銮 重 矍 息学塑第6卷第4期2008年l2月Journal ofTransportation Engineering and Information No.4 Vo1.6 Dec.2008 城市快速路高架拥堵改善对策分析 陈恺 张 宁2 黄卫2 1.四川省交通厅,公路规划勘察设计研究院,成都610072 2.东南大学,交通学院,南京210096 摘要:为改善我国快速路高架道路系统的交通运行,本丈从土地规划角度分析了高架拥堵的成因;在此 基础上,借鉴出入口管理策略,给出了具体的有针对性的解决技术手段,并提出了将土地规划以及之后的 交通设计、管理等通盘考虑,系统解决高架拥堵的新思路. 关键词:出入口管理;高架道路:土地规划;匝道布局:最小交织距离 中图分类号:U41 2.37 3.2 .文献标识码:A 文章编号:1672—4747(2008)04—005卜O7 Countermeasures for Relieving Trafifc Congestion on Urban Elevated Expressway CHEN Kai ZHANG Ning HUANG Wei 1.Highway Planning,Survey,Design and Research Institute,Sichuan Province Communication Department,Chengdu 610072,China 2. Transportation college, Southeast University, Nanjing 210096, China Abstract:To improve the traffic operation on the urban elevated expressway.the authores analyzed the traffic congestion reasons from the angle of land planning.Based on the analys1S,and US1ng the access management tactias,some counter measureS against the congestion were provided in this paper At the same time,the systematiC thought to imDrove the congestion problem was presented,which takes the traffiC design and management into account whi 1e processing the land planning. Key words:Elevated expressway,access management,land planning,ramp layout.the minimu珊 weaving di stance 收稿日期:2007.10.23 作者简介:陈恺(1981一),男,湖南长沙人,东南大学硕士生,主要研究方向为交通工程。 交通运输工程与信息学报 2008年 第4期 O 引 言 城市快速路高架道路的修建,在其建设初期,为 大城市日益突出的交通拥堵问题给出了新的解决途 径,特别是为过境车流和长距离交通提供了一条顺畅 的通道。随着车流量的剧增,交通拥堵的恶化,高架 道路主线的交通运行状况也逐渐变差,而高架匝道落 地点附近地面道路衔接段的拥堵则更为严重。如何改 主线、高架道路与地面道路衔接段以及地面配套路网 三方面分析具体原因,采用AM相关技术改善快速路 高架系统的交通运行状况。 1 存在的主要问题分析 高架发生拥堵,有可能是本身的通行能力不够, 也有可能是前期的规划不尽合理,或是交通设施的设 计、交通管理的方案不够完善等。下文将着眼于高架 善交通,保证快速路高架的服务水平,还原高架路最 初的设计本意,逐渐受到人们的重视。 