天津港港口蓄車場的交通組織安全設計

吳慶東

(山東省路橋集團有限公司，山東 青島 266000)

1 串聯和并聯蓄車形式概述

1.1 串聯蓄車形式

順延串聯式地下出租車蓄車場，車輛首尾排列，車輛排隊的隊列呈“一”字形。適合于排隊車輛少、即停即走或蓄車場地不受限制、對樞紐環境要求不高、臨時性蓄車的地區。但是，這種不經濟的停車方式不適用于永久出租蓄車場，這就要求蓄車流線形成折返串聯式，即“S形”“W形”等。但折返串聯式并不能縮短蓄車場度，且在轉折處由于車輛轉彎半徑要求需要場地條件寬松，且多次的折返增加駕駛員疲勞外，車輛不停的停車啟動也會增加尾氣的排放。盤旋串聯式相對順延串聯式蓄車所需場地更加集約，其駛入和駛出流線是否在一個層面上決定了盤旋串聯是立體盤旋還是復式盤旋。

1.2 并聯蓄車形式

并聯式蓄車，車輛通過駛入區進入蓄車區后，蓄車區的路徑分成多股并列。每股路徑上的車輛首尾相繼，但多股路徑之間并排行駛，各股車輛依次進入上客區，在上客島處停車上客，然后通過駛出區離開蓄車場，具體如圖1所示。由于將車輛消解為多股少量車行流線，其受到場地約束小，遇到突發狀況機動性強，縮短車輛排隊路徑，減少車輛在蓄車場內的尾氣排放。這種排隊方式更加靈活，有利于車輛根據具體乘客數量來調整接客時間。并聯式流線蓄車的蓄車步驟與串聯式蓄車相同，分為駛入區、蓄車區、上客區和駛出區。

圖1 并聯式平面布局流線

2 碼頭閘口數量和緩沖區長度限制安全設計

將入口閘口通道檢查口前的集卡排隊隊列用一列元胞代表，隊列最前方的元胞為入口閘口通道檢查點，如2所示。閘口檢查通道按照功能分為：提箱轉棧通道、內貿集港通道、外貿集港通道和應急通道(將其作為特殊通道)。

在對出口閘口進行仿真實驗時，同樣將出口閘口通道檢查口前的集卡排隊隊列用一列元胞代表，隊列最前方的元胞為閘口通道檢查點，如圖3所示。

圖2 入口閘口前集卡排隊示意圖

圖3 出口閘口前集卡排隊示意圖

3 碼頭閘口與港口道路連接點安全設計

3.1 超大件專用車道設計

港口交通的產生和吸引點比較單一，因此貨運流程具有特殊的時空特征，且港口交通組成中以大型車輛為主，因此道路和交叉口規劃要考慮大型車輛的運行特性。專用拖車在運送這些超大件貨物時，所需要的車道寬度要求較寬，且由于超大件超長(大于30 m)，拖車轉彎掉頭時比一般的貨車需要較大的空間和時間。由于現階段大多港口的道路斷面為一幅路的形式，因此處于超大件貨物運輸的考慮中間無分隔設施，但這可能存在雙向行車混亂、雙向超車危險等交通不安全現象。因此，有必要在港口設置超大件專用通道，這一專用通道的設計標準以超大件專用拖車為準，且盡量避免轉彎掉頭。

3.2 貨運專用閘口通道設計

大貨車的啟動時間相比小汽車一般長5～10 s。這種啟動時間上的差異往往導致排在大貨車后面的小汽車啟動時間損失嚴重，從而形成閘口交通流的“啟動瓶頸”。因此目前我國對港區碼頭閘口，在規劃設計階段，除設置一個客運通道外，其他均設置為貨運通道；在具體運營階段(運輸組織階段)，閘口通道主要分為轉棧通道、內貿通道、外貿通道和關閉通道(即用不完，不開)等，各部分每天每個時間段具體所開通道數量依據歷史統計信息、現階段集疏運信息來確定。然而，貨運專用通道的優化設計和管理方法缺乏，在實踐中往往簡單地把靠最右側或者最左側一個閘口設置為客運專用通道，而沒有考慮閘口上游不同車種到達的規律。

