城市地下車行環(huán)路精細(xì)化交通管控研究
——以廣州南沙橫瀝島尖地下車行環(huán)路為例

肖 寧，游克思，孫培翔

[1.廣州市南沙新區(qū)明珠灣開發(fā)建設(shè)管理局，廣東 廣州 511457；2.上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092]

0 引 言

伴隨著城市的不斷發(fā)展和人口集聚，各大城市特別是中心城區(qū)的空間資源正變得越來越緊張，并逐漸成為制約城市進(jìn)一步健康、良性、可持續(xù)發(fā)展的瓶頸[1]。地下空間資源的開發(fā)和合理利用可有效緩解城市中心區(qū)域土地緊張這一難題，并為改善交通擁堵、空間缺乏、環(huán)境惡化等問題提供一條較為有效的途徑[2]。地下空間已被看作新型的國土資源而受到越來越多的重視，許多大城市開發(fā)利用地下空間，修建了地鐵車站、地下道路等，特別是連通地下商業(yè)、辦公、娛樂、文化等各種立體綜合體的地下車行環(huán)路，也越來越成為各大城市緩解中央商務(wù)區(qū)用地緊張、空間擁擠、交通擁堵等問題的重要手段[3]。如日本東京品川地下車行通道、美國波士頓中心大隧道，都是在城市中心修建的用于緩解城市交通擁堵的地下通道。近年來，我國一些大城市也規(guī)劃和修建了地下車行環(huán)路來緩解城市用地緊張和交通擁堵等問題，如北京的中關(guān)村地下交通環(huán)廊、金融街地下交通工程、奧林匹克公園地下交通聯(lián)系通道、武漢王家墩商務(wù)區(qū)核心區(qū)地下車行環(huán)路、天津于家堡金融商務(wù)區(qū)地下車行環(huán)路等。地下車行環(huán)路多與中心商務(wù)區(qū)地下空間相連通，形成規(guī)模較大的地下路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，聯(lián)系并整合了區(qū)域地下停車資源，提高了車庫利用率，同時(shí)有效地集散了出入地下停車庫的交通，緩解了地面交通，提升了地面環(huán)境品質(zhì)[4-5]，但同時(shí)也給區(qū)域的交通運(yùn)營與安全帶來一些新的問題。

現(xiàn)有研究多以交通信號(hào)控制的優(yōu)化算法、匝道出入口控制方法等為主要研究內(nèi)容[7-13]，且主要以地面道路或一般隧道研究為主，對(duì)于地下車行環(huán)路這種新型的城市地下道路的研究相對(duì)較少，特別是針對(duì)城市地下車行環(huán)路的精細(xì)化交通管控策略研究相對(duì)較少。本文以實(shí)際運(yùn)營管理需求為切入點(diǎn)，針對(duì)城市地下車行環(huán)路的交通特征和管控需求，并以南沙橫瀝島尖地下車行環(huán)路為例，從不同管控需求場景展開精細(xì)化交通管控策略的研究。

1 工程概況

南沙橫瀝島規(guī)劃有地下車行環(huán)路。地下車行環(huán)路主線布置于橫瀝島尖新聯(lián)路、大元路、新北路、金融大道市政道路下方，首尾相連，形成一閉合環(huán)路，單向3車道規(guī)模，逆時(shí)針交通組織，設(shè)計(jì)速度20 km/h，全長約2.66 km，主要銜接沿線地塊B3 層。金融大道下方設(shè)置一條輔線聯(lián)系IFF 永久會(huì)址，單向兩車道規(guī)模，設(shè)計(jì)速度20 km/h，逆時(shí)針交通組織，全長約1.92 km，主要銜接沿線地塊B3 層。

對(duì)外出入口方面，明珠灣區(qū)橫瀝島尖地下車行環(huán)路在大元路、金融大道設(shè)置4 對(duì)銜接地面的進(jìn)出口匝道，其中大元路匝道可高效聯(lián)系鳳凰大道匝道，4對(duì)匝道全長約1.5 km；在大元路及金融大道與星燦路交叉口各設(shè)置2 對(duì)平行匝道銜接明珠灣新建跨江隧道出入口，輔線上在金融大道與安益路交叉口設(shè)置預(yù)留1 對(duì)八字匝道，銜接遠(yuǎn)期安益路跨江隧道出入口。圖1 為南沙橫瀝島尖地下車行環(huán)路示意圖。

