城市道路立體交叉口改平面交叉口交通評估與仿真分析

2018-03-19 06:40:40朱文君陳冬驥吳志佳

城市道橋與防洪 2018年2期

朱文君，陳冬驥，吳志佳

（上海陳政市政工程有限公司,上海市 200940）

0 引言

以往的國省干道從城市外圍通過，對城市交通影響小。目前，我國處于快速城市化進程階段，城市空間拓展加速。以往的國省干道從中心區(qū)域或者新開發(fā)區(qū)中心穿越，特別是重要的節(jié)點設置了互通立交，更影響城市空間的拓展。當交通需求增長到一定值，原有的立交方案車道規(guī)模將不能支撐交通運行。此外，原來的國省干道的斷面模式與城市化道路模式不同，特別需要考慮行人與非機動車的通行。而且，立交改平交影響較大，若實施效果不好，將造成工程巨大浪費。

因此，對城市化進程中原有的立交改成平交需進行借助交通仿真手段，在實施之前進行評估模擬，確保實施后綜合效果有較大改善。

以G312蘇州段與蘇州市姑蘇區(qū)江乾路交叉口為例，對立交改平交方案進行分析。

1 現狀概況

312國道-江乾路交叉口位于蘇州市姑蘇區(qū)平江新城，西臨人民路，東臨江宙路，北臨規(guī)劃旺宅路，南臨規(guī)劃官堂路。規(guī)劃路網如圖1所示。

圖1 項目所在位置

現狀江乾路與312國道交叉口為喇叭型互通立交（又名東升立交），影響北側規(guī)劃的江乾路及周邊地塊的開發(fā)。為了此交叉口北側江乾路順利拉通，同時為了北側規(guī)劃道路周邊地塊的開發(fā)利用，準備將東升立交橋拆除，交通組織改為平面信號控制交叉口。現對此立交改為平面信號控制交叉口后交通運行狀況進行評價?，F狀情況如圖2所示。

2 節(jié)點流量調查及需求預測

2.1 現狀流量調查

（1）現狀312國道路段流量

現狀312國道-江乾路交叉口為互通立交，立交南側的江乾路在施工，因此，此立交無實測的轉向交通。對現狀312國道東西向高峰小時流量進行調查，得出現狀312國道路段交通量。

（2）現狀江乾路路段流量

由于現狀江乾路312國道以南在施工，江乾路312國道以北為規(guī)劃道路，均無實測交通流量，本文對江乾路現狀流量進行預測。

圖2 立交現狀圖

2.2 交叉口近遠期流量預測

（1）交叉口轉向比例的確定

現狀立交改為平交口后，此交叉口的轉向流量比例可根據《蘇州市平江新城控制性詳細規(guī)劃調整》給出的地塊用地性質，預測出各方向的發(fā)生與吸引量，即江乾路南北進口道的左轉、直行和右轉的流量比分別為：42∶33∶25和23∶45∶32。平江各地塊用地性質如圖3所示。

圖3 平江新城規(guī)劃用地性質

（2）312國道流量預測

根據《蘇州市綜合交通規(guī)劃（2007～2010）》給出的經濟及人口增長，通過回歸分析得出交通量的增長系數為2.3%。本文基于交通增長率法，得出近期項目建成2013年和遠期2018年312國道各轉向流量見表1、表2。

表1 近期312國道-江乾路交叉口流量

表2 遠期312國道-江乾路交叉口流量

（3）江乾路流量預測

本文根據《蘇州市平江新城控制性詳細規(guī)劃調整》江乾路周邊地塊用地性質，對江乾路流量進行預測。預測范圍如圖3長方形框所示。南起蘇站路，北至平海路，基于各地塊面積、容積率及調查的地塊吸引和發(fā)生率，預測出基年（2013年）江乾路南北進口道的交通流量分別為543 pcu/h和379 pcu/h，吸引的交通流量分別為470 pcu/h和447 pcu/h。根據交叉口轉向比例得出江乾路基年各轉向流量（見表1）；通過交通增長率法，按照交通量每年2.3%的系數增長，得出近期項目遠期2018年交叉口的流量（見表2）。

