城市道路立体交叉口改平面交叉口交通评估与仿真分析

2018-03-19朱文君陈冬骥吴志佳

城市道桥与防洪 2018年2期

朱文君，陈冬骥，吴志佳

（上海陈政市政工程有限公司,上海市 200940）

0 引言

以往的国省干道从城市外围通过，对城市交通影响小。目前，我国处于快速城市化进程阶段，城市空间拓展加速。以往的国省干道从中心区域或者新开发区中心穿越，特别是重要的节点设置了互通立交，更影响城市空间的拓展。当交通需求增长到一定值，原有的立交方案车道规模将不能支撑交通运行。此外，原来的国省干道的断面模式与城市化道路模式不同，特别需要考虑行人与非机动车的通行。而且，立交改平交影响较大，若实施效果不好，将造成工程巨大浪费。

因此，对城市化进程中原有的立交改成平交需进行借助交通仿真手段，在实施之前进行评估模拟，确保实施后综合效果有较大改善。

以G312苏州段与苏州市姑苏区江乾路交叉口为例，对立交改平交方案进行分析。

1 现状概况

312国道-江乾路交叉口位于苏州市姑苏区平江新城，西临人民路，东临江宙路，北临规划旺宅路，南临规划官堂路。规划路网如图1所示。

图1 项目所在位置

现状江乾路与312国道交叉口为喇叭型互通立交（又名东升立交），影响北侧规划的江乾路及周边地块的开发。为了此交叉口北侧江乾路顺利拉通，同时为了北侧规划道路周边地块的开发利用，准备将东升立交桥拆除，交通组织改为平面信号控制交叉口。现对此立交改为平面信号控制交叉口后交通运行状况进行评价。现状情况如图2所示。

2 节点流量调查及需求预测

2.1 现状流量调查

（1）现状312国道路段流量

现状312国道-江乾路交叉口为互通立交，立交南侧的江乾路在施工，因此，此立交无实测的转向交通。对现状312国道东西向高峰小时流量进行调查，得出现状312国道路段交通量。

（2）现状江乾路路段流量

由于现状江乾路312国道以南在施工，江乾路312国道以北为规划道路，均无实测交通流量，本文对江乾路现状流量进行预测。

图2 立交现状图

2.2 交叉口近远期流量预测

（1）交叉口转向比例的确定

现状立交改为平交口后，此交叉口的转向流量比例可根据《苏州市平江新城控制性详细规划调整》给出的地块用地性质，预测出各方向的发生与吸引量，即江乾路南北进口道的左转、直行和右转的流量比分别为：42∶33∶25和23∶45∶32。平江各地块用地性质如图3所示。

图3 平江新城规划用地性质

（2）312国道流量预测

根据《苏州市综合交通规划（2007～2010）》给出的经济及人口增长，通过回归分析得出交通量的增长系数为2.3%。本文基于交通增长率法，得出近期项目建成2013年和远期2018年312国道各转向流量见表1、表2。

表1 近期312国道-江乾路交叉口流量

表2 远期312国道-江乾路交叉口流量

（3）江乾路流量预测

本文根据《苏州市平江新城控制性详细规划调整》江乾路周边地块用地性质，对江乾路流量进行预测。预测范围如图3长方形框所示。南起苏站路，北至平海路，基于各地块面积、容积率及调查的地块吸引和发生率，预测出基年（2013年）江乾路南北进口道的交通流量分别为543 pcu/h和379 pcu/h，吸引的交通流量分别为470 pcu/h和447 pcu/h。根据交叉口转向比例得出江乾路基年各转向流量（见表1）；通过交通增长率法，按照交通量每年2.3%的系数增长，得出近期项目远期2018年交叉口的流量（见表2）。

