劉佳

摘 要：城市道路的出入口是沿線單位在路段上的開口，車輛在進(jìn)出時(shí)會(huì)進(jìn)行減速、加速、換道和轉(zhuǎn)向等行為，這些行為可能會(huì)影響路段通行，造成交通擁堵等問題。由于物流園內(nèi)其車輛的特殊性（大型車輛為主），其出入口的通行問題需要特別重視。文章旨在通過研究物流園出入口的通行能力，分析是否需要對出入口進(jìn)行優(yōu)化。為此，我們基于交通流動(dòng)力學(xué)原理建立了模型，并對模型進(jìn)行了優(yōu)化，以計(jì)算出實(shí)際通行能力。接著，應(yīng)用該模型對蘭州國際港務(wù)區(qū)保稅物流園進(jìn)行了交通組織優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)例研究。

關(guān)鍵詞：物流園；出入口；交通組織；蘭州國際港務(wù)區(qū)

中圖分類號：F224；F299.24文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.10.015

Abstract： The entrance to and exit from urban roads is the opening of units along the road section. Traffic slows down， accelerates， changes lanes and swerves in and out of urban roads. These behaviors may affect traffic on road sections， causing problems such as traffic congestion. Due to the particularity of vehicles in the logistics park （mainly large vehicles）， the problem of access to and exit from the park needs more attention than others. In this paper， the access capacity of the logistics park is studied to see if the target access needs to be optimized. The actual traffic capacity is caculated， based on the traffic flow dynamics principle to establish and optimize the model. The traffic organization optimization design of bonded logistics park in Lanzhou International Port Area is carried out by using the model.

Key words： logistics park; entrance and exit; transport organization; Lanzhou International Port Area

1 ? ?出入口設(shè)置

1.1 ? ?出入口類型

道路出入口是與相交支路、小路或者路旁單位、商場、小區(qū)、醫(yī)院等的連接口，根據(jù)出入口所處的位置和道路條件等分為三種類型[1]：直接開口型、前沿服務(wù)道路型、內(nèi)部服務(wù)道路型。

1.1.1 ? ?直接開口型

該類型是直接在道路上開口連接，方便車輛匯入道路，路線短捷，方向明確。在車流量較小的次干路和支路采取此種方式較好，若在交通量大的主干道上采用此種開口方式，容易引起該路段擁堵。

1.1.2 ? ?前沿服務(wù)道路型

該類型是在拓寬的聯(lián)絡(luò)道上，車輛通過輔道進(jìn)出。這種方式可以將目標(biāo)運(yùn)行車輛和原有車流相分離，既保證了原車流的平穩(wěn)運(yùn)行，又能方便目標(biāo)車輛進(jìn)出，但是此種方式對開口位置有較高的要求，需要有足夠的空間來設(shè)置聯(lián)絡(luò)道和輔道。

1.1.3 ? ?內(nèi)部服務(wù)道路型

該類型需新建進(jìn)出口支路，將一定范圍內(nèi)的多個(gè)出入口設(shè)置在支路上，主線只與新建支路相連接。這種開口類型適合于短距離內(nèi)有多個(gè)出入口且有足夠的空間新建支路，只需在主干道一次開口就可滿足多個(gè)出入口車輛進(jìn)出的需求。

1.2 ? ?出入口位置

1.2.1 ? ?出入口位置的選取

沒有出入口時(shí)，道路上行駛的車流除遇到交叉口外，基本都是連續(xù)流，在出入口處，轉(zhuǎn)向、減速、加速、變道等行為都會(huì)使原本的連續(xù)流變?yōu)殚g斷流，從而影響道路的通行能力。根據(jù)《城市綜合交通體系規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)》[2]（ GB/T 51328—2018）中的規(guī)定：主干路、次干路中出入口間距不宜小于500m。此外，考慮到車輛行駛速度和駕駛行為的不同，在不同等級的道路上出入口間距設(shè)置略有不同，具體應(yīng)結(jié)合實(shí)例進(jìn)行計(jì)算。

1.2.2 ? ?影響因素

1.2.2.1 ? ?道路

道路等級和道路線性條件等決定道路的設(shè)計(jì)車速，車速影響車輛進(jìn)出時(shí)所需的距離，從而對間距產(chǎn)生影響。

1.2.2.2 ? ?交通運(yùn)行特性

這里主要指車流量，在不同流量的道路，車輛的運(yùn)行特性不同，如車流量大的路段，變道、轉(zhuǎn)向等行為的制約性越強(qiáng)，就需要有更充足的距離來完成這些行為。此外，路段上的人流和非機(jī)動(dòng)車流的情況，亦會(huì)對其有影響。

