江東路隧道交通組織設(shè)計與路網(wǎng)可靠度研究

王寅春

（開化縣城市建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，浙江 衢州324300）

1 項目背景

開化縣為浙江省衢州市下轄縣，位于浙皖贛三省交界處，為錢塘江的源頭區(qū)域。縣域生態(tài)資源豐富，人文氣息濃厚。近年來，開化縣緊緊抓住國家、省級主體功能區(qū)建設(shè)機(jī)遇，積極發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟(jì)。

岙灘新區(qū)作為開化縣“一軸三區(qū)”的重要組成部分，其建設(shè)對開化縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的推動作用。根據(jù)城市規(guī)劃，岙灘新區(qū)按照“一心、一帶、兩片區(qū)”的規(guī)劃結(jié)構(gòu)進(jìn)行建設(shè)，江東路正位于“一帶”（城市陽臺景觀帶）的位置（見圖1）。為了將芹江景觀與核心CBD（中央商務(wù)區(qū)）區(qū)塊相銜接，實現(xiàn)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)相互促進(jìn)，確定地面部分建設(shè)城市陽臺，江東路則以下穿隧道形式建設(shè)。項目南起江寧路，北至芹三路，全長約1.34 km，其中隧道南起江寧路，下穿G205、規(guī)劃城市陽臺，北至永吉一路，總長度約876 m。江東路隧道為開化縣的第一條隧道，其交通組織設(shè)計和路網(wǎng)可靠度研究，對提高城市隧道交通管理水平和交通服務(wù)水平具有重要意義和應(yīng)用價值[1]。

圖1 岙灘新區(qū)規(guī)劃圖

2 現(xiàn)狀交通調(diào)查

2.1 關(guān)鍵節(jié)點

江東路沿線主要橫向道路有：江寧路、靈山路（現(xiàn)狀為G205）、永吉二路、永吉一路、芹三路、芹二路、開元路。江東路沿線路網(wǎng)見圖2。

圖2 江東路沿線路網(wǎng)示意圖

以靈山路和芹一路為界，江東路分為江東南路、江東中路和江東北路三部分。由于現(xiàn)狀江東中路與江東南路未連通，現(xiàn)狀江東路上的交通流量不足以作為遠(yuǎn)期交通流量預(yù)測的依據(jù)，故對5個控制性交叉口進(jìn)行高峰小時交通流量調(diào)查，如圖3所示。

圖3 控制性交叉口示意圖

2.2 調(diào)查結(jié)果

經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查，繪制出交叉口交通流量圖（見圖4至圖8）。

圖4 芹江二橋-江東北路交叉口交通流量（單位：pcu/h）

圖8 江東南路-鳳凰南路交叉口交通流量（單位：pcu/h）

2.3 交通評價

根據(jù)現(xiàn)場流量觀測結(jié)果，計算得到現(xiàn)狀道路服務(wù)水平（見表1）。從調(diào)查結(jié)果可以看出，G205、江東北路、鳳凰南路和鳳凰中路是區(qū)域性聯(lián)系的重要通道，過境交通量大，局部路段飽和度超過1.0，處于較為擁堵的狀態(tài)。由于現(xiàn)狀江東路、長興路在G205處均未貫通，故鳳凰南路和鳳凰中路是岙灘片區(qū)南北向唯一的貫通性干路，同時鳳凰中路又與G205平面交叉，因此其擁堵情況最為嚴(yán)重。

表1 交通流量調(diào)查表

圖5 芹一路-鳳凰中路交叉口交通流量（單位：pcu/h）

圖6 G205-江東南路交叉口交通流量（單位：pcu/h）

3 交通組織設(shè)計

對江東路主要交叉口節(jié)點進(jìn)行交通組織設(shè)計。

圖7 G205-鳳凰中路交叉口交通流量（單位：pcu/h）

3.1 江東南路-江寧路交叉口

江東路隧道南側(cè)與江寧路形成平面交叉，隧道建成后，江寧路仍可保持機(jī)動車雙向通行的管理方式，但為確保車輛有序出入隧道，建議在江東南路-江寧路交叉口增設(shè)信號燈。隧道北向南方向在交叉口采用常規(guī)渠化方式，分別設(shè)置左轉(zhuǎn)和直行車道。另外，在江東南路北進(jìn)口道最外側(cè)額外設(shè)置一條左轉(zhuǎn)車道，以避免江東南路輔道由北向東左轉(zhuǎn)車輛頻繁變換車道。交通組織方式如圖9所示。

圖9 江東南路-江寧路交叉口交通組織方案

3.2 江東南路（江寧路—G205）

江東南路（江寧路—G205）隧道兩側(cè)設(shè)置地面輔道，車輛可通過輔道與開化國際大酒店、現(xiàn)狀G205溝通，與現(xiàn)狀交通組織形式一致，不影響周邊地塊、路網(wǎng)的連通，如圖10所示。

圖10 江東南路（江寧路—G205）交通組織方案

3.3 江東中路-永吉一路交叉口

江東路隧道北側(cè)與永吉一路形成平面交叉，隧道建成初期交通流量不大時，該交叉口可維持現(xiàn)狀交通管理方式，即不限制各個方向車輛的轉(zhuǎn)向。鳳凰廣場及城市陽臺的建成，將吸引更多車輛由江東中路左轉(zhuǎn)進(jìn)入永吉一路上的地下車庫入口，也將吸引大量行人及非機(jī)動車進(jìn)入該區(qū)域。為保障行人過街安全及車輛通行秩序，建議在江東中路-永吉一路交叉口增設(shè)信號燈。交通組織設(shè)計如圖11所示。

