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        高密度城市核心區(qū)地下環(huán)路功能及出入口設(shè)置研究

        2022-02-25 03:21:26邢冬冬盧志飛
        城市道橋與防洪 2022年1期
        關(guān)鍵詞:位數(shù)主線環(huán)路

        邢冬冬,盧志飛,黃 俊,李 奧

        (蘇交科集團(tuán)股份有限公司,江蘇 南京 210019)

        0 引言

        高密度城市核心區(qū)地下環(huán)路(以下簡稱城市地下環(huán)路)是服務(wù)于城市核心區(qū)車輛到發(fā)的地下專用道,其將城市核心區(qū)各地下車庫串聯(lián)起來,一方面作為地下車庫聯(lián)絡(luò)道使用,集散車輛到發(fā),另一方面發(fā)揮著分流地面交通、緩解地面交通壓力的作用。城市地下環(huán)路上承城市干道系統(tǒng),下接地下車庫,是連接快、慢交通,解決城市核心區(qū)交通問題的重要設(shè)施。城市地下環(huán)路系統(tǒng)可分為環(huán)路主線和出入口,其中出入口包括聯(lián)絡(luò)主線與地下車庫的內(nèi)出入口和聯(lián)絡(luò)主線與地面道路的外出入口。對城市地下環(huán)路功能定位的分析,有助于明確地下環(huán)路建設(shè)的意義,同時指導(dǎo)城市地下環(huán)路主線的規(guī)劃布局以及合理化建設(shè)[1]。城市地下環(huán)路不同于環(huán)狀地下快速路,也與一般城市地下道路有所區(qū)別,其本質(zhì)上是服務(wù)于小汽車到發(fā)的專用地下道路,具有服務(wù)范圍有限、主線成環(huán)、車輛行駛速度較低、出入口密集等特點,因此根據(jù)《城市地下道路工程設(shè)計規(guī)范》進(jìn)行地下環(huán)路的設(shè)計往往難以實現(xiàn)預(yù)期效果[2]。

        城市地下環(huán)路出入口設(shè)置是否合理很大程度上決定了地下環(huán)路的使用效率,但國內(nèi)現(xiàn)有地下環(huán)路出入口的設(shè)計尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),對于出入口數(shù)量及間距的控制也處于初步階段,現(xiàn)有部分城市地下環(huán)路利用率未達(dá)預(yù)期,在一定程度上也造成了地下空間資源的浪費。出入口設(shè)置不合理將造成地下環(huán)路交通組織復(fù)雜化,進(jìn)而導(dǎo)致停車線路混亂,效率降低,同時也將對地面交通造成不良的影響?,F(xiàn)有研究成果探討了城市地下環(huán)路出入口的銜接模式、交通組織、位置布置等問題[3-5],但對于地下環(huán)路出入口數(shù)量以及最小間距等控制指標(biāo)的設(shè)置尚不明確,難以指導(dǎo)地下環(huán)路的相關(guān)設(shè)計。

        綜上所述,城市地下環(huán)路出入口的設(shè)置應(yīng)綜合考慮地下環(huán)路規(guī)模、現(xiàn)狀地面交通、居民出行習(xí)慣等因素的影響。因此,本文開展地下環(huán)路出入口數(shù)量與最小間距等指標(biāo)的研究,旨在為城市地下環(huán)路的規(guī)劃、設(shè)計提供依據(jù)與參考。

        1 地下環(huán)路的功能簡介

        城市地下環(huán)路作為解決城市核心區(qū)交通問題的重要地下設(shè)施,不僅具有改善交通的功能,同時在市政、樞紐、商業(yè)、人防等方面發(fā)揮著獨特作用(見圖1)。城市地下環(huán)路的交通功能主要體現(xiàn)在整合區(qū)域內(nèi)停車資源、集散到發(fā)交通等方面。國內(nèi)現(xiàn)有地下環(huán)路整合地下停車位絕大多數(shù)在5000以上,為區(qū)域提供了充足的停車資源(見圖2)。

        圖1 城市地下環(huán)路的功能

        圖2 國內(nèi)部分地下環(huán)路服務(wù)停車位數(shù)量統(tǒng)計

        城市地下環(huán)路的建設(shè)增加了區(qū)域內(nèi)部路網(wǎng)容量,分流部分進(jìn)出地下停車場的社會車輛,且地下環(huán)路的抗干擾能力較強,不易受到外界惡劣環(huán)境的影響,通行中獨立存在,無需等待紅綠燈。因此,地下環(huán)路在改善地面交通的同時使得車輛通行的連續(xù)性得以保證。城市地下環(huán)路的建設(shè)不僅優(yōu)化了地面道路,也為地下空間整合利用提供了新的解決方案。

