張美坤，徐志紅

（悉地（蘇州）勘察設(shè)計顧問有限公司，江蘇 蘇州 215000）

不同交通組織方式下路網(wǎng)環(huán)境效益評價分析
——以蘇州龍湖地塊路網(wǎng)為例

張美坤，徐志紅

（悉地（蘇州）勘察設(shè)計顧問有限公司，江蘇 蘇州 215000）

隨著城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)逐步完善,越來越多的區(qū)域路網(wǎng)進(jìn)行單行交通組織形成微循環(huán)系統(tǒng)。目前傳統(tǒng)的單向交通研究集中于基礎(chǔ)理論研究，缺乏環(huán)境效益評價。以蘇州市龍湖地塊路網(wǎng)為例，采用交通仿真軟件Q-Paramics進(jìn)行高峰小時車載排放仿真，定量評價采用單向交通組織措施前后的機(jī)動車污染物瞬間排放率及排放總量。研究結(jié)論表明：采用單向交通組織措施后，地塊路網(wǎng)機(jī)動車污染物的瞬態(tài)排放率及排放總量有所減少。

交通組織；環(huán)境效益；定量評價

0 引言

單向交通是一種城市交通組織手段[1]，合理地組織單向交通，可以有效減少機(jī)動車的停車次數(shù)和加、減速次數(shù),使發(fā)動機(jī)處于平穩(wěn)的工作狀態(tài),進(jìn)而降低機(jī)動車的尾氣排放、燃油消耗,從而改善道路交通環(huán)境質(zhì)量。合理地組織單向交通,對改善道路交通環(huán)境有著積極的作用。以往的研究集中于單向交通的通行能力分析及組織設(shè)計方法比較[2],而對實施單行交通組織后的路網(wǎng)環(huán)境效益缺乏定量的評價。

1 研究區(qū)域選擇

1.1 研究區(qū)域

蘇州龍湖獅山路項目位于蘇州高新區(qū)獅山路與塔園路交叉口的西北角，項目除西側(cè)為規(guī)劃縱一路外，其他三面均緊鄰現(xiàn)有市政道路，其中項目北側(cè)為金山東路，東側(cè)為塔園路，南側(cè)為獅山路。項目4個地塊之間還將建設(shè)南北向的規(guī)劃縱二路及東西向的規(guī)劃橫一路。這些規(guī)劃道路均與外部市政道路相連通，規(guī)劃道路的交通組織以及與現(xiàn)有市政道路的聯(lián)系將很大程度上影響到地塊出行，見圖1。

圖1 項目總平面圖

1.2 交通組織方式

龍湖周邊的塔園路及獅山路為城市主干路，是項目所在區(qū)域范圍內(nèi)聯(lián)系南北及東南方向的主要聯(lián)絡(luò)線路。在高峰時段，塔園路與獅山路的交通流量較大。進(jìn)出龍湖的車輛也將主要經(jīng)由這兩條道路到達(dá)及離開，而項目與塔園路及獅山路的連接方式將直接影響到這兩條道路和龍湖內(nèi)部的交通運(yùn)行狀態(tài)。

從龍湖地塊角度分析，快捷、方便的交通會提高區(qū)域的檔次與吸引力，但同時也會增加周邊主要道路的交通壓力，因此需要充分考慮兩者之間的利弊，以達(dá)到一種平衡關(guān)系。

由于項目周邊的規(guī)劃縱一路、規(guī)劃縱二路及規(guī)劃橫一路的道路紅線寬度較窄，采用雙向行駛的交通組織方式，道路及交叉口的交通壓力會較大。建議龍湖地塊道路采用單行交通組織。

單行交通組織方案的好處在于：第一，可以提高道路通行能力。由于單行交通減少了對向機(jī)動車的對向沖突，消除了相互之間的干擾，道路通行能力明顯提高。第二，可以提高行車安全性，避免了對向交通可能造成的迎面碰撞事故。第三，交叉口處的交織點(diǎn)會明顯減少，安全性有很大提高。圖2為單行交通組織流線示意圖。

