城镇桥梁两端交通拥堵现状及对策研究∗

2016-09-14陈俊翁小雄李莹

公路与汽运 2016年4期

关键词：运行状况交叉口模糊控制

陈俊，翁小雄，李莹

（华南理工大学土木与交通学院，广东广州 510640）

城镇桥梁两端交通拥堵现状及对策研究∗

陈俊，翁小雄，李莹

（华南理工大学土木与交通学院，广东广州 510640）

桥梁是城镇交通的重要通道，通常起着连接新旧城区的重要作用。文中通过对广东省某城镇桥梁两端交通现状的调查，分析了城镇桥梁两端交通出行特征、拥堵状况及产生原因，并从道路交通组织优化和交通信号控制两个角度对城镇桥梁两端交通提出了改善方案。

城镇交通；桥梁；交通拥堵；改善对策

受地理环境的限制，中国很多中小城镇，尤其是南部地区的中小城镇被江河一分为二，这些江河成为城镇空间扩大与城镇向外发展的自然屏障。随着中小城镇的快速发展，为满足交通出行需求，大多建设桥梁实现城镇两区的联系。城镇桥梁两端因道路建设原因接入交叉口衔接城镇道路网，大量的交通出行产生交通瓶颈，成为城镇道路交通网络的高负荷环节。交通量的增加也使桥梁遭遇车辆拥堵、超载等，由此引起的桥梁累积损伤也不能忽略。因此，城镇桥梁的交通控制迫在眉睫，必须采取措施保证桥梁安全，并最大限度地提高交通运行效率。

1　城镇桥梁两端交通运行现状

下面以广东省某城镇的桥梁为研究对象，其几何结构见图1。

（1）高峰时间分布。小城镇居民出行时间直接影响交通管理与控制。根据该城镇桥梁交通流量调查结果，在工作日，交通早高峰出现在7：00—8：30，中午次高峰出现在12：00—13：00，晚高峰出现在17：00—18：30；在双休日等节假日，早高峰出现在8：00—9：30，晚高峰出现在17：00—19：30。

图1　广东省某城镇桥梁的几何结构

（2）车辆构成。对桥梁两端交叉口实际流量等进行调查，结果见表1。从表1可见，早高峰摩托车数量是小汽车的2倍多，晚高峰摩托车数量约为小汽车的2倍。

（3）道路运行状况。根据《美国道路通行能力手册》，结合桥梁两端交叉口所对应的路段，按照五级服务水平标准对道路运行状况进行评价，结果见表2。从中可见，该桥上的交通运行状况较差。

表1　车型构成比例　%

表2　道路运行状况

（4）交叉口运行状况。根据《美国道路通行能力手册》，结合桥梁两端交叉口的实际调查数据，按照五级服务水平标准对交叉口运行状况进行评价，结果见表3。从中可见，该桥梁两端交叉口运行状况较差，出现明显的拥堵现象，且桥东交叉口出现较大的延误。

表3　交叉口运行状况

2　城镇桥梁交通拥堵状况

2.1区域交通运行问题

（1）道路结构不完善。由于江河将城镇划分成两个区，桥梁成为交通要道，而该镇的南北向主干道和东西向主干道连接不通畅，支路不够完善，加上历史原因，存在部分断头路，交通量集中于主干道，交通压力大。

（2）摩托车出行比例高，交通运行秩序混乱。摩托车数量大，出行比例是小汽车的2～3倍，最高出行比例达82.14%。且摩托车随意穿行、逆行等违规现象严重，对交通运行秩序影响很大，降低了道路通行能力，存在安全隐患。

（3）公共交通运行状况较差。1）公交线路布局不合理，线网密度低。公交线路主要集中在主干道上，支路上的公交线路布设很少或没有，商业区公交线路繁多、线路重复率高，而次干道公交线路数匮乏，缩小了城镇居民公交出行范围。2）公交站点设置不合理。站点覆盖率不达标，公交停靠站数量不足，设施不完善，且设置的公交站多为简易停靠站，较少设置港湾式停靠站。3）高峰发车频率低，不能满足高峰时段居民的出行需求。公交发车间隔时间较长，没有高峰期与非高峰期之分，不能满足居民上下班高峰期的出行需求，容易在高峰期造成出行拥堵。且部分偏远地区站点相隔距离过长，市民等候时间过长。

