平行公路交通轉換方法評價分析研究

馬迎芳

（1.河北省交通規劃設計研究院有限公司，河北 石家莊 050011；2.江蘇緯信工程咨詢有限公司，江蘇 南京 210014）

0 引言

近年來，我國經濟快速增長，公路建設也取得了非常好的成績。我國高速公路總里程達16萬km，繼續穩居世界第一位。在全國經濟迅速發展的大環境下，公路逐漸成為各城市之間聯系的快速通道，產生了巨大的社會效益和經濟效益。

若平行公路交通量很大，采用平交的連通方式，會造成交叉口處大量交通擁堵的現象；若平行公路交通量較小，采用立交的連通方式，利用率不高，會造成資源的浪費。本文希望通過研究平行公路交通轉換方法，尋求其一般規律并得以推廣，進而提高整個道路網的通行能力，實現公路網服務水平最大化，有效緩解交通擁堵，提高交通安全水平[1]。

1 平行公路交通轉換特性分析

平行公路除了具備其所屬等級公路的基本交通特性，還具有其特有的交通特性。平行公路直行通道所受干擾較少，內部干擾和外部干擾較多。不論是在分流點還是合流點，出入車輛都會影響直行車輛的行駛速度。對于只有客車的車流來說，行駛速度較高，所受干擾較小。對于只有貨車的車流來說，行駛速度比只有客車的車流慢，所受干擾較小。對于混合車流來說，由于貨車的體型較大，行駛速度慢，嚴重影響整體車流的行駛速度。

2 常見交通轉換方法

公路一般是以平面交叉或立體交叉的形式實現交通轉換的。

2.1 常見平面交叉型式

常見的平面交叉有“十”字形、“T”字形、“X”字形、“Y”字形等交叉型式。在工程實例中常常根據相交道路的等級、功能、交通量、周邊的地形地貌以及工程造價來選定平面交叉的型式。平面交叉，根據其交通特點常分為4類，分別是加鋪轉角式、分道轉彎式、拓寬路口式及環形交叉式[1-2]。

2.2 常見立體交叉型式

按照交通功能，將常見的立交型式劃分為分離式立交和互通式立交。

分離式立體交叉一般不設匝道，僅通過跨線構造物實現空間上的分離，常采用上跨或下穿的形式使主路和被交路分離。

與分離式立體交叉相比，互通式立體交叉設置匝道，通過設置跨線構造物和匝道使車輛實現空間分離。匝道的設計彌補分離式立體交叉設計的不足，可以方便左右轉車輛行駛。它的優點是各方向車輛行駛干擾小，全部或部分消滅沖突，提高行駛速度，加大交通安全系數。由于型式復雜，占地面積大所以修建費用較高，常被采用于通往重要港口、機場或旅游勝地的道路相交處，適用于交通出入口控制點。互通式立交又可以分為完全互通式立交、部分互通式立交、交織型立交3種型式，它們在交叉處車流軌跡線的交叉方式和幾何形狀不同[1,3]。

3 平行公路交通轉換評價方法

3.1 評價原則

通過研究平行公路交通轉換方法，最終希望能夠提高公路網通行能力和服務水平，所以本文通過評價公路網通行能力和服務水平是否提高來判斷平行公路交通轉換方法是否科學、合理。選取一些能反映公路服務質量的指標，對經過交通轉換后的兩條平行公路的這些指標進行評價。反映公路服務質量的指標有很多，要選取合適的指標才能更加科學地進行評價，評價要遵循如下原則：整體性原則、科學性原則、目的性原則和可測性原則[1,4]。

3.2 交通仿真評價方法與指標

交通仿真分析評價法是一種用于評價交通運行情況的常用方法，具有建模方便、成本低、能夠應對復雜交通狀況等優點。交通仿真方法，利用仿真的方式模擬現實的交通狀況，例如道路斷面、縱坡、信號燈、減速帶、車速、車型比例以及交通量等情況，模擬、分析、評價通過采取某些措施引發的交通狀況。其可以評價行程時間、延誤、平均速度、加速度和排隊長度等，可更加直觀地剖析交通運行狀況，以及所采取的措施是否有效[1,4]。本文擬采用交通仿真中平均排隊長度、最大排隊長度、排隊車輛停車次數等指標開展平行公路轉化方法評價工作。

