打通节点 ?构建快速路是缓解城市交通拥堵的关键

打通节点 构建快速路是缓解城市交通拥堵的关键

 云南工程勘察设计院有限公司  张学忠 赵卫忠

摘要:解决城市交通拥堵已成为世界性问题和难题。本文针对造成城市交通拥堵的平交路口问题,从探寻城市道路平交路口导致交通拥堵的微观机理剖析入手,提出了采用“一种快速装拆的城市小型汽车天桥”专利技术来实现城市交通解堵的思路和措施。

关键词:城市交通平交路口拥堵 小型汽车天桥 专利技术


   在《昆明市中心城区五年(2016-2020)道路综合整治规划》基础上,本文仅从一个微观技术的可操作层面对拥堵节点及构建城市快速路问题提出几点拙见。

   1.城市道路平交路口导致交通拥堵的微观机理剖析

随着城市小汽车数量持续大幅度增多,最为突出和强烈的感受就是在平交路口等待的煎熬。把城市道路平交路口导致一条道路交通拥堵的微观机理剖析清楚,将有助于我们深入认识城市交通拥堵的形成机理、形成新的解堵思路、采取更有效的解堵措施。

   1.1城市交通拥堵的直观感受。


 1.1城市平交路口拥堵照片

一是平交路口瓶径堵塞;二是平交路口不能充分利用紧缺的道路资源。当东西向通行时,南北向路口道路资源浪费;当南北向通行时,东西向路口道路资源浪费。

  1.2城市平交路口南北向路口道路闲置

 1.3城市平交路口东西向路口道路闲置

1.2调查得到的结果。通过我们对典型拥堵平交路口交通量调查

分析可知,在拥堵点的交通车辆中,小汽车比例均大于70%,有些路口甚至接近90%,小汽车是整个交通车辆中的主要车型。同时还有一个“趋于直行”规律:即在城区主干道上行驶的小车,除了主干道之间交叉或出现拐弯外,70-80%,有的甚至90%在通过路口时趋向于直行。这样,一方面直行的车辆受红灯控制阻碍了行驶;另方面,由于支线红灯时间远远长于绿灯时间,使得在路口等待的车辆不断积聚,极易造成交通拥堵。

1.3从微观层面看,造成城市交通拥堵的两个关键问题。美国交通委员会认为:城市街道的通行能力一般受到信号交叉口通行能力的限制,在确定通行能力时,路段的特性并不起主要作用。据此,从微观层面看,城市交通拥堵的主要原因:一是上下班高峰期车辆通行数量大,尤其是私人轿车或小型汽车造成交通路口的严重拥堵。二是我国的城区,尤其是老城区的交通路口多,而且大多数是平面交叉型,需红绿灯讯号控制方能实现车辆有序通行。因此,城市交通平交路口必然形成严重的“瓶径”堵塞效应,造成城市交通的拥堵。因此,如能采取有效措施针对性地改善该条城市交通主干道上平交路口的“瓶径”堵塞效应,哪怕只是在直行方向提高通行效率,提高小型车辆的通行速度,减少这些车辆在交叉路口的等候时间,也能大大缓减该主干道的拥堵状况,实现改善城市交通的目的。

例如:昆明滇池路上的南亚风情园跨线桥“怡心桥”(图1.4)和南三环路口跨线桥“采莲桥”(图1.5),对缓解这两个平交路口过去存在的严重交通拥堵发挥了积极作用,起到很好的效果。

1.4昆明滇池路上的南亚风情园跨线桥“怡心桥”


1.5昆明滇池路上的南三环路口跨线桥“采莲桥”


当然,有观点认为:“在一条路上,这个堵点解决了,又会移到下一个堵点”。如滇池路,“怡心桥”和“采莲桥”打通了两个堵点,却形成了与广福路交叉的一个亟待打通的严重堵点??凸凵险钦庋?。因为一条主干道上的任一个堵点都可能导致该主干道的拥堵。所以,我们针对一条城市主干道的解堵,必须是打通该条路上所有可能的堵点,保证该主干道的全线畅通。而保证该主干道全线畅通的重要条件就是没有平交路口,而不仅仅是加宽道路。换言之,打通平交路口的代价要比扩宽道路小,而一个简单的跨线桥的解堵效果则要比扩宽两条道路好得多。一个极为生动的实例就是新建的彩云路,尽管道路已经修建得宽得不能再宽,但还是因为有不少平交路口,导致在每天的交通高峰期,甚至周末时段,在彩云北路的广福立交前后路段发生严重拥堵。

应该总结的经验教训:如果彩云路建设时就将所有必要的平交路口建造成为直行跨线桥,是否到达呈贡新区、大学城的交通就不会如此拥堵?

