應(yīng)純杰

[上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司，上海200433]

0 引言

隨著城市不斷地更新發(fā)展和外延擴張，各發(fā)達城市均誕生了一批高端的城市新核心區(qū)。此類核心區(qū)業(yè)態(tài)通常以高端商業(yè)、辦公、酒店、商住為主，具有容積率高、路網(wǎng)密集、路格間距小等規(guī)劃特點。但大體量、高密度的開發(fā)會產(chǎn)生大量的交通出行需求，不僅容易造成核心區(qū)的道路擁堵，還會產(chǎn)生較多的機非矛盾和人車矛盾，影響核心區(qū)的出行效率、出行環(huán)境及品質(zhì)。地下車庫聯(lián)絡(luò)道可以貫通核心區(qū)地下車庫，共享地下停車資源，將出入地塊的車輛通過核心區(qū)外圍的出入口集中進出地下車庫，以減輕核心區(qū)地面支路網(wǎng)的壓力，提升支路車輛及人非通行品質(zhì)[1]。

到發(fā)車輛在聯(lián)絡(luò)道內(nèi)以連續(xù)流的交通組織通過與各個地塊的聯(lián)絡(luò)道進出口服務(wù)串聯(lián)的各個地塊，因此，在聯(lián)絡(luò)道主線容易形成多組交織區(qū)，而交織區(qū)的規(guī)劃設(shè)計性將直接影響地下車庫聯(lián)絡(luò)道的運行效率。地下車庫聯(lián)絡(luò)道的交織區(qū)相對于高快速路的交織區(qū)，具有速度低、交織距離短的特點，因此難以直接引用相關(guān)公式或參數(shù)。綜合以上情況，就地下車庫聯(lián)絡(luò)道主線交織區(qū)的相關(guān)參數(shù)結(jié)合vissim 仿真軟件進行了研究。

1 地下車庫聯(lián)絡(luò)道交通組織

地下車庫聯(lián)絡(luò)道屬于核心區(qū)立體交通體系中的到發(fā)端[2]。主要由接地出入口匝道、聯(lián)絡(luò)道主線以及與地塊車庫出入口三個要素構(gòu)成。接地出入口匝道一般設(shè)置于核心區(qū)對外的主要通道道路，通常以進出分離的形式設(shè)置，少數(shù)地面道路條件受限時采用既進又出的形式，進出車道中間設(shè)置緊急停車帶進行分割，到發(fā)車輛經(jīng)過接地出入口進出聯(lián)絡(luò)道的車行主線，進出分離的路側(cè)式聯(lián)絡(luò)道匝道如圖1所示。

圖1 進出分離的路側(cè)式聯(lián)絡(luò)道匝道

聯(lián)絡(luò)道主線通常以首尾閉合的環(huán)形形態(tài)串聯(lián)核心區(qū)各個地塊的地下車庫，主線車道由連續(xù)車道和輔助車道構(gòu)成，環(huán)狀布局的聯(lián)絡(luò)道主線如圖2所示。其中連續(xù)車道通常位于主線斷面的中央車道，供到發(fā)車輛通行前往目標(biāo)車庫。輔助車道通常設(shè)置于主線兩側(cè)近地塊出入口的車道作為車輛進出地塊的車道，作為到發(fā)車輛由主線進出車庫出入口的加減速過渡段。所有到發(fā)車輛可在聯(lián)絡(luò)道主線連續(xù)通行，形成單向逆時針通行的微循環(huán)，在臨近目標(biāo)車庫時由主線連續(xù)車道變換至輔助車道駛向地塊車庫出入口，中間連續(xù)車道與兩側(cè)輔助車道如圖3所示。

圖2 環(huán)狀布局的聯(lián)絡(luò)道主線

與聯(lián)絡(luò)道連接的車庫出入口是到發(fā)車輛進出地塊的起終點，布置在主線兩側(cè)與輔助車道銜接，通常根據(jù)地塊進出車輛的規(guī)模及主線交織段的長短設(shè)置為既進又出型或進出分離型。

到達車輛利用地下車庫聯(lián)絡(luò)道進入目標(biāo)地庫車庫的交通組織流程為：地面道路—聯(lián)絡(luò)道接地入口匝道—聯(lián)絡(luò)道連續(xù)主線車道—聯(lián)絡(luò)道輔助車道—聯(lián)絡(luò)道之目標(biāo)地塊車庫入口—進入目標(biāo)車庫。