圖1 南沙橫瀝島尖地下車行環(huán)路示意圖

2 地下環(huán)路交通管控研究

2.1 交通管控需求分析

對(duì)地下車行環(huán)路進(jìn)行交通管控的需求主要體現(xiàn)在3 個(gè)方面：

（1）保障地下車行環(huán)路入口處不擁堵，避免過多的車輛集中從地下車行環(huán)路某一入口進(jìn)入，從而造成交通擁堵。

（2）保障地下車行環(huán)路內(nèi)部不擁堵。地下車行環(huán)路內(nèi)部交通運(yùn)行狀態(tài)與諸多因素有關(guān)。地下車行環(huán)路與各地塊直接相連，因此，首先需要保證車輛能夠從環(huán)路快速進(jìn)入地塊，避免地塊入口處車輛因等候進(jìn)入車庫而排隊(duì)，從而造成地塊入口處擁堵擴(kuò)散，影響到環(huán)路的交通運(yùn)行。其次，若環(huán)路局部發(fā)生交通擁堵，通過交通管控能夠提前對(duì)車流進(jìn)行分流或限流。例如，關(guān)閉或定時(shí)關(guān)閉接入環(huán)路的各入口，避免在環(huán)路發(fā)生交通擁堵的情況下，外界車輛仍持續(xù)駛?cè)氕h(huán)路，從而造成交通擁堵的延伸和加劇。又例如，間隔放行部分接入口，這樣可以有目的地調(diào)整各入口進(jìn)入環(huán)路的車流量，從而避免環(huán)路內(nèi)交通擁堵加劇。最后，需要對(duì)重點(diǎn)路段進(jìn)行安全管控，以降低環(huán)路內(nèi)事故發(fā)生率。

（3）保障地下車行環(huán)路出口處不擁堵，避免在出口外交叉口處發(fā)生集中排隊(duì)情況，并延伸至環(huán)路內(nèi)部，從而影響到環(huán)路交通運(yùn)行狀況。

2.2 典型交通管控對(duì)策

地下車行環(huán)路交通管控策略實(shí)施的可行性和精準(zhǔn)性，與地下車行環(huán)路中交通信息監(jiān)測技術(shù)和監(jiān)測內(nèi)容有關(guān)，基于微波檢測器、攝像頭、毫米波雷達(dá)等監(jiān)測技術(shù)設(shè)備獲取交通流參數(shù)、交通事件等數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，開展交通信息分析處理和決策，進(jìn)而為交通誘導(dǎo)和管控提供決策支持。常見交通誘導(dǎo)和管控措施主要有兩類，分別是建議引導(dǎo)類措施和強(qiáng)制干預(yù)類措施。其中建議引導(dǎo)類措施的主要控制措施有交通誘導(dǎo)（信息發(fā)布）、車速控制、車道控制；強(qiáng)制干預(yù)類措施主要有洞口控制和匝道控制。這些控制措施相應(yīng)使用的誘導(dǎo)和管控設(shè)備是車道控制器、可變限速標(biāo)志、信號(hào)燈和可變信息情報(bào)板。表1 匯總介紹了各種管控措施的基本功能和使用場景。

表1 典型交通管控措施的基本功能及使用場景匯總

3 地下車行環(huán)路交通管控基本場景

地下車行環(huán)路交通安全運(yùn)營管理水平的提升，可以從管控手段的增加、管控精細(xì)度的提升以及主動(dòng)管控和誘導(dǎo)技術(shù)幾個(gè)方面考慮，具體可以從以下幾種場景需求進(jìn)行管控：

