城市道路立體交叉口改平面交叉口交通評估與仿真分析

朱文君，陳冬驥，吳志佳

（上海陳政市政工程有限公司,上海市 200940）

0 引言

以往的國省干道從城市外圍通過，對城市交通影響小。目前，我國處于快速城市化進程階段，城市空間拓展加速。以往的國省干道從中心區域或者新開發區中心穿越，特別是重要的節點設置了互通立交，更影響城市空間的拓展。當交通需求增長到一定值，原有的立交方案車道規模將不能支撐交通運行。此外，原來的國省干道的斷面模式與城市化道路模式不同，特別需要考慮行人與非機動車的通行。而且，立交改平交影響較大，若實施效果不好，將造成工程巨大浪費。

因此，對城市化進程中原有的立交改成平交需進行借助交通仿真手段，在實施之前進行評估模擬，確保實施后綜合效果有較大改善。

以G312蘇州段與蘇州市姑蘇區江乾路交叉口為例，對立交改平交方案進行分析。

1 現狀概況

312國道-江乾路交叉口位于蘇州市姑蘇區平江新城，西臨人民路，東臨江宙路，北臨規劃旺宅路，南臨規劃官堂路。規劃路網如圖1所示。

圖1 項目所在位置

現狀江乾路與312國道交叉口為喇叭型互通立交（又名東升立交），影響北側規劃的江乾路及周邊地塊的開發。為了此交叉口北側江乾路順利拉通，同時為了北側規劃道路周邊地塊的開發利用，準備將東升立交橋拆除，交通組織改為平面信號控制交叉口。現對此立交改為平面信號控制交叉口后交通運行狀況進行評價。現狀情況如圖2所示。

2 節點流量調查及需求預測

2.1 現狀流量調查

（1）現狀312國道路段流量

現狀312國道-江乾路交叉口為互通立交，立交南側的江乾路在施工，因此，此立交無實測的轉向交通。對現狀312國道東西向高峰小時流量進行調查，得出現狀312國道路段交通量。

（2）現狀江乾路路段流量

由于現狀江乾路312國道以南在施工，江乾路312國道以北為規劃道路，均無實測交通流量，本文對江乾路現狀流量進行預測。

圖2 立交現狀圖

2.2 交叉口近遠期流量預測

（1）交叉口轉向比例的確定

現狀立交改為平交口后，此交叉口的轉向流量比例可根據《蘇州市平江新城控制性詳細規劃調整》給出的地塊用地性質，預測出各方向的發生與吸引量，即江乾路南北進口道的左轉、直行和右轉的流量比分別為：42∶33∶25和23∶45∶32。平江各地塊用地性質如圖3所示。

圖3 平江新城規劃用地性質

（2）312國道流量預測

根據《蘇州市綜合交通規劃（2007～2010）》給出的經濟及人口增長，通過回歸分析得出交通量的增長系數為2.3%。本文基于交通增長率法，得出近期項目建成2013年和遠期2018年312國道各轉向流量見表1、表2。

表1 近期312國道-江乾路交叉口流量

表2 遠期312國道-江乾路交叉口流量

（3）江乾路流量預測

本文根據《蘇州市平江新城控制性詳細規劃調整》江乾路周邊地塊用地性質，對江乾路流量進行預測。預測范圍如圖3長方形框所示。南起蘇站路，北至平海路，基于各地塊面積、容積率及調查的地塊吸引和發生率，預測出基年（2013年）江乾路南北進口道的交通流量分別為543 pcu/h和379 pcu/h，吸引的交通流量分別為470 pcu/h和447 pcu/h。根據交叉口轉向比例得出江乾路基年各轉向流量（見表1）；通過交通增長率法，按照交通量每年2.3%的系數增長，得出近期項目遠期2018年交叉口的流量（見表2）。

基于近遠期交叉口流量，通過對交叉口流量分析，給出交叉口信號控制方案及渠化標準，最終得出渠化后交叉口的服務水平。

3 交叉口空間優化設計

3.1 道路橫斷面型式規劃

（1）312國道現狀標準橫斷面

現狀312國道標準橫斷面路幅寬度為30 m，其斷面布置如圖4所示。

圖4 近期312國道標準橫斷面布置（單位：cm）

（2）江乾路規劃標準橫斷面

根據平江新城控規調整，江乾路近遠期橫斷面設計模式相同，均按照規劃標準橫斷面來設計，紅線寬度30 m，標準橫斷面如圖5所示。

圖5 江乾路近遠期標準橫斷面布置（單位：cm）

（3）312國道規劃標準橫斷面

根據平江新城控規調整，給出312國道外翻后的標準橫斷面如圖6所示，紅線寬度70 m。

圖6 遠期312國道標準橫斷面布置（單位：cm）

3.2 交叉口優化設計

（1）設計原則和要求

a.合理利用道路空間設施；

b.明確不同交通流的行駛軌跡；

c.降低不同交通流之間的干擾；

d.飽和度均衡。

（2）交叉口車道數分配

為了得到312國道-江乾路交叉口的渠化標準，需根據交叉口的流量對交叉口進行信號配時。以《公路平面交叉優化設計》為參考依據[1]，交叉口近遠期渠化方式[2-4]見如表3，近遠期的交叉口優化設計分別如圖7、圖8所示。

