大道隧洞口的車輛延誤有所縮短，通行效率有一定的提高。

4 結(jié)語

該文通過分析城鎮(zhèn)開發(fā)邊界限制條件下城市隧道口與平交口的交通組織，以雙俠大道梅山隧道與同新路交叉口為例，提出利用長隧道空間誘導(dǎo)車輛提前左轉(zhuǎn)的思路，以此緩解平交口距離不足而導(dǎo)致的交通擁堵。后期還需根據(jù)交通流實際運行情況進行評價，作出相應(yīng)的動態(tài)調(diào)整。此次是以雙溪大道－同新路交叉口作為分析對象，存在一定的個例特性，且僅對左轉(zhuǎn)車輛提前進行探討，對隧道駛出的直行及右轉(zhuǎn)車輛疏解還需進一步研究，同時還應(yīng)結(jié)合信號配時進行優(yōu)化。