基于交通仿真的广汇立交桥交通拥堵改善方案研究

买买提江·吐尔逊

(新疆大学机械工程学院汽车与交通工程系，新疆 乌鲁木齐 830047)

基于交通仿真的广汇立交桥交通拥堵改善方案研究

买买提江·吐尔逊

(新疆大学机械工程学院汽车与交通工程系，新疆 乌鲁木齐 830047)

乌鲁木齐市广汇立交桥是苜蓿叶形完全互通式立交桥，是该区域交通的典型拥堵点。文章通过交通数据调查，分析了该立交桥交通拥堵的成因，从交织区域交通流的优化和提高匝道通行能力角度提出了交通组织优化方案，并利用交通微观仿真软件Vissim对该立交桥现状交通情况和优化组织方案进行了仿真比较。仿真结果显示优化后的立交桥区域交通拥堵情况得到了明显改善，研究成果可为该类型立交桥的交通组织提供参考。

苜蓿叶形立交桥；Vissim；交织区域优化；交通拥堵

0 引言

互通式立交是城市快速路系统中的关键交通节点，可使车流在不同空间层次上各行其道，消除交叉车流间的相互干扰，从而使快速路通行能力大大提高。

随着城市道路交通需求的不断增加和机动车数量的激增，互通式立交的交通拥堵问题日益明显，特别是苜蓿叶形立交桥如果设置不当很容易成为城市交通中的瓶颈。对于解决早期建设的立交桥发生的拥堵问题，因为影响范围广、资金投入大、占地面积受限、改造难度大等原因不能采取改扩建的方法。

本文以乌鲁木齐市广汇立交桥为例借鉴治理平面交叉口拥堵的方法，分析了造成拥堵的原因，并利用VISSIM仿真软件对匝道入口能力、交织区的交通流等进行了优化。

1 广汇立交桥概况

乌鲁木齐市广汇立交桥是南外环快速路与河滩快速路形成的立体交叉节点，立交连接外环路主线与河滩路辅道，通过河滩快速路的两组(团结路，钱塘江路)出入口实现两条快速路之间的互通。形式上广汇立交桥为苜蓿叶式全互通立交桥，上层为南外环路高架桥，下层为河滩快速路及其辅道。

目前广汇立交桥上层设置了双向10个车道，每个方向有3个主线车道和2个集散车道，主线车道和集散车道之间以隔离墩作为隔离设施，在交织区域里增加了1个专右车道。立交桥共设8个匝道，结构如图1所示。

图1 乌鲁木齐市广汇立交桥平面图(现状)

随着近年来乌鲁木齐经济持续飞速发展，机动车规模不断膨胀，促使全市交通量呈快速增长趋势。在广汇立交桥处每日高峰期都会出现车辆排队现象，特别是晚高峰时段，拥堵状况直接影响到周边其他区域车辆通行。

2 交通数据调查

交通数据的调查包括道路的分布情况和道路宽度及交通量等。南外环高架道路为双向4车道的城市快速路，主线设计车速80 km/h，河滩快速路为双向6车道的城市快速路，设计车速80 km/h。广汇立交桥共设置了8个匝道，其中1号匝道、4号匝道、5号匝道和8号匝道机动车道宽度为7 m，2号匝道、3号匝道、6号匝道和7号匝道的车道宽度为5 m。匝道1长366 m，匝道2长163 m，匝道3长169 m，匝道4长398 m，匝道5长235 m，匝道6长182 m，匝道7长198 m，匝道8长236 m。匝道上相邻匝道之间用黄实线分离。桥上各车道的宽度如表1所示。

交通量的调查选择晚高峰时段，以隔离墩作为分界线对交织区域和主行车道交通量进行了统计。基本交通数据总结如表1所示。

表1 各方向交通量及车道宽度数值表

3 交通拥堵成因分析

通过表1中的数据可以看出：(1)西向东方向的交通量大于东向西方向的交通量；(2)主线车道上的平均车速接近设计车速，交通量比交织区域的交通量小，而交织区域内的交通量大，车速低。

通过以上调查数据和现状交通流向分析，广汇立交桥上发生交通拥堵的成因可以归纳为以下几个问题：

(1)交织区域长度过短。广汇立交桥上入、出口之间的交织区域长度仅为95 m，远小于HCM[2]中规定的A型交织区所能适应的交织区长度范围。早晚高峰时交通流量大于其通行能力时，车辆的换道、抢行造成的交通流穿插和交织现象呈现出对交通流的阻碍作用，极易造成交通阻滞甚至锁死现象。

(2)集散车道渐变段过短。桥上与交织区域相连的集散车道渐变段长度不足，致使出入匝道的分流处和合流处的车速慢，影响交织区域车辆的疏散。

(3)交织区域两侧的内环匝道2、匝道3、匝道6和匝道7的通行能力不足。匝道2、匝道3、匝道6和匝道7目前只有一个车道，进出车辆需要排队行驶，严重影响交织区域内的车辆速度。

