天津市世紀鐘廣場與菏澤市三角花園規(guī)劃方案對比研究

申冰玉，李錦輝，吳家寧，紀亞宏

(1.中國民航大學交通科學與工程學院，天津 300300；2.中國民航大學空中交通管理學院，天津 300300)

1 引 言

環(huán)形交叉口是平面交叉口的一種形式，在無信號燈管控的情況下，遵循“環(huán)流先行，入環(huán)等待”的原則，車輛全部繞中心島逆時針單向行駛。環(huán)形交叉口的優(yōu)勢在于其交通流由車輛自行調(diào)控，單向行駛的方法有效地減少了沖突點，可緩解交通擁堵問題，提升交通效率。同時，景觀式的中心島不僅給出行者帶來良好的視覺體驗，還可以提高城市綠化率。

根據(jù)環(huán)形交叉口的特性可將其劃分為入口區(qū)、環(huán)流區(qū)、交織區(qū)和出口區(qū)[1]。交織區(qū)內(nèi)車輛運行行為最為復雜，環(huán)流區(qū)為車流自由運行，入口區(qū)與出口區(qū)會與人行橫道上的行人產(chǎn)生沖突。環(huán)形交叉口造成擁堵的原因主要是交織段過短[2]。中心島半徑越大，交織段越長，車輛從內(nèi)車道駛出環(huán)形交叉口或從外車道駛入內(nèi)車道時會發(fā)生交織行為，交織行為的概率越高，交通運行效率。同時，駕駛員的駕駛行為也會影響環(huán)形交叉口的運行效率。環(huán)形交叉口內(nèi)遵循“環(huán)島路口，內(nèi)側先行”的原則，當交通繁忙且車道較寬時，駕駛員容易變換車道，此時交通流會出現(xiàn)紊亂。此外，機動車與行人穿越人行道之間的沖突以及非機動車與機動車之間的沖突，在交通量大的情況下都加劇了交通擁堵。

目前，國內(nèi)外學者對環(huán)形交叉口的優(yōu)化和改造進行了大量研究。研究了渦輪回旋道的設計方法，這種環(huán)形道路能提高環(huán)形交叉口的通行能力，增加安全性。Marie-Ange Lèbre[3]等人在智能交通系統(tǒng)的基礎上提出了一個分布式的V2V(vehicle-to-vehicle，車車通訊)不確定性模型，消除了車輛軌跡潛在重疊的現(xiàn)象。國內(nèi)吉林大學韓萍[4]研究了環(huán)形交叉口交通流運行特性。張燚[5]等通過對國外渦輪式環(huán)形交叉口的研究提出了十字渦輪式環(huán)形交叉口的設計方案。寧志猛[6]等提出將環(huán)形交叉口內(nèi)的圓形車道改為螺旋線車道，并在交叉口內(nèi)設置交通信號燈的方案，仿真表明該方法可以有效緩解交叉口內(nèi)擁堵。張強[7]根據(jù)交通流分配的原理，研究了整體路網(wǎng)架構，提出將環(huán)形交叉口及其周圍的交通流分配到路網(wǎng)上的設計方案。

2 交通現(xiàn)狀

通過調(diào)查山東省菏澤市三角花園環(huán)形交叉口與天津市河北區(qū)世紀鐘廣場環(huán)形交叉口的交通數(shù)據(jù)，對比分析中小型環(huán)形交叉口與大型環(huán)形交叉口的設計差異，對中小型環(huán)形交叉口未來的改造提出規(guī)劃建議。山東省菏澤市三角花園與天津市河北區(qū)世紀鐘廣場的衛(wèi)星遙感圖如圖1、圖2所示。

圖1 菏澤市三角花園衛(wèi)星遙感圖

圖2 天津市世紀鐘廣場衛(wèi)星遙感圖

菏澤三角花園是由青年北路、雙河路、丹陽路、青年南路以及東方紅大街交匯而成的五路交叉口，位于菏澤市中心區(qū)附近。東方紅大街與青年南路交叉處設有起始的公交?？课?個，全天候?？抗卉嚒Ｇ嗄瓯甭?、雙河路、丹陽路以及青年南路在交叉口旁都設有公交站點。交叉口處交通流主要由公交車和小汽車組成，還有部分行人和電動車。環(huán)形交叉口被設計成3條車道，最外側車道標有地面標志，提示繞環(huán)以及出環(huán)行駛。中心島半徑為16.5 m，交織段長度為35～40 m、8～11 m，交織段寬度為17～20 m。由于菏澤市交通流量不大，一般此處不會造成交通擁堵，但周末及節(jié)假日會有擁擠時段出現(xiàn)。另外，公交車的停放以及行人與非機動車的任意穿行，會造成突發(fā)性短時通行不暢。三角花園進出口道數(shù)如表1所示。

表1 三角花園進出口車道數(shù)

天津世紀鐘廣場是由海河東路輔路、自由道、海河東路、解放橋、進步道、建國道交匯而成的四主路交叉口，位于河北區(qū)建國道一號，毗鄰天津站火車站，環(huán)島中心設有城市景觀世紀鐘。交通流主要由公交車、小汽車組成，也有少量行人和自行車，環(huán)形交叉口被設計成3條或5條車道，中心綠地半徑為40 m，交織段長度為12～62 m，交織段寬度為12～21 m。由于此處為城市景點，行人可在其中穿梭，增加了交通擁堵的概率。在建國道、進步道與環(huán)形交叉口匯交處設有長為65 m的人行橫道，人流量較大，出租車在此處停車上下乘客。此處未設信號控制設施，而是由專人負責在此處疏通交通流。世紀鐘廣場進出口車道數(shù)如表2所示。

表2 世紀鐘廣場進出口車道數(shù)

