趙 勇，姚 銳，王 革

（1.上海市政工程設(shè)計研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市200092；2.上海市嘉定公安分局交警支隊，上海市 200000）

0 引言

上海市S5滬嘉高速公路是上海市域高速干線之一，為上海市嘉定區(qū)至中心城區(qū)的重要交通廊道（圖1）。自2012年起，S5公路調(diào)整為城市快速路，并于2015拓寬為雙向六車道。目前S5路段服務(wù)水平良好，但沿線節(jié)點較為擁堵，其中S5公路與葉城路交叉口最為擁堵，該節(jié)點為目前上海市的“十大堵點”之一，高峰時段排隊長度最長達(dá)3 km左右，平均排隊時長約25 min。長期的擁堵引起了區(qū)域居民和相關(guān)行業(yè)部門的廣泛關(guān)注，因此有必要對S5公路和葉城路交叉口進(jìn)行改善研究。

1 現(xiàn)狀交叉口運行狀況調(diào)查

現(xiàn)狀S5公路與G1501公路設(shè)置了互通立交。由于G1501公路為收費公路，故在S5公路兩側(cè)設(shè)置G1501轉(zhuǎn)向匝道的收費站，收費站距S5公路和葉城路交叉口距離為160 m。

1.1 現(xiàn)狀管理措施調(diào)查

目前，S5公路針對大型貨運車輛、長途客車的管理措施：大型貨運車輛6：00-22：00禁止進(jìn)入S5公路；長途客車車輛2：00-5：00禁止進(jìn)入S5公路。故S5公路早晚高峰的常發(fā)性擁堵與貨運交通基本無關(guān)，本交叉口交通運行改善的重點應(yīng)為客運車輛的出行。

圖1 交叉口地理位置圖

1.2 交叉口高峰小時流量調(diào)查

經(jīng)現(xiàn)場實地調(diào)查，本交叉口的高峰小時流量如表1和圖2所示，交叉口現(xiàn)狀總流量為6 882 pcu/h，超過了一般大型平面交叉口的設(shè)計流量3 000～4 000 pcu/h，已經(jīng)達(dá)到了一般互通立交設(shè)計流量的上限值5 000～7 000 pcu/h。交叉口主要流量為交叉口南側(cè)的進(jìn)口流量和出口流量，分別達(dá)到了2 563 pcu/h和2 650 pcu/h。

1.3 現(xiàn)狀交叉口車道規(guī)模

現(xiàn)狀交叉口規(guī)模及渠化如圖3所示。南側(cè)S5公路一般路段車道規(guī)模為雙向四車道，G1501進(jìn)出收費站車道數(shù)為雙向四車道；北側(cè)博樂南路一般路段車道規(guī)模為雙向四車道；葉城路一般路段車道規(guī)模為雙向四車道。

G1501收費站發(fā)卡島規(guī)模為1條ETC車道和2條MTC車道；收費島規(guī)模為1條ETC和4條MTC車道。

表1 交叉口高峰小時流量 pcu/h

圖2 交叉口高峰小時流量(單位：pcu/h)

交叉口南側(cè)進(jìn)口道展寬段車道數(shù)為五車道，其中2條左轉(zhuǎn)，2條直行，1條右轉(zhuǎn)，展寬長度（收費站中心距交叉口停車線）160 m，S5公路車輛與G1501車輛交織段僅80 m；出口道展寬段車道數(shù)為三車道，展寬長度同進(jìn)口道。

交叉口北側(cè)進(jìn)口道展寬段車道數(shù)為四車道，其中左轉(zhuǎn)0條（禁止左轉(zhuǎn)），直行2.5條，右轉(zhuǎn)1.5條，展寬長度230 m；出口道展寬段為三車道，展寬長度同進(jìn)口道。

交叉口東側(cè)進(jìn)口道展寬段車道數(shù)為四車道，其中左轉(zhuǎn)2條，直行1.5條，右轉(zhuǎn)0.5條，展寬段長度70 m；出口道未展寬。

交叉口西側(cè)進(jìn)口道展寬段車道數(shù)為四車道，其中左轉(zhuǎn)1條，直行2條，右轉(zhuǎn)1條，展寬段長度70 m；出口道未展寬。

1.4 現(xiàn)狀交叉口配時調(diào)查

該交叉口信號燈采用SCATS系統(tǒng)，信號相位順序不變，周期動態(tài)調(diào)整，高峰時段信號周期長（約300～350 s），信號配時如圖4所示。關(guān)鍵相位：南側(cè)直行與左轉(zhuǎn)、北側(cè)直行、東側(cè)左轉(zhuǎn)，交叉口配時與實際交通需求較為相符，優(yōu)化余地不大。