        地下環(huán)路可與市政綜合管廊等項目共同建設(shè),以提高地下空間資源的利用率,使原本受制于前期投入的市政項目擁有了更高的優(yōu)先級,對城市建設(shè)起到促進(jìn)作用。此外,對于地下空間資源非常有限的老城區(qū)改造工程,見圖3,地下環(huán)路的頂部空間可以分擔(dān)部分市政功能,從而避免了單獨建立綜合管廊對地下空間的侵占。除綜合管廊外,地下環(huán)路建設(shè)所產(chǎn)生的夾空層也可為地下倉儲、地下物流廊道、小型文娛活動場所等提供空間。

        圖3 地下環(huán)路頂部空間分擔(dān)市政功能

        在城市大型交通樞紐區(qū)域設(shè)置地下環(huán)路,可以起到聯(lián)系對外交通、輔助市內(nèi)換乘的作用。此外,地下環(huán)路對周邊商業(yè)起到促進(jìn)作用,表現(xiàn)為:一方面,地下環(huán)路與地下車庫相結(jié)合,可以發(fā)展收費停車、洗車等附屬服務(wù);另一方面,地下環(huán)路通過共享停車資源,串聯(lián)地下空間,可以平衡整片區(qū)域的商業(yè)發(fā)展,實現(xiàn)了不同區(qū)域間客流的調(diào)劑功能。同時,地下環(huán)路在戰(zhàn)時將承擔(dān)一定的人防功能,可以方便物資轉(zhuǎn)移,發(fā)揮防空專業(yè)隊功能。

        2 地下環(huán)路出入口設(shè)置研究

        2.1 地下環(huán)路外出入口設(shè)置研究

        城市地下環(huán)路主線車道數(shù)一般由地下環(huán)路聯(lián)系車位總數(shù)、車庫平均周轉(zhuǎn)率、停車高峰時段及車輛進(jìn)出情況等結(jié)合單車道理論通行能力計算獲得[3]。主線車道數(shù)與環(huán)路聯(lián)系車位總數(shù)、主線設(shè)計車速密切相關(guān)。地下環(huán)路外出入口匝道的通行能力與主線通行能力計算方法相同,但需考慮匝道往往選取較大縱坡,因此單車道實際通行能力計算應(yīng)增加折減系數(shù),通常取0.8,對應(yīng)環(huán)路外出入口匝道理論通行能力見表1[3]。

        表1 地下環(huán)路外出入口匝道理論通行能力

        由于地下環(huán)路外出入口與地面道路相連接,受地面道路整體寬度影響,出入口宜設(shè)置為單車道模式。因此,結(jié)合環(huán)路主線通行能力與外出入口通行能力,可將地下環(huán)路外出入口數(shù)量計算公式修正為:

        式中:N1為環(huán)路出入口數(shù);Qi為地下環(huán)路聯(lián)系的車庫泊位總數(shù);ui為車庫平均泊位利用率,一般取50%~60%;ti為泊位周轉(zhuǎn)率,一般取50%~60%;Pi為車輛進(jìn)出比例系數(shù),一般取2;C1為出入口單車道理論通行能力;n為出入口單向平均車道數(shù),一般取1。

        本文搜集了國內(nèi)已建成與規(guī)劃中的40條地下環(huán)路案例,對部分地下環(huán)路的出入口數(shù)量設(shè)置進(jìn)行統(tǒng)計分析,通過式(1)計算獲得地下環(huán)路出入口理論區(qū)間,與實際地下環(huán)路出入口數(shù)對比(見圖4),分析可得部分地下環(huán)路外出入口數(shù)未達(dá)到理論計算標(biāo)準(zhǔn),其原因可能是地表交通環(huán)境的局限所致。

        圖4 地下環(huán)路外出入口理論計算區(qū)間與實際值分布

        地下環(huán)路外出入口數(shù)量與服務(wù)車位數(shù)之間的關(guān)系見圖5,分析可得,外出入口數(shù)量與服務(wù)車位數(shù)整體成負(fù)指數(shù)分布趨勢,隨著地下環(huán)路服務(wù)車位數(shù)的增多,理論上應(yīng)設(shè)置更多的外出入口,但受制于地面道路的分布情況,外出入口數(shù)量不宜設(shè)置過多。進(jìn)一步從圖中可見,地下環(huán)路外出入口數(shù)量最少為4(2進(jìn)2出),當(dāng)?shù)叵颅h(huán)路服務(wù)車位數(shù)大于10000時,外出入口數(shù)量不宜超過14個(7進(jìn)7出)。

        圖5 地下環(huán)路外出入口數(shù)與服務(wù)車位數(shù)之間的關(guān)系

        由圖6地下環(huán)路外出入口平均間距與服務(wù)車位數(shù)之間的關(guān)系可見,外出入口平均間距與服務(wù)車位數(shù)整體呈指數(shù)關(guān)系分布,隨著地下環(huán)路服務(wù)車位數(shù)的增加,外出入口平均間距隨之減小??紤]到環(huán)路主線車輛的通行效率,外出入口間距不宜過小,國內(nèi)現(xiàn)有地下環(huán)路案例中,外出入口平均間距在150~400m之間。

