城市主干路接入道与侧分带开口模式研究

巩舜妹，杨祥一，刘发明，冯松宝

(1.宿州学院资源与土木工程学院，安徽宿州 234000；2.深圳市综合交通设计研究院有限公司，广东深圳 518000)

0 引言

随着城市化进程的快速推进，主干路两侧的建筑物逐渐增多，出入口的数量明显增加，但没有明确的规范限制出入口的开设，导致随意开口的现象频频发生，影响主干路车流的顺畅通行，打破了原本的平衡状态[1].主线交通流受到接入道交通流的严重干扰，使交通冲突点与车辆延误增加，交通拥堵与侧向碰撞事故时常发生.接入道间距的设置与侧分带的开口现状问题亟待解决.

国内外学者对出入口的管理有一定的研究，Brown提出道路出入口的开设是为了平衡交通参与者的出行需求，为道路预留出接入道的空间，从而使交通系统的运行实现有序化[2]；Williams提出道路出入口的内涵，通过减少车辆冲突点个数以提高道路交通的安全性[3]；Kay Fitzpatrick利用VISSIM微观交通仿真软件验证了车辆设计速度与匝道间距之间的内在关联，建立函数关系，弥补了匝道间距相关理论的不足[4]；Chu从交通安全的角度出发，利用先进的仿真技术，提出道路接入道最小间距理论[5]；王进深入研究了四类出入口的主要形式，分别提出了四种形式不同的道路出入口最小间距的计算方法[6]；卓曦(2010)深入探究了微观交通流理论，搭建了基于次干道出入口的最小间距模型，并运用VISSIM微观交通仿真软件对模型进行评价分析[7]；卓曦(2012)对城市次干道同向出入口最小间距模型进行了重新构建，通过VISSIM微观交通仿真评价，优化出最优间距为172.92 m[8].本文在前人的研究基础上，提出侧分带开口间距的概念，并提出较有创新的侧分带开口组合模式.

1 接入道与侧分带开口间距研究分析

城市主干路接入道与侧分带开口之间的距离主要从以下两个方面入手考虑：

(1)当城市主干道不存在机动车的辅道时，非机动车道较窄，无法满足机动车辆的临时通行，则需考虑设置主干路接入道与侧分带的开口.为了满足机动车辆正常的出行需求，通常情况下，当主干路接入道的交通流量较少时，可将主干路接入道与侧分带的开口放在一起考虑，具体如图1所示.

图1 侧分带与主干路接入道开口位置Fig.1 Opening Position of Side Zoning and Access Road of Trunk Road

(2)当城市主干道存在机动车的辅道时，或者机动车可临时在足够宽的非机动车道上行驶时，接入道可位于辅道上，由于辅助道路的实际速度是主向车道设计速度的0.4～0.6倍，需将车辆行驶速度与接入道间的间距考虑其中，以研究出最佳的侧分带组合模式.

为了降低主干路出入口与相邻或邻近交叉口之间的交通冲突，城市主干路接入道的设计速度需严格按照规范执行，式1和式2计算出主干路接入道的最小间距，其接入道最小间距如表1所示.

(式1)

(式2)

式中：LY为城市主干路接入道最小间距；v0为主线直行车辆的初始速度，单位为km/h；t0为主线直行车辆的感知反应时间，单位为s；t1为主线直行车辆与接入道右转车辆速度相等的时刻，单位为s；a1为接入道右转车辆的加速度,取值为1m/s2；a0为主线直行车辆的减速度,取值为2.0 m/s2.

2 主干路侧分带开口组合模式

2.1 设置组合模式

根据主干路设计速度的不同，接入道与侧向分隔带的间距不同，但在现实路网中，主干路的接入道与侧分带的开口均统一设置，一定程度上影响了主干道的运行安全与通行效率，侧分带与主干路接入道开口组合模式一见图2所示.

在设置机动车辅道的城市主干路上，其接入道的间距要小于侧分带的开口间距，可充分满足主干路接入道和主干路车辆的运行需求，侧分带与主干路接入道开口组合模式二见图3所示.

设置模式二需具备两个前提条件，一是主干路上包含侧向分隔带；二是主干路上的非机动车道足够宽，机动车可正常通行，在新建或者改建的城市主干路上，大部分三幅路或者四幅路均满足此种情况.

侧分带与主干路接入道开口组合模式一：现实路网中，主干路侧向分隔带的开口位置依附于接入道的开口位置，两者保持同步关系，主干路接入道与侧向分隔带开口组合模式现状图如图4所示.

侧分带与主干路接入道开口组合模式二：根据表1，侧向分隔带的开口间距需严格满足主干路侧分带最小间距的需求，主干路接入道与侧向分隔带开口组合模式如图5所示.

2.2 冲突点分析

对比分析上述两种主干路接入道与侧向分隔带开口的组合模式，将冲突点在图中表示出来，具体见图6和图7所示.

