北京市蓮石路快速路潮汐車道改造設計淺析

冀 健，潘 迪，周利民，盧燕青

（北京市市政工程設計研究總院有限公司，北京市100082）

0 引言

隨著城市發展，北京市四環路以外分布著大量居住區，五環路以外地區居住區數量更多，而大部分工作機會仍然還在市中心區，因而形成早高峰人口從郊區向市區流動集中，晚高峰從市區向郊區集中流動的現象，在交通上呈現一定的早高峰進城、晚高峰出城的潮汐交通特點。這種現象在放射線高速快速道路上較為突出，如蓮石路、京藏高速、京通快速、京港澳高速、京開高速、京承高速等。雖然采取設置潮汐車道的方法可有效緩解放射線道路的潮汐交通擁堵，但是由于北京市區路網分流困難,道路和橋梁改造難度大，同時受道路規劃用地、行駛安全要求等條件的制約，很難對現有快速路實施潮汐改造。

國內第一條快速路潮汐車道出現在2003年上海市外環隧道潮汐交通控制項目,采用的是3+2+3車道布置,中間2車道為可變車道,由移動護欄控制出入口[1]。國內第一條現有快速路改造為潮汐車道的項目出現在深圳市，2016年深圳市布吉路、文錦北路啟用利用水馬的快速路潮汐車道，實施效果良好。北京市亦莊開發區亦有采用此種方式的潮汐車道。但對于北京市快速路來說，受車速較快、車道本身寬度限制，出于安全考慮無法采用此種方式進行改造。主干路設置潮汐車道，經驗較為豐富，目前北京正在運營的紫竹院路及朝陽路部分路段潮汐車道，均為主干路潮汐車道[2]。出于對新興技術的探索和試驗，北京市交通委大膽采用美國Trinity Highway公司的Vulcan護欄，在北京市蓮石路上進行潮汐車道改造試驗。目前，改造工程已開始動工，預計2018年底完工。

在蓮石路快速路的擁堵路段上設置潮汐車道在北京市快速路上尚屬首次，采用移動護欄作為隔離設施的快速路潮汐車道在國內快速路改造潮汐車道上也是第一個項目[3]。技術難點較多，后期運營管理復雜，交通組織困難，經過專家組織討論研究，對采用移動護欄的潮汐車道改造進行了深入研究分析，并對移動護欄的特性進行了碰撞試驗。

1 蓮石路現狀改造條件分析

1.1 蓮石路道路現狀

現狀蓮石路為城市快速路，主路設計車速為80 km/h。主路橫斷面為二幅路型式，主路上下行各有3條車道，主路單側斷面全寬11.5 m，中央分隔帶寬2 m，設雙向6車道（無應急車道）（見圖1）。

圖1 蓮石路現狀圖

1.2 潮汐化改造研究范圍

考慮現狀擁堵常發生于三環至五環間路段，本次研究范圍西起衙門口橋東側，東至蓮花橋西側，路段全長約7.8 km。沿線共3處全互通節點：衙門口橋、南沙窩橋、蓮花橋。另有6處菱形立交節點：蓮芳橋、蓮芳東橋、蓮玉橋、青塔橋、岳家樓橋、金家村橋。進城方向共有5處進口、7處出口，出城方向共有7處進口、7處出口（不含衙門口橋和蓮花橋）。

根據現狀交通特征，五環-四環路段潮汐現象相對明顯，且四環南沙窩橋進出口為主要堵點。因此考慮在四環-魯谷大街路段設置潮汐車道，可緩解因四環進出口車流量過大引起的路段擁堵。四環-三環路段，因鄰近中心城區，雙方向交通需求相對均衡，早晚高峰潮汐特性不十分明顯，且除了晚高峰出城方向鄰近四環節點常發擁堵以外，暫無其他常發擁堵，因此考慮近期維持現狀。

1.3 現狀制約因素

研究路段沿線共6座人行過街天橋。其中五環-四環路段，有4座天橋，其中2座存在中墩。若考慮占用中央隔離帶設置潮汐車道，有中墩的天橋需拆除重建，研究范圍內共涉及2座天橋。

另外，現狀中央隔離帶僅2 m寬，若設置潮汐車道，需要鏟除0.55 m的中央隔離帶，其中有3處橋梁段，對橋面板可能造成結構損壞，且移動護欄較重(平均每米重500 kg）,需要驗算橋梁荷載是否滿足要求（見圖2）。由于移動護欄的防撞等級目前尚未出碰撞測試報告，潮汐車道使用期間需要限速60 km/h,進京方向仍然需要限速60 km/h。同時，移動護欄過程需要耗費30 min，由北京市交管局確認需要按照臨時交通導改采取交通措施。