   2.一种解决城市交通拥堵的操作性思路

2.1解堵的思路及目标。解决城市交通拥堵不是,也不可能是使每一条城市道路都做到畅通无阻,这样的思路及目标既不实际,也不可能实现。畅通工程的思路及目标应该是在城市主干道上做文章。只要能保证城市主干道的畅通,就能大大提高出行效率,节约社会、公众资源,获得好的社会、经济、生态效益,提高人民群众生活的幸福指数。而城市中心区、商业区、老旧小区、道路狭窄区域,不仅不应该去折腾改造道路,而且应该加以?;?,保留其特色。同时也鼓励公交、步行、非机动车等绿色出行。

   2.2解堵的基本思路。《昆明市中心城区五年(2016-2020)道路综合整治规划》提出的解堵思路之一:打通二环以内23个节点:二环出入口及市中心交叉口;二环以外28个节点:滇缅大道沿线、滇池路沿线、广福路沿线、彩云北路沿线、穿金路沿线,笔者对此深表认同。如果再进一步将此规划深化、具体化,就是采用跨线桥、立交桥等交通设施,全线打通这些城市交通主干道上的平交路口节点,疏通城市交通主干道上的堵点,针对城市交通的主流交通工具——小型汽车,给直行的小型车辆免受红绿灯控制通过路口。这就相当于在城市交通线上增加了几条类似高架路的快速路,使人们在出行较远的路程时,小型汽车直行更通畅,效率更高。理想的状态是:通过工程技术和管理手段,在城市交通主干道的“点、线、面”上打通节点,解决“瓶径”堵塞效应,形成一个比较通畅的城市快速路网系统,即可实现城市交通“解堵”的目的。

   3.一种“解堵”的可行技术手段及措施

要想实现《昆明市中心城区五年(2016-2020)道路综合整治规划》提出的解堵思路,必须有与之契合的有效的技术手段及措施。笔者结合自己在昆明理工大学建筑工程学院的一项专利发明作如下阐述。


   

           3.1“一种快速装拆的城市小型汽车天桥”设计效果图

   3.1技术方案介绍。2013年我们与昆钢钢构有限公司开展了解决城市交通拥堵的技术方案:“一种快速装拆的城市小型汽车天桥”专利技术实施研究,

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3.2“一种快速装拆的城市小型汽车天桥”专利证书


本专利发明的内容是:在城市交通主干道的平交路口,配合交通流的组织管理,用装配式钢结构天桥为小型车辆提供跨越平交路口的通行设施,小型汽车在桥上通行不受红绿灯讯号控制,以提高该方向小汽车的通行速度,减少该方向车辆通行的拥堵。同时也腾出有限的道路和时间让公交车和其他车辆占用和通行,从而改善或解决城市交通的“瓶径”及拥堵问题;其功能作用是:发挥小型汽车天桥交通功能,充分应用城市平交路口的道路和空间资源,实现缓解城市交通拥堵、改善城市交通的目的。同时,通过该载体,在天桥上安装附属设施,进行桥梁美学、艺术的装饰,使天桥充分发挥交通路况监测、环境监测、信息发布、商业广告等城市管理和文化功能,使该交通设施的综合功能和作用最大化。

3.2该设施的优越性。相对混凝土立交桥或采用下穿隧道建设方案来说,钢结构城市小型汽车天桥的优越性是:  

(1)钢结构技术成熟、结构紧凑、体量小、安全可靠;制造方便,可实现标准化设计,工厂化生产制造;现场快速安装,施工便捷、工期短,对现有城市交通的影响小。

(2)钢结构天桥更容易进行桥梁美学造型和装饰,能更好地实现桥梁与城市特色、文化的融合,展现该城市的特色及文化。

(3)钢结构天桥不需要时可方便拆除,故既可用于永久、半永久的城市交通设施,也可用于临时施工设施,减少施工拥堵。        

(4)钢结构天桥由于建造的工期短,不需要时更易回收利用,并且有较高的回收利用价值,故有利于实施城市交通设施的改造和节能减排,且全寿命周期的工程造价较低。

(5)钢结构天桥只允许小型汽车上桥通行,避免了常见的大型车辆超载、超重引起的严重损害,从而能更好地确保车辆通行安全。

此外,通过该设施全线打通城市主干道的节点,相当于建设了一条城市高架快速路,但实际的资金投入却比建造城市高架路要少得多。同时,由于建造时对城市现有的交通影响要小得多,该设施的综合经济效益、社会效益、生态效益能得到更好、更大的体现。