（1）銜接地面路網(wǎng)的交通均衡誘導(dǎo)；

（2）地下車行環(huán)路-地塊出入口一體化聯(lián)動(dòng)控制；

（3）重點(diǎn)路段的實(shí)時(shí)監(jiān)管；

（4）地下車行環(huán)路出口與地面交叉口信號(hào)燈聯(lián)動(dòng)控制；

（5）地塊入口處無桿停車。

結(jié)合南沙橫瀝島尖地下車行環(huán)路設(shè)計(jì)方案，形成以下各類型場景的交通管控思路。

3.1 銜接地面路網(wǎng)的交通均衡誘導(dǎo)

地下車行環(huán)路入口銜接地面路網(wǎng)的交通均衡誘導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)，需要地上地下一體化的交通誘導(dǎo)系統(tǒng)作為支撐，具體體現(xiàn)在交通標(biāo)識(shí)系統(tǒng)和手機(jī)移動(dòng)端的協(xié)同誘導(dǎo)，如圖2 所示。通過交通標(biāo)識(shí)系統(tǒng)對(duì)包含地下車行環(huán)路在內(nèi)的整個(gè)路網(wǎng)進(jìn)行分級(jí)誘導(dǎo)。其中：一級(jí)誘導(dǎo)顯示地下車行環(huán)路周邊地區(qū)主干路及環(huán)路的實(shí)時(shí)路況，引導(dǎo)車輛合理選擇地下車行環(huán)路進(jìn)入路徑；二級(jí)誘導(dǎo)顯示地下車行環(huán)路交通流狀況，停車場的名稱、位置及車位的剩余數(shù)量，引導(dǎo)車輛通過地下車行環(huán)路銜接道路，安全有序進(jìn)入地下車行環(huán)路，避開地下車行環(huán)路內(nèi)擁堵路段，并沿著地下車行環(huán)路主線行駛至相應(yīng)目的地；三級(jí)誘導(dǎo)主要用于引導(dǎo)車輛順暢進(jìn)入各商業(yè)體和停車場。

停車庫內(nèi)誘導(dǎo)系統(tǒng)主要是發(fā)布環(huán)路交通狀況，誘導(dǎo)車輛從環(huán)路、地塊坡道，選擇和規(guī)劃合理的出口路徑。手機(jī)移動(dòng)端主要利用手機(jī)網(wǎng)絡(luò)及導(dǎo)航地圖實(shí)時(shí)接收外圍路網(wǎng)、地下道路、地下車庫的實(shí)時(shí)路況及停車場位置、停車位等情況，引導(dǎo)車輛避開環(huán)路交通擁堵時(shí)區(qū)，預(yù)防交通擁堵的加劇和延伸。通過交通標(biāo)識(shí)系統(tǒng)形成的多級(jí)誘導(dǎo)系統(tǒng)及手機(jī)移動(dòng)端的實(shí)時(shí)信息發(fā)送，引導(dǎo)車輛由不同的入口進(jìn)入路網(wǎng)或地下車行環(huán)路，實(shí)現(xiàn)車輛在區(qū)域內(nèi)的流量均衡，從而保障環(huán)路所在路網(wǎng)的合理交通誘導(dǎo)與管控。

3.2 地下車行環(huán)路-地塊出入口一體化聯(lián)動(dòng)控制

地下車行環(huán)路出入口- 地塊出入口一體化聯(lián)動(dòng)控制，主要是針對(duì)地塊出口、匝道以及地下車行環(huán)路洞口進(jìn)行控制?；诘孛娴缆?、地下車行環(huán)路及地塊高效的交通信息采集和態(tài)勢分析技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測目標(biāo)區(qū)域的突發(fā)交通事件或緊急工況，智能啟動(dòng)相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案，特別是利用目標(biāo)區(qū)域的閘機(jī)與其他聯(lián)動(dòng)措施進(jìn)行一體化控制，提升地面道路- 地下車行環(huán)路- 地塊出入口的聯(lián)合管控，從而提升區(qū)域交通總體運(yùn)行水平。