1.2.2.3 ? ?周圍環(huán)境

道路周圍土地的使用狀況、安全狀態(tài)、土地性質(zhì)以及設(shè)施設(shè)置等問題也在不同程度上影響著駕駛行為，在選擇位置時(shí)都要考慮這些因素。

1.2.2.4 ? ?駕駛員和車輛

駕駛員和車輛的個(gè)體差異，在位置選取時(shí)也要加以考慮。如駕駛員的心理和生理因素、車輛尺寸、車輛類型等。

1.3 ? ?出入口寬度

除了上面提到的出入口位置和間距，在出入口上還需要考慮到其寬度。出入口的寬度應(yīng)滿足該地車輛的通行需求和轉(zhuǎn)彎需求，那么，確定寬度時(shí)就要考慮到進(jìn)出車輛的類型、車輛尺寸、流量、交通組織方式等。為降低進(jìn)出車流對主線車流的影響，進(jìn)出口車道數(shù)不能大于一條，故單向車道寬度宜5～7m，雙向車道宜7～11m。

1.4 ? ?出入口交通組織方式

對于不設(shè)置信號燈的出入口，出入口交通組織方式有允許左轉(zhuǎn)進(jìn)出和右進(jìn)右出兩種。

1.4.1 ? ?允許左轉(zhuǎn)進(jìn)出

此種交通組織方式是可在道路上左轉(zhuǎn)，左轉(zhuǎn)交通產(chǎn)生的交通沖突點(diǎn)較多，容易引起交通阻塞，形成交通隱患。適合交通量不大的支路，進(jìn)出時(shí)方向明確、路線短捷。但也要考慮到道路寬度和進(jìn)出車輛類型，以免道路寬度和轉(zhuǎn)彎半徑不匹配，導(dǎo)致轉(zhuǎn)彎困難。若道路幾何條件允許，也可設(shè)置左轉(zhuǎn)待行區(qū)，提高安全性和道路通行效率。

1.4.2 ? ?右進(jìn)右出

這種方式禁止車輛左轉(zhuǎn)，有效減少了左轉(zhuǎn)車流與主線交通的沖突點(diǎn)，尤其在車流量大的路段，可以很大程度上減少對主線交通的影響，然而，由于車輛需要繞行，這種方式會(huì)增加上下游掉頭開口和交叉口的交通壓力。因此，該方式適用于主線交通量大，且左轉(zhuǎn)交通需求不高的出入口。在設(shè)置時(shí)，還需考慮整個(gè)路段上下游的交通狀況和車輛類型等因素。

1.5 ? ?交通設(shè)施

為出入口設(shè)置合理的交通設(shè)施可以提高其安全性和通行能力。在條件允許的情況下，應(yīng)盡可能地設(shè)置完整合理的相關(guān)設(shè)施，如標(biāo)志、標(biāo)線等。這些設(shè)施可以指示駕駛員安全進(jìn)出出入口，并降低事故的發(fā)生率。在設(shè)置交通設(shè)施時(shí)，應(yīng)根據(jù)出入口的具體情況和使用需求進(jìn)行考慮，并確保這些設(shè)施符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

2 ? ?出入口通行能力優(yōu)化研究

2.1 ? ?通行能力分析

從上一部分的分析中可知，對出入口的優(yōu)化主要涉及兩個(gè)方面：通行能力的優(yōu)化和設(shè)置合理完善的交通設(shè)施。在這部分，我們將重點(diǎn)研究出入口的通行能力優(yōu)化問題。在出入口處，主要存在兩種交通行為：分流離開主線和合流進(jìn)入主線。在分流時(shí)，車輛需減速、變道或轉(zhuǎn)向等；在合流時(shí)，車輛需轉(zhuǎn)向、變道、加速等。這些交通行為主要影響的是主線外側(cè)車流，在分離和匯合時(shí)會(huì)形成分流點(diǎn)、合流點(diǎn)以及沖突點(diǎn)，從而導(dǎo)致行車效率降低，車流量大的時(shí)候容易發(fā)生擁堵，且存在安全隱患。