(4)地面路网集散能力不足、交通组织混乱。桥下南北方向的集散车道与团结路衔接处转弯半径小，通过集散车道直行的车辆和出河滩快速路进入团结路的车辆交织运行而发生拥堵。

(5)上下匝道上的车道功能划分不合理，没有考虑该匝道上的交通量分布情况。

4 交通组织优化方案

根据以上分析，从提交织区通行能力和各匝道通行能力出发提出以下改善方案。

4.1 交织区的优化设计

影响交织区通行能力的因素有交织区段长度、交织段宽度、交织流量比、交织运行形式等。考虑到广汇立交桥占地面积的限制不能改变交织段长度，但可以通过调整立交桥区域内的道路功能来增加交织段的宽度。综合考虑交织交通量和主线交通量，从目前的3个主线车道中调整一个车道增加到交织区域将交织车道数从原来的3个增加到4个，并调整原来交织区域一条直行车道为右转车道。改善后的交织区域如图2所示。

图2 交织区的优化设计图

4.2 各匝道交通组织优化

受占地面积的限制，广汇立交桥各上、下匝道采用了双向无分隔带的匝道形式。根据匝道上的交通量分布情况，同时为了使各匝道的通行能力与交织区的通行能力进行匹配，将各匝道上的车道功能进行重新分配。具体为分别减少匝道1、匝道4、匝道5和匝道8的一个车道，分别增加到匝道2、匝道3、匝道6和匝道7，如下页图3所示。

5 优化方案的Vissim仿真及评价

为评价优化设计方案的效果，利用vissim微观仿真软件对广汇立交桥的现状和优化设计方案进行仿真评价。仿真所用的交通量如下页表2所示。交织区域交通量组成为90%小车和10%公交车。选择交通拥堵比较严重的3个典型区段多次仿真后得到区段内车辆的平均延误和匝道出口处的排队长度数据，如下页表3～4所示。选择的区段示意图如下页图4所示。

(a)匝道1和匝道2

(b)匝道3和匝道4

(c)匝道5和匝道6

(d)匝道7和匝道8

图4 延误数据检测区段图

交通流向西向东集散车道直行车道东向西集散车道直行车道北向南主路辅道南向北主路辅道右转460—416——480300左转614—500——400450掉头50—50——50—50直行2001692200169220001500400直行(桥下)500————500——合计18241692116616922000143024001200

表3 仿真结果对比-区段平均延误表(s)

表4 仿真结果对比-排队长度表(m)

从获得的仿真参数可以看出，原来拥堵严重的交织区域、匝道6、匝道8和由北向南地面集散车道等区域的延误时间明显减少，拥挤状况得到很好的缓解，匝道内的拥堵现象也明显下降。虽然交织区域东向西、西向东方向主线车道各减少了一个，但车道数与南外环路快速路其它区域的车道数保持了一致，由于车速快，通行能力大，主线车道上没有发生拥堵现象。

6 结语

本文以改善乌鲁木齐市广汇立交桥拥堵为目的，参考国内外互通立交桥设计方法和交织区域优化案例，基于实际观测数据研究车辆运行特征、立交桥几何特性和交通组织情况，并提出了优化设计方案。利用交通微观仿真软件Vissim对优化前和优化后的交通情况进行了仿真比较。优化控制方案的仿真结果显示立交桥区域交通拥堵情况得到了明显的改善。从长远来看，受苜蓿叶式立交桥本身结构特点和立交桥占地面积的限制，广汇立交桥将不能适应持续增长的交通需求，可以考虑综合利用附近的珠江路立交桥的分流功能来疏散部分交通流。

[1]彭 飞.互通式立交交织区段通行能力及服务水平分析[J].北方交通，2011(12)：24-27.

[2]任福田等，译.道路通行能力手册[M].北京：人民交通出版社，2002.

[3]陈小鸿，肖海峰.交织区交通特性的微观仿真研究[J].中国公路学报，2001(14)：88-91.

[4]JTG D20-2006，公路路线设计规范[S].

Guanghui Overpass Traffic Congestion Improvement Plan Based on Traffic Simulation

Mamatjan Tursun

(Department of Automotive and Transportation Engineering，School of Mechanical Engineering，Xinjiang University，Urumqi，Xinjiang，830047)

Urumqi Guanghui overpass is the complete cloverleaf interchange，which is the typical traffic congestion point in this area.Through the traffic data investigation，this article analyzed the causes for the traffic congestion of this overpass，proposed the traffic organization optimization plan from the per-spective of optimizing the traffic flow of interweaving area and enhancing the ramp traffic capacity，and conducted the simulation comparison on the current traffic situation and optimization organization plan of this bridge by using the Vissim microscopic traffic simulation software.The simulation results showed that the regional traffic congestion of this overpass after the optimization has been significantly improved，and the research results can provide the reference for the traffic organization of similar over-pass.

Cloverleaf overpass；Vissim；Interweaving area optimization；Traffic congestion

买买提江·吐尔逊(1975—)，硕士，主要研究方向：汽车运用和微观交通仿真。

U412.35+2

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.07.017

1673-4874(2015)07-0075-04

2015-06-07