圖2 蓮石路橋梁段橫斷面圖（單位:m）

南沙窩橋有2處匝道橋墩（直徑1.3 m）位于2 m中央隔離帶內，車道寬度需壓縮并限速。

2 出入口選擇

根據北京交通發展研究院浮動車系統分析（見圖3），蓮石路晚高峰出城方向運行情況呈現路段不均衡性。如圖4所示，北四環進入蓮石路（匝道2）與蓮石路南沙窩橋往西（路段3）路段晚高峰期間運行速度低，17：00-19：00該路段運行速度基本低于30 km/h,處于“中度擁堵”到“嚴重擁堵”水平。因此，潮汐車道入口必須設置在匝道2口端頭的東側，以及橋區東南匝道端頭的西側。

圖3 蓮石路南沙窩橋段浮動車系統圖

圖4 蓮石路南沙窩橋段平面圖

考慮到入口需要斷開中央隔離帶150 m,為了盡量減少對橋區影響，將入口設置在路基段是安全經濟的方法，如圖5所示。

圖5 蓮石路南沙窩橋段潮汐車道入口設計圖

從另一方面考慮，設置入口對進京方向交通流不構成重大影響，晚高峰橋區東南匝道進京流量約占總流量的40%，主線進京流量只占合流總量的60%，因此設置在橋區西南匝道端頭與主線通道橋之間是最佳選擇。

同理，出口設置在蓮玉橋西側的分流端路基段。

3 潮汐車道設計簡述

3.1 潮汐車道設置范圍

根據現狀交通特征，五環-四環路段潮汐現象相對明顯，出城潮汐車道需要將進城方向車道由3條減少為2條，所以潮汐車道設置在進城交通量小于2條車道通行能力的路段[4]。根據市級交通運行狀態及交通量調查成果，選擇在四環-魯谷大街路段設置潮汐車道，可緩解因四環進出口車流量過大引起的路段擁堵，同時進城方向交通量相對較小，減少一條車道后服務水平還能夠接受。

3.2 道路改造設計

由于采用VULCAN設備需要占用55 cm的道路空間,行車道寬度會受到壓縮，但現狀橫斷面空間不滿足設置最低要求,所以需將中央隔離帶進城方向一側拆除0.55 m（包括防撞護欄）放置VULCAN。正常行駛時使用VULCAN充當防撞設施，橫斷面及交通標線如圖6所示。

圖6 蓮石路潮汐車道橫斷面改造前后對比圖（單位:m）

進城方向車道寬度為3.5 m+3.25 m+3.75 m，兩側0.5 m路緣帶不變。由于南沙窩橋段中央隔離帶有2處匝道橋的橋墩,無法鏟除中央隔離帶,因此南沙窩橋段為3.25 m+3.25 m+3.45 m。

潮汐車道狀態下，進城方向車道寬度為0.5 m+3.5 m+3.25 m+0.5 m,其中南沙窩橋段為0.5 m+3.25 m+3.25 m+0.5 m，VULCAN 寬度為 0.55 m，潮汐車道寬度為0.25 m+3.25 m+0.25 m，其中南沙窩橋段為0.25 m+2.95 m+0.25 m。

3.3 交通標線設計

由于潮汐車道和正常行駛狀態下的標線分別適用于相反行駛方向和不同的車道寬度，但是如果同時存在會對不同行駛狀態的車輛發生困擾，所以標線經優化后最終僅保留單側的潮汐車道雙黃虛線及位于VULCAN位置的車道邊緣線。

潮汐車道線北側邊線與現狀車行道分界線位置一致，南側邊線距離北側邊線10 cm,且均為15 cm寬灰色虛線，如圖7、圖8所示，黑粗線部分為移動護欄位置。

圖7 蓮石路潮汐車道開放時標線護欄相對位置圖（單位:m）

圖8 蓮石路潮汐車道封閉時標線護欄相對位置圖（單位:m）

3.4 交通安全措施

由于隔離帶、車道寬度、行駛軌跡的改變，為保證橋梁結構及交通安全，潮汐車道需限小型車使用并且限速行駛。潮汐車道兩側路緣帶寬0.25 m，設計速度小于60 km/h，出入口位置受平縱線形控制限速40 km/h。

在潮汐車道進、出口處新增龍門架（敷設車道指示燈、車道指示標志等）10處，并新增警告、指示和宣傳提示標志等，同時也增加了限速標志。潮汐車道進口前50 m設置限速40 km/h與禁止大客車、貨車駛入潮汐車道的標志。潮汐車道南沙窩橋西側設置取消限速40 km/h,改為限速50 km/h的限速標志。潮汐車道出口前50 m設置限速40 km/h的限速標志。潮汐車道終點設置取消限速40 km/h的標志。

