深入分析浦东“回形针”交通组织方案

张子力

摘要：在城市机动化水平不断提高的背景下，路网结构与交通需求间的矛盾正逐渐凸显出来。为降低龙东高架路早道路拥堵问题，本文分别从龙东大道进口车道调整、相位绿信比调整以及信号灯控制三方面入手，对浦东“回形针”交通组织具体实施方案进行分析，以期进一步优化城市路网规划，希望为同类工程提供科学参考与借鉴。

关键词：浦东“回形针”；交通组织；车道调整；绿信比调整

前言：城市历史因素、社会因素、土地规划等诸多因素，在一定程度上限制着城市道路规划的发展。目前，龙东高架路因具备特殊的线路特征与客流特征，在通车之后发现早高峰车辆拥堵问题较为严重，不同行驶方向的车辆在变道过程中存在一定矛盾。为改善这一明显的道路拥堵问题，详细探究浦东“回形针”交通组织方案，对提高城市规划水平具有十分重要的现实意义。

1浦东“回形针”交通组织方案实施线路概况

从目前国内外道路交通组织方案的实施情况来看，需要从结构、功能、效率等诸多方面考虑城市道路网的规划，以此达到“施工运营安全、通而不堵”的目的。在对通车后的龙东高架路早高峰道路情况分析之后，发现由于多股车流汇聚、车辆变道存在冲突，使得每个工作日早高峰时间段内环高架张江立交下行车辆排队超800米，排队车辆右转进科苑路至少需要15分钟。为有效改善这一交通拥堵情况，充分发挥出高架路的交通分流作用，浦东交警通过多维度指数分析与警情研判，对该路口采取了“回形针”式的交通组织方案，从而实现龙东高架路交通组织优化的目标，为人们出行提供极大的便利。

2浦东“回形针”交通组织方案的具体设计

2.1大道进口车道调整

2.1.1仿真参数的标定

冲突次数、排队长度、延误作为交通组织方案优化需要标定的仿真参数。其中，冲突次数的标定是为克服交通事故数据在短期内难以获得的难题，从安全评价、事故预测、安全诊断三方面重点因素与交通事故联系在一起。排队长度是获得道路交通量以及通行效率的重要指标，不同行驶方向车辆在变道过程中难免会出现冲突，需要通过排队长度分析交叉口的信号周期。延误作为划分道路交叉口服务水平的重要依据，在根据相关模型得出延误结果之后，可有效避免车辆冲突的产生^[1]。

2.1.2仿真模型的建立

要想保障龙东大道进口车道调整效果，需要通过建立仿真模型来减少各方向车流形成的冲突区域。首先，设置车辆参数。具体参照龙东高架路早高峰小车、大车在交通流中的占比，便能够结合两类车型的尺寸与最大加速度对参数进行合理设置。其次，设置机动车与非机动车参数。此项参数的设置主要是对变道车辆仿真模型参数进行修订，以此保证整体交通组织方案的科学合理性。最后，设置冲突区域。需要结合龙东高架路早高峰实际情况，对有限通行车流进行划分，从而协调机动车与非机动车车流，避免区域道路发生严重拥堵。

2.1.3变量影响度分析

（1）接入口分布形式

一般情况下，接入口分布形式与主线交通流量之间存在一定联系。首先，平均延误会随着主线交通量的增大而增大。当主线交通流量为1000veh/h以下时，不同接入口分布形式的平均延误均处于一个较低的数值。当主线交通流量为1000veh/h以上时，右上接入形式的接入口平均延误最少，十字交叉分布形式的接入口平均延误较高，主线左转车流量的增大会对不同分布形式的接入口处交通情况造成不同程度的影响。此外，交通量占比会造成平均延误发生变化，此时应考虑交通组织方案实际优化需求，合理设定交通量占比，以此改善交通拥堵情况，帮助消除车辆排列队伍。

（2）接入口数量

道路平均延误会随着进入口数量的增多而增大，同时受到交通量占比的影响而对道路通行效率产生不同程度的影响。通常情况下，利用灰色关联度理论分析各项数据的可比性与相似性，并排除部分变量对系统发展态势造成的影响。当接入口间距、接入口分布形式、接入口数量、主线交通量等影响因素的平均延误关联度与最大排队长度关联量相互接近时，表明二者关联程度越大，以此为交通组织方案的进一步优化提供可行依据。