4 案例分析——G210與包茂高速（陜西銅川段）交通轉換分析

4.1 交通特性分析

如圖1所示，包茂高速與G210兩條平行公路之間開通了一個部分互通出入口，即耀州北出入口，耀州北開通時，北匝道出入口實行“禁止貨車通行”的交通管制，并設置了封閉式聯網收費，在入口和出口匝道各設置一個收費站。各匝道道路比較窄，進出口均為兩車道，使得耀州北交通壓力很大。收費站影響道路的通行能力，成為制約交通的瓶頸。再加上匝道引線太短，每天有大量的車在此排隊交卡、領卡，極易形成擁堵。隨著銅川市煤炭工業、水泥廠經濟產業的拉動，道路上的交通量快速增長，耀州北的交通壓力會越來越大，表明平行公路轉換方式存在不合理現象。

圖1 包茂高速與G210交通轉換形式

4.2 交通轉換方案設計

根據耀州北所處地形地貌、交通量、道路等級、功能以及節點交通問題等設計3個方案。

4.2.1 方案一

由于環形盤道交通通行能力較低，排隊現象嚴重，故方案一將環形盤道拆除，改為普通的五路交叉。優點是提高了交叉口的通行能力，有效緩解交通擁堵。缺點是沖突點較多，需合理設置各進口道的信號燈。

4.2.2 方案二

通過分析塔坡路三路交叉以及環形盤道的交通情況，可得G210國道的通行能力不能滿足增長越來越快的機動車行駛需求。故方案二設計將原來的環形盤道拆除，將原本為雙向四車道的G210國道改擴建為雙向八車道，可以緩解G210國道通行能力不足的情況，且造價較低。缺點是改擴建G210國道嚴重影響車輛的行駛，且在修建期間G210國道取消收費，經濟損失嚴重。

4.2.3 方案三

方案三是在方案一的基礎上重新修建一條右進匝道，增長匝道引線，避免因大量車輛在收費站排隊，堵塞交叉口。新建的右進匝道長為478.041 m，可以直接連通G210國道和包茂高速，大量的交通通過右進匝道可以實現快速轉換，同時也分擔了原右進匝道的交通量。通過新建匝道的修建可以有效緩解耀州北的交通擁堵狀況現狀。缺點是新建匝道要橫跨包茂高速，坡度較大，造價較高。

4.3 方案綜合評價

4.3.1 微觀仿真評價

采用微觀仿真軟件VISSIM對3種方案建立仿真路網，并在適當位置設置檢測器，以便對路網運行效率指標進行統計分析，如圖2～圖4所示。對微觀仿真模型進行標定、輸入所需數據，運行仿真，進而得到仿真結果。

圖2 方案一仿真路網及檢測器設置

圖3 方案二仿真路網及檢測器設置

圖4 方案三仿真路網及檢測器設置

4.3.2 評價結果分析

通過微觀仿真及理論分析對3個方案在技術、經濟、交通幾個方面進行評價，3種方案具體指標如表1所示。

表1 各方案指標比較

對表1進行比較分析如下：

a）方案一僅拆除環形盤道：所需費用最少，僅需33.39萬。平均排隊長度最大，排隊車輛停車次數最多，最大排隊長度較大，匝道長度較短，占地面積最小。

b）方案二拆除環形盤道和拓寬G210國道相結合：由于G210國道改擴建使得方案造價較高。通過采取措施，方案二有效改善了平均排隊長度，僅為45 m，相比方案一縮短了56 m，排隊停車次數也有所改善，最大排隊長度與方案一差不多，匝道長度與方案一相同，占地面積適中。

c）方案三拆除環形盤道和新建匝道相結合：造價適中，平均排隊長度、最大排隊長度、排隊車輛停車次數相較與方案一、方案二，得到明顯改善，匝道長度較長，占地面積較大。

d）從技術角度看，方案三的技術要求最高，方案二次之，方案一技術要求最低。從經濟角度看，方案二的造價最高，且遠遠高于方案一、方案三，其次是方案三，方案一造價最低。從交通角度看，方案一的效果與改造前方案相比存在一定的改善，但效果一般；方案二、方案三相差不多，均有效改善了包茂高速和G210國道耀州北的交通狀況。從技術、經濟、交通3個角度綜合考慮，認為方案三是最合理的改善方案。建議包茂高速和G210國道耀州北交通改善選取拆除環形盤道與重新修建一條G210國道到包茂高速的匝道相結合的方法。

5 結語

平行公路之間轉換方法對公路網的運行效率起著至關重要的作用，在確定轉換方法前，應對具體公路情況進行詳細調查，在此基礎上形成多個備選方案，并對多個方案進行綜合評價，最終得到推薦方案。本文結合陜西省銅川市范圍內G210與包茂高速交通轉換為例，分析了交通轉換特性，提出了備選方案，并采用微觀仿真及理論分析對3個方案進行了綜合評價，得到了推薦方案。本文研究對平行公路工程實際應用具有重要的參考價值。