城市占道施工區交通組織方案優化及仿真評價

曲秋蒔 周 麗 李 軍 吳曉華 張 磊

北京交通運輸職業學院 北京 100096

城市占道施工區交通組織方案優化及仿真評價

曲秋蒔 周 麗 李 軍 吳曉華 張 磊

北京交通運輸職業學院 北京 100096

利用TransCAD與TransModeler兩種仿真軟件，從城市占道施工區交通影響范圍的確定、交通組織方案設計到仿真評價分析系統研究三方面，給出北京市呼家樓6號線占道施工區交通優化組織方法及其仿真分析評價。

占道施工區；交通仿真；方案優化；交通組織

近年來，隨著大城市化的步伐大大加快，經濟的發展、生活的需求催生了大量工程項目的開展。這些工程項目當中，絕大多數項目工程量大，周期長，影響范圍廣。例如城市道路建設、軌道交通建設等工程項目常常存在于人們的生活當中，往往這些大型的工程項目集中在交通負荷水平極高的城市中心區域。由于工程項目的特殊性，施工區域周邊不論是環境、噪音還是交通出行都給市民帶來了諸多的不便和不安全因素。

而這些項目當中，對于交通影響最大的莫過于城市軌道交通工程項目。此種工程項目占用的道路面積較大，施工時間較長，給城市交通帶來了更多的問題和負擔，影響著居民的出行和安全。因此，采用現代化、科學、系統性的方案進行合理的疏導就顯得尤其重要。而目前針對施工區的交通分析、交通組織研究、交通方案制訂非常少，沒有一套完整的科學的系統化的交通組織方法、交通方案制訂與評估方法。鑒于此，提出一套施工區的交通組織方法與原則顯得尤其重要。

本文以北京市地鐵6號線呼家樓施工區為對象進行交通組織方案設計與仿真評價，整個過程如圖1所示。

圖1 交通組織優化流程圖

1 施工區交通組織區域確定

施工區交通組織范圍包含在施工影響區內，施工影響區域的確定方法應具有可操作性強的特點。在本工作中，為利于操作和研究，我們采用基于等效通行能力與交叉口穩定性的交通影響范圍確定方法[3]。在此方法下，確定區域狀況為不同等級的影響交叉口數量。本案例中交通區域狀況為D，生成交通量為750 pcu/d，則交叉口影響數量為6。如圖2所示，綠色區域1為交通影響區域，定位施工區周邊直接影響或需要改造路段為重

點區域，如圖紅色部分2，以交叉口為分界，定義途中黃色部分3為過渡區域，用以直接解決交通分流問題。途中各點為影響區域內重點交叉口，根據多層誘導的方法需在各重點交叉口設置指示標志以實現軟性交通分流。

圖2 呼家樓施工區交通影響范圍圖

2 交通組織方案設計

2.1 交通流組織方案設計

施工區交通分流主要有兩種，一種為利用道路改造的影響交通分流；另一種為交通誘導為主的軟性交通分流。道路改造過程中一般遵循“占一還一”的原則，對占用道路進行補償；選擇道路改造時則遵循“就近平行”的原則，盡量少的改造路段，防止因此帶來的影響過大。在無法預知如何改造更優的情況下，通常利用仿真技術進行分析后提出推薦方案。而交通誘導則可直接根據圖2中重點交叉口設置誘導點，實現交通流誘導。

呼家樓施工區在道路原道路為雙向6車道主干道，紅線內剩余距離為20 m，實際占用朝陽北路道路寬度為40 m。提出如下兩套方案。

2.1.1 交通流組織方案一

根據針對實際情況的分析，將關東店北街從原來的雙向雙車道轉變為單向的三車道，同時，呼家樓北街采用同樣的改造方案。以達到滿足交通出行的目的，使得影響最小。另外，除了在行車道方面，這兩條街與三環交叉口橋處有護欄，原為保持交通通行，鑒于目前情況，進行交通改造去掉護欄，打通道路的聯系。

