城市占道施工区交通组织方案优化及仿真评价

曲秋莳 周 丽 李 军 吴晓华 张 磊

北京交通运输职业学院 北京 100096

城市占道施工区交通组织方案优化及仿真评价

曲秋莳 周 丽 李 军 吴晓华 张 磊

北京交通运输职业学院 北京 100096

利用TransCAD与TransModeler两种仿真软件，从城市占道施工区交通影响范围的确定、交通组织方案设计到仿真评价分析系统研究三方面，给出北京市呼家楼6号线占道施工区交通优化组织方法及其仿真分析评价。

占道施工区；交通仿真；方案优化；交通组织

近年来，随着大城市化的步伐大大加快，经济的发展、生活的需求催生了大量工程项目的开展。这些工程项目当中，绝大多数项目工程量大，周期长，影响范围广。例如城市道路建设、轨道交通建设等工程项目常常存在于人们的生活当中，往往这些大型的工程项目集中在交通负荷水平极高的城市中心区域。由于工程项目的特殊性，施工区域周边不论是环境、噪音还是交通出行都给市民带来了诸多的不便和不安全因素。

而这些项目当中，对于交通影响最大的莫过于城市轨道交通工程项目。此种工程项目占用的道路面积较大，施工时间较长，给城市交通带来了更多的问题和负担，影响着居民的出行和安全。因此，采用现代化、科学、系统性的方案进行合理的疏导就显得尤其重要。而目前针对施工区的交通分析、交通组织研究、交通方案制订非常少，没有一套完整的科学的系统化的交通组织方法、交通方案制订与评估方法。鉴于此，提出一套施工区的交通组织方法与原则显得尤其重要。

本文以北京市地铁6号线呼家楼施工区为对象进行交通组织方案设计与仿真评价，整个过程如图1所示。

图1 交通组织优化流程图

1 施工区交通组织区域确定

施工区交通组织范围包含在施工影响区内，施工影响区域的确定方法应具有可操作性强的特点。在本工作中，为利于操作和研究，我们采用基于等效通行能力与交叉口稳定性的交通影响范围确定方法[3]。在此方法下，确定区域状况为不同等级的影响交叉口数量。本案例中交通区域状况为D，生成交通量为750 pcu/d，则交叉口影响数量为6。如图2所示，绿色区域1为交通影响区域，定位施工区周边直接影响或需要改造路段为重

点区域，如图红色部分2，以交叉口为分界，定义途中黄色部分3为过渡区域，用以直接解决交通分流问题。途中各点为影响区域内重点交叉口，根据多层诱导的方法需在各重点交叉口设置指示标志以实现软性交通分流。

图2 呼家楼施工区交通影响范围图

2 交通组织方案设计

2.1 交通流组织方案设计

施工区交通分流主要有两种，一种为利用道路改造的影响交通分流；另一种为交通诱导为主的软性交通分流。道路改造过程中一般遵循“占一还一”的原则，对占用道路进行补偿；选择道路改造时则遵循“就近平行”的原则，尽量少的改造路段，防止因此带来的影响过大。在无法预知如何改造更优的情况下，通常利用仿真技术进行分析后提出推荐方案。而交通诱导则可直接根据图2中重点交叉口设置诱导点，实现交通流诱导。

呼家楼施工区在道路原道路为双向6车道主干道，红线内剩余距离为20 m，实际占用朝阳北路道路宽度为40 m。提出如下两套方案。

2.1.1 交通流组织方案一

根据针对实际情况的分析，将关东店北街从原来的双向双车道转变为单向的三车道，同时，呼家楼北街采用同样的改造方案。以达到满足交通出行的目的，使得影响最小。另外，除了在行车道方面，这两条街与三环交叉口桥处有护栏，原为保持交通通行，鉴于目前情况，进行交通改造去掉护栏，打通道路的联系。

