天津港港口蓄車場(chǎng)的交通組織安全設(shè)計(jì)

吳慶東

(山東省路橋集團(tuán)有限公司，山東 青島 266000)

1 串聯(lián)和并聯(lián)蓄車形式概述

1.1 串聯(lián)蓄車形式

順延串聯(lián)式地下出租車蓄車場(chǎng)，車輛首尾排列，車輛排隊(duì)的隊(duì)列呈“一”字形。適合于排隊(duì)車輛少、即停即走或蓄車場(chǎng)地不受限制、對(duì)樞紐環(huán)境要求不高、臨時(shí)性蓄車的地區(qū)。但是，這種不經(jīng)濟(jì)的停車方式不適用于永久出租蓄車場(chǎng)，這就要求蓄車流線形成折返串聯(lián)式，即“S形”“W形”等。但折返串聯(lián)式并不能縮短蓄車場(chǎng)度，且在轉(zhuǎn)折處由于車輛轉(zhuǎn)彎半徑要求需要場(chǎng)地條件寬松，且多次的折返增加駕駛員疲勞外，車輛不停的停車啟動(dòng)也會(huì)增加尾氣的排放。盤旋串聯(lián)式相對(duì)順延串聯(lián)式蓄車所需場(chǎng)地更加集約，其駛?cè)牒婉偝隽骶€是否在一個(gè)層面上決定了盤旋串聯(lián)是立體盤旋還是復(fù)式盤旋。

1.2 并聯(lián)蓄車形式

并聯(lián)式蓄車，車輛通過駛?cè)雲(yún)^(qū)進(jìn)入蓄車區(qū)后，蓄車區(qū)的路徑分成多股并列。每股路徑上的車輛首尾相繼，但多股路徑之間并排行駛，各股車輛依次進(jìn)入上客區(qū)，在上客島處停車上客，然后通過駛出區(qū)離開蓄車場(chǎng)，具體如圖1所示。由于將車輛消解為多股少量車行流線，其受到場(chǎng)地約束小，遇到突發(fā)狀況機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，縮短車輛排隊(duì)路徑，減少車輛在蓄車場(chǎng)內(nèi)的尾氣排放。這種排隊(duì)方式更加靈活，有利于車輛根據(jù)具體乘客數(shù)量來調(diào)整接客時(shí)間。并聯(lián)式流線蓄車的蓄車步驟與串聯(lián)式蓄車相同，分為駛?cè)雲(yún)^(qū)、蓄車區(qū)、上客區(qū)和駛出區(qū)。

圖1 并聯(lián)式平面布局流線

2 碼頭閘口數(shù)量和緩沖區(qū)長(zhǎng)度限制安全設(shè)計(jì)

將入口閘口通道檢查口前的集卡排隊(duì)隊(duì)列用一列元胞代表，隊(duì)列最前方的元胞為入口閘口通道檢查點(diǎn)，如2所示。閘口檢查通道按照功能分為：提箱轉(zhuǎn)棧通道、內(nèi)貿(mào)集港通道、外貿(mào)集港通道和應(yīng)急通道(將其作為特殊通道)。

在對(duì)出口閘口進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，同樣將出口閘口通道檢查口前的集卡排隊(duì)隊(duì)列用一列元胞代表，隊(duì)列最前方的元胞為閘口通道檢查點(diǎn)，如圖3所示。

圖2 入口閘口前集卡排隊(duì)示意圖

圖3 出口閘口前集卡排隊(duì)示意圖

3 碼頭閘口與港口道路連接點(diǎn)安全設(shè)計(jì)

3.1 超大件專用車道設(shè)計(jì)

港口交通的產(chǎn)生和吸引點(diǎn)比較單一，因此貨運(yùn)流程具有特殊的時(shí)空特征，且港口交通組成中以大型車輛為主，因此道路和交叉口規(guī)劃要考慮大型車輛的運(yùn)行特性。專用拖車在運(yùn)送這些超大件貨物時(shí)，所需要的車道寬度要求較寬，且由于超大件超長(zhǎng)(大于30 m)，拖車轉(zhuǎn)彎掉頭時(shí)比一般的貨車需要較大的空間和時(shí)間。由于現(xiàn)階段大多港口的道路斷面為一幅路的形式，因此處于超大件貨物運(yùn)輸?shù)目紤]中間無分隔設(shè)施，但這可能存在雙向行車混亂、雙向超車危險(xiǎn)等交通不安全現(xiàn)象。因此，有必要在港口設(shè)置超大件專用通道，這一專用通道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以超大件專用拖車為準(zhǔn)，且盡量避免轉(zhuǎn)彎掉頭。

3.2 貨運(yùn)專用閘口通道設(shè)計(jì)

大貨車的啟動(dòng)時(shí)間相比小汽車一般長(zhǎng)5～10 s。這種啟動(dòng)時(shí)間上的差異往往導(dǎo)致排在大貨車后面的小汽車啟動(dòng)時(shí)間損失嚴(yán)重，從而形成閘口交通流的“啟動(dòng)瓶頸”。因此目前我國(guó)對(duì)港區(qū)碼頭閘口，在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，除設(shè)置一個(gè)客運(yùn)通道外，其他均設(shè)置為貨運(yùn)通道；在具體運(yùn)營(yíng)階段(運(yùn)輸組織階段)，閘口通道主要分為轉(zhuǎn)棧通道、內(nèi)貿(mào)通道、外貿(mào)通道和關(guān)閉通道(即用不完，不開)等，各部分每天每個(gè)時(shí)間段具體所開通道數(shù)量依據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)信息、現(xiàn)階段集疏運(yùn)信息來確定。然而，貨運(yùn)專用通道的優(yōu)化設(shè)計(jì)和管理方法缺乏，在實(shí)踐中往往簡(jiǎn)單地把靠最右側(cè)或者最左側(cè)一個(gè)閘口設(shè)置為客運(yùn)專用通道，而沒有考慮閘口上游不同車種到達(dá)的規(guī)律。

