馬曉萌

(北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司， 北京 100082)

交織區(qū)是道路交通系統(tǒng)的典型瓶頸，嚴(yán)重影響道路交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率。尤其對(duì)于地下道路進(jìn)出口密集、交通組織復(fù)雜的情況，如何確保交織區(qū)交通流組織有序，提升道路通行能力，避免交通擁堵是道路工程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。該文利用VISSIM微觀仿真技術(shù)對(duì)地下道路復(fù)雜交織區(qū)交通組織進(jìn)行模擬仿真和分析評(píng)價(jià)，通過(guò)多方案比選，確定交織區(qū)合理交通組織形式。

1 研究背景及目的

深圳前海地區(qū)的發(fā)展目標(biāo)是成為具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)區(qū)域中心和現(xiàn)代化、國(guó)際化濱海城市中心，重點(diǎn)發(fā)展金融、現(xiàn)代物流、信息服務(wù)、科技服務(wù)和其他專(zhuān)業(yè)服務(wù)，故其建筑密集程度非常高。根據(jù)其發(fā)展規(guī)劃，地下道路工程連接前海與深圳城區(qū)，實(shí)現(xiàn)車(chē)流的快速到發(fā)與集散。因此，前海地下道路在規(guī)劃時(shí)就面臨出入口匝道較多、間距較小等問(wèn)題，形成了地下道路復(fù)雜交織區(qū)。其中K1+600—K2+150段的問(wèn)題最顯著，表現(xiàn)在：下行(南向北)方向，濱海大道(南山方向)入口匝道在K2+070處匯入主路，周邊地塊入口匝道在K1+830處接入地下道路輔路并開(kāi)始與主路并行，主、輔路間由標(biāo)線進(jìn)行隔離；K1+680處主、輔路間設(shè)置出口一處，以便主路車(chē)流駛出與雙界河路方向出口匝道聯(lián)絡(luò)(見(jiàn)圖1)。原方案主路出入口采用先入后出的設(shè)置方式，車(chē)輛在主路內(nèi)進(jìn)行交織，對(duì)主路車(chē)輛的正常通行造成影響，且由于輔路設(shè)置為單車(chē)道，出口處主路駛出車(chē)輛與輔路車(chē)輛合流，易產(chǎn)生排隊(duì)，降低主、輔路交通流的通行效率。

根據(jù)地塊銜接的要求，需在該路段增設(shè)一處出口匝道(K1+870)。針對(duì)原方案存在的問(wèn)題，新方案對(duì)出入口布設(shè)及交通組織進(jìn)行優(yōu)化：在主、輔路間增加隧道墻壁隔離，并將交織段輔路拓寬為兩車(chē)道，濱海大道(南山方向)入口匝道先接入輔路，并與地塊入口匝道合流；主、輔路間出入口調(diào)整為先出后入的形式，在K1+980處設(shè)置一處出口，在K1+550處設(shè)置一處入口，為保障主路出入口前后的車(chē)道數(shù)匹配，在入口之前壓縮主路車(chē)道，將三車(chē)道漸變?yōu)閮绍?chē)道；在出口之前壓縮輔路車(chē)道，將兩車(chē)道壓縮為一車(chē)道(見(jiàn)圖2)。新方案出入口位置的改變可滿足周邊地塊增設(shè)出口的需求，提高路網(wǎng)的通達(dá)性。

圖1 地下道路復(fù)雜交織區(qū)原設(shè)計(jì)方案

圖2 地下道路復(fù)雜交織區(qū)新設(shè)計(jì)方案

2 車(chē)流速度仿真分析

2.1 檢測(cè)器的設(shè)置

速度檢測(cè)器主要檢測(cè)主路、入口及出口處車(chē)輛的速度變化。檢測(cè)器的設(shè)置位置見(jiàn)圖3，檢測(cè)內(nèi)容見(jiàn)表1、表2。

2.2 結(jié)果與分析

兩方案下地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向主路速度、出入口處速度仿真結(jié)果見(jiàn)表3～8。

(a) 原方案

(b) 新方案

表1 地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向原方案速度檢測(cè)器的檢測(cè)內(nèi)容

表2 地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向新方案速度檢測(cè)器的檢測(cè)內(nèi)容

