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        尤溪洲南橋頭交通擁堵改善方案研究

        2023-12-04 08:29:00
        城市道橋與防洪 2023年11期
        關鍵詞:尤溪閩江交織

        林 娟

        (福州市規(guī)劃設計研究院集團有限公司,福建 福州 350003)

        0 引 言

        2021 年,福州市城區(qū)骨干路規(guī)劃總長約598 km,規(guī)劃呈東強西弱布局,貫通性通道較少。截至目前,已建成約532 km 骨干路,部分已建成的骨干路存在功能亂、節(jié)點堵、通道疊加等問題。如圖1 所示,二環(huán)范圍內,以象山隧道、尤溪洲南橋頭為重要的擁堵點[1]。

        圖1 福州市高峰擁堵情況

        尤溪洲大橋橫跨福州市閩江北港,是二環(huán)快速路上的一座過江大橋,北經高架橋至臺江區(qū)西二環(huán)南路,南達倉山區(qū)浦上大道,為福州二環(huán)路上的一個樞紐橋梁。尤溪洲大橋是福州市推進“東擴南進西拓”城市發(fā)展戰(zhàn)略的重要工程,是全市最繁忙的交通干道。

        尤溪洲閩江大橋由北引橋、主橋、南引橋3 部分組成,建成于2003 年,全長1 240 m,主橋橋面寬30.5 m,雙向6 車道。尤溪洲大橋南橋頭地處閩江大道、浦上大道、南二環(huán)交會路口,是多個方向車流匯集區(qū),是重要的進出城通道,又是過江重要通道,隨著福州城市的不斷拓展和交通量的提高,該點已逐漸形成常態(tài)化的交通擁堵,被稱為“市區(qū)第一大堵點”。因此,尤溪洲南橋頭交通擁堵改善方案研究就顯得尤為重要。

        1 現(xiàn)狀交通運行情況與存在問題

        1.1 宏觀分析

        目前,跨閩江道路橋梁10 座。福州市過江交通需求大,跨閩江車輛日均48.8 萬輛。如圖2 所示,根據各橋梁的通行能力與車流量,尤溪洲大橋為全市跨閩江流量最大的通道,占比約18%,交通處于過飽和狀態(tài);解放大橋、閩江大橋、三縣洲大橋處于飽和狀態(tài);金山大橋經過前期工程拓寬為雙向8 車道,交通擁堵情況明顯得到緩解,早晚高峰運行順暢。從路網結構方面看,橋梁平均間距2.4 km,分流路徑少。總體呈現(xiàn)供給少,需求大,間距大的特征。

        圖2 跨閩江運行流量圖

        從路網結構上看,尤溪洲大橋功能疊加,是浦上大道、南二環(huán)路和閩江大道三個方向交通流進出城的最短路徑。如圖3 所示,尤溪洲南橋頭立交缺少快速轉換浦上大道、南二環(huán)、閩江大道至金山大橋車流的匝道,需通過平面交叉口繞行至金山大橋,行程時間長,效率低,導致無法分流尤溪洲大橋進城交通。

        圖3 南二環(huán)、浦上往金山大橋過江路線

        1.2 微觀分析

        根據道路流量檢測設備數(shù)據,尤溪洲大橋南橋頭南往北和北往南全天流量相差不大,但是擁堵情況卻截然不同。從圖4 可以看出,尤溪洲南往北方向擁堵時段從7 點持續(xù)到10 點,晚高峰為14 點至19點。北往南方向大部分時間均處于基本通暢。

        圖4 尤溪洲大橋交通流量與擁堵狀況

        從圖5 和圖6 可以看出,北往南方向主要車流明確,不存在交織點。而南橋頭南往北為多股匝道車流匯聚:浦上大道、南二環(huán)路和閩江大道三個方向6車道匯入尤溪洲大橋橋面3 車道,車道數(shù)不匹配,合流段車流交織嚴重,交通運行效率低。

        圖5 尤溪洲大橋南橋頭匝道晚高峰流量分布圖

        圖6 現(xiàn)有交織區(qū)示意圖(單位:m)

        2 提升改造策略

        尤溪洲大橋為城市重要的干道,其改造方案影響面較大。因此,整體提升改造策略應從宏觀疏散功能、微觀疏解交織嚴重與提升通行能力多個角度出發(fā),制定適應城市交通需求、工程經濟、施工影響小的方案[2]。

        如圖7 所示,從宏觀角度出發(fā),福州市近期規(guī)劃實施的金山大道快速化、金山大橋西橋頭立交改善、工業(yè)北路延伸段、象山隧道改造等項目,緩解西二環(huán)的通道即將形成,對尤溪洲南橋頭進行適當?shù)奶嵘脑?,可以快速分流通過尤溪洲過江往西片區(qū)的交通量至金山大道。

        圖7 構建分流尤溪洲大橋西通道

        從微觀角度出發(fā),尤溪洲大橋南橋頭南往北引橋部分主要的問題是6 車道變至3 車道,合流長度僅為210 m,急劇的連續(xù)合流嚴重干擾了主線交通,使通行能力顯著下降,針對這一問題,可以通過對橋梁實行局部加寬改造,予以優(yōu)化。