          3.3天桥功能布局示意图



            3.4城市主干道双层天桥交通流示意图


3.3典型平交路口采用该方案的研究。课题组选取彩云北路与新螺蛳湾国际商贸城交叉路口进行方案研究,王苏达老师进行了交通流分析并提出了交通组织方案。

——交通现状。彩云北路商博路交叉口,因毗连南部汽车客运站、螺蛳湾国际商贸中心,路口交通量较大。


3.5  彩云北路商博路交叉口交通现状


2012831(星期五)和93(星期一),课题组在上午、下午两个交通高峰时段进行了现场交通调查。根据调查的数据,整理出各进口道高峰小时流量流向图3.6~图3.9。图中的交通量已换算为当量交通量,公交车、大型汽车换算系数采用2.5。


3.6  2012年8月31日上午8:309:30彩云路-商博路交叉口流量流向图(单位:pcu/h


3.7  2012年8月31日下午17:0018:00彩云路-商博路交叉口流量流向图(单位:pcu/h


3.8  2012年8月31日上午8:309:30彩云路-商博路交叉口流量流向图(单位:pcu/h


3.9  2012年8月31日下午17:0018:00彩云路-商博路交叉口流量流向图(单位:pcu/h


3.6~图3.9中,括号内的数值为直行小汽车的交通量(即不包含公交车和其他大型车)。四个时段整个路口交通量分别为5396辆、5236辆、5873辆、3870辆,彩云路方向四个时段的南北双向直行车交通量分别是3529辆、3534辆、3829辆、2160辆,单向直行交通量最大值(2257辆)出现在93日上午830930时段内。综上分析,以93日上午830930时段作为目前高峰小时交通量是合适的,该时段整个路口交通量和直行交通量达到本次观测的最大值。

——远景交通量。交通量年限按15年考虑,交通量年均增长率前8年取6%,后7年取2%,则15年期末(2027年)的交通量是目前的1.693倍。假定交叉口各向流量增长的幅度相同,预测2027年交叉口的交通量分布如下图3.10。

     

3.10  2027年彩云路-商博路交叉口高峰小时流量流向预测图(单位:pcu/h


因桥梁只考虑通行直行的小汽车,假定彩云路方向直行的小汽车中的97%从桥上行驶,剩余的3%直行小汽车和直行的公共汽车、其他大型车辆从地面平交口通过,彩云路上行驶的左、右转向车辆也从平交口通过。桥上、桥下地面交通流量、流向整理后见下图3.11。

3.11 2027年交叉口桥上、桥下流量流向预测图(单位:pcu/h


——桥梁直行交通适应性:由图3.11可知,2027年通过桥梁的直行小汽车数量为4699 pcu/h46992869+1830)。

设计车速V=60km/h,根据“城市道路设计规范”(CJJ 37-2012)第4.3.1条,服务水平采用三级,桥上一条车道基本通行能力为1800pcu/h,设计通行能力为1400pcu/h。桥面双向六车道、单向四车道,多车道折减系数取为:自中心线往外第1条车道取1.0,第2条车道取0.85,第3条车道取0.75。故桥梁单向设计通行能力N为:

N=1400×(1+0.85+0.75=3640 pcu/h

双向六车道通行能力为7280pcu/h。

桥上不论单向或者双向的直行车通行能力均满足交通量需求,平均饱和度为0.645(=4699/7280),其中由北向南方向的交通饱和度0.788(=2869/3640),由西向东方向的交通饱和度0.502(=1829/3640)。桥上服务水平达到三级,结果表明桥梁可以满足15年后的道路交通状况。

4.天桥方案景观设计

4.1设计方案。通过学院组织的“城市小型汽车天桥”设计方案竞赛,几个有代表性的天桥景观设计方案极富创意。


             图4.1  学生天桥方案设计效果图一


 

图4.2 学生天桥方案设计效果图二


图4.3 学生天桥方案设计效果图三


图4.4学生天桥方案设计效果图四


图4.5学生天桥方案设计效果图五


4.2具体实施方案及建议

   选定昆明城市交通的典型拥堵平交路口,进一步深化“一种快速装拆的城市小型汽车天桥”专利技术设施研究并进行实际应用试点,在试点基础上总结完善,条件具备后全面推广应用。重点打通二环以外28个节点:滇缅大道沿线、滇池路沿线、广福路沿线、彩云北路沿线、穿金路沿线。同时,还应该全线打通环城路沿线、环湖东路以及一环内的几条城市交通主干道:东西方向,重点打通东风路、人民路;南北向,重点打通北京路、白塔路-白龙路-世博大道,这样就能在昆明中心城区真正形成比较通畅的城市快速路网系统。以实现在昆明城市交通主干道的“点、线、面”上全部打通节点,形成一个比较通畅的城市快速路网系统的理想状态。

                             

参考文献:

【1】《昆明市中心城区五年(2016-2020)道路综合整治规划》

【2】《破解城市交通路口拥堵的城市道路体系结构及运行机理初探》( Exploring urban road system structure and operationmechanism about the traffic intersection congestion