        圖6 地下環(huán)路外出入口平均間距與服務(wù)車位數(shù)之間的關(guān)系

        地下環(huán)路服務(wù)車位數(shù)通常在5000~20000之間,根據(jù)前述規(guī)律,環(huán)路外出入口合理設(shè)置數(shù)量為5~12個,平均間距為180~350m。在實際工程中應(yīng)綜合考慮周邊環(huán)境的影響,因地制宜布置地下環(huán)路外出入口。

        城市道路根據(jù)其在路網(wǎng)中的地位、交通功能以及對沿線的服務(wù)功能,可以分為快速路、主干路、次干路和支路四個等級。城市快速路設(shè)計速度為80~100km/h,且出入口、交叉點嚴(yán)格控制,因此城市地下環(huán)路的外出入口一般不與快速路相連接[6]。圖7統(tǒng)計了部分地下環(huán)路外出入口連接地面道路等級情況,分析可知,地下環(huán)路外出入口以連接城市次干路為主。城市主干路與地下環(huán)路主線的設(shè)計車速相差較大,車輛進(jìn)出需要較長的加速段,且易造成主干路擁堵。城市支路與地下環(huán)路主線的設(shè)計車速較接近,但支路一般車道數(shù)較少,額外設(shè)置地下環(huán)路出入口將占用有限的路面空間。因此,地下環(huán)路外出入口宜與城市次干路相連接(見圖8)。

        圖7 地下環(huán)路外出入口連接地面道路等級統(tǒng)計

        圖8 地下環(huán)路外出入口布置案例

        地下環(huán)路外出入口在路網(wǎng)中的布置位置對整個路網(wǎng)的服務(wù)水平及地下車庫的疏散能力均有較大影響。通常情況下,為減少對地面道路周邊地塊的影響,地下環(huán)路出入口匝道宜獨立布置,且應(yīng)保持一定間距。

        2.2 地下環(huán)路內(nèi)出入口設(shè)置研究

        現(xiàn)有地下環(huán)路案例中,內(nèi)出入口設(shè)置主要受地下環(huán)路服務(wù)地塊分布情況的影響(見圖9)。內(nèi)出入口通常為雙向行駛,設(shè)置于環(huán)路主線兩側(cè)。當(dāng)主環(huán)內(nèi)出入口過多時,一方面可能提高地下環(huán)路工程造價和施工難度,另一方面也可能對地下環(huán)路主線的通行條件產(chǎn)生不利影響。

        圖9 地下環(huán)路內(nèi)出入口數(shù)與連接地塊數(shù)關(guān)系

        本文總結(jié)了地下環(huán)路內(nèi)出入口與地塊對應(yīng)關(guān)系的3種布置形式,見圖10,對于地塊分布以及地下車庫規(guī)模較均勻的地下環(huán)路,其內(nèi)出入口應(yīng)根據(jù)地塊分區(qū)情況對應(yīng)布置(見圖10(a));當(dāng)?shù)貕K分布較密集、地下車庫規(guī)模較小時(見圖10(b)),間距過短、排列密集的內(nèi)出入口不利于車輛的正常行駛,因此在設(shè)計地下車庫時會采用設(shè)置車庫間聯(lián)絡(luò)通道的方式減少地下環(huán)路內(nèi)出入口的數(shù)量;當(dāng)?shù)叵颅h(huán)路服務(wù)區(qū)間內(nèi)存在較大地塊,單一地下車庫規(guī)模較大時(見圖10(c)),為提升地下車庫內(nèi)車輛到發(fā)效率,可設(shè)置多個內(nèi)出入口,通常設(shè)置2個內(nèi)出入口。

        圖10 地下環(huán)路內(nèi)出入口與地塊對應(yīng)關(guān)系示意

        本文統(tǒng)計了部分地下環(huán)路內(nèi)出入口數(shù)與外出入口數(shù)的對應(yīng)關(guān)系,由圖11可見,地下環(huán)路內(nèi)、外出入口數(shù)量在總體上呈線性變化趨勢。通過案例分析,地下環(huán)路外出入口一般不少于4個(2進(jìn)2出),對應(yīng)內(nèi)出入口數(shù)為11個。因此,地下環(huán)路主線外出入口為4個時,內(nèi)出入口量不宜超過11個。因此,當(dāng)?shù)叵颅h(huán)路內(nèi)外出入口數(shù)比值過小時,一方面可考慮增設(shè)內(nèi)出入口以提高地下車庫的到發(fā)效率;另一方面也可減少外出入口以節(jié)約建設(shè)成本。當(dāng)?shù)叵颅h(huán)路內(nèi)外出入口數(shù)比值過大時,可設(shè)置車庫間聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)而減少內(nèi)出入口的設(shè)置。