圖11 江東中路-永吉一路交叉口交通組織方案

與江東中路相交的3條橫向道路（永吉一路、芹三路、芹二路）均規(guī)劃為城市支路，且車行道寬度較窄，僅6~7 m。當(dāng)遠(yuǎn)期交通流量增加或舉辦大型活動時，道路有可能出現(xiàn)擁堵。為適應(yīng)大流量交通，可將3條支路調(diào)整為單行道，以減少信號燈控制，使機(jī)動車交通合理地分配在路網(wǎng)中，在區(qū)域內(nèi)形成微循環(huán)，避免車輛過于集中，如圖12所示。

圖12 鳳凰廣場北側(cè)區(qū)域遠(yuǎn)期交通組織方案

4 路網(wǎng)可靠度研究

4.1 可靠度計算方法

路網(wǎng)連通可靠度是從道路網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來描述道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的可靠性，主要分為串聯(lián)系統(tǒng)、并聯(lián)系統(tǒng)和復(fù)合系統(tǒng)[2]。通過識別路網(wǎng)起點與終點間的所有路徑，判別每一路徑上的每一路段是否中斷，進(jìn)而得出起終點的可靠性。

（1）串聯(lián)系統(tǒng)

S系統(tǒng)設(shè)有J個單元，S系統(tǒng)整體可靠度記為ψs，單元j的可靠度（j=1，2，…，J）記為Ωj，任何一個單元失效都會導(dǎo)致整個系統(tǒng)失效，S系統(tǒng)即為串聯(lián)系統(tǒng)，系統(tǒng)正常工作的概率為各Ωj之交集（見圖13）。

圖13 串聯(lián)系統(tǒng)

串聯(lián)系統(tǒng)可靠度表達(dá)式為：

式中：ψs為系統(tǒng)的可靠度；J為系統(tǒng)的單元個數(shù)；P{Ωj|Ωj-1，Ωj-2，…Ω1}為從單元1到j(luò)-1都有效時，單元j也有效的條件概率。

（2）并聯(lián)系統(tǒng)

當(dāng)所有單元失效時，整個系統(tǒng)才失效，系統(tǒng)的失效為各Ωj之交集（見圖14）。

圖14 并聯(lián)系統(tǒng)

并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度表達(dá)式為：

式中：ψs為系統(tǒng)的可靠度；J為系統(tǒng)的單元個數(shù)；P{Ωj}為單元j無效的概率。

（3）復(fù)合系統(tǒng)

復(fù)合系統(tǒng)為串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)相互穿插包含的系統(tǒng)（見圖15）。

圖15 復(fù)合系統(tǒng)

4.2 現(xiàn)狀可靠度計算

以江東南路-鳳凰南路、芹江二橋-江東北路交叉口作為整個岙灘片區(qū)南北通向的控制節(jié)點，將節(jié)點間路徑轉(zhuǎn)化為路網(wǎng)系統(tǒng)（見圖16）。

圖16 現(xiàn)狀區(qū)域路網(wǎng)系統(tǒng)

道路等級越高，通行能力就越大，因此將城市主干路、城市次干路分別看成不同的單元。依據(jù)相關(guān)研究，將城市主干路、城市次干路非失效狀態(tài)下的概率分別定義為90%和80%[3]。

運用連通可靠度的計算方法，由式（1）和式（2）可計算得出系統(tǒng)的可靠度：P=0.738。

從路網(wǎng)結(jié)構(gòu)來看，鳳凰中路是連接岙灘片區(qū)南北的唯一通道，而G205-鳳凰中路交叉口則是南北通向的必經(jīng)交叉口。結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查，該交叉口交通壓力較大，早晚高峰期過境交通與境內(nèi)交通同時匯集，導(dǎo)致車輛排隊等候時間較長（見圖17）。

圖17 鳳凰中路車輛排隊現(xiàn)狀

4.3 建成后可靠度計算

根據(jù)江東路隧道交通組織設(shè)計，同樣以江東南路-鳳凰南路、芹江二橋-江東北路交叉口作為整個岙灘片區(qū)南北通向的控制節(jié)點，將節(jié)點間路徑轉(zhuǎn)化為路網(wǎng)系統(tǒng)（見圖18）。

圖18 建成后區(qū)域路網(wǎng)系統(tǒng)

運用連通可靠度的計算方法，由式（1）和式（2）可計算得出系統(tǒng)的可靠度：P=0.926。

從路網(wǎng)結(jié)構(gòu)來看，江東路隧道建設(shè)完成后，岙灘片區(qū)南北通行路徑雖然只增加了一條，但整個岙灘片區(qū)南北通行系統(tǒng)的可靠度從73.8%大幅度提高至92.6%。這說明江東路的建設(shè)可以有效提高岙灘片區(qū)的南北通行能力，將過境與境內(nèi)的南北通行需求區(qū)分開來，減少G205-鳳凰中路交叉口的負(fù)載，使整個岙灘片區(qū)的交通更加通暢。

5 結(jié)語

本文基于江東路下穿道路項目，對現(xiàn)狀控制性交叉口進(jìn)行交通流量調(diào)查，并對隧道交通組織進(jìn)行設(shè)計，通過路網(wǎng)可靠度計算，研究隧道建設(shè)前后的片區(qū)道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，得出以下結(jié)論：

（1）由于現(xiàn)狀江東路、長興路在G205處均未貫通，故鳳凰南路和鳳凰中路是岙灘片區(qū)南北向唯一的貫通性干路，且鳳凰路還與G205平面交叉，其擁堵情況最為嚴(yán)重。

（2）江東路隧道建成后，岙灘片區(qū)南北通向路網(wǎng)系統(tǒng)可靠度從73.8%大幅度提高至92.6%，說明江東路的建設(shè)可以有效提高岙灘片區(qū)的南北通行能力，使整個岙灘片區(qū)的交通更加通暢。