三角花園與世紀鐘廣場一個明顯的不同在于世紀鐘廣場是城市景點，中間設置有巨大的立體景觀，因此中心島半徑大，其連接著海河和火車站，客流量巨大，常駐人工疏導。三角花園中心島半徑小，曾設置噴泉景觀，現(xiàn)已棄用，駕駛員視線不會被遮擋。此處連接著商業(yè)區(qū)與社區(qū)，交通量不大，節(jié)假日偶爾會出現(xiàn)擁堵。中心島與環(huán)流外行人無聯(lián)系，環(huán)流內(nèi)并不受行人影響。

3 交通調(diào)查

環(huán)形交叉口交通流量調(diào)查采用人工計數(shù)法，調(diào)查了4月3日三角花園和4月5日世紀鐘廣場高峰時段的交通流量，如表3、表4所示。

表3 三角花園進口道交通流量

表4 世紀鐘廣場進口道交通流量

由于三角花園丹陽路段修筑路面，因此未能測得進口道流量，相應地其出口道流量也受到影響，但由于交通量不大，對統(tǒng)計結果影響有限，以出口道流量代替進口道流量。東方紅大街電動車及行人流量大，路邊設有攤位，且青年北路與東方紅大街夾角停有11輛汽車，因此測量時段內(nèi)出現(xiàn)擁擠，46輛車在東方紅大街出口道處選擇掉頭，重新匯入環(huán)流。三角花園周邊道路的公交站點均靠近環(huán)形交叉口，各道路公交線路數(shù)如表5所示。東方紅大街曾設有公交站牌，但由于擁擠狀況加劇，遂拆除。另外，雙河路連接客運中心，交通流量中客車數(shù)量占比較大。

表5 三角花園周圍各道路公交線路數(shù)

世紀鐘廣場車道數(shù)較多且較為復雜，多條道路為單行道，因此環(huán)形交叉口處用標識牌以及護桿進行指引。由于世紀鐘廣場緊鄰火車站以及公交站，公交車和行人數(shù)量較多。解放橋處路口寬度較窄，且有行人來回通過，因此會有擁擠狀況出現(xiàn)。從環(huán)形交叉口駛入建國道(出口道)路段，兩條外側車道設計成出租車停車接客道，因此也偶有擁擠狀況出現(xiàn)。環(huán)形交叉口最外側車道為非機動車道，與機動車道通過護欄隔開，機動車道數(shù)量根據(jù)行路線不同進行相應調(diào)整。

由調(diào)查所得交通量可以看出，世紀鐘廣場交通量大但并沒有出現(xiàn)明顯擁擠狀況。世紀鐘廣場作為早期建設的大型城市環(huán)形交叉路口，很好地協(xié)調(diào)了周圍的交通關系，發(fā)揮了緩解交通、提升交通安全性的作用，同時作為城市景點，展現(xiàn)了城市風貌。雖然世紀鐘廣場和三角花園的定位不同，但仍可以為三角花園的后續(xù)發(fā)展提供思路。二者雖對于行人過街都未設置交通信號燈，但世紀鐘廣場全天候駐有安全員引導行人過街。

4 優(yōu)化方案

通過比較兩個環(huán)形交叉口的交通量以及設計方案，從宏觀和微觀兩方面[8]考慮三角花園的規(guī)劃問題，對三角花園未來建設提出以下建議。

(1)結合三角花園近、遠期規(guī)劃，對道路進行加寬，增加機動車車道數(shù)，設置標志進行提醒與引導，設置相應停車位，治理扎堆停車現(xiàn)象。

(2)相應地調(diào)整路網(wǎng)車輛，做好車輛引流工作，減少東方紅大街的車流量，向兩側道路分流。

(3)將公交站牌向遠離環(huán)形交叉口方向遷移，減少行車壓力。

(4)修整中心景觀，對其進行合理美化，展現(xiàn)城市風采。

具體改造方案如下。

(1)由于周邊商鋪位置限制，增加南進口道(青年南路路口)、東北進口道(雙河路路口)、北進口道(青年北路路口)的右轉(zhuǎn)專用車道。

(2)適當增大環(huán)島半徑，增加一條環(huán)島車道。增加西出口道(東方紅大街出口道)、東南進口道(丹陽路進口道)、南進口道(青年南路進口道)車道各一條，既增大了車道容量，也不會對周圍商鋪產(chǎn)生影響。

(3)在遠離環(huán)形交叉口的地方建設公共汽車站、地鐵站等公共交通。

(4)適當引導車輛，減少駛入西出口道車輛數(shù)。

5 仿真分析

基于VISSIM交通仿真平臺，根據(jù)調(diào)查所得交通量及三角花園環(huán)形交叉口相關參數(shù)建立仿真模型，對改造后的環(huán)形交叉口進行仿真分析，選用延誤時間和平均排隊長度作為參考指標進行對比，以3 600 s為仿真運行周期，結果如表6所示。

表6 改造前后延誤時間指標評估

由表6可以得出平均延誤時間明顯降低，同時平均排隊長度指標顯著降低，驗證了該改造方案的有效性。

6 結 論

通過調(diào)查天津市世紀鐘廣場和菏澤市三角花園兩個環(huán)形交叉路口的交通流量，借鑒參考世紀鐘廣場的現(xiàn)狀，對三角花園提出相應規(guī)劃建議，并利用VISSIM交通仿真軟件對改造方案進行評估，為其它小型環(huán)形交叉口的改造提供參考。

本文對三角花園的規(guī)劃和改造未考慮行人和非機動車通行對交通流的干擾，在對比分析三角花園建設改造前后的評價指標只選取了平均延誤時間和平均排隊長度，后續(xù)可以考慮把通行能力等重要指標納入，深入探討可行方案，并分析改造后對周圍區(qū)域交通通行能力的影響。