        圖11 地下環(huán)路內(nèi)出入口與外出入口數(shù)量關(guān)系

        2.3 地下環(huán)路出入口最小間距設(shè)置研究

        城市地下環(huán)路出入口相對位置關(guān)系見圖12(不考慮雙側(cè)設(shè)置出入口的情況)??偨Y(jié)地下環(huán)路相鄰出入口的交通流特點,獲得“出-出、入-入、出-入、)入-出”四種基本相對關(guān)系,對應(yīng)的出入口安全間距見圖13[7]。

        圖12 地下環(huán)路出入口相對位置關(guān)系示意

        圖13 地下環(huán)路相鄰出入口交通組織關(guān)系

        根據(jù)現(xiàn)有地下道路及城市道路設(shè)計規(guī)程中的要求,出入口間距應(yīng)考慮安全停車視距、接入口識別視距、交通標(biāo)志設(shè)置距離以及車輛變道距離等因素,通常情況下以駕駛員反應(yīng)時間來確定最小間距[2]。根據(jù)國內(nèi)相關(guān)規(guī)范中對駕駛員辨認(rèn)標(biāo)志以及汽車移向臨近車道所需時間的規(guī)定,參考美國各州公路工作者協(xié)會對駕駛員辨認(rèn)標(biāo)志反應(yīng)時間的控制標(biāo)準(zhǔn),取10s為最低反應(yīng)時間。

        對于“出-出”、“入-入”兩種形式出入口,采用正常行駛速度下10s時間的行駛距離作為最小間距控制標(biāo)準(zhǔn),對于“出-入”、“入-出”兩種形式出入口,可分別取標(biāo)準(zhǔn)值的0.5倍與1.5倍。如圖12所示,由于內(nèi)出入口多為雙向車道設(shè)置,實際地下環(huán)路中相鄰出入口交通組織關(guān)系多為“出-出、入-入、入-出”三種模式。通過調(diào)查,相鄰內(nèi)出入口之間“入-出”模式較少,且當(dāng)車輛從車庫出發(fā)后立即進(jìn)入相鄰內(nèi)車庫時,其行駛速度較低。因此,相鄰內(nèi)出入口的最小間距取值可僅考慮“出-出”、“入-入”交通模式。通過計算,本文得出地下環(huán)路主線出入口最小間距設(shè)計建議值見表2。

        表2 地下環(huán)路主線出入口最小間距設(shè)計建議值 單位:m

        3 結(jié) 論

        城市地下環(huán)路將區(qū)域內(nèi)地下車庫串聯(lián)在一個閉環(huán)之內(nèi),共享停車資源,為車輛提供最后一公里點對點服務(wù),顯著提高車輛進(jìn)出地下車庫的效率,同時減小對地面交通的影響。目前,城市地下環(huán)路仍存在出入口設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,環(huán)路整體利用率未達(dá)預(yù)期等問題。本文基于文獻(xiàn)調(diào)研與案例分析,在總結(jié)城市地下環(huán)路特點及功能的基礎(chǔ)上,揭示了地下環(huán)路內(nèi)、外出入口設(shè)置的特性,對出入口數(shù)量、布局及最小間距等指標(biāo)提出建議,相關(guān)結(jié)論如下:

        (1)城市地下環(huán)路具有整合停車資源、分流地面交通、集散車輛到發(fā)、保障極端環(huán)境下交通正常運行等作用,同時在市政、樞紐、商業(yè)、人防等方面發(fā)揮獨特功能,為城市地下空間建設(shè)提供了新思路。

        (2)本文給出外出入口數(shù)量與環(huán)路服務(wù)車位數(shù)之間的預(yù)測公式,對不同規(guī)模地下環(huán)路的外出入口數(shù)量提出合理建議,提出地下環(huán)路外出入口數(shù)宜控制在4~14之間,且以連接地面次干路為主布置。

        (3)地下環(huán)路內(nèi)出入口設(shè)置主要受地塊數(shù)量及布局的影響,同時需考慮內(nèi)出入口與外出入口之間的數(shù)量關(guān)系。通過回歸分析給出地下環(huán)路內(nèi)出入口數(shù)的合理取值區(qū)間,當(dāng)不滿足于外出入口的數(shù)量關(guān)系時,可考慮設(shè)置車庫間聯(lián)絡(luò)道或增加單一車庫的出入口的形式,將地下環(huán)路內(nèi)出入口總數(shù)控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

        (4)基于現(xiàn)有設(shè)計規(guī)范對道路交叉口的最小間距規(guī)定,結(jié)合地下環(huán)路的交通及布局特點,給出了城市地下環(huán)路出入口的最小間距建議值。

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