三環輔路交叉口設置1條直右車道和2條直行車道。因為右轉車輛相對較少，通行能力能夠滿足需求。改造朝陽北路南側綠化帶為車道，作為自西向東左轉車道，車道數為兩車道。

改造朝陽北路北側綠化帶為車道，作為自東向西直行車道，車道數為三車道。新增及改造道路寬度設為3.2 m。

2.1.2 交通流組織方案二

在繼承方案一的前提下，改造團結湖南里支線為東西向單向兩車道，強制呼家樓東進口右轉車流提前右轉進入團結湖西里。改造金臺路北街，增加自西向東直行方向車道，由原來的一車道改造為兩車道。以減少對金臺路交叉口自西向東直行交通壓力。如圖4所示，虛線框內為方案二較方案一的不同之處。

圖3 交通流方案一組織示意圖

圖4 交通流組織方案二示意圖

2.2 行人組織方案設計

施工區行人具有離散性強、違章率高的特點，占道施工經常會占用行人走行路線，因此行人組織強調原則有：保證具有合理的行人替代路線，繞行距離不超過500 m，保證行人過街，可設置二次過街與天橋以方便行人過街，設置合理的連續指示標志以保證行人安全過街。基于以上思路與現實情況，進行行人方案設計。

2.3 交叉口組織方案設計

2.3.1 現狀分析

施工區時常會出現畸形交叉口情況，解決辦法為盡可能縮小畸形交叉口范圍，進行交叉口渠化，根據交通流量改善信號控制方案，同時對多個重點交叉口進行信號聯動設置，保證交通流順暢通行[4]。

呼家樓交叉口的信號燈在施工前后的主要變化為：交叉口范圍增大、相位增加、機動車流線距離增長，由原來的四向交叉口變為施工階段的多臂畸形交叉口(如圖5所示)。

圖5(a)施工前交叉口示意圖

圖5(b)施工后交叉口示意圖

2.3.2 交叉口設計方案一

為了改善畸形交叉口的先天不足，交通口改善的主要渠化內容為：東進口取消右轉通道，提前進行分流，以減少對北出口及其他方向的交通流干擾；將南進口、北進口的左轉方向減為單車道直行，減少施工區東西向車流，減少交叉口沖突點；設置導車線，誘導車輛直行，以保證車流順暢通行。

進行信號控制的優化：將朝陽北路西進口信號燈單設為左轉信號燈；在關東店北路口增設直行信號燈；同時，綜合考慮行人過街距離與交叉口范圍增大的問題，南北進口的直行綠燈時長增加為35 s。

2.3.3 交叉口設計方案二

在方案一的基礎上，增加關聯重點交叉口的信號燈聯動。信號聯動交通仿真方法只需通過調用仿真軟件的綠波圖對不同交叉口的信號相位進行調節。

2.4 車輛組織方案設計

多國施工區調查數據表明施工區車輛的速度差較大導致了追尾事故多發，車型混雜促使交通擁堵嚴重，標志標線設置不全面不合理導致安全問題突出。因此，施工區車輛組織主要從三方面探討：第一，為施工區車輛限速值的設定，分20 km/h，30 km/h，40k m/h三個方案下對路網運行情況進行評價。第二，為車輛預警、安全標志的設置，根據交通影響區域的分界，分別選定在整個交通影響區域范圍內設置標志的標志設置方案一、在交通過度區域內設置標志的標志設置方案二、只在交通重點組織區域設置標志的標志設置方案三。第三，以限制貨車在高峰時段的通行作為基本方案。

2.5 施工區組合方案設計

在分析針對不同對象交通組織方案的基礎上，將各個方案相組合，得到最終的施工區組合方案見表1。

表1 組合方案示意表

表1(續)

3 占道施工區仿真體系

綜合分析宏觀仿真模型與微觀仿真模型的利弊，發現宏觀軟件的OD反推效果更優，而微觀仿真在對交通狀況的細致描述上具備較強優勢。為此，綜合應用TransCAD宏觀交通分析軟件進行OD反推，同時與TransModeler微觀仿真軟件相結合的仿真技術，利用TransCAD的OD反推結果作為微觀仿真的輸入數據，并進行仿真模擬，以得出不同方案的運行結果并進行評價。

