基于VISSIM的軌道交通站點施工期間導行方案設計

范柏桐，楊曉芳 （上海理工大學 管理學院，上海 200093）

0 引言

居民擁有小汽車數量日趨增加，給城市發展帶來很多問題，如：城市道路交通基礎設施發展滯后，難以滿足通行需求，引發交通擁堵、出行成本增加、資源浪費等問題。發展公共交通可以有效地解決這些問題。地鐵對解決城市交通問題效果顯著，但是地鐵建設施工周期長且施工區多位于城市交通繁忙的市中心地區，一旦開工建設，需要考慮其對周邊道路的交通影響，怎樣有效地降低地鐵施工帶來的城市交通壓力是十分必要的。國內外許多學者對此也展開了研究。

日本學者早在20世紀就提出要盡早考慮城市軌道系統在施工建設期間給周邊帶來的影響，提前做好準備工作，保證工程建設工期及交通的正常運行[1]。Reju V Radhakrishnan等分析了典型道路施工區域的交通流特征，研究了施工區車輛動態合流和非動態合流兩種合流方式下的流量和速度關系[2]。Anthony Chen和Piya Chootinan等人通過建立基于出行時間和通行能力可靠性的雙目標規劃模型，來研究可變需求條件下的路網優化設計問題，同時給出了相應的求解算法[3]。孟強對占道施工區車輛合流行為進行建模分析，研究了施工區合流條件下流量隨速度變化曲線關系圖[4]。李喜華在《城市占道施工對路段交通影響的研究》中通過VISSIM仿真獲取道路施工路段的評價指標值，并定性、定量分析了施工對路段服務水平的影響程度[5]。朱文元研究了交通擁堵的影響，深入分析交通擁堵造成的損失[6]。魏凱構建了占路施工區Panel Date極速模型[7]。

目前來看，國外對于施工區研究較為完善，在對施工區交通特性和安全上已經有了較為深刻的認知和成型的規范標準。從國內情況來看，隨著國內專家、學者對施工區交通特性的不斷研究，施工區規范和交通導行原則在逐步完善。

1 軌道站點施工期間交通特性

1.1 沿線的土地利用開發程度

在地鐵施工階段，施工圍擋占用道路資源勢必要對地面交通產生影響，原有居民出行的交通模式、交通結構被打亂。周圍交通環境的變化使居民出行交通方式選擇也會隨之發生變化，因交通環境惡化，交通擁堵，停車難，居民為了出行的方便和經濟性放棄私家車，改乘公交車、出租車、電動車、自行車等交通方式；施工造成公交行駛速度慢，延誤增大，站點取消、遷移或改線，給居民出行帶來不便，也可能采用其他交通工具。對居民出行的影響，不僅是出行方式發生變化，出行路線，尤其是采用交通管制后居民的出行路線會發生一定變化。同時，商業用地所吸引的購物娛樂客流，在出行時間、出行方式、出行路線會隨著交通環境的變化而變化，并且地鐵施工階段對沿線的商業經營收益也有一定影響。

地鐵沿線的土地利用開發強度決定著該區域的交通吸引和交通需求，所以地鐵施工期間交通影響范圍的確定要考慮區域土地利用開發強度。

1.2 沿線的人口分布狀況

人、車、路、環境是組成交通的基本要素，人的交通需求產生交通的發生，對地鐵線位沿線分布的人口數量、人口結構、人口密度、流動人口與常住人口的比例等，在確定地鐵施工期間交通影響范圍時也應予以考慮。

1.3 沿線的道路網結構及等級

地鐵線路常沿城市主干道鋪設，在施工階段施工站點沿地鐵線位道路展開，對道路交通產生嚴重影響，道路功能不能正常發揮，甚至喪失功能。與地鐵施工線位相關的道路，在區域內路網結構的不同對交通的疏解程度不同，同時與施工線位平行、相交的道路等級、方向的不同等都決定著施工階段交通影響范圍。

1.4 工程建設屬性

地鐵工程建設規模、施工時長、采用的施工方法、施工時序都對影響范圍有一定的影響。地鐵施工階段交通影響范圍的確定，既有客觀因素也有主觀因素，不同的工程技術人員所認為的影響范圍也許不同。本文參照其他文獻，認為地鐵施工階段施工影響范圍為施工線位兩側1 000米范圍為合適區域。

1.5 道路特性

路段和交叉口是軌道施工直接影響區域。對于路段來說，車道的封閉形式、快速路進出口匝道形式、臨時標志標線、剩余車道寬度、封閉路段的長度、封閉路段的位置、施工區域的隔離設施等措施及施工周期、施工方法都影響路段的通行能力；天氣狀況影響駕駛員駕駛行為，也間接影響路段的交通狀況。對交叉口而言，站點施工使交叉口進出口車道數發生改變、交叉口線形改變、形成畸形交叉口，造成通行能力不足、車道不匹配、車流沖突嚴重等交通問題。因此，軌道交通施工占道期間導行的重點是道路線形的優化、不同環境下道路的導行策略、畸形交叉口的優化等方面。