3.3 貨運專用通道設計要點

主要設計內容分為以下三個方面：

(1)采用左右同時展寬的形式來設計閘口，以減少內外側車道變換車道的次數，提高交通安全。

(2)采用交通仿真的方法確定啟用貨運專用閘口通道的關閥值以及專用閘口的具體位置：基于上游車道數量，考慮不同流量和交通組成組合條件，利用交通仿真模型和安全分析軟件，評價各種閘口設置方案的通行效率和安全表現，最終確定啟用貨運專用閘口通道的交通流量閥值(Qmin,Qmax)和貨車比例閥值(pmin,pmax)；

(3)根據關鍵閥值，針對交通量及客貨車比例較穩定，日變化或者時變化特征顯著的閘口，碼頭企業依據每天自己碼頭閘口排隊時間、長度統計而來的方法，統計客車和貨運車輛的比例；針對交通量和客貨比例日、時變特征顯著的閘口，通過實時檢測得到的閘口上游各個車道的交通量和交通組成，根據一定的算法和控制流程，在每個控制周期(建議5 min)開啟前，判斷上游車道所對應的閘口是否達到采用客貨分離的閥值，如沒達到閥值則繼續保持客貨混行的方式；如果達到閥值，則貨車專用閘口形式。

4 仿真實例分析

本文進行了一次以天津港船舶到離港時間表為邊界條件下產生的通過碼頭閘口的交通流下，對閘口排隊系統進行仿真實驗，通過分析實驗數據，得到碼頭閘口通道數量和緩沖區規模的最佳解決方案。該港口上游車道為4車道，出入口擴寬為6個閘口，在交通仿真軟件中進行建模。閘口上游交通量分別設置為1 000 veh/h、1 200 veh/h和1 500 veh/h，車輛組成貨車占比分別從20%開始，按10%的幅度遞增至80%，仿真得到的評價數據如表2所示。

表2 啟用客貨專用閘口前后的延誤與安全的仿真結果對比

根據仿真結果可以發現：設置1個客車專用閘口，5個貨車專用閘口的情況下，大貨車比例較大時，閘口通行效率較高，其中比例為60%左右延誤最小，當貨車比例達到50%時， 延誤值與客貨混合通行情形下接近，小于40%時，閘口通行效率急劇下降，延誤值極速上升，遠小于在客貨混行情形下閘口通行效率，而在貨車比例大于70%時，因占絕大部分的貨車均擁擠在5個貨車專用閘口，其延誤也將增大。同時，在貨車比例為60%左右時，1 000 veh/h中設置貨車專用閘口段交通沖突數為12次少于客貨混行的13次，1 200 veh/h中設置客貨專用閘口段交通沖突數為22次遠少于客貨混行的53次，實現了安全評價的大幅度優化。

綜合以上分析可以得到：在上游4車道擴展為6個閘口的設施條件下，客車和貨車專用閘口的交通流量閾值(Qmin,Qmax)為(1 000 veh/h，1 400 veh/h)，交通組成貨車占比(pmin,pmax)為(50%，70%)。此時，設置客車和貨車專用閘口方法最優。

5 結 論

本文對蓄車場/蓄車樓的串聯和并聯流線組織方式進行了詳細的介紹，并提出了建議并聯式的蓄車場流線組織的方法。隨后，對碼頭閘口數量和緩沖區長度限制安全設計和碼頭閘口與港口道路連接點安全設計理論進行了闡述說明；最后以天津港某一港口出入口的閘口為實例，通過仿真軟件得到碼頭閘口通道數量和緩沖區規模的最佳解決方案。這些結論對減緩港口擁堵和提高港口作業效率的重要性和有效性能夠提供更為有力的理論支持。