S5公路與葉城路交叉口運行改善研究

趙 勇，姚 銳，王 革

（1.上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市200092；2.上海市嘉定公安分局交警支隊，上海市 200000）

0 引言

上海市S5滬嘉高速公路是上海市域高速干線之一，為上海市嘉定區至中心城區的重要交通廊道（圖1）。自2012年起，S5公路調整為城市快速路，并于2015拓寬為雙向六車道。目前S5路段服務水平良好，但沿線節點較為擁堵，其中S5公路與葉城路交叉口最為擁堵，該節點為目前上海市的“十大堵點”之一，高峰時段排隊長度最長達3 km左右，平均排隊時長約25 min。長期的擁堵引起了區域居民和相關行業部門的廣泛關注，因此有必要對S5公路和葉城路交叉口進行改善研究。

1 現狀交叉口運行狀況調查

現狀S5公路與G1501公路設置了互通立交。由于G1501公路為收費公路，故在S5公路兩側設置G1501轉向匝道的收費站，收費站距S5公路和葉城路交叉口距離為160 m。

1.1 現狀管理措施調查

目前，S5公路針對大型貨運車輛、長途客車的管理措施：大型貨運車輛6：00-22：00禁止進入S5公路；長途客車車輛2：00-5：00禁止進入S5公路。故S5公路早晚高峰的常發性擁堵與貨運交通基本無關，本交叉口交通運行改善的重點應為客運車輛的出行。

圖1 交叉口地理位置圖

1.2 交叉口高峰小時流量調查

經現場實地調查，本交叉口的高峰小時流量如表1和圖2所示，交叉口現狀總流量為6 882 pcu/h，超過了一般大型平面交叉口的設計流量3 000～4 000 pcu/h，已經達到了一般互通立交設計流量的上限值5 000～7 000 pcu/h。交叉口主要流量為交叉口南側的進口流量和出口流量，分別達到了2 563 pcu/h和2 650 pcu/h。

1.3 現狀交叉口車道規模

現狀交叉口規模及渠化如圖3所示。南側S5公路一般路段車道規模為雙向四車道，G1501進出收費站車道數為雙向四車道；北側博樂南路一般路段車道規模為雙向四車道；葉城路一般路段車道規模為雙向四車道。

G1501收費站發卡島規模為1條ETC車道和2條MTC車道；收費島規模為1條ETC和4條MTC車道。

表1 交叉口高峰小時流量 pcu/h

圖2 交叉口高峰小時流量(單位：pcu/h)

交叉口南側進口道展寬段車道數為五車道，其中2條左轉，2條直行，1條右轉，展寬長度（收費站中心距交叉口停車線）160 m，S5公路車輛與G1501車輛交織段僅80 m；出口道展寬段車道數為三車道，展寬長度同進口道。

交叉口北側進口道展寬段車道數為四車道，其中左轉0條（禁止左轉），直行2.5條，右轉1.5條，展寬長度230 m；出口道展寬段為三車道，展寬長度同進口道。

交叉口東側進口道展寬段車道數為四車道，其中左轉2條，直行1.5條，右轉0.5條，展寬段長度70 m；出口道未展寬。

交叉口西側進口道展寬段車道數為四車道，其中左轉1條，直行2條，右轉1條，展寬段長度70 m；出口道未展寬。

1.4 現狀交叉口配時調查

該交叉口信號燈采用SCATS系統，信號相位順序不變，周期動態調整，高峰時段信號周期長（約300～350 s），信號配時如圖4所示。關鍵相位：南側直行與左轉、北側直行、東側左轉，交叉口配時與實際交通需求較為相符，優化余地不大。