表3 地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向原方案主路速度仿真結(jié)果

表4 地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向原方案入口處速度仿真結(jié)果

表5 地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向原方案出口處速度仿真結(jié)果

表6 地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向新方案主路速度仿真結(jié)果

表7 地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向新方案入口處速度仿真結(jié)果

表8 地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向新方案出口處速度仿真結(jié)果

2.2.1 整體速度對(duì)比

如圖4、圖5所示，兩方案下主路交通流速度基本保持穩(wěn)定；由輔路進(jìn)入主路的車(chē)流速度呈遞增趨勢(shì)，且速度值逐漸趨于主路車(chē)流速度；由主路駛出輔路的車(chē)流速度呈遞減趨勢(shì)，且速度值逐漸趨于輔路期望速度。新方案中由于連接出口輔路的為雙車(chē)道，車(chē)流速度未發(fā)生改變,主路、入口和出口的車(chē)速變化幅度新方案均比原方案小，說(shuō)明新方案的交通組織方式能使路段交通流速度保持較好的連續(xù)性。

圖4 地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向原方案整體速度

2.2.2 主路車(chē)速對(duì)比

主路路段交通流的速度變化見(jiàn)圖6。原方案中對(duì)主路車(chē)流速度的影響主要來(lái)自于由輔路匯入的車(chē)輛和由主路匯出的車(chē)輛，圖6中檢測(cè)器2、6分別代表這兩處的主路速度變化，可看出在交織點(diǎn)主路速度明顯減?。恍路桨钢袑?duì)主路速度產(chǎn)生影響的主要是由于主路車(chē)道數(shù)的漸變段，檢測(cè)器8、9顯示漸變段的主路速度略低于正常行駛速度，但速度降低幅度小于原方案。從主路速度總體變化趨勢(shì)來(lái)看，新方案更能保持主路車(chē)流速度的穩(wěn)定性。

圖5 地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向新方案整體速度

圖6 地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向原方案與新方案主路速度對(duì)比

2.2.3 入口處輔路車(chē)速對(duì)比

圖7為輔路交通流匯入主路過(guò)程中輔路車(chē)輛的速度變化情況，其中檢測(cè)器6表示輔路入口交織點(diǎn)的斷面速度。由圖7可知：輔路車(chē)輛的正常行駛速度新方案高于原方案，在匯入主路前，原方案輔路交通流速度出現(xiàn)急劇增長(zhǎng)趨勢(shì)，與主路車(chē)流交匯后速度增長(zhǎng)趨勢(shì)變緩；而新方案輔路交通流速度在匯入主路前后保持穩(wěn)定的增長(zhǎng)趨勢(shì)，直至達(dá)到主路期望速度。說(shuō)明新方案的交通組織方式使輔路交通流的速度變化更連續(xù)合理，由輔路匯入主路的車(chē)輛速度過(guò)渡更平穩(wěn)。

圖7 地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向原方案與新方案入口輔路速度對(duì)比

2.2.4 出口輔路速度對(duì)比

圖8為車(chē)輛駛出主路過(guò)程中的速度變化情況，其中檢測(cè)器5表示輔路出口交織段的斷面速度。由圖8可知：原方案駛出主路的車(chē)輛通過(guò)該斷面后速度逐漸減小至輔路期望速度；而新方案中由于連接出口輔路的為雙車(chē)道，為車(chē)流快速駛離主路提供了條件，新方案出口輔路的車(chē)流速度整體高于原方案。

綜上，與原方案相比，新方案下主路的運(yùn)行速度更穩(wěn)定，對(duì)于提高車(chē)輛行駛安全性具有顯著作用；新方案對(duì)于提高出入口的車(chē)流平均速度也有顯著作用，其中出口車(chē)速增長(zhǎng)趨勢(shì)最明顯；新方案在入口處壓縮主路車(chē)道數(shù)的措施對(duì)主路車(chē)速的影響小于原方案在主路設(shè)置交織段對(duì)車(chē)速的影響。

圖8 地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向原方案與新方案出口輔路速度對(duì)比

3 排隊(duì)長(zhǎng)度仿真分析

3.1 檢測(cè)器的設(shè)置

排隊(duì)長(zhǎng)度檢測(cè)器的設(shè)置位置見(jiàn)圖9。其中：檢測(cè)器CK-01、JK-01分別用來(lái)檢測(cè)車(chē)輛在出入口的排隊(duì)長(zhǎng)度；檢測(cè)器CK-02用來(lái)檢測(cè)連接出口輔路上的排隊(duì)；檢測(cè)器FD-01用來(lái)檢測(cè)新方案中輔路車(chē)輛并線時(shí)產(chǎn)生的排隊(duì)；檢測(cè)器ZX-01用來(lái)檢測(cè)新方案中主路車(chē)輛并線時(shí)產(chǎn)生的排隊(duì)。

