城市道路交叉口交通組織優化與評估

唐 遠，楊天塘，陳保安

（昆明市政工程設計研究院（集團）有限公司，云南 昆明 650228）

0 引言

隨著城市社會經濟的快速發展，城市機動化水平迅速提高，城市道路交叉口交通壓力也越來越大，當交通需求增長到一定值，原有的交通組織方案難以支撐目前交通運行，道路交通擁堵問題也日趨明顯[1]。城市核心區、老城區干道高峰小時交通擁堵尤為突出，干道擁堵易波及整個片區路網，導致路網交通運行效率低下[2]。因此，對城市化進程中原有的交通組織方案進行優化十分必要。借助交通仿真手段，在優化方案實施之前進行評估模擬，能夠確保實施后綜合效果有較大改善。

目前，已有眾多學者對城市道路交叉口組織形式、優化策略進行了研究。錢學峰[3]探討了城市道路交叉口組織的形式、原則及設計方法。陳元[4]結合廣州市新港西路與瑞康路交叉口的設計交通組織特點，定性、定量、分方向、分時段地分析了交通流數據，提出了交叉口優化策略。崔江浩[5]等針對天津南京路與濱江道步行街交叉口處人流量大、車流量密集造成的嚴重擁堵情況，進行了方針分析，提出具有針對性的優化解決方案。雖然相關的城市道路交叉口優化研究已十分豐富，但是針對城市道路交叉口提出繞行方案的研究十分缺乏。

本文以昆明市青年路為研究對象，通過對青年路—威遠街交叉口組織進行優化，分析研究范圍內道路流量轉移情況，評估對其上下游交叉口的影響。本文研究范圍為北京路—人民中路—五一路—東風路范圍內的城市主干道路網，如圖1所示。

圖1 研究范圍

1 交通現狀分析

研究區域隸屬五華區，位于昆明主核心區中部，該片區功能定位為主城核心商業區、城市中央商務區、歷史文化名城核心商貿區。是城市商務辦公、金融貿易、城市觀光、旅游購物、休閑娛樂等功能集中區域，是對外集中展示春城歷史文化名城與現代城市風貌特色的窗口。

區域內北京路、青年路、人民路、東風路均是主城區“三橫四縱”重要骨架路網的組成部分，主要承擔過境交通和交通轉換功能。該次研究節點位于青年路沿線，青年路功能定位為城市主干道，由于歷史因素，道路斷面僅為雙向四車道，高峰時段由于出行需求大，常年處于擁堵甚至癱瘓狀態，平均車速僅為8.4 km/h，沿線重要交叉口需通過人工干預進行放行。

1.1 道路服務水平

飽和度是衡量城市道路服務水平的主要評價指標，為理想條件下，最大服務交通量與通行能力之比，用V/C表示[6-7]。根據飽和度取值大小，將城市道路服務水平劃分為不同等級。

研究區域各路段機動車流量中，五一路—青年路流量最大，雙向流量達3 112 pcu/h，如表1所示。從服務水平現狀來看，青年路服務水平E級，流量趨于飽和，服務水平很低；人民中路服務水平D級，剩余通行能力有限；東風路和威遠街服務水平在C級以下，均有一定剩余能力。

表1 主要路段現狀流量表

1.2 現狀路段運行狀況

研究范圍內高峰小時平均車速如表2所示，人民中路和青年路運行狀況達到了中度擁堵及以上，車流行駛緩慢。

表2 道路運行狀況現狀表

1.3 主要交叉口運行狀況

青年路沿線3個交叉口中，人民路交叉口、東風路交叉口實行禁左控制，流量以直行為主；威遠街交叉口為T形信控交叉口，南口可以左轉調頭，但因威遠街交叉口與上游人民路交叉口、下游東風路交叉口間距均不足250 m，導致青年路沿線交叉口運行擁堵。

根據現場流量調查情況，青年路—人民路交叉口高峰流量5 679 pcu/h，服務水平D級，西進口排隊長度（187 m）較大，擁堵嚴重；青年路—威遠街交叉口高峰流量2 438 pcu/h，服務水平D級，南進口左轉調頭流量505 pcu/h，占比41%，排隊長度在160 m以上，擁堵嚴重；青年路—東風路交叉口高峰流量4 591 pcu/h，服務水平C級，東、北進口排隊長度在160 m以上，擁堵嚴重。

圖2 青年路沿線交叉口交通流量圖（單位：pcu/h）

綜上分析，青年路由于設計及歷史原因，研究路段交叉口的通行能力受到限制，整體服務水平不高，路段行車速度低，延誤長，駕駛的自由度被明顯制約。所以，必須對其進行必要的優化調整，以提高道路通行能力和服務等級，發揮城市主干道的作用。

2 交通組織方案優化調整

2.1 繞行調整

為了解決青年路擁堵問題，提升研究范圍內交通服務水平及可靠性，保證車流最大通行能力和最小車流延誤，現對青年路—威遠街交叉口進行封閉，原先在威遠街路口調頭的車輛，可由人民中路和東風路實現調頭。