圖3 現狀交叉口

圖4 交叉口信號配時

1.5 快速路與收費站出入口交織情況

交叉口南側進口道有S5公路主線和G1501公路轉向車輛，二者的流量及交織流量如圖5所示。進口道高峰小時車輛約為2 563 pcu/h，S5公路流量為1 844 pcu/h，G1501收費站流量為687 pcu/h，跨越2條車道以上的交織流量合計為677 pcu/h，占南進口總流量的比例較高（約為26.4%），但兩者的交織長度僅為80 m。

車輛交織對通行效率有一定的影響，經調查主要的交織影響如圖6所示。第一種較為典型的情況為當南進口直行放行時（第一相位），由于S5左轉車輛排隊較長，G1501左轉車輛經常會占據1條直行車道等待進入左轉車道，影響直行的通行效率；第二種較為典型的情況是當左轉不放行時（除第二相位外），由于左轉車輛排隊超過了收費站位置，導致直行車輛、右轉車輛蓄車能力不足，影響直行及左轉的通行效率。

圖5 交叉口交織流量示意圖

圖6 交織車輛影響通行效率的示意圖

2 交叉口主要問題分析

2.1 交通流量過大

S5公路作為進出上海市區、串聯上海市嘉定區的快速通道，其盡端布置在葉城路南側。由于路網銜接的不匹配性，對局部地區地面交通造成較大的沖擊：到達嘉定方向（2 563 pcu/h）、進入市區方向（2 650 pcu/h）均吸引了大量車流，交叉口流量過大。

2.2 南進口交織長度不足

高峰時段左轉排隊長度約3 km，而距S5公路-葉城路交叉口僅160 m，排隊長度過長，影響S5公路后續車輛變道通行或蓄車。另外高峰小時跨越2條車道以上的交織流量合計為677 pcu/h，占南進口總流量的比例為26.4%，但兩者的交織長度僅為80 m，交織車輛對南進口通行效率影響嚴重。由于上述問題的影響，如圖4第二相位所示，同樣的時間，直行通行數量僅相當于左轉的55%，交叉口南進口通行效率較低。

3 交叉口改善的技術策略

針對該交叉口具體情況，硬件措施主要從設置立體交叉或向南移動進口道收費站兩方面來分析交叉口改善的可能性；軟件措施主要通過標線、管理措施優化，車道功能劃分等方面改善交叉口通行效率。

交叉口改善的技術策略見圖7。

圖7 交叉口改善的技術策略

4 交通改善的硬件措施分析

4.1 立體交叉的可能性分析

4.1.1 互通立交的可能性

葉城路與G1501間距過近（830 m），不滿足《公路立體交叉設計細則》（JTG D21—2014）的設置要求；另外，南進口相當于G1501和S5兩條道路，且有收費站，匝道的布置復雜且用地大，故本交叉口不宜采用互通立交。

4.1.2 分離立交的必要性

由于葉城路距離G1501間距近，且交叉口南側需設置收費站，故S5公路-伯樂南路不具備上跨（下穿）現狀葉城路的實施條件。可考慮葉城路主線設置跨線橋或者地道來跨越（穿越）交叉口，同步設置葉城路輔道與S5公路-伯樂南路平交。這樣雖然提高了葉城路直行的通行能力，但是南側進出口的轉向及直行交通并沒有得到有效的改善，分離式立交的設置與本交叉口主要交通需求不匹配，故分離式立交設置的必要性不大。

4.2 收費站南移的可行性分析

4.2.1 收費站南移的位置

從技術方案的可行性上分析，收費站南移的位置確定應綜合考慮如下方面。

（1）滿足交織需求、滿足排隊需求(下限)。參照《道路通行能力手冊（HCM2010）》計算，滿足本交叉口交織需求的長度不小于190 m，現狀交織段長度為80 m，故收費站應向南移動不小于110 m。

（2）滿足收費站距上游立交合流點距離（上限）。參照《公路立體交叉設計細則》（JTG D21—2014），收費站移動后距上游合流點的距離應不小于100 m，以減少對合流點的影響，移動長度不大于260 m。