基于近遠期交叉口流量，通過對交叉口流量分析，給出交叉口信號控制方案及渠化標準，最終得出渠化后交叉口的服務水平。

3 交叉口空間優(yōu)化設計

3.1 道路橫斷面型式規(guī)劃

（1）312國道現狀標準橫斷面

現狀312國道標準橫斷面路幅寬度為30 m，其斷面布置如圖4所示。

圖4 近期312國道標準橫斷面布置（單位：cm）

（2）江乾路規(guī)劃標準橫斷面

根據平江新城控規(guī)調整，江乾路近遠期橫斷面設計模式相同，均按照規(guī)劃標準橫斷面來設計，紅線寬度30 m，標準橫斷面如圖5所示。

圖5 江乾路近遠期標準橫斷面布置（單位：cm）

（3）312國道規(guī)劃標準橫斷面

根據平江新城控規(guī)調整，給出312國道外翻后的標準橫斷面如圖6所示，紅線寬度70 m。

圖6 遠期312國道標準橫斷面布置（單位：cm）

3.2 交叉口優(yōu)化設計

（1）設計原則和要求

a.合理利用道路空間設施；

b.明確不同交通流的行駛軌跡；

c.降低不同交通流之間的干擾；

d.飽和度均衡。

（2）交叉口車道數分配

為了得到312國道-江乾路交叉口的渠化標準，需根據交叉口的流量對交叉口進行信號配時。以《公路平面交叉優(yōu)化設計》為參考依據[1]，交叉口近遠期渠化方式[2-4]見如表3，近遠期的交叉口優(yōu)化設計分別如圖7、圖8所示。

表3 近遠期交叉口進口道渠化標準

圖7 近期交叉口詳細優(yōu)化設計

圖8 遠期交叉口詳細優(yōu)化設計

4 交叉口信號控制方案設計

4.1 交叉口相位相序

信號相位相序的安排須同交叉口進口道車道渠化（即車道功能劃分）方案同時設定。根據車道功能及預測的流量，近遠期的交通信號控制均采用四相位，相位相序也相同，如圖9所示。

圖9 信號控制相位相序圖

4.2 交叉口信號配時方案設計

（1）近期信號控制方案設計

通過周期公式[5]計算，得出的各相位有效綠燈時間，但不滿足最小綠燈時間要求，對周期進行調整，得出最終周期時長C=120 s，損失時間L=12 s。交叉口通行能力、綠信比、飽和度見表4，交叉口信號配時如圖10所示。

表4 近期交叉口配時指標

圖10 信號配時圖

由表4知，近期交叉口飽和度均在0.85以下，最大為0.78，滿足信號配時要求。

（2）遠期信號控制方案設計

通過周期公式計算，得出各相位有效綠燈時間，但東西向左轉不滿足最小綠燈時間要求，對周期進行調整，得出最終周期時長C=100 s，損失時間L=12 s。交叉口通行能力、綠信比、飽和度見表5，交叉口信號配時如圖11所示。

表5 遠期交叉口配時指標

圖11 信號配時圖

由表5知，遠期交叉口飽和度均在0.85以下，最大為0.78，滿足信號配時要求。

5 交叉口交通仿真及效益評價

本文選取延誤、停車次數、排隊長度作為交叉口交通仿真的評價指標。

5.1 交叉口交通仿真模型的建立

將交通效益評價指標的模型嵌入到交通仿真中去，根據交通仿真運行情況及模型的計算，給出延誤、停車次數及排隊長度的求解結果。

（1）近期交通仿真模型建立

根據交叉口規(guī)劃設計條件，通過VISSIM5.20仿真軟件，對近期建立交叉口仿真路網。近期的仿真運行如圖12所示。

（2）遠期交通仿真模型建立

根據交叉口規(guī)劃設計條件，在近期建?；A上，對交叉口時空方案進行調整，對遠期建立交叉口仿真路網。遠期的仿真運行如圖13所示。

圖12 現狀仿真路網運行圖

圖13 遠期仿真路網運行圖

5.2 交叉口交通效益評價

（1）延誤

近期交叉口延誤及服務水平見表6。

表6 近期312國道-江乾路交叉口延誤與服務水平

遠期交叉口延誤及服務水平見表7。

從表6和表7可以看出，交叉口近遠期的延誤在30 s左右，服務水平均在C級，滿足改善設計交叉口服務水平要求。

（2）停車次數

近期交叉口停車次數如圖14所示。

遠期交叉口停車次數如圖15所示。

從圖14和圖15可以看出，交叉口近遠期的停車次數在南北進口道直行均在1.0以下，即平均到達的車輛不會出現二次排隊現象，停車次數越高說明機動車在交叉口的停車數越多。江乾路近期北進口基本有88%的機動車在此交叉口停車，主要原因是312國道為主流向，交通流量高，分配的有效綠燈時間長，而次干道規(guī)模的江乾路等待的紅燈較長，因此，機動車停車次數較高。但近遠期均滿足交叉口的設計要求。