離開車輛利用地下車庫聯(lián)絡(luò)道駛離核心區(qū)的交通組織流程為：起點車庫—車庫聯(lián)絡(luò)道出口—聯(lián)絡(luò)道輔助車道—聯(lián)絡(luò)道主線—接地出口匝道—地面道路。

車輛到達與離開組織如圖4所示。

圖4 車輛到達與離開組織

2 地下車庫聯(lián)絡(luò)道交織區(qū)

2.1 交織區(qū)定義

按照交通工程學(xué)的定義，行駛方向相同的兩股或多股交通流，沿著相當(dāng)長的路段，不借助交通控制設(shè)施進行的交叉，定義為交織。當(dāng)合流區(qū)后面緊跟著分流區(qū)，或當(dāng)一條駛?cè)朐训谰o接著一條駛出匝道，并在二者之間有輔助車道連接時，就構(gòu)成了交織區(qū)[3]。（HCM2010, chapter12,page12—1）如果入口和出口車行道都叫做“支路”，則從A 支路駛向D 支路的車輛必須穿過從B 支路駛往C 支路車輛的路徑。所以車輛路徑A-D 和B-C 叫做交織流，交織區(qū)車流如圖5所示。在這段路上還有A-C 和B-D 車流，不與其他車流交叉，因此，此類車流為“非交織車流”。

圖5 交織區(qū)車流

2.2 交織區(qū)構(gòu)型

交織段構(gòu)型根據(jù)車輛交織方向需要發(fā)生的變換車道數(shù)量通?？梢苑譃槿悺?/p>

A 類交織區(qū)：兩個方向的所有交織車輛必須進行一次車道變換；

B 類交織區(qū)：一組交織運行無須進行任何車道變換，其他方向的交織車輛至多變換一次車道才能完成交織運行；

C 類交織區(qū)：有一種交織可無須進行車道變換就可完成，其他的交織需要進行兩次或多次的車道變換。

2.3 車庫聯(lián)絡(luò)道常見交織區(qū)類別

地下車庫聯(lián)絡(luò)道根據(jù)其主線及連接地塊出入口的位置布局，一般形成“單邊服務(wù)”沿線地塊或“兩側(cè)服務(wù)”沿線地塊的連接形態(tài)。

對于“單邊服務(wù)”的區(qū)間，會形成到達進庫車輛與離開出庫車輛間的交織，即由聯(lián)絡(luò)道的連續(xù)車道向輔助車道變換前往車庫入口的到達車輛與從車庫出口經(jīng)輔助車道變換至連續(xù)車道的離開車輛在兩個同側(cè)臨近車庫出入口之間的區(qū)間形成交織，此類交織為A型交織，也是地下車庫聯(lián)絡(luò)道最為常見且交織行為最多的交織類別，因此可以認(rèn)為是地下車庫聯(lián)絡(luò)道的“主要交織構(gòu)型”，單邊服務(wù)的交織區(qū)如圖6所示。

圖6 單邊服務(wù)的交織區(qū)

對于“兩側(cè)”服務(wù)的區(qū)間，其理論存在的交織車流為由某一車庫前往另一車庫的車流與主線連續(xù)通道正常通行的車流，當(dāng)車輛需要從某車庫前往另一對向車庫時，需由一側(cè)輔助車道變換至中間連續(xù)車道，再變換至另一側(cè)的輔助車道，與主線上沿中間車道連續(xù)通行的車輛發(fā)生交織。該行為需要變換兩次車道，因此是C 類交織構(gòu)型。從核心片區(qū)交通出行的角度分析，因為臨近兩個地塊的間距較近（核心區(qū)小街區(qū)密路網(wǎng)，地塊間距約150m 內(nèi)），所以在兩個間距僅150m的地塊之間開車出行的行為是極少的，因此，此類聯(lián)絡(luò)道內(nèi)的交織行為存在理論上的可能，但實際發(fā)生的概率較低，可作為地下車庫聯(lián)絡(luò)道的“次要交織構(gòu)型”。兩側(cè)服務(wù)的交織區(qū)如圖7所示。

圖7 兩側(cè)服務(wù)的交織區(qū)

2.4 影響車庫聯(lián)絡(luò)道交織區(qū)運行效果的因素

影響交織區(qū)運行效果的因素較多，如交織類型、交織區(qū)長度、交織區(qū)內(nèi)車道數(shù)及交織流量比（VR）等[4]。由于地下車庫聯(lián)絡(luò)道“主要交織構(gòu)型”相對單一，為A 類型，并且常規(guī)的聯(lián)絡(luò)道車道規(guī)模為3 車道，因此影響地下車庫聯(lián)絡(luò)道運行效率的主要因素為交織區(qū)的長度和交織流量比。

