交通微观仿真评价研究——以长沙市万家丽路为例

张东旭1赵恺2段序1潘凤明1

2.湖南省交通规划勘察设计院有限公司，湖南长沙410200

摘要：根据长沙市总体规划、综合交通规划及控制性详规，为确保项目建设时序有据可依，开展万家丽路快速化改造项目交通影响评价工作。本研究以万家丽路为重点研究对象，利用交通仿真软件构建路网模型，加载实际交通量，选取交通影响评价指标，通过方案比较来评价万家丽路建成并投入使用前后对周边城市道路造成的影响，为交通管理部门的决策提供依据。

关键词：长沙市；万家丽路；微观仿真

1引言

万家丽路位于长沙市湘江东岸，北起福元路，南至湘府路，是长沙市纵贯南北的一条重要通道。万家丽路廊道是长沙市规划并实施的，首条集合了快速路、BRT、地铁三类交通方式的复合型廊道。

万家丽路快速化改造全面建成后，万家丽路自身通行能力成倍增长，同时也提高了城区路网南北向通行能力20%。高标准快速路以及全线高架的形式，极大的改善了南北向长距离出行条件。

政府职能部门以及广大市民冀望万家丽路不仅能承担大量的交通，并且能有较快的运行车速，但万家丽路辅道通车后，万家丽路局部路段出现拥堵，甚至个别高架路段部分时段车速不如地面道路。万家丽路高架桥6处易堵点分别为：晚报大道口、劳动路路口、湘府东路口、三一大道口、人民路路口及香樟路路口。

城市快速路是城市交通的主动脉，是为满足车速高、行程时间比较长的车辆能够连续行驶的要求而规划建设的，既有高速公路快速通行的特点，又具备城市道路的功能。快速路具有畅通、快速、无信号干扰等优点，能够疏导经过中心城区的车流，缓解中心城区的交通压力。近年来，伴随着城市空间的扩展，交通状况的改善以及机动化程度的提高，人们出行范围和强度的不断增加，虽然道路、公共交通等基础设施也在加速建设，在一定程度上扩大了交通供给，但仍然不能满足交通需求快速增长的步伐。快速路的优势正逐渐丧失，交通拥挤的情况经常发生，尤其是在高峰时期，交通供需矛盾局面日益恶化。与此同时，城市开发建设过程中大量的建设项目未能开展深入论证，特别是未经科学的交通影响分析评价即仓促建设，不但不能从根本解决交通拥堵问题，还可能为今后城市交通发展留下隐患。

2研究概述

2.1研究目标

根据长沙市总体规划、综合交通规划及控制性详规，为确保项目建设时序有据可依，开展万家丽路快速化改造项目交通影响评价工作。该项目以万家丽路为重点研究对象，利用交通仿真软件构建路网模型，加载实际交通量，选取交通影响评价指标，通过方案比较来评价万家丽路建成并投入使用前后对周边城市道路造成的影响，为交通管理部门的决策提供依据。

主要研究目标如下：

1）项目及周边交通设施是否能够满足交通需求；

2）万家丽路连接外部的出入口通行能力能否满足高峰小时进出车辆的要求，交通组织是否合理；

3）项目产生/吸引的交通量在项目周围的道路上所占比例是否合理，万家丽路及周边路网是否能够承担；

4）通过运行状况分析，发掘拥堵点段以及拥堵原因

5）评价万家丽路快速化改造实施后的效果；

6）针对万家丽路及周边道路提出交改善措施建议。

2.2研究范围及年限

研究范围：

综合考虑项目可能产生的交通影响，结合项目用地及其周边地区的现状和规划道路系统条件，确定西到芙蓉中路、南到绕城高速、东到红旗路、北到绕城高速所围成区域为本项目的核心评价区域，面积约270平方公里。

研究年限：

评估和近期改善建议年限：2017-2019年。

规划分析和远期改善建议年限：2020-2030年。

2.3技术路线

3交通设施规划实施情况评估

原万家丽路主要有福元路、三一大道、鸭子铺路、晚报大道、远大路、人民路、长沙大道立交、劳动路、香樟路、湘府路等重要节点，除三一大道为跨线桥、长沙大道为高架桥以外，其余交叉口均为平面交叉形式。主要节点具体情况如下：

