干線公路快速化改造臨界值設(shè)計(jì)分析

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責(zé)任編輯/曹晶磊 美術(shù)編輯/王德本

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，部分原來(lái)處于城市外圍的干線公路逐步被包圍到城市腹地，人口的大量聚集必然會(huì)使其屬性轉(zhuǎn)化為城市道路，對(duì)其功能也提出了新的要求，因此部分干線公路必須經(jīng)過(guò)專業(yè)的快速化改造以適應(yīng)新角色，改造臨界值往往對(duì)工程可行性具有直接影響。

一、城市空間結(jié)構(gòu)發(fā)展階段特征

發(fā)展早期為中小城市、工業(yè)化發(fā)展階段。集中連片發(fā)展，中心只有一個(gè)，一般呈現(xiàn)同心圓形態(tài)，交通線路由中心向外放射狀。擴(kuò)張期為大城市、工業(yè)化成熟發(fā)展階段，城市交通線路向外擴(kuò)大，人口、產(chǎn)業(yè)和就業(yè)崗位等開(kāi)始從市區(qū)向郊區(qū)擴(kuò)散，出現(xiàn)分散組合式或更為集中的發(fā)展模式。

發(fā)展中期為多中心、大都市區(qū)發(fā)展階段。城市由一個(gè)中心城、多個(gè)核心城區(qū)組成。郊區(qū)人口增加，制造業(yè)、零售業(yè)、服務(wù)業(yè)等紛紛出現(xiàn)在郊區(qū)，形成功能較為完備的新都市，但仍依賴于中心城市的信息和服務(wù)。

發(fā)展成熟期為多個(gè)大都市區(qū)相連接組合成大都市帶的發(fā)展階段。該時(shí)期城市邊緣擴(kuò)散中又有聚集，形成郊區(qū)新興中心，具備了城市典型功能。城市沿交通線繼續(xù)擴(kuò)展，與周圍城市共同組成城市群或大都市連綿帶聯(lián)合發(fā)展，趨向國(guó)際化。

二、城鎮(zhèn)化對(duì)干線公路交通影響

車輛種類變化。建設(shè)干線公路最初的目的是作為區(qū)域內(nèi)重要的貨運(yùn)交通，因此通行貨車比例最高，但當(dāng)干線公路轉(zhuǎn)化為城市街道后，沿線會(huì)出現(xiàn)住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)，中小型轎車成為交通主力，道路車況更加復(fù)雜。

服務(wù)對(duì)象增多。干線公路的服務(wù)對(duì)象基本只考慮機(jī)動(dòng)車，而城市道路的服務(wù)對(duì)象包括機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人，且交通工具多種多樣，路段交織情況復(fù)雜，交通事故增多，相比而言通行效率大幅度下降。

服務(wù)距離變短且時(shí)間效應(yīng)明顯。干線公路主要服務(wù)于中長(zhǎng)距離貨物運(yùn)輸，而城市道路主要是滿足中短距離出行需求，道路分叉增多，并且道路擁堵情況，具有上下班時(shí)段明顯的時(shí)間效應(yīng)。

三、干線公路快速化改造臨界值確定分析

（一）交通效率臨界值

考慮城市空間結(jié)構(gòu)與交通效率關(guān)系。以上海外環(huán)線以內(nèi)中心城區(qū)為分析對(duì)象，選取外灘、靜安寺、淮海中路等街道和15個(gè)分布在各方向的就業(yè)中心為研究樣本。采用統(tǒng)計(jì)學(xué)和回歸方法分析，以“就業(yè)中心平均通勤時(shí)耗”為因變量，自變量包括平均職住距離、通勤方式及比例、就業(yè)密度、通勤者社會(huì)屬性（平均收入、學(xué)歷程度、男女比例、平均年齡等）等。運(yùn)用散點(diǎn)圖和Pearson相關(guān)系數(shù)法篩選和分析自變量，得出數(shù)據(jù)，按其相關(guān)性絕對(duì)值由大到小分別是：就業(yè)密度（0.896）、非機(jī)動(dòng)化通勤比重（-0.876）、與主中心距離（-0.750）、平均收人水平（0.746）、軌道交通通勤比重（0.637）和平均職住距離（0.589）。