交織區(qū)長度L，即交通分合流點的起點和重點之間的距離。地下車庫聯(lián)絡(luò)道的交織區(qū)為一個車庫的集散車道匯入連續(xù)車道的起點至臨近車庫由連續(xù)車道分流至集散車道的端點。交織長度決定了駕駛員完成所需要的全部車道變換可利用的時間和空間，因此交織區(qū)長度越長，越能降低交織區(qū)的紊亂程度，（HCM2010，page12-17）從而越有利于交織區(qū)的運行[5]。聯(lián)絡(luò)道交織區(qū)長度如圖8所示。

圖8 聯(lián)絡(luò)道交織區(qū)長度

交織區(qū)的流量比VR 是交織區(qū)的交織流率與總流率的比值。流量比VR 越大，交織區(qū)通行能力越小。車庫聯(lián)絡(luò)道的主流交織區(qū)即“單邊服務(wù)”的臨近車庫間的車流按照其起終點可分為4 類，聯(lián)絡(luò)道交織區(qū)車流類別如圖9所示。

圖9 聯(lián)絡(luò)道交織區(qū)車流類別

因此，對于地下車庫聯(lián)絡(luò)道的常見A 型交織區(qū)而言，其VR 值可以按照以下公式計算：

式（1）中：V主—主：由主線上游經(jīng)主線連續(xù)車道前往下游的車輛，此類車輛為非交織車輛；

V主—庫B：由主線上游經(jīng)連續(xù)車道變換至集散車道再駛?cè)胲噹霣 的車流，此類屬交織車輛；

V庫A—主：由車庫A 經(jīng)集散車道變換至連續(xù)車道前往主線下流的車流，此類屬于交織車輛；

V庫A—庫B：由車庫A 經(jīng)集散車道前往車庫B 的車流，此類屬于非交織車輛，但此類交通流在實際場景中發(fā)生概率很少。

3 車庫聯(lián)絡(luò)道交織區(qū)仿真分析

3.1 仿真輸入與建模

相比于高快速路，地下車庫聯(lián)絡(luò)道有著設(shè)計速度低、交織區(qū)短等特點，既有的高快速路交織區(qū)的設(shè)計參數(shù)及評價方法難以應(yīng)用于地下車庫聯(lián)絡(luò)道。因此，通過微觀仿真對聯(lián)絡(luò)道的交織進行分析。Vissim 是一種微觀的、基于時間間隔和駕駛行為的仿真建模工具，其跟車模型中的車速和空間閾值的隨機分布能夠體現(xiàn)出駕駛員的個性駕駛行為特性。因此，該研究通過Vissim 微觀交通仿真軟件對地下車庫聯(lián)絡(luò)道交織區(qū)進行了分析研究。具體參數(shù)設(shè)定如下：

車輛速度：根據(jù)《城市地下道路設(shè)計規(guī)程》，地下車庫聯(lián)絡(luò)道的設(shè)計時速為20km/h，因此本研究中的車輛平均車速按照20km/h 進行控制。

交織區(qū)構(gòu)型及車道規(guī)模：地下車庫聯(lián)絡(luò)道常規(guī)采用3 車道規(guī)模，且最為常見的交織區(qū)由車輛從主線進出兩組單側(cè)臨近地塊的交織需求構(gòu)成，因此，此次仿真構(gòu)建按取3 車道A 型進行建模。

交織區(qū)長度L：由于地下車庫聯(lián)絡(luò)道一般設(shè)置于高密度小街區(qū)的核心區(qū)域，其平均路格尺寸約150m，在扣除各地塊出入口輔助車道的加減速段并結(jié)合過往項目經(jīng)驗，因此本研究選取的交織區(qū)長度范圍從35m 至100m。

交織區(qū)上游流量：車庫聯(lián)絡(luò)道交織區(qū)的上游通常為兩車道到達，對于設(shè)計時速20km/h 的兩連續(xù)通行車道的設(shè)計通行能力計算公式如下：

式（2）中：Nm為交織區(qū)上游2 車道設(shè)計通行能力(pcu/h);N1為聯(lián)絡(luò)道一條機動車道的基本通行能力，1100pcu/h;Fn為機動車道數(shù)修正系數(shù)，1,85；η 為機動車道寬度修正系數(shù)，1。

因此，其理論設(shè)計通行能力約為2035pcu/h，但由于車庫聯(lián)絡(luò)道的外側(cè)車道受地塊接口影響，難以保持全線連續(xù)，因此外側(cè)車道車輛使用率低于中間的全程連續(xù)車道，所以本研究在設(shè)計通行能力基礎(chǔ)上進行折減，取值1835pcu/h。