圖3 現(xiàn)狀交叉口

圖4 交叉口信號配時

1.5 快速路與收費站出入口交織情況

交叉口南側(cè)進(jìn)口道有S5公路主線和G1501公路轉(zhuǎn)向車輛，二者的流量及交織流量如圖5所示。進(jìn)口道高峰小時車輛約為2 563 pcu/h，S5公路流量為1 844 pcu/h，G1501收費站流量為687 pcu/h，跨越2條車道以上的交織流量合計為677 pcu/h，占南進(jìn)口總流量的比例較高（約為26.4%），但兩者的交織長度僅為80 m。

車輛交織對通行效率有一定的影響，經(jīng)調(diào)查主要的交織影響如圖6所示。第一種較為典型的情況為當(dāng)南進(jìn)口直行放行時（第一相位），由于S5左轉(zhuǎn)車輛排隊較長，G1501左轉(zhuǎn)車輛經(jīng)常會占據(jù)1條直行車道等待進(jìn)入左轉(zhuǎn)車道，影響直行的通行效率；第二種較為典型的情況是當(dāng)左轉(zhuǎn)不放行時（除第二相位外），由于左轉(zhuǎn)車輛排隊超過了收費站位置，導(dǎo)致直行車輛、右轉(zhuǎn)車輛蓄車能力不足，影響直行及左轉(zhuǎn)的通行效率。

圖5 交叉口交織流量示意圖

圖6 交織車輛影響通行效率的示意圖

2 交叉口主要問題分析

2.1 交通流量過大

S5公路作為進(jìn)出上海市區(qū)、串聯(lián)上海市嘉定區(qū)的快速通道，其盡端布置在葉城路南側(cè)。由于路網(wǎng)銜接的不匹配性，對局部地區(qū)地面交通造成較大的沖擊：到達(dá)嘉定方向（2 563 pcu/h）、進(jìn)入市區(qū)方向（2 650 pcu/h）均吸引了大量車流，交叉口流量過大。

2.2 南進(jìn)口交織長度不足

高峰時段左轉(zhuǎn)排隊長度約3 km，而距S5公路-葉城路交叉口僅160 m，排隊長度過長，影響S5公路后續(xù)車輛變道通行或蓄車。另外高峰小時跨越2條車道以上的交織流量合計為677 pcu/h，占南進(jìn)口總流量的比例為26.4%，但兩者的交織長度僅為80 m，交織車輛對南進(jìn)口通行效率影響嚴(yán)重。由于上述問題的影響，如圖4第二相位所示，同樣的時間，直行通行數(shù)量僅相當(dāng)于左轉(zhuǎn)的55%，交叉口南進(jìn)口通行效率較低。

3 交叉口改善的技術(shù)策略

針對該交叉口具體情況，硬件措施主要從設(shè)置立體交叉或向南移動進(jìn)口道收費站兩方面來分析交叉口改善的可能性；軟件措施主要通過標(biāo)線、管理措施優(yōu)化，車道功能劃分等方面改善交叉口通行效率。

交叉口改善的技術(shù)策略見圖7。

圖7 交叉口改善的技術(shù)策略

4 交通改善的硬件措施分析

4.1 立體交叉的可能性分析

4.1.1 互通立交的可能性

葉城路與G1501間距過近（830 m），不滿足《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》（JTG D21—2014）的設(shè)置要求；另外，南進(jìn)口相當(dāng)于G1501和S5兩條道路，且有收費站，匝道的布置復(fù)雜且用地大，故本交叉口不宜采用互通立交。

4.1.2 分離立交的必要性

由于葉城路距離G1501間距近，且交叉口南側(cè)需設(shè)置收費站，故S5公路-伯樂南路不具備上跨（下穿）現(xiàn)狀葉城路的實施條件。可考慮葉城路主線設(shè)置跨線橋或者地道來跨越（穿越）交叉口，同步設(shè)置葉城路輔道與S5公路-伯樂南路平交。這樣雖然提高了葉城路直行的通行能力，但是南側(cè)進(jìn)出口的轉(zhuǎn)向及直行交通并沒有得到有效的改善，分離式立交的設(shè)置與本交叉口主要交通需求不匹配，故分離式立交設(shè)置的必要性不大。

4.2 收費站南移的可行性分析

4.2.1 收費站南移的位置

從技術(shù)方案的可行性上分析，收費站南移的位置確定應(yīng)綜合考慮如下方面。

（1）滿足交織需求、滿足排隊需求(下限)。參照《道路通行能力手冊（HCM2010）》計算，滿足本交叉口交織需求的長度不小于190 m，現(xiàn)狀交織段長度為80 m，故收費站應(yīng)向南移動不小于110 m。

（2）滿足收費站距上游立交合流點距離（上限）。參照《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》（JTG D21—2014），收費站移動后距上游合流點的距離應(yīng)不小于100 m，以減少對合流點的影響，移動長度不大于260 m。

