城市主干路接入道與側分帶開口模式研究

鞏舜妹，楊祥一，劉發明，馮松寶

(1.宿州學院資源與土木工程學院，安徽宿州 234000；2.深圳市綜合交通設計研究院有限公司，廣東深圳 518000)

0 引言

隨著城市化進程的快速推進，主干路兩側的建筑物逐漸增多，出入口的數量明顯增加，但沒有明確的規范限制出入口的開設，導致隨意開口的現象頻頻發生，影響主干路車流的順暢通行，打破了原本的平衡狀態[1].主線交通流受到接入道交通流的嚴重干擾，使交通沖突點與車輛延誤增加，交通擁堵與側向碰撞事故時常發生.接入道間距的設置與側分帶的開口現狀問題亟待解決.

國內外學者對出入口的管理有一定的研究，Brown提出道路出入口的開設是為了平衡交通參與者的出行需求，為道路預留出接入道的空間，從而使交通系統的運行實現有序化[2]；Williams提出道路出入口的內涵，通過減少車輛沖突點個數以提高道路交通的安全性[3]；Kay Fitzpatrick利用VISSIM微觀交通仿真軟件驗證了車輛設計速度與匝道間距之間的內在關聯，建立函數關系，彌補了匝道間距相關理論的不足[4]；Chu從交通安全的角度出發，利用先進的仿真技術，提出道路接入道最小間距理論[5]；王進深入研究了四類出入口的主要形式，分別提出了四種形式不同的道路出入口最小間距的計算方法[6]；卓曦(2010)深入探究了微觀交通流理論，搭建了基于次干道出入口的最小間距模型，并運用VISSIM微觀交通仿真軟件對模型進行評價分析[7]；卓曦(2012)對城市次干道同向出入口最小間距模型進行了重新構建，通過VISSIM微觀交通仿真評價，優化出最優間距為172.92 m[8].本文在前人的研究基礎上，提出側分帶開口間距的概念，并提出較有創新的側分帶開口組合模式.

1 接入道與側分帶開口間距研究分析

城市主干路接入道與側分帶開口之間的距離主要從以下兩個方面入手考慮：

(1)當城市主干道不存在機動車的輔道時，非機動車道較窄，無法滿足機動車輛的臨時通行，則需考慮設置主干路接入道與側分帶的開口.為了滿足機動車輛正常的出行需求，通常情況下，當主干路接入道的交通流量較少時，可將主干路接入道與側分帶的開口放在一起考慮，具體如圖1所示.

圖1 側分帶與主干路接入道開口位置Fig.1 Opening Position of Side Zoning and Access Road of Trunk Road

(2)當城市主干道存在機動車的輔道時，或者機動車可臨時在足夠寬的非機動車道上行駛時，接入道可位于輔道上，由于輔助道路的實際速度是主向車道設計速度的0.4～0.6倍，需將車輛行駛速度與接入道間的間距考慮其中，以研究出最佳的側分帶組合模式.

為了降低主干路出入口與相鄰或鄰近交叉口之間的交通沖突，城市主干路接入道的設計速度需嚴格按照規范執行，式1和式2計算出主干路接入道的最小間距，其接入道最小間距如表1所示.

(式1)

(式2)

式中：LY為城市主干路接入道最小間距；v0為主線直行車輛的初始速度，單位為km/h；t0為主線直行車輛的感知反應時間，單位為s；t1為主線直行車輛與接入道右轉車輛速度相等的時刻，單位為s；a1為接入道右轉車輛的加速度,取值為1m/s2；a0為主線直行車輛的減速度,取值為2.0 m/s2.

2 主干路側分帶開口組合模式

2.1 設置組合模式

根據主干路設計速度的不同，接入道與側向分隔帶的間距不同，但在現實路網中，主干路的接入道與側分帶的開口均統一設置，一定程度上影響了主干道的運行安全與通行效率，側分帶與主干路接入道開口組合模式一見圖2所示.

在設置機動車輔道的城市主干路上，其接入道的間距要小于側分帶的開口間距，可充分滿足主干路接入道和主干路車輛的運行需求，側分帶與主干路接入道開口組合模式二見圖3所示.

設置模式二需具備兩個前提條件，一是主干路上包含側向分隔帶；二是主干路上的非機動車道足夠寬，機動車可正常通行，在新建或者改建的城市主干路上，大部分三幅路或者四幅路均滿足此種情況.

側分帶與主干路接入道開口組合模式一：現實路網中，主干路側向分隔帶的開口位置依附于接入道的開口位置，兩者保持同步關系，主干路接入道與側向分隔帶開口組合模式現狀圖如圖4所示.

側分帶與主干路接入道開口組合模式二：根據表1，側向分隔帶的開口間距需嚴格滿足主干路側分帶最小間距的需求，主干路接入道與側向分隔帶開口組合模式如圖5所示.

2.2 沖突點分析

對比分析上述兩種主干路接入道與側向分隔帶開口的組合模式，將沖突點在圖中表示出來，具體見圖6和圖7所示.