国内学者对城市高架道路系统的拥堵成因以及 解决对策做了很多的研究。龙科军等分析了城市快速 路高架匝道最小间距模型¨】,杨晓光等对城市高架出 口匝道衔接路段的交通组织方法进行了研究 J,孙明 道路、高架与地面道路的衔接段以及地面配套路网三 方面,主要从土地使用规划的角度出发分析高架拥堵 的成因。 1.1 高架出入匝道的布局规划 高架出入匝道的布局问题,可以从两个方面来说 正等尝试通过高架匝道落地点临近的交叉口车道设 明。宏观上,出入匝道的数量和密度必须经过良好的 置和信号配时等改善交通【3】。然而,国内学者的研究 规划。城市快速路高架道路设计的本意是服务于市内 多偏重于交通管理、交通组织方案的改善,或是着眼 的过境车辆或者长距离的交通,出入匝道设置数量过 于拥堵解决对策的某一个环节,不成系统;尤其是对 于前期规划阶段,如何通过合理的土地规划,给后期 多,密度过大,自然会使得大量的中、短距离首先从 交通涌上高架道路。高架的交通量增加,服务水平得 不到保障,频繁的车辆出入,也极大地干扰了原本直 行通过的车辆。另一方面,从微观上来说,相邻出入 匝道之间的交织段距离不足,也是造成拥堵的主要原 的交通设计、组织、管理提供充裕的空间这方面的研 究偏少。 出入口管理策略(Access management,简称AM) 是为了保证路网中交通流的安全、速度和效率,而对 因之一。相邻的出入匝道之问,过短的交织距离,使 得车辆汇入、 出引起的交织非常混乱,也影响了主 出入口通道、分隔带、立交、平交口等设施的选 址、布局、设计等进行系统控制的技术方法体系I4】。 出入口管理策略的最终目的是在对通往周边地块的 出入口通道进行合理规划、设计的基础上,尽量保证 主路通行车流的高效、安全运行,平衡道路的“通过 性”和“服务性”的思想贯穿在出入口管理策略的各 个环节上。而高架道路的出入匝道可视为高架主线的 出入口通道,地面道路衔接段周边的支路接入口、建 筑物机动车出入口等,可视为地面道路干线的出入口 线的交通运行。高架道路出入匝道的布局问题,是我 国城市高架建设最为普遍的问题,也是高架拥堵最为 主要的原因之一。 1.2匝道落地点的布局规划 高架道路与地面道路的衔接段,也是拥堵经常发 生的路段。衔接段出现的问题,首要原因是高架匝道 落地点的布局,即匝道落地点的选址不佳。现有的常 见布局方式是将匝道设置于地面道路的交叉口附近, 通道。因此,出入口管理策略很适合用来解决高架道 路系统的交通拥堵问题。而出入口管理策略将前期规 划、设计,直至后期的交通组织、交通控制管理一体 化的思想,也契合了系统解决拥堵的思路。本文将从 分析高架道路系统的现存主要问题入手,从高架道路 且下匝道与交叉口进口道直接相连,上匝道与交叉口 出口道直接相连。这种布局方式的优点在于方便了 上、下高架的交通流的汇集与疏散;但是,缺点也比 较明显。一方面,由于匝道落地点经常位于主干路上, 城市快速路高架拥堵改善对策分析 陈 恺等 实际上大大影响了主干路的交通运行。由于主干路最 设计车速较高,线型要求等设计指标接近高速公路, 为主要的功能是通过性,即保证车辆尽快通过,要求 交通行驶畅通,无阻碍、延误小:而这种匝道布局方 因此可以借鉴高速公路的交织理论,分析最小交织长 度。龙科军等总结了匝道的组合模式与匝道最小间距 式实际上妨碍了主干路功能的发挥,有违于AM策略 中“明确道路等级,保障道路功能”的原则。另一方 面,匝道落地点临近交叉口,总会存在上、下匝道的 车辆与地面道路车辆由于不同的转向需求而产生的 交织。如果从匝道落地点到下游临近交叉口的这段交 织长度不够,会给车辆行驶带来很大的难度,进而有 的关系,建立了简单的计算模型【”。由出入匝道前后 排列顺序的不同,构成了4种不同的匝道组合模式, 如图1所示。图中三l代表加速车道长度,三2代表交织 距离,三 代表标志确认距离, 3代表减速车道长度。 可能引发交通事故。从AM策略来讲,保证这一间距 也是AM的核心技术之一。根据交通特性较好地制定 间距标准,能够非常显著地提高行车效率和安全。 