初步设计方案中万家丽路南起湘府路，北至福元路，全长约16.6公里，南北横跨长沙开福区、芙蓉区、雨花区三区，采取“全线高架+主辅分离”形式，主线按城市快速路标准建设，为高架双向6车道，设计车速为80公里/小时；辅道按城市主干路标准建设，为双向8车道(含一对BRT快速公交专用道)。目前已基本按照初步设计方案实施。

3.1主线

原现状：

现状万家丽路为地面道路，其中北段（福元路～晚报大道）（K0+000~K5+500），长约5.5km，双向6机动车道；中段（晚报大道～长沙大道）（K5+500~K9+850），长约4.35km，双向8机动车道；南段（长沙大道～板塘路）（K9+850~K16+596.436），长约6.75km，双向8机动车道。

规划：

万家丽路快速高架主线北起福元路、南至湘府路，全长约16.6公里。主线按城市快速路标准建设，为高架双向6车道，设计车速为80公里/小时，标准断面桥墩宽度10米。

现状：

高架主线已于2015年10月1日全线通车，目前高架标线、上下匝道交通指示标志等交通设施已实施到位。

3.2平行匝道

快速路的出入口设置对于主线的效率发挥有着决定性的意义，出入口间距过小，进出主线的交通干扰将大大影响主线的通行能力，出入口间距过大，则辅道交通无法及时进入快速路，不仅导致地面辅道交通的压力增大，而且快速路的功能不能完全发挥。

规划：

万家丽路主线共设置9对平行匝道，匝道设计车速40km/h。上主线匝道宽度6.5米，设计为单车道：6.5m＝0.25m路缘带+3.5m车行道+2.75m应急停车带（含路缘带）。下主线匝道宽度7.0米，设计为双车道：7.0m＝0.25m路缘带+3.25m车行道×2+0.25m路缘带。

匝道布置的出入口应保证主线的直行交通不受干扰，并使分合流交通安全、迅速通行。根据匝道对主线车流运行影响分析，匝道的最小间距除满足变速车道长度、转换车道长度、匝道入口和出口的渐变段、匝道出入车辆与主线车流的交织段长度以及诱导标志距离外，还应考虑合流区与分流区交通紊流的影响范围。

快速化改造方案为万家丽路设计路段内保持全线主线高架（原万家丽路浏阳河桥保留利用，桥两侧设置拼桥），除三一大道、湘府路路口设置全互通式立交，其余均设置分离式高架。全

3.3沿线轨道交通

万家丽路沿线规划的地铁5号线是南北向骨干线路，将加强星马片区、暮云组团与主城区的联系。线路全长35.4km，主要沿万家丽路行进，其中一期工程从蟠龙路站到时代阳光大道站，长22.5km。地铁5号线一期工程共18个站点，16个施工站点分布在万家丽路沿线东侧。

《万家丽路快速化改造规划研究与方案设计》（长沙市城乡规划局）中，提出进行地铁5号线同步开展工可研究，并建议同步实施。然而地铁5号线滞后于万家丽路施工，导致站点在万家丽路辅道通车后仍占道施工。

3.4公交慢行

公交

初步设计中设计的路中BRT，利用桥下空间，将中央分隔墩处布置为岛式站台，内侧车道布置为快速公交专用车道。

慢行：

初步设计中单侧设计有4-5米的人行道。初步设计中保留月湖公园人行天桥、远大路人行地道、木莲冲路人行地道和环保厅北侧人行地道。并设置有交叉口二次过街。

现状东侧人行道受站点施工影响，断头严重，西侧部分区域人行道尚未实施。月湖公园人行天桥已经拆除，木莲冲路人行地道、环保厅北侧人行地道收地铁施工影响停止使用，同时地面交叉口标线缺失，导致人行过街极困难。

由上对比分析可知：常规公交设施建设滞后，慢行设施未按规划实施。

4万家丽路快速化工程实施效果评估

交通流特性主要是用来分析交通流现象的变化规律及其存在的本质属性，从而为交通组织和管理提供科学的指导。研究的交通流特性大多是从微观和宏观两个角度进行建立的。宏观交通流研究内容包括交通流三参数关系等方面，微观交通流研究内容包括车头时距模型等方面。