圖2 單行交通組織流線示意圖

1.3 路網(wǎng)交通組織仿真

本文選取隨機(jī)可拓展STIRPAT模型(stochastic impacts by regression on population，affluence and technology)分析三大典型城市群城鎮(zhèn)居民生活用電影響因素。STIRPAT模型基本公式如下:

實行單向改造后,將道路結(jié)構(gòu)、交通需求及信號配時等相關(guān)信息參數(shù)輸入到Q-Paramics軟件中,建立路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

由于龍湖地塊為商住用地，機(jī)動車車型以小型車為主。由于是規(guī)劃道路，本文分析時暫不考慮公交影響。

2 區(qū)域路網(wǎng)排放定量評價

2.1 基于比功率的排放分析

在機(jī)動車行駛過程中，由于受到道路交通流影響，機(jī)動車行駛狀態(tài)會產(chǎn)生變化,從而引起車輛功率需求的變化、發(fā)動機(jī)油耗和排放的變化。機(jī)動車的比功率VSP即單位質(zhì)量機(jī)動車的瞬時功率,它表示發(fā)動機(jī)克服車輪旋轉(zhuǎn)阻力（Fr）、空氣動力學(xué)阻力（Fa）做功及增加機(jī)動車的動能（EK）和勢能（PE）所需要輸出的功率，以及因內(nèi)摩擦阻力（Fi）造成的傳動系的機(jī)械損失功率[5]。其數(shù)值與速度和加速度有關(guān),數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

經(jīng)過整理簡化,便可以得到Vsp最終的計算公式：

式中：Vsp為機(jī)動車比功率,kW/t；a為車輛行駛瞬時加速度,m/s2；s為坡度；v為車輛行駛速度,km/h。

結(jié)合機(jī)動車排放污染物隨比功率的變化規(guī)律,為了便于預(yù)測計算并與仿真模型相互融合,將比功率分為了10個區(qū),計算得到了10個比功率分區(qū)小型車的質(zhì)量排放率。以小型車為例,表1為小型車比功率分區(qū)下的質(zhì)量排放率。

表1 小型車比功率分區(qū)下的質(zhì)量排放率[4]

通過結(jié)合交通仿真軟件輸出的交通流中單車的實時運(yùn)行狀況，包括速度、加速度與建立的基于Vsp的微觀排放模型,計算路網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的機(jī)動車排放總量。

2.2 瞬態(tài)排放率和排放總量計算

通過 Paramics中 modeller對區(qū)域的交通仿真，選取并通過vehicle tracer追蹤記錄,獲得共計8 000多個時間點(diǎn)（秒）的數(shù)據(jù)。結(jié)合比功率分區(qū)下的小型車尾氣質(zhì)量排放率,通過統(tǒng)計計算,獲得單行交通組織實施前后的機(jī)動車瞬態(tài)排放率。

如表2所列，機(jī)動車的3種排放污染物的質(zhì)量排放率相比較都有比較明顯的降低。具體表現(xiàn)在：CO質(zhì)量排放率降低了11.2%；HC質(zhì)量排放率下降了6%；NOx質(zhì)量排放率也有5.3%左右的降低。

對比實施單向改造前后區(qū)域排放總量的變化，如圖3所示,實行單行交通組織后,區(qū)域機(jī)動車3種排放污染物小時排放量均有所降低,高峰小時排放總量降低了5.21%。

表2 各交通組織方式下機(jī)動車瞬態(tài)排放率 mg/s

圖3 實施單行交通組織措施后區(qū)域小時排放總量的變化情況

車輛行駛過程中較大比例的怠速造成了車輛頻繁啟動,機(jī)動車比功率處于較高的水平,約是交通流平穩(wěn)狀態(tài)下的污染物排放率的2～3倍。單行交通組織方式可有效降低區(qū)域機(jī)動車延誤,提升機(jī)動車的運(yùn)行速度,使得交通流運(yùn)行更加暢通。交通流運(yùn)行平穩(wěn)，有助于發(fā)動機(jī)燃料燃燒充分,將空燃比控制接近于理論空燃比,降低機(jī)動車的輸出功率,由此降低機(jī)動車排放物質(zhì)量排放率。