        3 改造方案

        如圖8 所示,從宏觀和微觀兩個方面對改造方案進行研究討論,提出三大改造措施。

        圖8 總體改造方案示意圖

        3.1 宏觀路網提升方案

        從宏觀角度上,分解尤溪洲大橋壓力,快速分流尤溪洲大橋進城壓力至金山大橋,需要提升尤溪洲南橋頭與南二環(huán)、浦上大道、閩江大道的節(jié)點功能轉換,并提升閩江大道通行能力,減少信號燈對進城交通的延誤。

        3.1.1 完善尤溪洲南立交功能,分流尤溪洲過江往西片區(qū)的交通量

        尤溪洲大橋南橋頭為五路交叉口,現(xiàn)狀南立交通過立交主線和匝道將二環(huán)路和浦上大道三個方向交通聯(lián)系,閩江大道兩個方向通過地面平交口進行交通聯(lián)系,同時在主橋方向加一對下地匝道。

        為了達到南二環(huán)快速路連接閩江大道的功能,根據現(xiàn)狀用地與道路條件,分別按隧道、高架和尤溪洲南橋頭立交新增匝道方式進行方案比較。

        (1)隧道方案

        如圖9 所示,與既有南二環(huán)快速路行車路線一致,利用市政綠化、河道空間在南二環(huán)主線開口增設一條2 車道匝道,下穿閩江大道、浦上大道,至閩江大道愛琴海附近,隧道最大縱坡5%,匝道長度1.2 km。該方案選線不增加原有的尤溪洲大橋南橋頭立交功能,空間較為節(jié)省,基本不涉及拆遷,景觀影響小。但該方案與現(xiàn)狀摩擦樁基礎最小凈距僅1.5 m,支護及施工十分困難,工程風險大。

        圖9 隧道方案與存在問題示意圖

        (2)高架方案

        如圖10 所示,與既有南二環(huán)快速路行車路線一致,利用市政綠化、河道空間在南二環(huán)主線開口增設一條2 車道匝道,上跨洋洽河、閩江大道、浦上大道,至閩江大道愛琴海附近,匝道最大縱坡5%,長度1.2 km。但高架方案需在洋洽河中落墩,涉及長度120 m,橋墩阻水、高架線位緊鄰既有小區(qū),景觀效果差。

        圖10 高架方案示意圖

        (3)匝道方案

        尤溪洲南橋頭立交新增匝道方案,是利用現(xiàn)狀南二環(huán)至浦上大道的匝道拼寬接出一個G 匝道接主線橋(至閩江大道),實現(xiàn)南二環(huán)至閩江大道的轉換,考慮浦上大道分流尤溪洲大橋交通流量需求,在浦上大道由南往北方向的高架橋上拼寬接出一個J 匝道,接新建G 匝道,實現(xiàn)浦上大道左轉至閩江大道的功能(見圖11)。

        圖11 南橋頭立交新增匝道與閩江大道下穿隧道方案示意圖

        經過比較,三個方案均能快速將通過尤溪洲過江往西片區(qū)的交通量分流至金山大道,但隧道與高架方案存在工程風險大、景觀影響大的缺點,匝道方案雖通行能力低于另外兩個方案,但施工難點少、景觀和社會影響小,經綜合考慮推薦采用匝道方案。

        3.1.2 閩江大道快速化提升

        閩江大道紅線寬度50 m,現(xiàn)狀雙向6 車道,人非共板布置,浦上大道至金山大道段2 km 長,沿線有鳳崗路、金祥路交叉口,為保證分流尤溪洲大橋,應提升閩江大道的通行能力。考慮到閩江大道毗鄰閩江,景觀要求比較高,采用雙向4 車道隧道下穿鳳崗路(見圖8),金祥路T 型交叉口采用平B1 類型交叉口(干路中心隔離、支路只準右轉),形成尤溪洲大橋和金山大橋之間的快速連接通道。

        3.2 微觀節(jié)點改造方案

        從微觀節(jié)點改造方面,應著重兼顧施工、工程造價、慢行交通需求等影響,提出經濟、可行的緩沖區(qū)優(yōu)化方案。調整現(xiàn)狀尤溪洲大橋南橋頭多個方向車流匯集、合流段短的問題。

        3.2.1 方案一:局部拉伸交織區(qū)

        如圖12 和圖13 所示,方案一通過局部改造橋面非機動車道,沿閩江大道上橋匝道交織車道加長一段,新建一段慢行橋,交織區(qū)長度較現(xiàn)狀的210 m提升至390 m。6 車道變至5 車道160 m,5 車道變至4 車道50 m,4 車道變至3 車道180 m。

        圖12 方案一與現(xiàn)狀斷面對比示意圖(單位:cm)

        圖13 方案一交織區(qū)示意圖(單位:m)

        3.2.2 方案二:大范圍拉長交織區(qū)

        如圖14 和圖15 所示,方案二在現(xiàn)有交織段拼寬慢行橋,交織段改為4 車道,延伸至水面,更大程度拉長交織區(qū)長度,較現(xiàn)狀的210 m 提升至495 m。6 車道變至5 車道175 m,5 車道變至4 車道175 m,4 車道變至3 車道175 m。