進京方向三個門架均設置全面板可變LED限速標志，潮汐車道開放期間限速60 km/h，其他時間段限速80 km/h。

另外，出入口均設置五級提示，其中進京方向設置在潮汐車道終點西側，出京方向設置在潮汐車道起點東側以及終點東側，共15處提示標志。

為了應急使用，潮汐車道路段也設置2處掉頭閥開口，均設置了活動護欄與監控攝像頭。

4 VULCAN移動護欄介紹

蓮石路潮汐車道采用的VULCAN可移動式隔離緩撞設施，是由輕體、鍍鋅鋼部件組成的金屬隔離帶（見圖9）。813 mm高、546 mm寬，每節長度為4.115 m，重約460 kg。節與節之間通過插銷進行連接，長度可以按照整節數任意選取。采用裝在滑移裝載機或者前段裝載機上的VTA(VULCAN搬移工具）可以輕松將VULCAN移到所需位置。操作人員可以從隔離帶各側操作VTA（見圖10）。

圖9 蓮石路潮汐車道使用的VULCAN大樣圖

圖10 操作中的VULCAN挪移示意圖

5 潮汐車道運營策略

5.1 VULCAN挪移運營策略

由于中央隔離帶寬度有限，目前僅設置單側潮汐車道，為晚高峰出城方向交通服務。經與交管局協商，潮汐車道開放時間為17:00-20:00，VULCAN挪移作業時間約30 min，因此提前于16:30之前開始封閉進京方向的最內側車道，挪移操作車開始將布置在中央隔離帶邊緣的VULCAN護欄挪移至第一二車道中間位置，直至17:00挪移結束。挪移操作車將停放在潮汐車道入口中央隔離帶內。出口位置的出京主線合流端亦設置分流護欄，以使主線空出一條車道為潮汐車道出口交通服務。

當潮汐車道封閉時，即20:00時，首先將出口位置的出京主線合流端亦設置分流護欄，人工推回中央隔離帶，開放出京方向主線交通，然后挪移操作車開始將布置在第一二車道中間位置的VULCAN護欄挪移至中央隔離帶邊緣，挪移完畢后，車輛放置于出口端中央隔離帶位置，開放進京方向主線交通。

挪移護欄操作期間，主線均需要按照快速路交通導改設置錐桶及警示燈。

5.2 信號燈及監控策略

出京方向南沙窩橋東側，設置了3個門架可變車道指示信號燈，并在最西側門架設置非現場執法監控攝像頭，用來監控是否有大客車及貨車違法駛入潮汐車道。當潮汐車道開放時（即每日17:00-20:00），最內車道信號燈指示直帶左方向，其他均為直行方向；潮汐車道封閉時，本組信號燈均顯示直行箭頭。

出京方向魯谷大街西側，設置了3個門架可變車道指示信號燈，并在最西側門架設置非現場執法監控攝像頭，用來監控是否有車輛駛入本車道。當潮汐車道開放時（即每日17:00-20:00），最內車道信號燈指示禁止駛入X標志，其他均為直行方向；潮汐車道封閉時，本組信號燈均顯示直行箭頭。

進京方向魯谷大街西側，設置了3個門架可變車道指示信號燈，并在最西側門架設置非現場執法監控攝像頭，用來監控是否有車輛駛入本車道。當潮汐車道開放期間（現場VULCAN開始工作時間至結束工作時間），最內車道信號燈指示禁止駛入X標志，其他均為直行方向；潮汐車道封閉時，本組信號燈均顯示直行箭頭。

6 結論

通過設置快速路潮汐車道可以有效緩解城市擁堵，但快速路潮汐化改造難度較大且有安全隱患。北京市蓮石路快速路改造是國內首次采用VULCAN移動護欄的快速路潮汐車道。鏟除0.55 m的中央隔離帶空間，將進城方向內側車道改為潮汐車道，采用移動護欄隔離，在中央隔離帶開口設置潮汐車道專用進出口。設計了潮汐車道的安全運營策略及信號監控手段，形成出京單方向潮汐車道，在晚高峰3 h內對出城方向交通進行分流，有利于緩解快速路自身以及相接環路的交通壓力，也有利于快速疏散城區內部交通壓力。該項目是對目前城市快速路潮汐化改造的有益嘗試，對其他城市快速路潮汐化改造有一定參考價值。

[1]徐紅領,于泉.可變車道的國內外研究現狀及展望[J].交通標準化,2014（15）：78-81．

[2]崔妍,劉東.北京市朝陽路可變車道交通組織研究[J].道路交通與安全,2006（9）：21-24.

[3]陳亞平,李殉輝.可變車道在烏魯木齊市西山路的應用研究[J].交通科技,2015（4）：147-150．

[4]宮曉燕,康勝.“潮汐式”交通中可變通道的通行方向切換算法的研究與應用[J].交通運輸系統工程與信息,2006（6）:33-40.