表3 近遠期交叉口進口道渠化標準

圖7 近期交叉口詳細優化設計

圖8 遠期交叉口詳細優化設計

4 交叉口信號控制方案設計

4.1 交叉口相位相序

信號相位相序的安排須同交叉口進口道車道渠化（即車道功能劃分）方案同時設定。根據車道功能及預測的流量，近遠期的交通信號控制均采用四相位，相位相序也相同，如圖9所示。

圖9 信號控制相位相序圖

4.2 交叉口信號配時方案設計

（1）近期信號控制方案設計

通過周期公式[5]計算，得出的各相位有效綠燈時間，但不滿足最小綠燈時間要求，對周期進行調整，得出最終周期時長C=120 s，損失時間L=12 s。交叉口通行能力、綠信比、飽和度見表4，交叉口信號配時如圖10所示。

表4 近期交叉口配時指標

圖10 信號配時圖

由表4知，近期交叉口飽和度均在0.85以下，最大為0.78，滿足信號配時要求。

（2）遠期信號控制方案設計

通過周期公式計算，得出各相位有效綠燈時間，但東西向左轉不滿足最小綠燈時間要求，對周期進行調整，得出最終周期時長C=100 s，損失時間L=12 s。交叉口通行能力、綠信比、飽和度見表5，交叉口信號配時如圖11所示。

表5 遠期交叉口配時指標

圖11 信號配時圖

由表5知，遠期交叉口飽和度均在0.85以下，最大為0.78，滿足信號配時要求。

5 交叉口交通仿真及效益評價

本文選取延誤、停車次數、排隊長度作為交叉口交通仿真的評價指標。

5.1 交叉口交通仿真模型的建立

將交通效益評價指標的模型嵌入到交通仿真中去，根據交通仿真運行情況及模型的計算，給出延誤、停車次數及排隊長度的求解結果。

（1）近期交通仿真模型建立

根據交叉口規劃設計條件，通過VISSIM5.20仿真軟件，對近期建立交叉口仿真路網。近期的仿真運行如圖12所示。

（2）遠期交通仿真模型建立

根據交叉口規劃設計條件，在近期建模基礎上，對交叉口時空方案進行調整，對遠期建立交叉口仿真路網。遠期的仿真運行如圖13所示。

圖12 現狀仿真路網運行圖

圖13 遠期仿真路網運行圖

5.2 交叉口交通效益評價

（1）延誤

近期交叉口延誤及服務水平見表6。

表6 近期312國道-江乾路交叉口延誤與服務水平

遠期交叉口延誤及服務水平見表7。

從表6和表7可以看出，交叉口近遠期的延誤在30 s左右，服務水平均在C級，滿足改善設計交叉口服務水平要求。

（2）停車次數

近期交叉口停車次數如圖14所示。

遠期交叉口停車次數如圖15所示。

從圖14和圖15可以看出，交叉口近遠期的停車次數在南北進口道直行均在1.0以下，即平均到達的車輛不會出現二次排隊現象，停車次數越高說明機動車在交叉口的停車數越多。江乾路近期北進口基本有88%的機動車在此交叉口停車，主要原因是312國道為主流向，交通流量高，分配的有效綠燈時間長，而次干道規模的江乾路等待的紅燈較長，因此，機動車停車次數較高。但近遠期均滿足交叉口的設計要求。

表7 遠期312國道-江乾路交叉口延誤與服務水平

圖14 近期交叉口機動車平均停車次數

圖15 遠期交叉口機動車平均停車次數

（3）排隊長度

近期交叉口排隊長度如圖16所示。

圖16 近期交叉口各進口道平均排隊長度

遠期交叉口排隊長度如圖17所示。

由圖16和圖17可知，交叉口東西向直行車流量高，平均排隊長度相對其他進口道較長，近遠期平均排隊長度最大為52 m和45 m。同時，考慮到東西向最大排隊長度要求，因此本文312國道交叉口的展寬段長度設計為80 m，滿足排隊長度要求。

6 結語

根據交叉口立交改平交，能夠使得交叉口近遠期的服務水平和平均排隊長度均能滿足設計要求，且改為十字形平交口使得南北向溝通更加便利，也可方便非機動車和行人通過312國道，交叉口滿足的功能更為齊全。

通過交通仿真模擬的手段可預估工程建成后可能帶來的弊端，進而給出改善方案，避免工程的二次改造費用。

[1]周蔚吾.公路平面交叉優化設計 [M].北京：知識產權出版社，2006.

[2]CJJ 152— 2010，城市道路交叉口設計規程[S].

[3]楊曉光.城市道路交通設計指南 [M].北京：人民交通出版社,2003.

[4]楊佩昆,楊樹升.交通管理與控制[M].北京：人民交通出版社，1995.

[5]裴玉龍,孫明哲,董向輝.城市主干路交叉口信號協調控制系統設計研究[J].交通運輸工程與信息學報,2004(2)：41-46.