        圖14 方案二與現(xiàn)狀斷面對比示意圖(單位:cm)

        圖15 方案二交織區(qū)示意圖(單位:m)

        3.2.3 方案三:完全擴容提升

        如圖16 和圖17 所示,方案三取消原有橋面非機動車道,另行修建慢行橋,機動車拓寬為8 車道,同時增設非機動車及行人過江景觀橋。

        圖16 方案三與現(xiàn)狀斷面對比示意圖(單位:cm)

        圖17 方案三交織區(qū)示意圖(單位:m)

        4 方案評價

        從路網層面上來看,使用國際通用的宏觀交通軟件EMME[3],對尤溪洲南橋頭引橋部分節(jié)點改善,采用交通改善和工程方案2 個維度進行評價,其中交通改善情況采用微觀交通軟件VISSIM[4-5]。

        4.1 宏觀路網方案評價

        如圖18 所示,隨著分流快速化至金山大橋通道的構建,將緩解尤溪洲大橋—北江濱大道走廊交通壓力。尤溪洲大橋交通量下降了540 pcu/h,下降比例達到4.5%,基本分流至金山大橋。金山大橋為雙向8 車道,服務水平提升至C 級,運行仍較為順暢,具體見表1。

        表1 有無快速化通道方案周邊道路交通對比表 單位:pcu/h

        圖18 有無快速化通道至金山大橋對比圖(紅色為快速化方案)

        4.2 微觀節(jié)點方案評價

        微觀節(jié)點方案從交通改善和工程方案經濟指標2 個維度進行評價。

        4.2.1 交通改善

        交通改善采用VISSIM 軟件進行仿真評價。如圖19 所示,經VISSIM 微觀仿真,相較于現(xiàn)狀方案,整體路網指標體系順序:方案三>方案二>方案一>現(xiàn)狀。

        圖19 各方案仿真效果

        仿真結果如表2 所示,現(xiàn)狀整體運行速度22.1 km/h,車均延誤超過1 min。

        表2 微觀仿真路網指標改善情況

        方案一相較現(xiàn)狀:沿閩江大道上橋匝道交織車道加長一段后,整體路網平均車速提升至30.2 km/h,提速36.7%,延誤減至38.9 s,通行能力提升至5 900 pcu/h,通行能力提高13.5%。

        方案二相較現(xiàn)狀與方案一:交織段交織長度增加后,整體運行速度運行進一步增加,速度提升至31.7 km/h,提速43.7%。整體車均延誤減至35.6 s,隨著交織段的正常,地面輔路上橋后變道空間正常,提速明顯升至20.1 km/h,通行能力提升至6 100 pcu/h,通行能力提高15.4%。

        方案三相較現(xiàn)狀與方案一、二:機動車拓寬為8車道,同時增設非機動車及行人過江慢行景觀橋。沖突區(qū)域減少,交織長度擴大,速度大幅提升至41.7 km/h,車均延誤4.9 s,堵點基本消失。通行能力大幅提升至7 600 pcu/h,通行能力提高46.2%。

        綜上,方案一和方案二提升效果差不多,改善后仍存在交織導致的擁堵,通行能力為6 100 pcu/h,系統(tǒng)抗擁堵能力弱,存在改善后又擁堵情況。方案三能極大提升改善擁堵,改善后擁堵點基本消失,道路通行能力大幅提升至7 600 pcu/h,系統(tǒng)抗擁堵能力增強。

        4.2.2 工程方案經濟評價

        方案一、方案二屬于小范圍改動,工期分別為6個月和18 個月,總投分別為0.4 億元和1.15 億元。方案三屬于全線擴容提升,但周期30 個月,施工期期間無可替代道路,對繁忙的二環(huán)路及全市交通運行影響過大,且造價達到5.2 億元。

        4.2.3 節(jié)點方案比選

        選取方案的交通改善、施工期影響、工程造價等指標進行對比,從表3 可以看出,方案三交通改善最有成效,但是工期太長,施工期對路網影響大,費用高。方案一和方案二總體提升效果差異性不大,但方案一影響和綜合經濟成本均小,因此,推薦采用方案一。

        表3 各方案對比

        5 結 論

        尤溪洲南橋頭作為福州市城區(qū)城市骨架路網的重要節(jié)點,是典型的各方向主要車流交匯點,針對尤溪洲南橋頭多功能交通流疊加與既有交織區(qū)多且交織長度短的特征,提出增加宏觀分流方案與微觀緩解交織區(qū)方案。宏觀方面,通過快速分流尤溪洲大橋至臨近金山大橋- 工業(yè)北延伸,緩解西二環(huán)整條線路壓力。微觀節(jié)點方面,綜合考慮方案微觀仿真模擬、工程經濟指標、城市運行情況和可實施性等方面,推薦節(jié)點通行能力提升并且影響較小的方案,經研究論證,方案能有效緩解尤溪洲大橋壓力。可為類似立交提供治理參考。

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