3.3 貨運(yùn)專用通道設(shè)計(jì)要點(diǎn)

主要設(shè)計(jì)內(nèi)容分為以下三個(gè)方面：

(1)采用左右同時(shí)展寬的形式來設(shè)計(jì)閘口，以減少內(nèi)外側(cè)車道變換車道的次數(shù)，提高交通安全。

(2)采用交通仿真的方法確定啟用貨運(yùn)專用閘口通道的關(guān)閥值以及專用閘口的具體位置：基于上游車道數(shù)量，考慮不同流量和交通組成組合條件，利用交通仿真模型和安全分析軟件，評(píng)價(jià)各種閘口設(shè)置方案的通行效率和安全表現(xiàn)，最終確定啟用貨運(yùn)專用閘口通道的交通流量閥值(Qmin,Qmax)和貨車比例閥值(pmin,pmax)；

(3)根據(jù)關(guān)鍵閥值，針對(duì)交通量及客貨車比例較穩(wěn)定，日變化或者時(shí)變化特征顯著的閘口，碼頭企業(yè)依據(jù)每天自己碼頭閘口排隊(duì)時(shí)間、長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)而來的方法，統(tǒng)計(jì)客車和貨運(yùn)車輛的比例；針對(duì)交通量和客貨比例日、時(shí)變特征顯著的閘口，通過實(shí)時(shí)檢測(cè)得到的閘口上游各個(gè)車道的交通量和交通組成，根據(jù)一定的算法和控制流程，在每個(gè)控制周期(建議5 min)開啟前，判斷上游車道所對(duì)應(yīng)的閘口是否達(dá)到采用客貨分離的閥值，如沒達(dá)到閥值則繼續(xù)保持客貨混行的方式；如果達(dá)到閥值，則貨車專用閘口形式。

4 仿真實(shí)例分析

本文進(jìn)行了一次以天津港船舶到離港時(shí)間表為邊界條件下產(chǎn)生的通過碼頭閘口的交通流下，對(duì)閘口排隊(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到碼頭閘口通道數(shù)量和緩沖區(qū)規(guī)模的最佳解決方案。該港口上游車道為4車道，出入口擴(kuò)寬為6個(gè)閘口，在交通仿真軟件中進(jìn)行建模。閘口上游交通量分別設(shè)置為1 000 veh/h、1 200 veh/h和1 500 veh/h，車輛組成貨車占比分別從20%開始，按10%的幅度遞增至80%，仿真得到的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 啟用客貨專用閘口前后的延誤與安全的仿真結(jié)果對(duì)比

根據(jù)仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：設(shè)置1個(gè)客車專用閘口，5個(gè)貨車專用閘口的情況下，大貨車比例較大時(shí)，閘口通行效率較高，其中比例為60%左右延誤最小，當(dāng)貨車比例達(dá)到50%時(shí)， 延誤值與客貨混合通行情形下接近，小于40%時(shí)，閘口通行效率急劇下降，延誤值極速上升，遠(yuǎn)小于在客貨混行情形下閘口通行效率，而在貨車比例大于70%時(shí)，因占絕大部分的貨車均擁擠在5個(gè)貨車專用閘口，其延誤也將增大。同時(shí)，在貨車比例為60%左右時(shí)，1 000 veh/h中設(shè)置貨車專用閘口段交通沖突數(shù)為12次少于客貨混行的13次，1 200 veh/h中設(shè)置客貨專用閘口段交通沖突數(shù)為22次遠(yuǎn)少于客貨混行的53次，實(shí)現(xiàn)了安全評(píng)價(jià)的大幅度優(yōu)化。

綜合以上分析可以得到：在上游4車道擴(kuò)展為6個(gè)閘口的設(shè)施條件下，客車和貨車專用閘口的交通流量閾值(Qmin,Qmax)為(1 000 veh/h，1 400 veh/h)，交通組成貨車占比(pmin,pmax)為(50%，70%)。此時(shí)，設(shè)置客車和貨車專用閘口方法最優(yōu)。

5 結(jié) 論

本文對(duì)蓄車場(chǎng)/蓄車樓的串聯(lián)和并聯(lián)流線組織方式進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并提出了建議并聯(lián)式的蓄車場(chǎng)流線組織的方法。隨后，對(duì)碼頭閘口數(shù)量和緩沖區(qū)長(zhǎng)度限制安全設(shè)計(jì)和碼頭閘口與港口道路連接點(diǎn)安全設(shè)計(jì)理論進(jìn)行了闡述說明；最后以天津港某一港口出入口的閘口為實(shí)例，通過仿真軟件得到碼頭閘口通道數(shù)量和緩沖區(qū)規(guī)模的最佳解決方案。這些結(jié)論對(duì)減緩港口擁堵和提高港口作業(yè)效率的重要性和有效性能夠提供更為有力的理論支持。