交織區(qū)VR 值：車庫聯(lián)絡(luò)道的VR 值主要受交織區(qū)進出車庫的車流規(guī)模和上游到達車輛規(guī)模的影響。常規(guī)情況下，各車庫出入口設(shè)置1 處進或出閘機，采用車輛識別及集中付費技術(shù)后，其服務(wù)能力約400pcu/h，因此，對于某一同側(cè)交織區(qū)的進出庫總量上限約800pcu/h。因此，此次研究的VR 范圍為0.1至0.35。

3.2 仿真分析與結(jié)論

3.2.1 交織區(qū)長度與平均排隊長度

平均排隊長度可以較為直觀的反映聯(lián)絡(luò)道交織區(qū)的運行狀態(tài)。因此，當(dāng)車道中的平均排隊長度大于臨近出入口間距時，將會影響臨近出入口的進出，進而引發(fā)主線的擁堵。平均排隊長度越長，對主線的影響越嚴(yán)重，交織區(qū)長度與平均排隊長度如表1所示。通過仿真模擬，平均排隊長度與交織區(qū)長度成反比關(guān)系，與VR 比成反比關(guān)系。由于車庫聯(lián)絡(luò)道各車庫出入口與主線接入段長度通常設(shè)置為40m，當(dāng)平均排隊長度大于40m 時，會對臨近出入口進出產(chǎn)生影響，因此，建議對于交織行為造成的平均排隊長度應(yīng)按照40m 進行控制。當(dāng)VR 值小于等于0.2，交織區(qū)長度大于35m 均可滿足。當(dāng)VR 值為0.3 時，其交織區(qū)長度應(yīng)大于50m。當(dāng)VR 值為0.35 時，其交織區(qū)長度應(yīng)大于65m。

表1 交織區(qū)長度與平均排隊長度

3.2.2 交織長度與區(qū)間車輛密度

車輛密度是國內(nèi)外對設(shè)計時速較高的高快速路服務(wù)水平的評價指標(biāo)之一。根據(jù)仿真測試，車庫聯(lián)絡(luò)道交織區(qū)的車輛密度與交織區(qū)長度呈反比，與VR 值呈反比，交織區(qū)長度與交織區(qū)車輛密度如表2所示。以交織區(qū)密度值對照平均排隊長度的分析結(jié)果，當(dāng)交織區(qū)車輛密度高于50pcu/(ln×km)時，容易產(chǎn)生影響臨近出入口和主線運行的排隊。當(dāng)交織區(qū)密度小于45pcu/(ln×km)時，其行駛速度均可穩(wěn)定在15km/h 以上的較好狀態(tài)。

表2 交織區(qū)長度與交織區(qū)車輛密度

3.2.3 交織長度與行車速度

根據(jù)仿真測試，車庫聯(lián)絡(luò)道交織區(qū)的行車速度與交織區(qū)長度呈正比，與VR 值呈反比，交織區(qū)長度與交織區(qū)平均車速如表3所示。國內(nèi)對于同為連續(xù)流的高快速路三級服務(wù)水平時的車速與設(shè)計車速比值約為0.73，以此為參考，則對應(yīng)車庫聯(lián)絡(luò)大平均車速為14.6km/h。當(dāng)VR 值小于等于0.2 時，各交織長度情況下，車輛均能以較高的平均車速通過交織區(qū)。當(dāng)VR 值為0.3 時，交織區(qū)長度需大于60m。當(dāng)VR 值為0.35 時，交織區(qū)長度需大于70m。

表3 交織區(qū)長度與交織區(qū)平均車速

綜上，當(dāng)車庫聯(lián)絡(luò)道主線以較大流量接近交織區(qū)時推薦不同VR 值，交織區(qū)長度建議如表4所示：

表4 交織區(qū)長度建議

4 結(jié)語

對地下車庫聯(lián)絡(luò)道的交通組織特征，交織區(qū)特點進行了分析，并選取了聯(lián)絡(luò)道中最常見的A 型交織區(qū)結(jié)合Vissim 微觀仿真軟件進行了研究?？偨Y(jié)了交織區(qū)長度、交織區(qū)流量比對主線運行狀態(tài)的影響，并提出當(dāng)聯(lián)絡(luò)道主線以較大規(guī)模車流接近交織區(qū)時不同交織程度下對于交織區(qū)長度的需求建議，為同類項目提供參考。