1.3衔接段临近建筑物布局 (a)组合模式I 除了高架道路本身的匝道落地点布局之外,还需 要考虑落地点周边的建筑物布局,尤其是起主要集散 (b)组合模式II 交通作用的道路两侧的建筑物,需要对其机动车出入 口进行适当的规划和控制。若建筑物,特别是大型公 共建筑物这种大的交通发生、吸引源,机动车出入口 不加控制地直接布局在道路两侧,将会对道路上直行 (c)组合模式III 通过的车辆造成干扰,无论是对进出建筑物的车辆还 是直行通过的车辆都是不利的。实际上也是降低了道 路的通行能力,从而影响了高架周边配套路网的集散 交通能力,致使衔接段可能产生拥堵,严重时甚至有 可能蔓延到高架主线。AM策略通过保证转角净空, 修建服务性道路等技术,控制建筑物开口布局。 Fig.1 (d)组合模式IV 图1各组合模式示意 Modes of ramp combi nations 2解决对策分析 上面主要从高架道路、高架道路与地面道路衔接 段以及地面配套路网三个方面,分析高架系统发生交 通拥堵的原因。下面将运用AM策略的思路,从技术 体系中寻找相关的解决对策。 若匝道间距指出口匝道或入口匝道的三角区顶 点之间的距离,则各组合模式下的最小匝道间距组成 如表1所示。 表1 各模式下的匝道最小间距组成 Tab.1 The mi nimum ramp di stance composi ng under eaCh mode 2.1 出入匝道最小间距 出入匝道之间的交织距离不足,是造成高架主线 交通混乱的一个关键原因,保证最小交织长度成为缓 建拥堵所要解决的首要问题。城市快速路高架由于其 匝道组合模式 最小间距 模式I 模式II 厶+max(L2,L3)+厶 厶+max(L2,厶)+厶 厶+厶 厶+■ 模式III 模式Iv 交通运输工程与信息学报 2008年 第4期 各段的具体计算过程,详见参考文献【l】。然而, 使得各个转向上的车流无法完成交织,进而造成严重 应尤为注意交织距离上2的计算。由于城市高架主线 道路与高速公路的交织特征更为接近,因此常参考通 的拥堵、安全问题。保证这一间距有足够的长度,并 对该区域内的建筑物出入口布局进行严格控制,可以 明显地改善交通运行。制定这一间距的标准,也就成 行能力手册中高速公路交织段长度的计算方法 】。计 算过程中,应关注高架道路与高速道路的区别,尤其 是在我国的道路交通环境下的区别。高架道路入口匝 道一般纵坡坡度较大,而我国交通流组成复杂,车辆 性能参差不齐,在计算交织长度时,交织区平均速度、 了该项策略的关键。 从国外已有的经验来看,以NCHl 出版的 “NCHRP Report 420:Impacts of Access Management Techniques”为例,报告将地面道路衔接段,即匝道 最小速度等参数的取值如果仍然按照通行能力手册 落地点到下游交叉口这段距离划分为:等待汇入到最 中的参考值,则结果很有可能失真。因此,应根据实 外侧车道的距离、准备汇入到最内侧车道的距离、汇 地采集的数据进行必要的标定,使结果尽量贴近本地 入到最内侧车道的距离、过渡到左转专用车道的距 的车流特性。 离、左转专用车道上的排队长度以及停车线到路口中 心的距离,并把前三段距离之和定义为交织距离,如 2.2制定匝道落地点到下游交叉口的间距标准 图2所示。并进一步给出了各段的建议长度 以55 高架出口匝道落地点到下游交叉口的间距不足, km/h的设计车速为例,各段建议长度见表2【扪。 图2 匝道与地面道路衔接段划分示意(NCHRP) Fig.2 Partition of the joint space between the ramp and surface road(NCHRP) 表2划分各段足巨离建议值(设计车速55 km/h) 而TRB出版的“Access ManagementManual”考 Tab.2 AdviSing value of each partition di stance 虑的因素有所不同,以交叉口类型和所在区域的土地 (design speed 55 kin/h) 利用程度作为影响因素,划分各类标准值。