2.2相位及绿信比调整

2.2.1渠化交通设计流程

进行渠化交通设计，需要对龙东大道科苑路、龙东大道金科路、金科路李时珍路交叉路口进行实地调查，分析早高峰不同行驶方向车辆发生拥堵的问题的原因，然后结合有效对策对交通流进行优化设计，为相位及绿信比调整提供有力的技术、理论支撑。当信号配时相互协调且满足渠化交通设计原则时，说明交通组织优化方案能够解决龙东高架路早高峰拥堵问题，并且能够避免五路及以上多路交叉形成诸多冲突区域的问题。在进行渠化交通设计过程汇总，交叉角尽量为直角，交织区域在满足车辆通行情况的前提下不宜过大，尽量将左、右转与直行车辆相分离，并结合有效的配时控制方法，最终实现交通组织情况的改善。

2.2.2渠化交通建模

首先，利用实时交通流量、车速、交通饱和量以及渠化交通结构、信号控制等时机调查信息，做好交通建模的前期准备工作。其次，根据调查情况对信号网络模型进行校核。最后，结合模型所反映的参数信息变化情况，选取与龙东高架路实际条件最相符的相位及绿信比调整方案，以此避免交通流产生冲突。

2.2.3信号交叉口路口信号配时

信号交叉口路口信号配时能够保证行驶方向不同的车辆安全有序地通过交叉口，尽最大可能减少延误与排队时间。信号交叉口路口信号配时方案的确定，应先明确信号控制周期、相位、有效绿灯时间以及间隔时间，然后运用静态定时配时计算方法对交叉路口定时控制方案进行优化，以此实现对车道宽度、直行车道饱和流量、左转与右转车道饱和流量等系数的控制，以此进一步明确不同道路交叉口处相位及绿信比的精准调整。计算最佳信号周期的公式如下所示。

其中，L为各相位损失时间与相位数的乘积；L_S为启动损失时间；I为绿灯间隔时间；A为黄灯时间；K为相位数；Y为相位最大流量比^[2]。

2.3匝道控制信号灯

2.3.1计算匝道衔接进口道平均排队长度

首先，从左转车道、右转车道、直行车道的平均排队长度中选取最大值，主要是将各项平均排队长度总和为排队长度的最大值。其次，利用信号周期、有效绿灯时间、道路通行能力、专项车道通行能力等数值计算出第n项平均排队长度。最后，根据修正系数、分析时段长度、交叉口车道饱和度以及车道饱和率计算溢流排队长度，进而得到匝道衔接进口道平均排队长度。在浦东“回形针”交通组织方案中，匝道信号灯控制情况与道路车辆排队长度之间有着密切联系，匝控信号灯的关闭进一步改善了龙东高架早高峰的拥堵情况，并且优化后的交通组织方案能够满足城市区域驾驶习惯，为人们出行提供极大的便利。

2.3.2确定衔接段交织构型

衔接段交织构型设置的主要依据为，不同方向的交织车辆在变化车道次数小于等于一的前提下，根据交织区分类方法对车道个数进行划分，最终得到多个参数作为交通组织优化的依据。

2.3.3计算交织区服务水平

不同交叉路口的匝道交通流量与配时时段、进口到车道渠化方案、相位绿信比等具有十分密切的联系。当交叉口交通设计方案能够充分发挥出资源优势时，可有效提高交织区域服务水平。交叉口服务水平分类如下表所示。

表 1 交叉口服务水平分类

饱和度	服务水平	饱和度	服务水平
<0.6	A	<0.9	D
<0.7	B	<1.1	E
<0.8	C	≥1.1	F

在计算交织区域服务水平的过程中，不同股车流行驶方向大致相同时，可沿着较长的交通路段设置相应的交织分隔措施。首先，根据车流量行驶股数选取最小车道变换次数。其次，根据交织区、理想状态下单车道通行能力计算出一定密度下的交织区道路通行能力。最后，根据交通流量比以及交织区、总交通量的比值计算出一定交通流率下的道路交通能力，然后结合相关规范标准判断交织区服务水平，以此实现对道路通行能力的有效判断^[3]。由于龙东高架路早高峰时大量在张江地区上班的车辆需要右转进入科苑路，多股车流由于不同的行驶方向需要进行变道，相互产生冲突，从而引发区域性的拥堵。通过对交织区域道路服务水平的分析，明确“回形针”式的交通组织方案的优化方向，已经基本消除早高峰时段内车辆积压滞留现象。

3交通组织方案优化结果分析

3.1大道进口车道调整

龙东大道科苑路西进口进行车道调整之前，四号车道为可变车道，可以变道右转的主线车辆与可以直行、左转的辅导车辆会形成两个冲突点，并且主线车流量较高，各车流变道之后形成的拥堵消散缓慢。结合相关标定参数以及模型之后，实施车道调整，此时可变车道为二号车道，并且主线车辆在7:00-10:00间不可右转，以此降低早高峰时间段主线车流量，主线车流与辅导车流会形成一个冲突点，主线车流对直行、左转的车流造成的影响也随之减少。与此同时，将龙东大道云山路西进口的车道全部改为直行车道，进入云山路的车辆需要直行通过路口后再掉头、右转才能上云山路，极大地改善龙阳路、罗山路、内环高架路和罗山高架路5个方向的车流在进入科苑路的聚集情况，避免每个工作日早高峰发生区域性拥堵。龙东大道云山路西进口调整前后对比图如下图所示。