基于近远期交叉口流量，通过对交叉口流量分析，给出交叉口信号控制方案及渠化标准，最终得出渠化后交叉口的服务水平。

3 交叉口空间优化设计

3.1 道路横断面型式规划

（1）312国道现状标准横断面

现状312国道标准横断面路幅宽度为30 m，其断面布置如图4所示。

图4 近期312国道标准横断面布置（单位：cm）

（2）江乾路规划标准横断面

根据平江新城控规调整，江乾路近远期横断面设计模式相同，均按照规划标准横断面来设计，红线宽度30 m，标准横断面如图5所示。

图5 江乾路近远期标准横断面布置（单位：cm）

（3）312国道规划标准横断面

根据平江新城控规调整，给出312国道外翻后的标准横断面如图6所示，红线宽度70 m。

图6 远期312国道标准横断面布置（单位：cm）

3.2 交叉口优化设计

（1）设计原则和要求

a.合理利用道路空间设施；

b.明确不同交通流的行驶轨迹；

c.降低不同交通流之间的干扰；

d.饱和度均衡。

（2）交叉口车道数分配

为了得到312国道-江乾路交叉口的渠化标准，需根据交叉口的流量对交叉口进行信号配时。以《公路平面交叉优化设计》为参考依据[1]，交叉口近远期渠化方式[2-4]见如表3，近远期的交叉口优化设计分别如图7、图8所示。

表3 近远期交叉口进口道渠化标准

图7 近期交叉口详细优化设计

图8 远期交叉口详细优化设计

4 交叉口信号控制方案设计

4.1 交叉口相位相序

信号相位相序的安排须同交叉口进口道车道渠化（即车道功能划分）方案同时设定。根据车道功能及预测的流量，近远期的交通信号控制均采用四相位，相位相序也相同，如图9所示。

图9 信号控制相位相序图

4.2 交叉口信号配时方案设计

（1）近期信号控制方案设计

通过周期公式[5]计算，得出的各相位有效绿灯时间，但不满足最小绿灯时间要求，对周期进行调整，得出最终周期时长C=120 s，损失时间L=12 s。交叉口通行能力、绿信比、饱和度见表4，交叉口信号配时如图10所示。

表4 近期交叉口配时指标

图10 信号配时图

由表4知，近期交叉口饱和度均在0.85以下，最大为0.78，满足信号配时要求。

（2）远期信号控制方案设计

通过周期公式计算，得出各相位有效绿灯时间，但东西向左转不满足最小绿灯时间要求，对周期进行调整，得出最终周期时长C=100 s，损失时间L=12 s。交叉口通行能力、绿信比、饱和度见表5，交叉口信号配时如图11所示。

表5 远期交叉口配时指标

图11 信号配时图

由表5知，远期交叉口饱和度均在0.85以下，最大为0.78，满足信号配时要求。

5 交叉口交通仿真及效益评价

本文选取延误、停车次数、排队长度作为交叉口交通仿真的评价指标。

5.1 交叉口交通仿真模型的建立

将交通效益评价指标的模型嵌入到交通仿真中去，根据交通仿真运行情况及模型的计算，给出延误、停车次数及排队长度的求解结果。

（1）近期交通仿真模型建立

根据交叉口规划设计条件，通过VISSIM5.20仿真软件，对近期建立交叉口仿真路网。近期的仿真运行如图12所示。

（2）远期交通仿真模型建立

根据交叉口规划设计条件，在近期建模基础上，对交叉口时空方案进行调整，对远期建立交叉口仿真路网。远期的仿真运行如图13所示。

图12 现状仿真路网运行图

图13 远期仿真路网运行图

5.2 交叉口交通效益评价

（1）延误

近期交叉口延误及服务水平见表6。

表6 近期312国道-江乾路交叉口延误与服务水平

远期交叉口延误及服务水平见表7。

从表6和表7可以看出，交叉口近远期的延误在30 s左右，服务水平均在C级，满足改善设计交叉口服务水平要求。

（2）停车次数

近期交叉口停车次数如图14所示。

远期交叉口停车次数如图15所示。

从图14和图15可以看出，交叉口近远期的停车次数在南北进口道直行均在1.0以下，即平均到达的车辆不会出现二次排队现象，停车次数越高说明机动车在交叉口的停车数越多。江乾路近期北进口基本有88%的机动车在此交叉口停车，主要原因是312国道为主流向，交通流量高，分配的有效绿灯时间长，而次干道规模的江乾路等待的红灯较长，因此，机动车停车次数较高。但近远期均满足交叉口的设计要求。