将下游交 间距划分 建议标准/m 叉口分为一般信控路口、~般非信控路口和禁左的非 交织距离 妻 4 。 信控路口:将土地利用程度大致划分为城区、郊区, 转往转向专用车道的过渡 以及城郊结合部,依次给出了各自的最小间距标准, 距离 45 ~75 分别见图3和表3 。 储存左转排队车辆的长度每个信号周期长内每辆左转车l5 需要说明的是,尽管可以按照上述方法将匝道落 停车线到交叉口中心距离 15 地点至下游临近交叉口的最小间距划分为若干段,并 城市快速路高架拥堵改善对策分析 陈 恺等 来划分间距标准;对于一般的下游信控交叉口,将间 距定义为交织距离、过渡距离和排队长度之和。当然, 具体标准的值是需要重新考虑、进一步标定的。过渡 距离的值与设计车速、道路平均运行车速直接相关; 排队长度与信号周期长、转向比例相关;而交织距离 的计算则更为复杂,尤其是考虑到驾驶习惯、行车素 质等难以量化的因素,更是需要结合本地的交通流特 征实地标定。 图3高架匝道落地点附近地面道路衔接段各类型 交叉口示意(TRB) 2.3保证匝道落地点临近交叉口的转角净空 转角净空指交叉口与其上游(下游)方向最近地 Fig.3 Different ki nds of i ntersections on the 块出入口的距离。保证转角净空,实际上就是强调在 考虑建筑物布局时,需要对机动车出入口进行控制, 保证地块出入口不设置在交叉口的影响区域以内。这 样,避免了直行通过车辆和进出建筑物车辆的相互干 扰,保障了行车安全,也就提高了临近交叉口的通行 surface road near the ramp faI I i ng PIot(TRB) 表3地面道路衔接段最小间距标准 Tab.3 Mi nimum di stance standard of the j0i nt space on surface road 能力,改善了高架道路与地面道路衔接段的快速集散 能力。如图4所示,转角净空可以大致分为以下四类: 注: 为匝道落地点到下游第一个禁左非信控路口距离; A 差路 干 主路—— 一 : y为匝道落地点到下游第一个大型信控路口的距离, 这段距离之内不允许设置其他十字型交叉口;Z为上 二 r一—1B 匝道落地点到上游第一个出入口的距离;M为匝道 落地点到下游第一个分隔带开口距离,从该开 ] 。c[r 厂 口处到下游信控路口的这段距离之内都不允许再另 外设置其他分隔带开口。 厂 图4转角净空示意 Fig.4 Corner CIearance 通过一定的模型或是半经验公式分别计算各段的长 度。然而,从实际应用来看,这种通过纯数学计算得 到的数值仍然是不太切合实际的,尤其是当道路设计 车速在50 kmgn以上时。因此,仍然需要以数值计算 结果为基础,紧密结合周边的土地利用状况,综合考 虑后得到一个建议的间距标准l8】。类似的,以上各类 A表示主干路转往次干路的转角上游净空。其长 度包括:转向车辆可能的排队长度、驾驶员反应距离 以及车辆减速逐渐汇入的距离。 B表示次干路转往主干路的转角下游净空。该段 长度与车速直接相关,其标准的制定可以依照非信控 标准的建议值对于我国的高架道路建设管理的借鉴 意义也是比较有限的,然而,标准制定的方法、间距 划分的依据等要点,却是值得参考的。例如,根据当 路口的间距标准。 C表示次干路转往主干路的转角上游净空。该段 距离主要保证转角处建筑物出入口的车辆不会因为 路口的排队而无法进入次干路。 地土地的利用程度,以及下游交叉口的交通管制类型 交通运输工程与信息学报 2008年 第4期 D表示主干路转往次干路的转角下游净空。由于 转向后直行车辆和进出转角处建筑物出入口的车辆 存在速度差,因此该段距离主要保障不会因为车速的 差异而影响行车安全【7】。 次 干 然而,对于各类转角净空如何保证,具体的间距 路 如何取值,还依赖于具体的道路交通环境。