臨界值選取。城市發(fā)展至中期時(shí)，逐步形成多中心為特點(diǎn)的大都市區(qū)，基本多開(kāi)口城市干線道路已無(wú)法滿足長(zhǎng)距離交通需求，同時(shí)主中心出現(xiàn)交通擁堵，當(dāng)高度相關(guān)指標(biāo)（通勤效率、與中心距離、就業(yè)密度）達(dá)到臨界值時(shí)，宜進(jìn)行干線公路快速化改造，具體指標(biāo)如表1所示。

表1 城市空間結(jié)構(gòu)相關(guān)臨界指標(biāo)表（注：以上數(shù)值均參考均值的80%）

表1 城市空間結(jié)構(gòu)相關(guān)臨界指標(biāo)表（注：以上數(shù)值均參考均值的80%）

（二）公路服務(wù)水平分級(jí)和臨界值分析

城市道路服務(wù)水平評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。城市道路服務(wù)水平直接決定了通行效率及安全，我國(guó)《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ37-2012）中規(guī)定快速路基本路段服務(wù)水平分級(jí)，如表2所示（部分）。

臨界值選取。干線公路一般按二級(jí)服務(wù)水平設(shè)計(jì)，當(dāng)干線公路城市化后，車輛運(yùn)行速度低于設(shè)計(jì)速度、服務(wù)水平相關(guān)指標(biāo)或超出穩(wěn)定流狀態(tài)時(shí)，應(yīng)實(shí)施快速化改造，具體指標(biāo)如表3所示。當(dāng)表中相關(guān)指標(biāo)有一項(xiàng)達(dá)到臨界條件時(shí)，即建議快速化改造。

表2 快速路基本路段服務(wù)水平分級(jí)（部分）

表2 快速路基本路段服務(wù)水平分級(jí)（部分）

表3 服務(wù)水平相關(guān)臨界值表

表3 服務(wù)水平相關(guān)臨界值表

（三）干線公路交叉口臨界值分析

交叉口角凈距設(shè)計(jì)。交叉路口是城市公路最容易發(fā)生堵車和交通事故的地點(diǎn)，也是干線公路快速化改造的要點(diǎn)之一。角凈距是指交叉口與無(wú)信號(hào)控制接入口之間的距離，其實(shí)質(zhì)是公路通過(guò)性與通達(dá)性之間的博弈。角凈距越短，公路臨界區(qū)域的通達(dá)性越大，被接入公路的交通安全性和運(yùn)行效率顯著降低；但角凈距越大，通達(dá)性將會(huì)降低。

結(jié)合國(guó)內(nèi)道路運(yùn)行情況及相關(guān)研究，本文建立幾種典型仿真環(huán)境條件，依據(jù)“功能等級(jí)相差二級(jí)以上公路限制相交”原則，采用速度標(biāo)準(zhǔn)差的變化系數(shù)CV值評(píng)價(jià)路段安全性，如表4所示。仿真結(jié)果如圖1所示（部分），將曲線開(kāi)始變緩的節(jié)點(diǎn)作為角凈距設(shè)置效益最高的點(diǎn)（紅圈標(biāo)出）。

表4 各公路接入類別典型仿真條件

表4 各公路接入類別典型仿真條件

圖1 各公路接入類型CV值-角凈距曲線（部分）

臨界值選取。綜合分析，當(dāng)干線公路交叉口間距有一項(xiàng)達(dá)到臨界值即建議實(shí)施快速化改造，具體參考值如表5所示。

表5 交叉口間距臨界值表

表5 交叉口間距臨界值表