图 1 龙东大道云山路西进口调整前后对比图

3.2相位及绿信比调整

相位及绿信比调整作为浦东“回形针”交通组织方案另一重要内容，对发挥高架交通分流作用具有十分重要的现实意义，高效地解决了龙东高架路早高峰的拥堵问题。相位及绿信比调整包括龙东大道科苑路、龙东大道金科路、金科路李时珍路三方面的交通相位调整，具体内容如下：

第一，针对龙东大道科苑路，主要是增加东向西、东向南直行左转相位，以此提高道路左转车辆的通行效率，避免不同行驶方向的车流形成多个冲突点^[4]。

第二，针对龙东大道金科路，主要是减少金科路右转进张江时控右红灯的时间，当龙东大道金科路东西直行相位开始时的15秒和北进口单放时右转灯是红灯，其他时间内车辆均可右转，以此保证道路通行效率。

第三，针对金科路李时珍路，主要是增加每个工作日早高峰北往南的通行时间，通过修改金科路李时珍路的相位时间来保证车辆顺利通行。调整前后金科路李时珍路绿信比对比情况如下图所示。

图 2 调整前后金科路李时珍路绿信比图

3.3关闭匝控信号灯

信号灯作为浦东“回形针”交通组织方案中控制早高峰车流量的重要工具，能够有效减少主线车流与辅导车流的冲突，避免车辆在不受控制的情况下直接右转进科苑路，进一步降低了交通拥堵。关闭匝控信号灯前后交通组织效果对比情况如下表所示。

表 2 关闭匝控信号灯前后交通组织效果对比情况

	调整前	调整后
早高峰龙东科苑西进口排队	＞800M	＜300M
早高峰龙东高架金科路下匝道排队	＞600M	＜300M
早高峰行程时间（从进入张江立交行 驶到科苑郭守敬为例）	20-25min	＜10min

4交通组织方案实施效果保障措施

4.1完善交通管理措施

根据浦东“回形针”交通组织方案实施情况，针对龙东高架路早高峰拥堵问题，调整措施包括大道进口车道调整、相位绿信比调整以及匝道信号灯的关闭，同时也实现道路信号配时以及相位等交通管理措施的进一步优化。为进一步加强交通组织方案实施效果，还应配合先进的交通管理系统，如交通流量检测系统、信号实时监控系统、车速检测系统等智能化、数字化管理系统，对交通管控平台的核心技术进行优化，以此满足城市区域早、晚高峰时段的道路引导与疏通需求，实现道路通行效率可控的目标，对城市车辆有序行驶具有十分重要的现实意义。

4.2加强交通秩序管理

一方面，加强交通秩序疏导。在浦东“回形针”交通组织方案实施之后，切实结合地区公安交通管理部门对区域主要路段以及交叉路口车辆行驶情况进行疏导与指挥，及时发现、解决、处理意外交通事故，以此减少延误与排队时间，保证道路车辆正常通行^[5]。另一方面，加强路内停车管理与货运车辆管理，积极与交通参与者进行有效沟通，合理规划停车设施设备，特别对早晚高峰主要路段的货运车辆进行管理，以此满足人们安全出行的需求，为充分发挥龙东高架交通分流作用奠定坚实基础。

结论：综上所述，浦东“回形针”交通组织方案与高架路高扩建项目是一项艰巨且复杂的系统性工程，需要对道路接入口形式以及数量进行分析，以此实现大道进口车道的精准调整；需要建立渠化交通模型对交叉口信号配时进行调整，以此实现相位及绿信比的精准调整；在计算匝道衔接进口平均排队长度的交织区服务水平之后，判断是否应关闭匝道信号灯，以此保证交通组织与保通方案一致可行、效益最佳。

参考文献：

[1]刘振.高架快速路下匝道与地面交叉口衔接段交通设计方法[J].上海公路,2020(04):90-96+151.

[2]贾洪飞,丁心茹,杨丽丽.城市潮汐车道优化设计的双层规划模型[J].吉林大学学报(工学版),2020,50(02):535-542.

[3]魏琴云,陈林.城市高速公路改扩建工程交通组织及施工组织设计方案研究[J].交通世界,2020(35):71-72+75.

[4]旦增平措.广场车站无信号交叉路口交通组织优化[J].时代汽车,2019(02):62-63+84.

[5]钟馥声,王安麟,姜涛.城市交通信号自组织控制中信号相位建模的优化方法[J].长安大学学报(自然科学版),2020,40(04):91-100.