(a) 原方案

(b) 新方案

3.2 結(jié)果與分析

兩方案下地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向最大排隊(duì)長(zhǎng)度見(jiàn)表9。

表9 地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向新舊方案最大排隊(duì)長(zhǎng)度

由表9可知：實(shí)施主路壓縮車(chē)道，將三車(chē)道變換為兩車(chē)道，主路外側(cè)車(chē)道并線時(shí)會(huì)產(chǎn)生10.3 m排隊(duì)，但出口處輔路壓縮車(chē)道的交通組織方式并未影響輔路車(chē)流的正常行駛，出入口處的排隊(duì)長(zhǎng)度均為零，主路及輔路的交通壓力均得到緩解。

4 行程時(shí)間仿真分析

4.1 檢測(cè)器的設(shè)置

行程時(shí)間及延誤檢測(cè)器的設(shè)置見(jiàn)圖10。其中：檢測(cè)器ZX-01用來(lái)檢測(cè)車(chē)輛通過(guò)主路路段的總行程時(shí)間，反映由于出入口設(shè)置位置的差異引起的主路車(chē)輛延誤；檢測(cè)器ZX-02用來(lái)檢測(cè)主路車(chē)輛通過(guò)入口匯流區(qū)的行程時(shí)間，主要反映入口處主路車(chē)輛延誤；檢測(cè)器ZX-03用來(lái)檢測(cè)主路車(chē)輛通過(guò)出口分流區(qū)的行程時(shí)間，主要反映出口處主路車(chē)輛延誤；檢測(cè)器JK-01用來(lái)檢測(cè)車(chē)輛由輔路進(jìn)入主路過(guò)程的行程時(shí)間，主要反映入口處的車(chē)輛延誤；檢測(cè)器CK-01用來(lái)檢測(cè)車(chē)輛駛出主路、輔路過(guò)程的行程時(shí)間，主要反映出口處的車(chē)輛延誤。

(a) 原方案

(b) 新方案

4.2 結(jié)果與分析

兩方案下地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向行程時(shí)間和延誤仿真結(jié)果見(jiàn)表10～13和圖11。

表10 地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向原方案行程時(shí)間仿真結(jié)果

表11 地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向新方案行程時(shí)間仿真結(jié)果

由表10～13和圖11可知：新方案下主路車(chē)流在通過(guò)入口匯流區(qū)的行程時(shí)間和延誤(ZX-02)比原方案略有增加，這是由新方案中主路車(chē)道數(shù)壓縮所致；其余四處路段的行程時(shí)間及延誤新方案均小于原方案，其中通過(guò)出口的行程時(shí)間改善幅度最大。

表12 地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向原方案延誤仿真結(jié)果

表13 地下道路復(fù)雜交織區(qū)下行方向新方案延誤仿真結(jié)果

車(chē)輛在出口的通行效率提高后，駛出主路的車(chē)流不再產(chǎn)生停車(chē)延誤，避免了對(duì)分流區(qū)內(nèi)主路車(chē)流的影響，主路車(chē)輛的行程時(shí)間及延誤總體上相應(yīng)降低。

(a) 行程時(shí)間對(duì)比

(b) 延誤對(duì)比

5 結(jié)論

(1)調(diào)整主路出入口位置，采用先出后入的布置方式，不僅滿足增設(shè)地塊出口的需求，提高路網(wǎng)的通達(dá)性，還可避免主路交通流與匯入、匯出車(chē)輛的交織，主路車(chē)輛運(yùn)行速度更平穩(wěn)，主路交通流的安全性提高。

(2) 將交織段輔路拓寬為兩車(chē)道，使輔路車(chē)流匯入主路前、主路車(chē)流分流至輔路后都能及時(shí)調(diào)整車(chē)速，從而縮小輔路與主路交通流的速度差，使出入口處的車(chē)流速度變化更平穩(wěn)，車(chē)輛的平均速度提高，通行時(shí)間減少，交通流通行效率提升。

(3) 改善后設(shè)計(jì)方案對(duì)提高路網(wǎng)總體運(yùn)行效率具有顯著作用，能保證主路交通流的行車(chē)安全，并顯著提高出入口交通流的通行效率。但主路在車(chē)道數(shù)漸變段形成一定長(zhǎng)度的排隊(duì)，通行時(shí)間略有增加。建議延長(zhǎng)主路車(chē)道漸變段長(zhǎng)度，以減小延誤，提高主路的通行效率。