3.3 重點(diǎn)路段的實(shí)時(shí)監(jiān)管

地下車行環(huán)路中存在諸多易引發(fā)交通事故或交通擁堵的路段，如彎道或不同凈空銜接處等，這類型路段屬于事故或擁堵易發(fā)點(diǎn)，需要進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)管和實(shí)時(shí)監(jiān)管。以南沙橫瀝島尖地下車行環(huán)路為例，環(huán)路輔線存在小半徑回形轉(zhuǎn)彎區(qū)域，屬于小半徑彎道，行車視距不太好，轉(zhuǎn)彎半徑小，容易發(fā)生交通事故或交通擁堵問題，一旦突發(fā)交通事件，引發(fā)交通擁堵，極易延伸發(fā)展至上游區(qū)域，從而引發(fā)上游整個(gè)輔線乃至主線區(qū)出現(xiàn)交通擁堵情況，因此需要對(duì)該區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，若監(jiān)測到交通事件或擁堵情況，立即對(duì)即將進(jìn)入該區(qū)域的車輛進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)警示。此外，明珠灣越江隧道與地下車行環(huán)路銜接入口區(qū)域?qū)儆诓煌瑑艨浙暯犹帲菀壮霈F(xiàn)明珠灣越江隧道中的超高車輛誤入地下車行環(huán)路的情況，造成車輛撞擊地下車行環(huán)路頂部，引發(fā)交通事故，因此，需要對(duì)該區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，實(shí)時(shí)監(jiān)測明珠灣越江隧道中擬進(jìn)入地下車行環(huán)路的車輛高度，警示超高車輛進(jìn)入環(huán)路系統(tǒng)。

3.4 地下車行環(huán)路出口與地面交叉口信號(hào)燈聯(lián)動(dòng)控制

地下車行環(huán)路出口與地面交叉口信號(hào)燈聯(lián)動(dòng)控制是地下車行環(huán)路及周邊路網(wǎng)進(jìn)行交通管控的有效措施之一。同樣，基于地面道路、地下車行環(huán)路及地塊高效的交通信息采集和態(tài)勢分析技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析地下車行環(huán)路及銜接地面道路的交通運(yùn)行狀態(tài)，若銜接地面道路某處突發(fā)交通事件，可利用地面道路交叉口信號(hào)燈進(jìn)行車流的限流與引導(dǎo)，同時(shí)聯(lián)動(dòng)控制地下車行環(huán)路出口閘機(jī)，禁止環(huán)路中車輛駛?cè)胧录l(fā)生道路，降低突發(fā)事件對(duì)周邊道路的影響范圍和影響程度。

3.5 地塊入口處無桿駛?cè)?/h3>

地下車行環(huán)路一般連接多個(gè)商業(yè)體及停車庫，當(dāng)車輛經(jīng)由環(huán)路主線駛?cè)敫鞯貕K時(shí)，若在入口處等待閘機(jī)開放后再駛?cè)氲貕K，極易在入口處造成排隊(duì)，甚至蔓延至環(huán)路主線，從而引發(fā)環(huán)路交通擁堵，影響環(huán)路主線的交通運(yùn)行狀態(tài)。特別是早晚高峰時(shí)間，車流集中駛?cè)肽承┑貕K，極易發(fā)生上述排隊(duì)情況。因此，在地塊入口處可以實(shí)施無桿駛?cè)?，避免車輛在地塊入口處等候排隊(duì)。

4 基于場景的精細(xì)化交通管控策略

以南沙橫瀝島尖為例，結(jié)合上述主要管控場景，選擇突發(fā)事件下地塊出口控制、地下車行環(huán)路洞口控制等場景進(jìn)行精細(xì)化交通管控對(duì)策分析，并提出建議。

4.1 突發(fā)事件下地塊出口管控場景

環(huán)路中的各地塊出口在地下車行環(huán)路突發(fā)火災(zāi)、交通事故或進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理時(shí)，需要進(jìn)行一定的交通管控，主要通過地塊出口處自動(dòng)閘機(jī)及信號(hào)燈，對(duì)由地塊進(jìn)入環(huán)路的車輛進(jìn)行管控，避免地塊車輛進(jìn)入環(huán)路，造成更大交通事故或誤入火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)。若地下車行環(huán)路發(fā)生火災(zāi)，則在閘機(jī)關(guān)閉的同時(shí)，需要關(guān)閉地塊出口卷簾門，嚴(yán)禁車輛和人員進(jìn)入地塊或防止火災(zāi)濃煙進(jìn)入地塊，如圖3 所示。