以美国为 例,各个州多根据本州的环境特点制定本州的间距标 准,从5 m到90 m不等,但大多数为30~70 n3。 图5服务性道路示意 从上述的转角净空类型分类也可以看到,A类和 Fig.5 Serv;Ce road hjnt c类转角净空是上游净空,主要是排队长度、反应距 离以及减速过渡距离之和,可以参考信控路口转向车 这种布局方式大大减少了主干路的出入口数量, 道的长度来设置。而B类和D类转角净空是下游净 并且在主干路上仍然可以看到建筑物的沿街面,有利 空,主要是保证出入地块的车流与直行车流的安全有 于驾驶员对建筑物位置的确认。但是这种布局方式, 序运行,道路运行车速是决定因素,同时考虑转向交 土地利用效率比较低,且不利于实现纵深土地的价 通量。进一步的,从路网的角度考虑,为了在相邻交 ]I] 值。总之,服务道路是一种比较合理与实用的安置大 叉口之间同时满足上、下游转角净空,地块出入口应 ._]]●● 型公共建筑机动车出入口的方式,适用于土地纵深不 主干路 布局在位于地段中部的一个窗口区域内。当然,这仅 大的情况下,尤其适于建筑分期建设的情形,有利于 仅是从理论上分析的理想状况。实际上,由于土地利 路网的弹性布局。 用的,例如有时建筑物恰恰位于转角地块,理想 另外,也可以通过联合出入口的方式,对建筑物 的出入口布局间距常常难以保证。正是由于这个原 群的出入口进行控制。联合出入口方式就是为地块内 因,得到一条重要经验:保证转角净空最为有效的途 的各个建筑物在主干路或次干路上设置一个共同的 径,是在土地规划阶段对地块划分、用地性质进行规 机动车出入口,并用内部道路微循环系统为各个建筑 划时,就应该充分考虑这一因素。 物服务,如图6所示。 2.4通过地面衔接段的服务性道路改善出入口布局 为提高地面衔接段的通行能力,加快上下匝道的 集散速度,另外一种有效的方法是通过修建服务性道 L[一● 次干路 路来改善出入口布局。服务性道路是在主要道路红线 与沿街建筑红线间设置的一条辅助道路,可以将主干 路的出入口转移到服务性道路上,使得服务性道路代 替主干路承担集散交通的责任。这样,在地面道路衔 接段起主要集散交通作用的干路两侧修建服务性道 图6联合出入口布局方式示意 路,可以有效减少干路上交通冲突的数量,减轻冲突 Fi g.6 Joint access ar rangement 程度,从而提高道路通行能力。同时,只要具备良好 的规划和布局,在主干路周边也可以进行开发建设, 这种布局方式不仅同样能大幅减少主干路上的出 而不会对交通运行和行车安全造成很大影响 ,如图 入口数量,而且土地利用效率也比较高。只是对地块 5所示。 内部道路微循环系统需要前期良好地规划,其与外 下转第81页 驾驶员可靠性评价中评估因子的遴选 王海波 上接第56页 部道路的衔接口位置也需要慎重选取。总之,联合出 入口的布局方式适用于大型公共建筑密集,而且需要 道路土地条件允许,尤其是土地纵深足够。 几点: (1)快速路高架道路以及地面道路的主干路、次 干路等都有其特定的道路功能,或着重于车流的快速 通过,或着重于完成车流快速集散。明确道路功能、 3结束语 本文主要从土地规划的角度出发,借鉴出入口管 准确定位是后续工作的基础。 ¨ (2)前期的土地规划以及之后的交通设计、交通 管理控制等应捏合成一个整体,通盘考虑。站在系统 的角度考虑是解决拥堵问题的关键思路。 (3)在借鉴国外已有研究成果时,应区分哪些是 理策略的思路和相关技术方法,分析了城市快速路高 架系统拥堵的成因及解决对策。对于匝道间距偏小、 匝道落地点布局欠佳、衔接段建筑物布局不合理等问 题都提出了相应的解决途径。同时,应尤为重视以下 受地域差异性制约的,哪些是可以适当变通后借用 的。只有合理借鉴才能保证结论的可信度。 参考文献 :t-军,杨晓光,王跃辉【4】 龙¥-等.城市快速路匝道最 Washington D.C.,2000. 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