三环辅路交叉口设置1条直右车道和2条直行车道。因为右转车辆相对较少，通行能力能够满足需求。改造朝阳北路南侧绿化带为车道，作为自西向东左转车道，车道数为两车道。

改造朝阳北路北侧绿化带为车道，作为自东向西直行车道，车道数为三车道。新增及改造道路宽度设为3.2 m。

2.1.2 交通流组织方案二

在继承方案一的前提下，改造团结湖南里支线为东西向单向两车道，强制呼家楼东进口右转车流提前右转进入团结湖西里。改造金台路北街，增加自西向东直行方向车道，由原来的一车道改造为两车道。以减少对金台路交叉口自西向东直行交通压力。如图4所示，虚线框内为方案二较方案一的不同之处。

图3 交通流方案一组织示意图

图4 交通流组织方案二示意图

2.2 行人组织方案设计

施工区行人具有离散性强、违章率高的特点，占道施工经常会占用行人走行路线，因此行人组织强调原则有：保证具有合理的行人替代路线，绕行距离不超过500 m，保证行人过街，可设置二次过街与天桥以方便行人过街，设置合理的连续指示标志以保证行人安全过街。基于以上思路与现实情况，进行行人方案设计。

2.3 交叉口组织方案设计

2.3.1 现状分析

施工区时常会出现畸形交叉口情况，解决办法为尽可能缩小畸形交叉口范围，进行交叉口渠化，根据交通流量改善信号控制方案，同时对多个重点交叉口进行信号联动设置，保证交通流顺畅通行[4]。

呼家楼交叉口的信号灯在施工前后的主要变化为：交叉口范围增大、相位增加、机动车流线距离增长，由原来的四向交叉口变为施工阶段的多臂畸形交叉口(如图5所示)。

图5(a)施工前交叉口示意图

图5(b)施工后交叉口示意图

2.3.2 交叉口设计方案一

为了改善畸形交叉口的先天不足，交通口改善的主要渠化内容为：东进口取消右转通道，提前进行分流，以减少对北出口及其他方向的交通流干扰；将南进口、北进口的左转方向减为单车道直行，减少施工区东西向车流，减少交叉口冲突点；设置导车线，诱导车辆直行，以保证车流顺畅通行。

进行信号控制的优化：将朝阳北路西进口信号灯单设为左转信号灯；在关东店北路口增设直行信号灯；同时，综合考虑行人过街距离与交叉口范围增大的问题，南北进口的直行绿灯时长增加为35 s。

2.3.3 交叉口设计方案二

在方案一的基础上，增加关联重点交叉口的信号灯联动。信号联动交通仿真方法只需通过调用仿真软件的绿波图对不同交叉口的信号相位进行调节。

2.4 车辆组织方案设计

多国施工区调查数据表明施工区车辆的速度差较大导致了追尾事故多发，车型混杂促使交通拥堵严重，标志标线设置不全面不合理导致安全问题突出。因此，施工区车辆组织主要从三方面探讨：第一，为施工区车辆限速值的设定，分20 km/h，30 km/h，40k m/h三个方案下对路网运行情况进行评价。第二，为车辆预警、安全标志的设置，根据交通影响区域的分界，分别选定在整个交通影响区域范围内设置标志的标志设置方案一、在交通过度区域内设置标志的标志设置方案二、只在交通重点组织区域设置标志的标志设置方案三。第三，以限制货车在高峰时段的通行作为基本方案。

2.5 施工区组合方案设计

在分析针对不同对象交通组织方案的基础上，将各个方案相组合，得到最终的施工区组合方案见表1。

表1 组合方案示意表

表1(续)

3 占道施工区仿真体系

综合分析宏观仿真模型与微观仿真模型的利弊，发现宏观软件的OD反推效果更优，而微观仿真在对交通状况的细致描述上具备较强优势。为此，综合应用TransCAD宏观交通分析软件进行OD反推，同时与TransModeler微观仿真软件相结合的仿真技术，利用TransCAD的OD反推结果作为微观仿真的输入数据，并进行仿真模拟，以得出不同方案的运行结果并进行评价。