2.2 ? ?通行能力模型

對于出入口通行能力的研究，采用交通流動(dòng)力學(xué)原理建立模型，模型建立是以交通流連續(xù)方程為基礎(chǔ)，進(jìn)行積分變換后得到交通流運(yùn)動(dòng)微分方程，然后對于出入口通行時(shí)的兩種狀態(tài)：分流和合流，分別建立相應(yīng)的通行能力模型。

根據(jù)連續(xù)方程：

其中：φ表示密度，v表示速度，t表示時(shí)間，x表示位置。

在實(shí)際道路上時(shí)刻都有車輛運(yùn)行，故需考慮車流產(chǎn)生率k，另外行駛速度、流量還有密度之間存在函數(shù)關(guān)系，進(jìn)行微分變換后，可得到交通流的運(yùn)動(dòng)微分方程：

其中：q表示流量，K表示流量產(chǎn)生率。

對式（1）和式（2）組方程組，并求解該方程組，設(shè)a為波速系數(shù)（0≤a<1），b為匯入率（b≥0），m為物流園進(jìn)出流量。對于出入口通行時(shí)的兩種情況分別進(jìn)行計(jì)算。

2.2.1 ? ?合流時(shí)

將出入口連接處的流量為上游外側(cè)車道q1與物流園進(jìn)出流量m之和用Q表示，我們所研究的通行能力，就是路段承載Q這個(gè)量的能力，并把這里的密度范圍延伸到自由速度vf下的密度，則：

2.2.2 ? ?分流時(shí)

同樣地，分流時(shí)的通行能力為上游流量與物流園進(jìn)出流量之差，則：

Q=0.25avfφje-b。

2.3 ? ?模型優(yōu)化

上述模型是在理想狀態(tài)下建立的，不涉及相應(yīng)的影響因素。在實(shí)際道路中，相關(guān)影響因素都需要考慮。所以，對上述模型進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化方法中加入?yún)?shù)φ，φ的估計(jì)值模型為

其中：α1，2，...，n為影響因素的相對權(quán)重，β1，2，...，n為影響因素的修正系數(shù)。故，優(yōu)化后的模型為

3 ? ?物流園出入口交通組織優(yōu)化實(shí)例研究

3.1 ? ?蘭州國際港務(wù)區(qū)保稅物流中心（下稱“保稅物流園”）項(xiàng)目概況

3.1.1 ? ?蘭州國際港務(wù)區(qū)概況

蘭州國際港務(wù)區(qū)位于西固區(qū)新城鎮(zhèn)，地處蘭州、西寧、銀川三個(gè)省會(huì)城市共生帶的中間位置，距蘭州市區(qū)42公里，距西寧150公里，距銀川465公里，是國家規(guī)劃建設(shè)的綜合交通樞紐，也是甘肅與國內(nèi)、國際交流的重要窗口和門戶。蘭州國際港務(wù)區(qū)作為甘肅省“十三五”發(fā)展、形成對外開放新格局和實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略地位提升的“標(biāo)志性工程”，是蘭州市的“一號工程”。蘭州國際港務(wù)區(qū)內(nèi)有隴海線、蘭新線、蘭青線、包蘭線四大鐵路干線交匯點(diǎn)，是新亞歐大陸橋中國段的門戶，屬于全國城鎮(zhèn)體系9大綜合交通樞紐、21個(gè)物流節(jié)點(diǎn)、18個(gè)鐵路集裝箱中心站之一。

3.1.2 ? ?保稅物流園交通概況

蘭州國際港務(wù)區(qū)保稅物流中心B型項(xiàng)目用地西臨T813#規(guī)劃道路，南接T838#規(guī)劃道路，東靠S833#規(guī)劃道路，北側(cè)為東川貨場及規(guī)劃建設(shè)的多式聯(lián)運(yùn)中心。

3.1.3 ? ?保稅物流園主出入口概況

物流園主出入口設(shè)置在S833#城市道路旁，總寬度72米，規(guī)模為6出6進(jìn)，其中5進(jìn)5出服務(wù)于保稅物流區(qū)，其余一進(jìn)一出服務(wù)于快檢中心。主出入口設(shè)施包括貨物進(jìn)出口專用通道（貨車通道、客車通道、人員通道）電子閘門放行系統(tǒng)、車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、單位識(shí)別系統(tǒng)、電子地磅系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，主出入口與驗(yàn)放部門實(shí)行聯(lián)網(wǎng)。