（3）用地條件（控制）。黃泥涇以南為現狀防護綠地，具有收費站南移的用地條件，如圖8所示。

圖8 收費站南移位置示意圖

（4）盡量減小對現狀橋梁等構筑物的影響（控制），盡量不對黃泥涇橋進行拼接或加寬。

經上述分析，收費站南移的距離應不小于110 m且不大于260 m，結合現狀構筑物的布置，建議收費站移至黃泥涇以南橋梁結束位置，移動長度240 m。

4.2.2 收費站南移的規模

考慮到現狀收費站運行良好、ETC分擔率和飽和度均有所富余，故按照《收費公路聯網收費技術要求》（2007年第35號公告）進行收費站規模驗算。

現狀發卡島規模為2MTC+1ETC，收費島規模為4MTC+1ETC，發卡需求510 pcu/h；收費需求804 pcu/h，收費站驗算結果如表2所示。若發卡、收費各減少一個MTC，則發卡和收費的ETC分擔率將達到40%以上，高于目前的ETC安裝率，相應地會增加MTC的排隊長度。故收費站規模應保持不變。

表2 收費站規模計算表

4.2.3 收費站南移可行性分析

收費站向南移動240 m，可有效滿足交叉口交織長度需求，且可增加交叉口蓄車長度；對原有道路和橋梁進行拼寬，滿足進口道五車道的規模和收費站員工通道布置；新建收費站位置較為合適，距離G1501出口匝道間距能夠滿足《公路立體交叉設計細則》（JTG D21—2014）要求；新建收費站用地利用兩側現狀綠帶，原有收費站部分拆除可用于補償侵占綠地。

從交織長度、車道規模、新址位置、土地利用等角度，收費站向南移動具有可行性。

4.2.4 收費站南移效果評估

收費站南移主要可以解決由于交織、排隊對于南側進口通行效率的影響。收費站南移后，在其他條件保持相對不變的情況下，信號周期內各相位通行能力如圖9所示：第一相位直行78→85 pcu；第二相位左轉 55→60 pcu，直行 30→50 pcu；全周期右轉72→82 pcu。

圖9 收費站南移后信號周期內各相位通行能力

高峰小時通行能力為2 563→3 109 pcu/h，南側進口通行能力提高約18%，整個交叉口通行能力提高約7%。

5 交通改善的軟件措施

由于交叉口的管理措施及交通信號配時均較為合理，故主要探討可否通過改變交叉口渠化來增加通行效率。

本交叉口車輛交織對通行效率影響較大，故考慮將1條左轉布置在中間，來減少交織帶來的影響，如圖10所示，但相應會帶來如下問題：第二相位左轉與直行同時放行時存在沖突點，需調整相位組合；S5公路左轉車輛需增加交織；中間的左轉車道無法設置待轉區。

該方案雖然減少了左轉交織影響，但同時降低了直行的通行效率，并且目前的相位組合適用于南側進出口交通流量較集中的情況，故不建議采用此措施。

圖10 交叉口渠化示意圖

6 區域路網改善措施建議

S5公路沿線節點的深層矛盾是入城通道過于單一，路網銜接的不匹配性對局部地區地面交通造成的沖擊。若要根本解決該問題，需完善整個區域路網布局[1]，形成有效的分流通道（圖11）。經測算，預計嘉閔聯絡道分流15%，輔環分流30%，永盛路下匝道分流10%，構建完善的道路路網需要至少5～10 a研究及建設。

圖11 嘉定區路網示意圖

近期交叉口改善措施建議主要為通過收費站南移來進行，項目實施后預計提高南進口通行能力18%，整個交叉口通行能力提高約7%，預計緩解擁堵3～5 a。

7 結語

本文詳細論述了S5公路和葉城路交叉口擁堵的現狀，分析了擁堵產生的原因，并提出了改善交叉口交通運行的近期具體措施及遠期系統措施，對同類工程具有一定的參考意義。