应用此仿真方法与程序，对案例中的施工区进行仿真，首先得到施工区OD反推矩阵。在此基础上建立仿真平台(如图6所示)。

图6 施工区域仿真平台

应用路段平均速度对仿真平台进行检验，当误差在10%以内情况下仿真平台视为可接受平台。根据仿真结果，对比浮动车法实际车速，误差为9.8%，可接受该仿真平台。

在此基础上，对交通组织方案进行仿真，得到不同方案的仿真结果。根据微观仿真结果可以看出施工区具体区域的交通问题并合理调整解决。

4 占道施工区交通组织方案评价体系

4.1 评价体系建立

施工区的交通设置方案的合理性评估是一个难点，一方面需要结合具体的数据；另一方面要考量安全性等不定量因素。因此在评价时全面考评异常重要。鉴于此种情况，我们采用了点线面的三角度，从不同的层面来进行评价。评价的三方面主要包括道路设施的完善

性、方案的可实施性以及交通的运行效率。

在道路设施的完善性评价指标方面主要根据可定量的行车道宽度、标志标线的设置情况、机动车与非机动车的隔离度、行人过街相关设施的设置以及信号系统的设置的完善情况进行考量。

方案可实施性的评价标准主要对方案具体实施的难易程度进行评价，采用模糊定性的确定方法。本项目中主要根据专家打分进行认定，并定量得到各个指标。

运行效率的评价指标是通过仿真软件得出的定量输出数据来进行确定。由于施工区的组织方案的运行效率是3个指标当中相对最为关键的，因此，我们从点线面3个层面进行考量，见表2。

表2 交通组织仿真评价指标

利用此评价体系，应用较为成熟的多层次灰关联综合评价方法，对施工区的交通组织方案进行评价，关联度计算值越高的交通组织方案越优。

4.2 方案评价结果根据仿真输出仿真结果与定性评价得到的指标值见表3。

表3 方案评价指标值

根据上一节的评价体系与方法，分别计算各个方案的关联值，得到各组合方案评价结果，根据比较可知，组合方案二与五较优，其中，组合方案五的交通组织与评价效果最好，因此建议选用组合方案五。相比初始的组合方案一，其他各组的组合方案优化率均达到20%以上(如图7所示)，组合方案五的优化率则达到了27.65%。由此可知，交通流合理组织与诱导是施工区交通状况提升的重中之重；同时，限速对施工区运行效率影响较小，但是鉴于安全性考虑，是有必要的；重点交叉口的联动信号控制对交通情况的改善有较好的成效。

图7 方案优化率

5 结束语

本文以北京市地铁6号线呼家楼施工区为例，明确施工区影响区域确定方法，确定三层交通组织区域；以此为基础，针对不同对象的交通组织分别展开研究，对其现状、组织方案以及相应的改进方案进行分析；利用TransCAD与TransModeler两种仿真软件对施工区交通组织方案进行仿真；采用多层次灰关联评价方法建立以施工区点—线—面运行效率为重点的评价指标体系；运用仿真结果求得不同方案的关联值，输出最优方案并探讨各组织措施下的不同方案优化率。总之，本工作对施工区的交通组织问题具有一定的指导作用和实践意义。

[1] 翁小雄,黄征.大型建设项目施工交通组织设计方法研究[C].第一届同济交通论坛-城市交通系统设计学术会议,2004.

[2] 邵海鹏,孙剑.城市大型工程施工期间交通组织设计方法研究[C].第一届同济交通论坛-城市交通系统设计学术会议,2004.

[3] 陆克丽霞,杜豫川.交通影响分析范围确定方法研究[J].交通与计算机,2007(3):27-31.

[4] 严建,张水潮.基于VISSIM仿真的畸形交叉口渠化设计方法研究[J].交通标准化,2009(7):120-125.

[5] Masayuki Hirasawa, AzumaTakemoto, Motoki Asano, Tetsuya Takada.Studyon Improving theWorkerSafety at Road way Workzones in Japan [J].TRB 2007, DOI: 10.3141/2015-06.

Optimization of Traffic Organization and Evaluation for Urban Road Work-zone

Qu Qiushi, Zhou Li, Li Jun, Wu Xiaohua, Zhang Lei
Beijing Vocational College of Transportation, Beijing, 100096, China

We attempts to explore the optimized traffic organization solution for the work-zone, and also evaluate the stimulation in three aspects including determination of influenced area, analysis and design of traffic organization and stimulating evaluation system development with the aid of TransCAD and TransModeler.

work-zone, traffic simulation, scheme optimization; traffic control.

2016-01-02

曲秋莳，硕士，讲师。