3.2 ? ?保稅物流園出入口現(xiàn)狀通行能力研究

保稅物流園主要有三個(gè)出入口，分別是主出入口、出入口1和出入口2，主出入口是項(xiàng)目中心，供項(xiàng)目B型保稅倉儲(chǔ)區(qū)（圖1中紫色區(qū)域）車輛通行，出入口1供普通倉儲(chǔ)區(qū)（圖1中綠色區(qū)域）車輛通行，出入口2供冷凍倉儲(chǔ)區(qū)車輛通行。

3.2.1 ? ?主出入口通行能力分析

目前，主出入口通行的車輛并不多，只有個(gè)別大型車輛和小型車輛（工作人員車輛）會(huì)經(jīng)過此處。這是因?yàn)锽型保稅倉儲(chǔ)區(qū)還未達(dá)到正常使用情況。連接城市道路為S833#，是城市主干道，設(shè)計(jì)車速40km/h，雙向6車道，設(shè)有中央分隔帶，道路設(shè)施主要包括地面標(biāo)線、路燈等，該出入口為無控制出入口，采用允許左轉(zhuǎn)的交通組織方式。主出入口與北交叉口的距離為450m，與南交叉口的距離為320m。

3.2.2 ? ?出入口1通行能力分析

出入口1為2進(jìn)2出，與次干路相連接，設(shè)計(jì)車速30km/h。距離南交叉口150m、西交叉口280m。主要通行車輛為大型車，次干路為雙向6車道，設(shè)有中央分隔帶。采用無控制允許左轉(zhuǎn)的交通組織方式。

3.2.3 ? ?出入口2通行能力分析

此出入口為目前通行車輛最多的出入口，供冷凍倉儲(chǔ)區(qū)車輛通行，通行車輛為冷藏車。出入口2與北交叉口的距離為100m，與南交叉口的距離為740m，與主出入口的距離為350m，連接道路與主出入口，采用無控制允許左轉(zhuǎn)的交通組織方式。

3.3 ? ?保稅物流園通行能力研究

設(shè)計(jì)車速為40km/h的基本通行能力是1 650pcu/h，設(shè)計(jì)通行能力為1 300pcu/h；設(shè)計(jì)車速為30km/h的基本通行能力是1 600pcu/h，設(shè)計(jì)通行能力為1 300pcu/h。保稅物流園連接道路的三個(gè)出入口設(shè)計(jì)車速為40km/h和30km/h，雖然道路等級和設(shè)計(jì)車速不同，但均為雙向6車道，通行車輛均以大型貨車為主，且設(shè)計(jì)通行能力一致，因此合并計(jì)算實(shí)際通行能力。

3.4 ? ?保稅物流園實(shí)際通行能力計(jì)算

根據(jù)對物流園出入口2進(jìn)行交通調(diào)查基本計(jì)算后，可得匯入率b=0.58，自由流速度vf=80km/h，自由流密度φj=11（pcu·（km·ln）-1），波速系數(shù)a=0.76。車道寬度為3.75m，大型車比例為91%，小型車比例為9%，設(shè)計(jì)車速為40km/h，將參數(shù)代入公式（6）和（7）中，可得C合為1 187pcu/h，C分為1 046pcu/h。對比規(guī)范中規(guī)定的設(shè)計(jì)通行能力，實(shí)際通行能力略低。

3.5 ? ?保稅物流園交通組織優(yōu)化設(shè)計(jì)

據(jù)上節(jié)分析，保稅物流園出入口的實(shí)際通行能力低于設(shè)計(jì)通行能力，為提高其出入口通行能力，進(jìn)行交通組織設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)思路主要針對交通組織方式優(yōu)化和出入口交通設(shè)施優(yōu)化兩方面。

3.5.1 ? ?保稅物流園出入口交通組織方式優(yōu)化

保稅物流園共有3個(gè)出入口，連接道路分別為主干道S833#和次干道，均為雙向6車道，道路橫斷面為兩塊板，設(shè)有中央分隔帶，但在出入口處沒有分隔帶。車輛進(jìn)出均允許左轉(zhuǎn)。圖2所示為出入口沖突狀況，有3個(gè)沖突點(diǎn)、2個(gè)分流點(diǎn)和2個(gè)合流點(diǎn)。出入口通行車輛主要為大型車，車輛最小長度為9m，寬度為2.6m，轉(zhuǎn)彎半徑在9～18m，S833#道路為雙向6車道，車道寬度為3.75m，中央分隔帶寬度為4m，由此可計(jì)算，車輛長度大于10m時(shí)，左轉(zhuǎn)行駛可到中央分隔帶，若長度更長則會(huì)影響對向車道，在此種情況下，左轉(zhuǎn)沖突增加。目前，3個(gè)出入口交通量都不大，左轉(zhuǎn)時(shí)對道路交通的影響不明顯，但交通量增加或者超過10米的車輛同時(shí)進(jìn)出，則會(huì)造成路段通行能力降低和出入口車輛排隊(duì)長度增加的問題。