大豆出苗后進行查苗、缺苗補苗，確保苗全，并及時間苗剔除疙瘩苗。達到苗全、苗壯是栽培中一個重要環節。補苗時可以補種或芽苗移栽。

其中，青年路—東風路交叉口繞行調整方案如下（如圖3所示）。

圖3 青年路—東風路交叉口繞行調整方案

東進口：現狀經由威遠街口調頭點調頭后實現左轉，調整后改由南屏街東輔道調頭點調頭后實現左轉。南進口：現狀經由威遠街口調頭點調頭后實現左轉，調整為由北京路交叉口調頭點調頭后實現左轉。西進口：維持現狀，仍然經由北京路交叉口調頭點調頭后實現左轉。北進口：增加繞行路徑，經由南屏街東輔道調頭點調頭后實現左轉。

青年路—人民中路交叉口繞行調整方案如下（如圖4所示）。

圖4 青年路—人民中路交叉口繞行調整方案

北進口：現狀經由威遠街口調頭點調頭后實現左轉，調整后改由象眼街口調頭點調頭后實現左轉。西進口：現狀經由威遠街口調頭點調頭后實現左轉，調整為由北京路交叉口調頭點調頭后實現左轉。南進口：維持現有方案不變，仍經由北京路交叉口調頭點調頭后實現左轉。東進口：增加路徑，經由象眼街口調頭點調頭后實現左轉。

2.2 流量轉移

優化調整后路段流量變化情況如表3，可以看出青年路—威遠街交叉口封閉后，青年路流量有所減少，東風路和人民中路流量有不同程度的增加。

表3 青年路—威遠街路口封閉前后路段流量變化情況

3 優化方案交通評估

美國《道路通行能力手冊》（Highway Capacity Manual，簡稱HCM）把服務水平（Level of Severice，簡稱LOS）定義為描寫交通流內的運行條件及其對駕駛員與乘客感受的一種質量標準[8-9]。選擇衡量服務水平的主要指標，應根據不同形式道路車輛運行規律的差異采取不同的指標[10]。本文對部分交叉口進行建模及仿真，選取最大排隊長度、平均延誤時間、服務水平作為評價交叉口交通仿真效果的指標[11]。

3.1 交叉口交通仿真模型

將交通效益評價指標模型嵌入到交通仿真模型中，根據交通仿真運行情況及模型的計算，提出最大排隊長度、平均延誤時間，并據此判斷交通服務水平[12-13]。Vissim仿真軟件具有分析、評估、優化交通流量和比較交通設計等功能，能夠模擬交通運行狀況。

本文根據交叉口調整后的運行方案，通過Vissim軟件對研究區域進行仿真，建立交叉口仿真路網，如圖5所示。

圖5 仿真運行圖

3.2 優化后交叉口交通效益評價

3.2.1 最大排隊長度

青年路—威遠街交叉口由于上游路口（青年路—東風路交叉口）駛來的車輛不能直接左轉進入威遠街，故進入威遠街的車輛僅為由下游路口（青年路—人民中路交叉口）駛來的需要右轉的車輛，因此西進口車輛排隊長度大大減小；同時由于南進口禁止調頭和左轉，由青年路—人民中路交叉口駛來的車輛將不再受左轉和調頭車輛的影響，因此北進口道車輛排隊長度也有所減小。

受流量轉移影響，青年路—人民中路交叉口各進口排隊長度均有不同程度減小，具體指標見圖6和表4所示。

圖6 各交叉口最大排隊長度變化

表4 各交叉口最大排隊長度變化情況

3.2.2 平均延誤時長

優化后，青年路—東風路交叉口南進口延誤降低7%，總體調整效果良好。青年路—威遠街交叉口，西、北進口延誤降幅在30%～40%，南進口由于中央隔離，不存在延誤，交叉口整體調整效果良好。青年路—人民中路交叉口北進口延誤降幅達42%，西進口維持不變，東、南進口延誤增長幅度在5%。各交叉口各進口平均延誤時長變化情況如圖7和表5所示。

圖7 各交叉口平均延誤時長變化

表5 各交叉口平均延誤時長變化情況

3.2.3 服務水平

通過優化調整，各路口各進口方向服務水平發生變化，如表6所示。

表6 調整前后交叉口服務水平變化

結合優化前后最大排對長度和平均延誤時長，由表6可知，優化后，東風路—青年路交叉口東西進口排隊長度和延誤均有所增加，但交叉口總體服務水平保持C級不變；青年路—威遠街交叉口服務水平由D級提升至B級；青年路—人民中路交叉口服務水平由D級提升至C級。總體來說，青年路壓力有所減緩，人民中路和東風路壓力有所增加，但對交叉口總體影響不大。

4 結論

以昆明市青年路為研究對象，對各路段運行狀況進行了分析，研究了沿途3個交叉口的運行狀況，分別針對各個交叉路口提出了繞行方案以實現流量轉移。通過建立交叉口交通仿真模型對調整后的交通組織方案進行評估，得到結論如下：

a）對青年路—威遠街交叉口進行封閉，改變原來交通組織中的調頭方案，能夠使得交叉口的服務水平和平均排隊長度均得到較大改善，且優化后使得區域交通流量更加均衡。

b）通過交通仿真模擬的手段可預估方案調整后可能帶來的問題，對不同優化方案進行比較分析，提出最佳改善方案。