（4）停车设施不足。城镇的停车设施按性质分可分为路内和路外停车场。由于城镇土地利用受限及居民出于出行便利的考虑，路内停车利用率较高，在高峰时段会对交通运行产生较大干扰。

2.2桥梁两端交叉口的交通运行问题

（1）交叉口渠化不合理。该桥两端交叉口交通渠化不合理，没有交通信号控制，在交叉口处形成机动车与机动车冲突点、机动车与非机动车冲突点及行人与机动车、非机动车的冲突点，交通秩序混乱，早晚高峰时段交通堵塞尤为严重。

（2）公交站台设计不合理。公交站台离桥梁两端交叉口上游较近，部分长途客车也在站台处上落客，且大量摩托车在此处揽客，严重影响交通运行。

（3）运行秩序混乱。摩托车逆行、抢道情况严重，在影响交通运行的同时产生一定的交通隐患。由于无交通信号控制，摩托车见缝插针地逆行，极大地影响了交通运行效率。

（4）交通标志标线设置不完善。桥梁两端交叉口行人过街设施不完善，部分进口道缺少行人过街斑马线，且桥梁两端的掉头标志灯设计不够明显。

（5）交通流量较大。桥梁两端交叉口的交通流量较大，车速较快，加上只有高峰时段有交警指挥，极易产生交通事故。

3　桥梁两端交叉口交通控制对策研究

3.1交通组织优化措施

（1）掉头措施。将下桥左转的车辆行驶方向改为下桥右行一段距离后在路段上掉头，以减少桥头两端交叉口左转车辆与直行车辆的冲突。

（2）进口道流向禁行措施。对道路通达性较高、绕行距离短的交叉口的次要道路采取流向限行措施，使次要交叉口需左转的车流绕到其他进口道直行或右转，次要交叉口需要直行的车流通过其他路段绕行。

（3）增设摩托车专用道。在桥梁两端交叉口次要进口道设置红色热熔漆摩托车过街专用斑马线，引导摩托车先过街再直行上桥。

（4）行人过街设施。在无信号控制状态下，为了使行人与机动车和非机动车不产生冲突，提高运行效率，设计行人过街隧道或行人过街天桥。

（5）添加栅栏等隔离设施。在道路中央及两边设置栏杆等隔离设施，利用中央栏杆维护交通运行秩序，保证车辆和行人的交通安全；通过道路两边的隔离栏杆，防止道路两旁商业街、市场等的停车和行人随意走动对道路运行产生影响。

3.2信号联动控制措施

在交通流足够大的情况下，为了保证各进口道的通行，同时保证城镇桥梁的安全，对桥梁两端的2个甚至多个交叉口采取信号联动控制方案。

（1）总量控制。采用信号控制时，容易导致车辆在桥梁上排队，车辆在排队状况下处于怠速状态，发动机的频率容易与桥梁本身的频率产生共振现象，会危及桥梁的安全。因此，需采用总量控制的原则，将桥梁上可承载的最大车辆数作为信号联动控制的优化参数进行信号联动控制。

（2）两级模糊控制。模糊控制实际上是一种非线性控制，即利用模糊集合理论，把人的模糊控制策略转化为计算机所能接受的控制算法，进而实施控制。为了适应实时动态的交通流变化，采用两级模糊控制算法进行控制。1）系统层模糊控制。根据两交叉口之间的流量、密度等参数对两交叉口之间的周期进行模糊控制，使周期适应实时的动态交通流。2）各交叉口模糊控制。对于桥梁两端的交叉口，分别采用模糊控制，模糊控制器的输入与输出主要利用总量控制的思想，综合考虑延误调节主干道流向的绿信比；对于独立的交叉口，将红灯时间和绿灯时间的排队长度或延误等参数作为相位切换的主要决定值。

（3）模糊控制器的优化。传统的模糊信号控制参数设定较多，且参数确定存在随意性，无法保证结果的精度。粒子群优化算法、遗传算法等在参数优化方面具有实现简便、效果优良等特点，可利用这些算法对模糊控制器的参数如隶属度函数等进行优化，从而实现更为精确的信号联动控制。