3.5.1.1 ? ?單個(gè)出入口交通組織優(yōu)化

出入口2和主出入口的間隔350m，出入口2與北交叉口間隔100m，出入口1距離南交叉口150m、西交叉口280m。由于主出入口和出入口2間距較近且出入口2與交叉口的距離剛好滿足規(guī)范的最低要求，因此，我們將主出入口和出入口2的交通組織方式改為右進(jìn)右出。采用此種方式后，消除了交通沖突點(diǎn)，分合流點(diǎn)各1個(gè)。優(yōu)化前后交通沖突對比如圖2所示：出入口1的交通組織方式仍為允許左轉(zhuǎn)，不過需在中央分隔帶處設(shè)置左轉(zhuǎn)輔助車道，如圖3b所示增加轉(zhuǎn)向車輛通行空間的同時(shí)不影響對向車道車輛行駛。

3.5.1.2 ? ?物流園交通組織優(yōu)化

保稅物流園對外交通如圖3a所示主要通過109國道集散，車輛集中在北交叉口。南交叉口的南和東方向道路正在建設(shè)中，建成后車輛可以通過南交叉口前往109國道。為了優(yōu)化保稅物流園交通組織設(shè)計(jì)，我們采取了如圖3b所示的措施：主出入口和出入口2采取右進(jìn)右出的方式，左轉(zhuǎn)車輛可通過南交叉口掉頭左轉(zhuǎn)或者通過繞行西交叉口實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)。出入口1采取允許左轉(zhuǎn)的方式，車輛可以通過南交叉口或西交叉口到達(dá)北交叉口。當(dāng)在建道路通車使用后，我們將去除南交叉口的左轉(zhuǎn)掉頭通道，左轉(zhuǎn)方向車流可以通過南交叉口直接到達(dá)109國道，從而緩解北交叉口的交通壓力。

3.5.2 ? ?保稅物流園交通設(shè)施優(yōu)化設(shè)計(jì)

保稅物流園道路除了道路標(biāo)線和交叉口信號燈等基礎(chǔ)設(shè)施外，再無其他交通設(shè)施，這顯然不夠完善。需要進(jìn)一步建設(shè)和完善交通設(shè)施。為此，根據(jù)前文所做的交通組織優(yōu)化設(shè)計(jì)，我們提出了出入口周圍交通設(shè)施的優(yōu)化方案，如圖4所示。優(yōu)化方案包括在出入口2和主出入口處設(shè)置中央分隔欄，并取消出入口2的行人過街設(shè)施，同時(shí)在主出入口處設(shè)置行人過街設(shè)施。此外，對北交叉口進(jìn)行渠化設(shè)計(jì)，南交叉口設(shè)置掉頭標(biāo)志。以引導(dǎo)車流暢通。同時(shí)，在南交叉口設(shè)置掉頭標(biāo)志，方便車輛調(diào)頭。這些優(yōu)化措施將有效改善保稅物流園的交通環(huán)境，提升交通運(yùn)行效率和安全性。

具體設(shè)計(jì)見圖5。

4 ? ?結(jié) ? ?語

本文研究了物流園出入口的交通組織優(yōu)化問題，首先，對物流園出入口設(shè)置的相關(guān)問題進(jìn)行了研究，包括間距和影響因素等。接著，通過研究出入口的通行能力，建立了交通流動(dòng)力學(xué)模型，并考慮了通行能力的影響因素，利用優(yōu)化參數(shù)對模型進(jìn)行了優(yōu)化。然后，以蘭州國際港保稅物流園為例，通過優(yōu)化模型計(jì)算實(shí)際通行能力，發(fā)現(xiàn)其低于設(shè)計(jì)通行能力。最后，結(jié)合保稅物流園的交通現(xiàn)狀，對3個(gè)出入口進(jìn)行了交通組織優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了其通行能力。本文提出的方法和研究結(jié)果對其他物流園的出入口交通組織優(yōu)化具有一定的借鑒意義。

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