（3）用地條件（控制）。黃泥涇以南為現(xiàn)狀防護(hù)綠地，具有收費站南移的用地條件，如圖8所示。

圖8 收費站南移位置示意圖

（4）盡量減小對現(xiàn)狀橋梁等構(gòu)筑物的影響（控制），盡量不對黃泥涇橋進(jìn)行拼接或加寬。

經(jīng)上述分析，收費站南移的距離應(yīng)不小于110 m且不大于260 m，結(jié)合現(xiàn)狀構(gòu)筑物的布置，建議收費站移至黃泥涇以南橋梁結(jié)束位置，移動長度240 m。

4.2.2 收費站南移的規(guī)模

考慮到現(xiàn)狀收費站運行良好、ETC分擔(dān)率和飽和度均有所富余，故按照《收費公路聯(lián)網(wǎng)收費技術(shù)要求》（2007年第35號公告）進(jìn)行收費站規(guī)模驗算。

現(xiàn)狀發(fā)卡島規(guī)模為2MTC+1ETC，收費島規(guī)模為4MTC+1ETC，發(fā)卡需求510 pcu/h；收費需求804 pcu/h，收費站驗算結(jié)果如表2所示。若發(fā)卡、收費各減少一個MTC，則發(fā)卡和收費的ETC分擔(dān)率將達(dá)到40%以上，高于目前的ETC安裝率，相應(yīng)地會增加MTC的排隊長度。故收費站規(guī)模應(yīng)保持不變。

表2 收費站規(guī)模計算表

4.2.3 收費站南移可行性分析

收費站向南移動240 m，可有效滿足交叉口交織長度需求，且可增加交叉口蓄車長度；對原有道路和橋梁進(jìn)行拼寬，滿足進(jìn)口道五車道的規(guī)模和收費站員工通道布置；新建收費站位置較為合適，距離G1501出口匝道間距能夠滿足《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》（JTG D21—2014）要求；新建收費站用地利用兩側(cè)現(xiàn)狀綠帶，原有收費站部分拆除可用于補償侵占綠地。

從交織長度、車道規(guī)模、新址位置、土地利用等角度，收費站向南移動具有可行性。

4.2.4 收費站南移效果評估

收費站南移主要可以解決由于交織、排隊對于南側(cè)進(jìn)口通行效率的影響。收費站南移后，在其他條件保持相對不變的情況下，信號周期內(nèi)各相位通行能力如圖9所示：第一相位直行78→85 pcu；第二相位左轉(zhuǎn) 55→60 pcu，直行 30→50 pcu；全周期右轉(zhuǎn)72→82 pcu。

圖9 收費站南移后信號周期內(nèi)各相位通行能力

高峰小時通行能力為2 563→3 109 pcu/h，南側(cè)進(jìn)口通行能力提高約18%，整個交叉口通行能力提高約7%。

5 交通改善的軟件措施

由于交叉口的管理措施及交通信號配時均較為合理，故主要探討可否通過改變交叉口渠化來增加通行效率。

本交叉口車輛交織對通行效率影響較大，故考慮將1條左轉(zhuǎn)布置在中間，來減少交織帶來的影響，如圖10所示，但相應(yīng)會帶來如下問題：第二相位左轉(zhuǎn)與直行同時放行時存在沖突點，需調(diào)整相位組合；S5公路左轉(zhuǎn)車輛需增加交織；中間的左轉(zhuǎn)車道無法設(shè)置待轉(zhuǎn)區(qū)。

該方案雖然減少了左轉(zhuǎn)交織影響，但同時降低了直行的通行效率，并且目前的相位組合適用于南側(cè)進(jìn)出口交通流量較集中的情況，故不建議采用此措施。

圖10 交叉口渠化示意圖

6 區(qū)域路網(wǎng)改善措施建議

S5公路沿線節(jié)點的深層矛盾是入城通道過于單一，路網(wǎng)銜接的不匹配性對局部地區(qū)地面交通造成的沖擊。若要根本解決該問題，需完善整個區(qū)域路網(wǎng)布局[1]，形成有效的分流通道（圖11）。經(jīng)測算，預(yù)計嘉閔聯(lián)絡(luò)道分流15%，輔環(huán)分流30%，永盛路下匝道分流10%，構(gòu)建完善的道路路網(wǎng)需要至少5～10 a研究及建設(shè)。

圖11 嘉定區(qū)路網(wǎng)示意圖

近期交叉口改善措施建議主要為通過收費站南移來進(jìn)行，項目實施后預(yù)計提高南進(jìn)口通行能力18%，整個交叉口通行能力提高約7%，預(yù)計緩解擁堵3～5 a。

7 結(jié)語

本文詳細(xì)論述了S5公路和葉城路交叉口擁堵的現(xiàn)狀，分析了擁堵產(chǎn)生的原因，并提出了改善交叉口交通運行的近期具體措施及遠(yuǎn)期系統(tǒng)措施，對同類工程具有一定的參考意義。