應用此仿真方法與程序，對案例中的施工區進行仿真，首先得到施工區OD反推矩陣。在此基礎上建立仿真平臺(如圖6所示)。

圖6 施工區域仿真平臺

應用路段平均速度對仿真平臺進行檢驗，當誤差在10%以內情況下仿真平臺視為可接受平臺。根據仿真結果，對比浮動車法實際車速，誤差為9.8%，可接受該仿真平臺。

在此基礎上，對交通組織方案進行仿真，得到不同方案的仿真結果。根據微觀仿真結果可以看出施工區具體區域的交通問題并合理調整解決。

4 占道施工區交通組織方案評價體系

4.1 評價體系建立

施工區的交通設置方案的合理性評估是一個難點，一方面需要結合具體的數據；另一方面要考量安全性等不定量因素。因此在評價時全面考評異常重要。鑒于此種情況，我們采用了點線面的三角度，從不同的層面來進行評價。評價的三方面主要包括道路設施的完善

性、方案的可實施性以及交通的運行效率。

在道路設施的完善性評價指標方面主要根據可定量的行車道寬度、標志標線的設置情況、機動車與非機動車的隔離度、行人過街相關設施的設置以及信號系統的設置的完善情況進行考量。

方案可實施性的評價標準主要對方案具體實施的難易程度進行評價，采用模糊定性的確定方法。本項目中主要根據專家打分進行認定，并定量得到各個指標。

運行效率的評價指標是通過仿真軟件得出的定量輸出數據來進行確定。由于施工區的組織方案的運行效率是3個指標當中相對最為關鍵的，因此，我們從點線面3個層面進行考量，見表2。

表2 交通組織仿真評價指標

利用此評價體系，應用較為成熟的多層次灰關聯綜合評價方法，對施工區的交通組織方案進行評價，關聯度計算值越高的交通組織方案越優。

4.2 方案評價結果根據仿真輸出仿真結果與定性評價得到的指標值見表3。

表3 方案評價指標值

根據上一節的評價體系與方法，分別計算各個方案的關聯值，得到各組合方案評價結果，根據比較可知，組合方案二與五較優，其中，組合方案五的交通組織與評價效果最好，因此建議選用組合方案五。相比初始的組合方案一，其他各組的組合方案優化率均達到20%以上(如圖7所示)，組合方案五的優化率則達到了27.65%。由此可知，交通流合理組織與誘導是施工區交通狀況提升的重中之重；同時，限速對施工區運行效率影響較小，但是鑒于安全性考慮，是有必要的；重點交叉口的聯動信號控制對交通情況的改善有較好的成效。

圖7 方案優化率

5 結束語

本文以北京市地鐵6號線呼家樓施工區為例，明確施工區影響區域確定方法，確定三層交通組織區域；以此為基礎，針對不同對象的交通組織分別展開研究，對其現狀、組織方案以及相應的改進方案進行分析；利用TransCAD與TransModeler兩種仿真軟件對施工區交通組織方案進行仿真；采用多層次灰關聯評價方法建立以施工區點—線—面運行效率為重點的評價指標體系；運用仿真結果求得不同方案的關聯值，輸出最優方案并探討各組織措施下的不同方案優化率。總之，本工作對施工區的交通組織問題具有一定的指導作用和實踐意義。

[1] 翁小雄,黃征.大型建設項目施工交通組織設計方法研究[C].第一屆同濟交通論壇-城市交通系統設計學術會議,2004.

[2] 邵海鵬,孫劍.城市大型工程施工期間交通組織設計方法研究[C].第一屆同濟交通論壇-城市交通系統設計學術會議,2004.

[3] 陸克麗霞,杜豫川.交通影響分析范圍確定方法研究[J].交通與計算機,2007(3):27-31.

[4] 嚴建,張水潮.基于VISSIM仿真的畸形交叉口渠化設計方法研究[J].交通標準化,2009(7):120-125.

[5] Masayuki Hirasawa, AzumaTakemoto, Motoki Asano, Tetsuya Takada.Studyon Improving theWorkerSafety at Road way Workzones in Japan [J].TRB 2007, DOI: 10.3141/2015-06.

Optimization of Traffic Organization and Evaluation for Urban Road Work-zone

Qu Qiushi, Zhou Li, Li Jun, Wu Xiaohua, Zhang Lei
Beijing Vocational College of Transportation, Beijing, 100096, China

We attempts to explore the optimized traffic organization solution for the work-zone, and also evaluate the stimulation in three aspects including determination of influenced area, analysis and design of traffic organization and stimulating evaluation system development with the aid of TransCAD and TransModeler.

work-zone, traffic simulation, scheme optimization; traffic control.

2016-01-02

曲秋蒔，碩士，講師。