在交通研究领域，通常用流量、速度和密度三个参数分析交通流特性。流量能够反映道路车辆数多少，把握交通需求情况。速度和密度的研究成果可以用来衡量道路的服务水平。三参数的变化规律能够描述交通流的本质特性。三大交通流基本参数中，速度和流量可以通过相应的方法得到。但是密度一般难以调查，所以本研究主要用时间占有率的观测结果来代替密度。

4.1万家丽路

1）全线交通量

交通量又称流量，是指在一定观测时间内，通过道路某一指定断面或者路段的车辆数。交通量不是一个静止不变的量，而是具有随时间和空间变化而发生变化的动态量。在交通运行状态评价时，由于同一个流量可能对应两种截然不同的交通运行状态，交通量不能单独作为判断交通运行状态的指标。但实际应用中可将交通量与路段通行能力结合使用时，是有效反映城市道路的拥挤程度或者饱和程度的重要指标。

快速化改造范围内，全线交通量较工程实施前提升63%。福元路-劳动路路段较项目实施前，交通量整体上升76%。劳动路以南路段交通量增长相对较小。工程前后长沙大道以南路段饱和度显著减小，服务水平显著提升，长沙大道以北服务水平变化不大。

2）车速

速度是指车辆在单位时间内行驶的距离。由于道路交通流是由多种车辆组成的复杂系统，速度可有瞬时速度、平均速度等多种概念。在实际应用中，一般指路段的平均速度，定义为在一定的时间内，通过某一观测点或检测点的所有车辆速度的平均值。速度能够反映出行者对交通运行状况的期望和道路功能的实现程度。交通拥堵则速度低，交通畅通则速度高，是反映车流运行状态在特定路段最为直观和敏感的指标之一。

本项目收集了2013年1月6日万家丽路快速化改造之前车速，2017年8月24日利用高德地图提取现状路网的车速。项目改造前后车速对比分析图如下所示。

由上图表分析可知：万家丽路快速化改造后道路车速较改造前整体提升，主线高架车速显著提升，地面辅道略有下降。

4.2周边道路

1）南北向

根据万家丽路快速化改造工程前期设计，万家丽路快速化对南北向道路有显著的分流效果。

在无任何交通工程措施的情况，道路交通量会随着城市机动车保有量和机动车出行量的增长而自然增长。根据自2006年至2017年的城区道路交通调查数据，长沙市城区交通量的自然增长量约为4%。本次项目收集了周边道路2013年9月13日的交通量及调查了2017年8月24日的交通量，统计断面选择如图5–41所示，统计结果如表5-16所示。

东二环交通量将比预期的自然增加量减少约14%，其他周边的南北向道路交通量均下降。根据施工后调查统计，南北向道路总体交通量比预期下降15.7%。东二环比预期的自然增长量减少13.7%，马王堆路、古曲路较自然增长预期均显著下降。嘉雨路、白沙湾路等在万家丽路快速化改造疏解工程中改造过的道路，通行能力得到提高，交通量较预期量分别上升51.6%、0.5%。

东西向

根据工程前期设计，万家丽路快速化对周边东西向道路有诱增效果，即随着万家丽路通行能力的增加，更多的交通将通过东西向道路与万家丽进行交通转换。本次项目收集了周边道路2013年9月13日的交通量及调查了2017年8月24日的交通量，统计断面选择如图5–43所示，统计结果如图所示：