2 交通調查

2.1 現狀背景

本文以青島市地鐵1號線為背景，分析研究太行山路站施工期間道路交通導行方案。長江中路是青島市黃島區的一條主干路，東起韶山路、西至太行山路。是連接黃島東西部的重要交通通道。太行山路是黃島區的一條主干道，北至嘉臨江路、南至麗江西路。是連接南北的一條交通要道。其交叉口為十字交叉口，如圖1所示。青島地鐵1號線施工時，對該交叉口的交通造成很大影響。本文以施工站點東側為例研究其影響。

圖1 長江中路—太行山路交叉口平面圖

2.2 數據調查

項目施工位于太行山路與長江中路交叉口，對交通影響較大。首先對施工區的道路交通特性進行調查分析，主要包含道路條件的調查和周邊交叉口交通量的調查，表1為相關道路特性。

表1 道路情況調查表

通過實地調查獲得數據如表2和表3。

表2 南北走向路段晚高峰車流量調查表

表3 東西走向路段晚高峰車流量調查表

太行山路和長江中路的交叉口為三相位信號控制的十字形交叉口，信號相位和信號配時如圖2和圖3所示。

圖2 交叉口現狀相位圖

2.3 現狀建模仿真

以太行山路、長江中路、廬山路、珠江路、長江西路構建仿真區域，其中太行山路和長江中路的交叉口為施工地點。通過實地調查獲得的各項數據作為輸入的數據，路網情況和仿真情況見圖4和圖5。并且在此交叉口各進口車道設置數據采集點，主要收集仿真時通過的車輛數、平均排隊長、和平均延誤時間。仿真時間為3個信號燈周期時長，即303秒。仿真數據見表4。

圖3 交叉口信號配時圖

圖4 路網情況

圖5 現狀仿真

2.4 優化設計

（1） 交叉口優化措施

由于太行山路和長江西路進入交叉口的車輛較多，以交叉口優化措施為指導，為了提高疏散效率，可以在此處設計導流島。此交叉口導流島的優化設計主要為了減輕右轉車輛對直行和左轉車輛的影響，也可以降低了事故的發生概率。如圖6所示。

表4 現狀仿真數據

圖6 交叉口導流島

（2） 交通誘導措施

為減輕施工帶來的交通壓力，根據上文介紹的交通誘導措施，在長江中路與井岡山路的交叉口處設置交通誘導標志，告知司機前方施工，請繞路行駛，可以繞道井岡山路向南行駛到珠江路。也可以向北借道富春江路。在香江路與太行山路交叉口處設置誘導標志，提醒在太行山路上直行的司機注意繞行，可從廬山路繞過施工地點。在長江西路與昆侖山南路交叉口設置誘導標志，提醒司機繞行漓江西路或者富春江路。盡量減少進入施工交叉口的車輛數。

（3） 道路優化

廬山路位于太行山路和井岡山路之間。具體位置如圖1所示。根據占一換一原則[8]，把廬山路改為雙向6車道，誘導在長江中路和太行山路交叉口左轉車輛提前左轉，減輕施工路段車輛疏散壓力。經過實地調查發現，廬山路具備擴建條件，但是廬山路兩邊是路邊停車場，一旦擴建，需考慮此因素。同時把長江中路與廬山路交叉口的進口道的車道3改為左轉車道。

（4） 交通管理措施

做好宣傳工作，占道施工和交通導行不可避免的會給當地居民和單位帶來不利的影響，交通導行方案制定后，要借助于電視、報紙、網絡等相關媒體，做好宣傳工作，告知周邊居民，以及時調整出行時間和出行線路。制定嚴格的施工管理制度，加強文明施工，樹立交通意識、環境意識，積極配合相關部門的交通管理。施工完成后，盡快恢復道路設施，從時間上減小施工對交通的影響。為保證施工節點周邊道路暢通無阻，應與當地交通管理部門取得聯系，配備相關機械，當發生重大的交通中斷時，能即時調派機械配合排除路障。

2.5 優化仿真

優化后的路網如圖7所示，其中廬山路已改為雙向6車道，長江中路進口道車道3改為左轉車道。通過運行，仿真圖與現狀圖對比發現進入施工交叉口的車輛大大減少。有效地把車流分配到其他不擁堵的道路上，疏導了施工區的交通量，緩解了因道路施工帶來的局部交通壓力。優化后的仿真見圖8。太行山路和長江中路交叉口優化后采集的數據見表5。

圖7 路網優化

圖8 優化后仿真圖

通過運行，對比表4和表5，明顯可以看出在3個信號燈周期內，通過施工交叉口的車輛數從373輛減少到263輛，有效地把車流分配到其他不擁堵的道路上。同時，從仿真過程對比，車流的平均排隊長減小5，平均延誤時間減少6秒。

3 結論

城市車輛劇增，給城市道路帶來巨大的交通壓力，為有效緩解和降低道路施工帶來的交通壓力。研究軌道站點施工期間道路交通導行方案優化設計具有重大意義。

表5 優化后仿真數據

本文以青島地鐵1號線太行山路站點為例，對軌道站點施工期間交通特性進行分析，為緩解交通壓力提出一些有效的措施，并運用VISSIM交通仿真軟件，對給出的優化措施進行仿真，驗證其可行性。結果發現優化后的車輛在通過施工交叉口時更加快速有序，道路對車輛的疏散更加快速，疏導了施工區的交通量，緩解了因道路施工帶來的局部交通壓力。