从图6可看出，总共有8个交通冲突点，4个主干道冲突点(包含2个合流冲突和2个分流冲突)；4个辅道冲突点，均为十字交叉冲突，冲突点影响大.从图7可看出，总共有6个交通冲突点，2个主干道冲突点(包含1个合流冲突和1个分流冲突)；4个辅道过渡冲突点(包含2个合流冲突和2个分流冲突)，冲突点影响小.从图6和图7可看出：两种模式总的冲突点个数不同，图6中的主干道冲突和交叉冲突各为4个，图7只有2个主干道冲突、2个合流冲突和2个分流冲突，而分流与合流冲突均小于交叉冲突所带来的影响，由此可知，优化后的组合模式的交通冲突影响低于现状模式的交通冲突影响.

2.3 运行延误分析

研究表明，主干道的车辆平均延误随着道路车流量的增大而增加，定性的分析优化前后的侧向分隔带和主干路接入道的开口位置尤为重要，利用VISSIM微观交通仿真软件，以车辆平均延误为输出指标，定量的分析两种模式下的组合形式.

组合模式一：由于主干路接入道的影响，导致主线车辆的平均延误呈现增加趋势，接入道之间的距离比较近，使得影响车辆运行的区域重叠，间接导致车辆平均延误的增加.组合模式二：由于主干道冲突点相对减少，其车辆延误随之减少，主线车辆平均速度有所提升，主线平均延误总体呈降低趋势.

3 VISSIM交通仿真评价分析

3.1 组合模式仿真分析

利用VISSIM微观交通仿真软件对上述组合模式进行整合分析如下：

(1)随着交通流量的增大，车辆平均延误增加，主干路接入道的右转车辆没有优先通行权，需停车礼让主线的直行车流，右转延误增长速度迅速，接入道路车辆排队的现象随处可见.仿真效果如图8所示.

图8 入道仿真效果图Fig.8 simulation effect of access channel

(2)由仿真结果可得：在主干路接入道的进出交通流比例为0.1的前提条件下，当主线的交通流量小于2 000 veh/h时，模式二的车辆整体延误大于模式一的车辆整体延误；当主线的交通流量大于2 000veh/h时，模式二的车辆整体延误小于模式一的车辆整体延误；在主干路接入道的进出交通流比例为0.2的前提条件下，当主线的交通流量小于1 750 veh/h时，模式二的车辆整体延误大于模式一的车辆整体延误；当主线的交通流量大于1 750 veh/h时，模式二的车辆整体延误小于模式一的车辆整体延误；在主干路接入道的进出交通流比例为0.3的前提条件下，当主线的交通流量小于1 250 veh/h时，模式二的车辆整体延误大于模式一的车辆整体延误；当主线的交通流量大于1 250 veh/h时，模式二的车辆整体延误小于模式一的车辆整体延误.对比效果见图9和图10所示.

由图9和图10可知，当主干道接入道的进出交通流比例不变时，随着主干道交通流量的增加，模式二的总体平均延误低于模式一的总体平均延误，更具备优越性.

3.2 接入道间距仿真分析

利用VISSIM微观交通仿真软件对接入道间距进行仿真分析，接入道间距的大小影响着主干路车辆的总体运行延误，主线交通流量和接入道的进出车流量均影响着车辆的平均延误.对模式二的仿真数据进行归类整理，车流的整体延误受到主干路交通量、接入道车流的进出比例和接入道距离的影响，具体如图11和图12所示：

(1)由图11可知：随着主干路接入道间距的增加，主线车辆的平均延误呈现降低趋势，当主干路接入道间距小于160 m时，车辆的平均延误变化较为明显；当主干路接入道间距大于160 m时，主线车辆的平均延误的变化趋于稳定状态，受到主干路服务水平的限制，接入道间距的设置应大于180 m.当主线交通流量大于2 000 veh/h，主干路车辆的平均延误变化趋势较为明显；当主线交通流量小于2 000 veh/h，主干路车辆的平均延误变化趋势不明显.

(2)由图12可知：随着接入道交通流量进出比例的逐渐增加，主线交通流的平均延误呈现增加趋势.当主干路接入道间距小于160 m时，车辆的平均延误变化较为明显；当主干路接入道间距大于160 m时，主线车辆的平均延误的变化趋于稳定状态.可通过改变主干路接入道间距的大小，以满足接入道和主线交通流的出行需求.

4 结语

合理设置城市主干路接入道与侧向分隔带的组合模式，通过VISSIM微观交通仿真软件分析主线交通流的冲突点和车辆延误，得到以下两点主要结论：

(1)优化后的组合模式总的冲突点比传统组合模式少2个，对城市主干路的冲突影响明显降低.

(2)通过仿真数据的处理与分析，优化方案的主线车辆延误低于现状车辆的交通延误，降低了城市机动车的交通事故率，证明了优化方案的可行性.