綜上所述,龍湖區(qū)域路網(wǎng)采用單行交通組織提升路網(wǎng)容量,減少沖突，機(jī)動車處于較低的比功率范圍。3種排放污染物質(zhì)量排放率有明顯降低,區(qū)域機(jī)動車排放總量降低,有效減少了區(qū)域的機(jī)動車排放污染。

3 結(jié)論

龍湖地塊道路考慮兩種交通組織方式,車道規(guī)模保持不變，利用Q-Paramics交通仿真軟件進(jìn)行采用單行交通組織措施前后的交通流仿真,并結(jié)合微觀排放模型定量評價了實施前后區(qū)域的機(jī)動車排放變化情況。結(jié)論如下：

（1）采用單行交通組織措施后，機(jī)動車的排放污染物質(zhì)量排放率相對于雙向交通組織有所下降。

（2）采用單行交通組織措施后，區(qū)域機(jī)動車排放污染物小時排放量均有所降低,高峰小時機(jī)動車排放總量降低了5.21%。

由上可知，對地塊路網(wǎng)進(jìn)行合理的交通組織,可有效改善道路環(huán)境的質(zhì)量。

[1]張彬，李文勇，陳學(xué)武.單向交通條件下交叉口通行能力分析與仿真[J].交通與計算機(jī),2005,23(3)：52-55.

[2]于曉淦.南京市城市單向交通效益分析與發(fā)展對策[J].交通與計算機(jī),2007,25(5)：110-113.

[3]王云鵬,李世武,郭棟,等.基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的城市道路輕型車排放率模型[J].交通與計算機(jī),2007,25(5)：1-3.

[4]郭棟，高松，譚德榮，等.城市道路單向交通組織前后的環(huán)境效益評價[J].北京交通大學(xué)學(xué)報,2011,35(6)：17-21.

[5]宋國華,于雷.城市快速路上機(jī)動車比功率分布特性與模型[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息,2010,10(6)：133-140.

哈市地鐵2號線過江隧道2017年施工 穿越主江1.8 km

哈爾濱市地鐵2號線過江隧道盾構(gòu)施工預(yù)計明年初啟動，計劃工期一年半左右。挖掘過江隧道的兩臺盾構(gòu)機(jī)將從太陽島站出發(fā)，向江南人民廣場站掘進(jìn)，挖掘出雙向共3.6 km長過江隧道。

江底修建隧道為哈爾濱市首次，但利用盾構(gòu)機(jī)挖掘江底隧道技術(shù)已經(jīng)成熟，武漢、沈陽等城市已經(jīng)利用盾構(gòu)技術(shù)成功挖掘了地鐵過江隧道。因體積大、轉(zhuǎn)彎不靈活，所以盾構(gòu)機(jī)將從預(yù)先建設(shè)好的車站進(jìn)入地下，自車站開始挖掘。太陽島站為此次過江隧道盾構(gòu)始發(fā)車站，其施工進(jìn)程影響過江隧道施工，屬于節(jié)點(diǎn)性工程，預(yù)計明年初可具備條件，準(zhǔn)備實施盾構(gòu)施工。經(jīng)過測算，確定隧道位于江面以下約22 m、江底以下約8 m深處，穿越主江長度約1.8 km。

4月啟動施工的地鐵1號線三期工程鏡泊路站至新疆大街站也使用盾構(gòu)技術(shù)，但該段使用的盾構(gòu)機(jī)為土壓型盾構(gòu)機(jī)，適合在陸地上進(jìn)行盾構(gòu)施工。過江段土質(zhì)以泥沙為主，使用的是泥水平衡型盾構(gòu)機(jī)。過江隧道盾構(gòu)預(yù)計每天掘進(jìn)6 m左右，完成盾構(gòu)大約需要一年半時間。

U49

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1009-7716（2016）05-0006-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.05.002

2016-01-12

張美坤（1985-），男，江蘇泗洪人，碩士，工程師，主要從事市政工程的設(shè)計工作。