由上分析可知：万家丽路快速化改造项目实施后减轻了南北向道路压力，同时诱增了东西向交通。

5微观仿真评价

1）基本情况

本项目针对劳动路与万家丽路交叉口建立了微观仿真模型。劳动路沿线规划了地铁4号线，目前正在施工阶段，施工占道导致该路口交通拥堵。

3）交通量

采集了万家丽路-劳动路节点晚高峰的交通量，如下表所示。

4）评价指标

选取停车次数、车均延误、排队长度、冲突数量、距离碰撞时间、后侵占时间、最大相对速度差作为两种工况下的指标进行评价。

5）仿真结果分析

通过上述评价结果，可以得出：

（1）待劳动路沿线地铁4号线完工后，车道数恢复正常，通行效率增加。体现在平均排队长度由45.2m下降至29.1m，车均延误下降21.5%；

（2）待劳动路沿线地铁4号线完工后，有利于环境保护，停车次数由0.54降至0.46，随着停车次数的降低车均耗油及排放都将下降；

（3）待劳动路沿线地铁4号线完工后，改交叉路口的安全性能随着提升，其中冲突数量下降，其他各安全指标都表明该路口安全性有所提高。

6结语

6.1万家丽路快速化工程实施效果评估主要结论

交通功能：工程前后万家丽路道路交通功能显著提升。

整体交通量基本符合近期的预期，但高架、辅道交通量分布与预期差别较大，高架交通量相对预期过高，辅道相对预期过低。与预期相比，辅道未充分发挥其交通功能。

运行效率：快速化改造完成后道路车速较工程前整体提升，主线高架车速显著提升，地面辅道略有下降。

路网影响：工程减轻了南北向道路压力，同时诱增了东西向交通。

快速路体系：万家丽路已经成为城区内最重要的快速路交通廊道。

6.2交通设施规划实施情况评估主要结论

主线匝道：主线及平行匝道已按初步设计方案全面实施。

道路节点：多处道路节点仍未按规划实施。

周边路网：周边特别是浏阳河以北、湘府路以南区域路网，距离规划差距较大。

轨道交通：地铁5号线实施滞后于万家丽路快速化改造，辅道受地铁施工影响严重。

公交慢行：常规公交设施建设滞后，慢行设施未按规划实施。

6.3万家丽路道路运行状况评估

拥堵分布规律

万家丽路并非整体拥堵，而是局部路段拥堵。其中主线拥堵分布在北往南方向晚报大道-朝晖路路段；辅道拥堵集中在进口道地面交叉口进口道以及晚报大道至劳动路之间路段。与拥堵辅道相接的下主线匝道普遍拥堵，与拥堵主线相接的上主线匝道普遍拥堵。

拥堵成因分析

1、机动车增长和新建高架诱增

近十年长沙市机动车保有量增长约160万辆，平均每年增长约16万辆，新增大量的机动车出行需求；近年来主要道路的交通量年增长量都达到4%左右。万家丽路快速化改造后，通行能力和运行车速大幅提升，诱使长距离跨境交通向万家丽路汇集。

2、拥堵的传导效应

本项目中有两类传导效应，其中一类是由于地面交叉口通行能力不足，地面辅道进口道交通拥堵传导至邻近匝道，进而导致高架主线的拥堵，而地面交叉口通行能力不足的主要原因是地铁5号线施工围挡占道影响及万家丽路部分道路节点未按规划实施；另一类是由于高架匝道交织段通行能力不足，交织段交通拥堵传导至上行匝道进而导致邻近上匝道地面辅道的交通拥堵。

3、地铁施工制约辅道通行能力

地铁5号线施工期间，在轨道站点周边采取围挡，辅道由原双向8车道压缩至双向4-6车道，辅道通行能力下降了25%-50%。

地铁施工期间，高架主线高峰时段平均交通量6955PCU，地面辅道高峰时段平均交通量2287PCU，高架辅道交通量之比为约为3:1，双8辅道的设计通行能力为6000PCU，没有发挥其应有的功能。

4、匝道开设间距不符合规范要求

统计主线上各出入口间距，可知西侧、东侧各有3个匝道（平行匝道或立交匝道）间距不满足规范要求，均为进口匝道至出口匝道间的主线，为消减其影响，工程设置在长沙大道至劳动路间有集散车道。集散车道并不能彻底解决交叉口间距过近的问题。因为集散车道解决的是局部路段（交织段）通行能力受限的问题，但交织段距离决定了车流汇入和汇出主线的机会，交织段距离不变，汇流分流的机会点数量不会改变，等待变道机会的车辆将导致排队等待，进而造成拥堵。

参考文献：

[1]袁黎，袁荷伟，项乔君，陆键.基于交通冲突分析的公路信号交叉口安全评价[J].交通信息与安全，2010，（01）：117-120.

[2]赵永红，白玉，杨晓光.基于Poisson过程的交通冲突预测模型研究[J].交通信息与安全，2011，（01）：8-11.