4.2 地下環(huán)路匝道洞口管控場景

地下車行環(huán)路突發(fā)火災(zāi)、水淹、交通嚴(yán)重?fù)矶?、交通事故等情況時(shí)，需要對(duì)地下車行環(huán)路洞口進(jìn)行交通管控，關(guān)閉洞口閘機(jī)，臨時(shí)管制進(jìn)入環(huán)路的交通流，同時(shí)利用洞口處的可變情報(bào)板、信號(hào)燈、定向聲廣播及聲光報(bào)警器對(duì)洞口前的車流進(jìn)行引導(dǎo)和疏解，引導(dǎo)車流通過洞口前的地面道路繞行，避免繼續(xù)駛?cè)氲叵萝囆协h(huán)路。場景案例如圖4 所示。洞口處各管控設(shè)備的安全建議如圖5 所示?；谶@些設(shè)備對(duì)地下車行環(huán)路洞口進(jìn)行有效交通管控，避免地下車行環(huán)路在突發(fā)火災(zāi)、水淹、交通嚴(yán)重?fù)矶?、交通事故等情況時(shí)二次事故的發(fā)生，降低事故嚴(yán)重程度和影響范圍。

圖4 地下車行環(huán)路洞口控制場景下的管控路段

圖5 管控路段環(huán)路洞口龍門架管控設(shè)備安裝示意圖

5 結(jié) 論

地下空間資源的開發(fā)和合理利用為改善交通擁堵、空間缺乏、環(huán)境惡化等問題提供了一條較為有效的途徑。地下車行環(huán)路多與中心商務(wù)區(qū)地下空間相連通，形成規(guī)模較大的地下路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，聯(lián)系并整合了區(qū)域地下停車資源，緩解了地面交通，提升了地面環(huán)境品質(zhì)。但是，地下車行環(huán)路銜接城市地面道路、隧道、車庫聯(lián)絡(luò)道、地下商業(yè)體等，存在諸多銜接界面，存在不同系統(tǒng)間的交通流頻繁交織。同時(shí)，大部分地下環(huán)路位于城市CBD 區(qū)域，交通出行潮汐效應(yīng)明顯，早晚高峰局部進(jìn)出環(huán)路交通流集中，易存在交通瓶頸。

本研究以地下車行環(huán)路實(shí)際運(yùn)營管理需求為切入點(diǎn)，針對(duì)環(huán)路的交通特征，分析了環(huán)路交通擁堵預(yù)防和疏解的基本需求，從建議類和強(qiáng)制干預(yù)類角度提出了典型的交通管控對(duì)策。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了幾種地下車行環(huán)路中典型交通管控需求場景，并以南沙橫瀝島尖地下車行環(huán)路為例，選取突發(fā)事件下地塊出口控制、地下車行環(huán)路- 地塊出入口一體化聯(lián)動(dòng)控制、重點(diǎn)路段的實(shí)時(shí)監(jiān)管、地下車行環(huán)路洞口控制幾個(gè)場景，提出了精細(xì)化的交通管控對(duì)策建議。相關(guān)場景分析及管控對(duì)策對(duì)于改善地下車行環(huán)路交通運(yùn)行狀態(tài)和提升環(huán)路運(yùn)營安全管理水平具有較好的指導(dǎo)意義。

然而，研究存在一定的不足之處，主要有兩點(diǎn)：一是地下車行環(huán)路屬于新型城市地下道路，難以調(diào)查到較多的實(shí)際運(yùn)營數(shù)據(jù)和交通流數(shù)據(jù)，文中所采用的交通量數(shù)據(jù)屬于工程設(shè)計(jì)階段的預(yù)測數(shù)據(jù)，對(duì)管控需求的分析和對(duì)策建議的提出具有一定的局限性；二是文章缺乏對(duì)各管控對(duì)策的具體驗(yàn)證，將在后續(xù)的研究中針對(duì)每個(gè)場景下的精細(xì)化管控對(duì)策進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證與分析。