從圖6可看出，總共有8個交通沖突點，4個主干道沖突點(包含2個合流沖突和2個分流沖突)；4個輔道沖突點，均為十字交叉沖突，沖突點影響大.從圖7可看出，總共有6個交通沖突點，2個主干道沖突點(包含1個合流沖突和1個分流沖突)；4個輔道過渡沖突點(包含2個合流沖突和2個分流沖突)，沖突點影響小.從圖6和圖7可看出：兩種模式總的沖突點個數不同，圖6中的主干道沖突和交叉沖突各為4個，圖7只有2個主干道沖突、2個合流沖突和2個分流沖突，而分流與合流沖突均小于交叉沖突所帶來的影響，由此可知，優化后的組合模式的交通沖突影響低于現狀模式的交通沖突影響.

2.3 運行延誤分析

研究表明，主干道的車輛平均延誤隨著道路車流量的增大而增加，定性的分析優化前后的側向分隔帶和主干路接入道的開口位置尤為重要，利用VISSIM微觀交通仿真軟件，以車輛平均延誤為輸出指標，定量的分析兩種模式下的組合形式.

組合模式一：由于主干路接入道的影響，導致主線車輛的平均延誤呈現增加趨勢，接入道之間的距離比較近，使得影響車輛運行的區域重疊，間接導致車輛平均延誤的增加.組合模式二：由于主干道沖突點相對減少，其車輛延誤隨之減少，主線車輛平均速度有所提升，主線平均延誤總體呈降低趨勢.

3 VISSIM交通仿真評價分析

3.1 組合模式仿真分析

利用VISSIM微觀交通仿真軟件對上述組合模式進行整合分析如下：

(1)隨著交通流量的增大，車輛平均延誤增加，主干路接入道的右轉車輛沒有優先通行權，需停車禮讓主線的直行車流，右轉延誤增長速度迅速，接入道路車輛排隊的現象隨處可見.仿真效果如圖8所示.

圖8 入道仿真效果圖Fig.8 simulation effect of access channel

(2)由仿真結果可得：在主干路接入道的進出交通流比例為0.1的前提條件下，當主線的交通流量小于2 000 veh/h時，模式二的車輛整體延誤大于模式一的車輛整體延誤；當主線的交通流量大于2 000veh/h時，模式二的車輛整體延誤小于模式一的車輛整體延誤；在主干路接入道的進出交通流比例為0.2的前提條件下，當主線的交通流量小于1 750 veh/h時，模式二的車輛整體延誤大于模式一的車輛整體延誤；當主線的交通流量大于1 750 veh/h時，模式二的車輛整體延誤小于模式一的車輛整體延誤；在主干路接入道的進出交通流比例為0.3的前提條件下，當主線的交通流量小于1 250 veh/h時，模式二的車輛整體延誤大于模式一的車輛整體延誤；當主線的交通流量大于1 250 veh/h時，模式二的車輛整體延誤小于模式一的車輛整體延誤.對比效果見圖9和圖10所示.

由圖9和圖10可知，當主干道接入道的進出交通流比例不變時，隨著主干道交通流量的增加，模式二的總體平均延誤低于模式一的總體平均延誤，更具備優越性.

3.2 接入道間距仿真分析

利用VISSIM微觀交通仿真軟件對接入道間距進行仿真分析，接入道間距的大小影響著主干路車輛的總體運行延誤，主線交通流量和接入道的進出車流量均影響著車輛的平均延誤.對模式二的仿真數據進行歸類整理，車流的整體延誤受到主干路交通量、接入道車流的進出比例和接入道距離的影響，具體如圖11和圖12所示：

(1)由圖11可知：隨著主干路接入道間距的增加，主線車輛的平均延誤呈現降低趨勢，當主干路接入道間距小于160 m時，車輛的平均延誤變化較為明顯；當主干路接入道間距大于160 m時，主線車輛的平均延誤的變化趨于穩定狀態，受到主干路服務水平的限制，接入道間距的設置應大于180 m.當主線交通流量大于2 000 veh/h，主干路車輛的平均延誤變化趨勢較為明顯；當主線交通流量小于2 000 veh/h，主干路車輛的平均延誤變化趨勢不明顯.

(2)由圖12可知：隨著接入道交通流量進出比例的逐漸增加，主線交通流的平均延誤呈現增加趨勢.當主干路接入道間距小于160 m時，車輛的平均延誤變化較為明顯；當主干路接入道間距大于160 m時，主線車輛的平均延誤的變化趨于穩定狀態.可通過改變主干路接入道間距的大小，以滿足接入道和主線交通流的出行需求.

4 結語

合理設置城市主干路接入道與側向分隔帶的組合模式，通過VISSIM微觀交通仿真軟件分析主線交通流的沖突點和車輛延誤，得到以下兩點主要結論：

(1)優化后的組合模式總的沖突點比傳統組合模式少2個，對城市主干路的沖突影響明顯降低.

(2)通過仿真數據的處理與分析，優化方案的主線車輛延誤低于現狀車輛的交通延誤，降低了城市機動車的交通事故率，證明了優化方案的可行性.