高架桥与地面路口拥堵！如何更精细优化？
高架桥与地面路口拥堵！如何更精细优化？
城市高架桥与地面路口的拥堵问题一直是城市交通管理中的难点。本文将从城市快速路的定义出发，分析当前城市快速路存在的主要问题，并提出相应的优化措施。
什么是城市快速路？
城市快速路，又称快速路，是指在城市修建的、具有单向双车道或多车道、并有较高车速的为长距离交通服务的城市道路。城市快速路多为环路加放射性联络线组成，其设计车速一般为60km/h多为环路加放射性。我国《城市道路交通规划设计规范》(GB50220)中规定：规划人口在20万以上的大城市和长度超过30km的带形城市应设置快速路;快速路的计算行车速度为80km/h或60km/h。城市快速路是交通路网中联系城市各个主要区域以及城市对外交通的主要动脉。
城市高架桥
高架桥的建设使在现有有限宽度的道路上实现大运量和快速交通成为可能，因此在国内大中等城市，其数量增长迅速，尽管城市高架桥的建设也带来诸如环境影响等方面的负面因素。城市高架桥作为一类特殊的桥梁，与公路高架桥、公路立交桥、跨河跨线桥有许多共同点，同时又具有许多自己的特点。
高架桥面一般距地面8～10m，制约高架桥桥下空间利用的因素主要为桥墩，常用的桥墩布置形式主要有以下几种形式：第一种形式是地面道路设置在桥墩两侧，第二种形式是地面道路设置在桥墩中间，第三种形式是在桥墩两侧和中间均设置有地面道路。不同的布设方式各有优缺点，选择时需要对多种因素综合比较。
合理选择跨径，拓展桥下交叉口空间，满足道路宽度、视距、美观等多方面的要求。如某高架桥跨主干道交口采用一跨简支结合梁，跨径为60m，跨二环交口采用三跨连续梁，主跨跨径为66m，不仅保证了相交道路直行方向的通行，而且桥下地面道路左转和掉头顺畅、视野开阔，非机动车和行人的通行安全。
城市快速路目前现状？
近年来，随着城市经济的快速发展和城镇化进程的不断加快，机动车保有量呈爆发式增长趋势，城市路网的供给压力越来越大。作为城市道路基础设施的重要组成部分，高架快速路承担着城市内部区域之间的过境交通功能，具有连续不间断、通行速度快、交通流量大等特点；然而，突发交通事故极易导致其通行能力下降、延误增加，影响区域路网的交通运行和安全。
高架快速路与地面道路衔接路口一般包括下匝道衔接路口和上匝道衔接路口，作为地面交通与高架交通的转换点，具有交通吸引力强、流量时变显著、交通流线复杂等特征，在交通运行上经常存在着交织冲突显著、合流冲突严重、拥堵蔓延影响主线等问题。
图1 高架快速路与地面道路衔接路口
典型问题
问题一：交织冲突显著，影响路口通行效率
高峰期间下匝道车流较大时，不同流向车辆相互阻挡，影响了进口车道正常使用。
- 实例：某市高架下匝道衔接路口的西进口，直行相对左转流量较大，而下游进口车道配置不合理，导致直行排队较长占用了匝道空间，阻挡了辅道左转车流进入左转导向车道，影响路口正常运行。
图2 直行车流阻挡左转车流
高架下匝道车流与地面车流跨越多车道换道行驶，交织冲突严重，容易引发碰撞事故。
- 实例：某市下匝道衔接路口南进口，左侧地面车辆向右侧跨越三车道变道，下匝道左转车辆向左侧跨越三个车道变道，两股车流交织严重，通行效率较低，且易引发碰撞事故。
图3 地面车流与高架下行车流冲突严重
问题二：合流冲突严重，易形成通行瓶颈
右转上匝道车辆与放行期间其他方向上匝道车辆在高架路入口合流困难，引发通行不畅。
- 实例：某市上匝道衔接路口东进口，右转上匝道车流与南口直行上匝道车流合流冲突严重，影响路口整体通行效率。
图4 上匝道车流与右转车流合流冲突
出口车道数与进口车道数严重不匹配，同时放行时，汇合冲突严重，容易形成通行瓶颈。
- 实例：某市下匝道衔接路口北进口下行方向与辅道存在多股通行车流，而出口仅两条车道，进出口车道不匹配，造成通行效率低下。
图5 多股车流合流
问题三：交通压力集聚，引发拥堵蔓延
主线上游匝道车流快速集聚，增加通行压力；下游未能及时疏散，导致排队拥堵回溢主线。
- 实例：某市内环快速路通行流量较大，高峰期间上匝道车流快速集聚，主线通行压力显著，下匝道排队回溢，影响主线运行。
图6 排队回溢影响主线通行
高架下匝道车流通行需求超过了下游衔接路口承载能力，引发排队溢出至高架快速路，影响主线交通运行。
- 实例：某市下匝道衔接路口，高峰期间交通流量较大，东进口蓄车空间不足，排队较长，拥堵向上游主线蔓延。
图7 进口排队较长，拥堵严重
优化措施
措施一：针对车流交织冲突显著的情况，调整车道功能，理顺流向关系。
方法1：根据下匝道和辅道各流向流量占比情况，调整车道功能，引导车流平滑驶入导向车道，减少交织。
实例：根据路口下匝道交通需求，将地面车道调整为：2右+2直+1左，并与上游匝道车道划分相匹配。避免了车辆相互阻挡，提高了运行效率。
图8 根据实际通行需求调整下匝道车道功能
方法2：对于车流运行时变情况显著的路口，考虑设置可变车道，以匹配实际通行需求，避免跨越多车道变道。
实例：根据交通流量的时变情况将南进口设置为“全可变车道”（全可变车道是在传统可变车道的基础上，基于流量的时变具有全天候波动特征，在进口所有车道上均设置了可变车道的控制方案），满足实际交通需求，提高车道资源利用率，减小车辆变道交织。
图9 进口多车道设置全可变车道
图10 全可变车道设置方案组合
措施二：针对合流冲突严重的情况，通过信号精细化控制，实现上下游通行能力相匹配。
方法1：设置右转信号控制，高峰期间可对右转车辆进行信号控制，减小冲突。
实例：路口东进口增设右转方向指示信号灯，高峰期间开启，通过时间分离，减小右转与上匝道交通流的合流冲突及机非冲突。
图11 增设右转信号控制
方法2：针对上下游车道数不匹配的问题，通过对车道进行编号，实行各车道的次第放行，进而提高进出车道匹配度。
实例：在明确车道行驶方向的基础上，对车道进行编号，通过对车道设置信号灯及告知标志，进行车道级控制，将匝道和桥下辅道车流分开放行，实现精准放行。
图12 进口车道编号
图13 进口车道级放行
措施三：针对交通压力集中的情况，通过上下游协调控制，均衡路网交通压力。
方法1：上匝道入口适时启用信号控制，通过“缓进”减小流量过度集聚至主线；同时下匝道与衔接路口协调控制，及时疏散排队车流，实现“快出”。
实例：实时检测交通流量，当检测值接近阈值时，联网控制入口匝道信号机及路面道路信号机，对驶入匝道方向进行截流控制；当出口匝道检测流量达到阈值时，对出口匝道下游相关联的地面信号机实施联动控制，加强地面绿波疏散。
图14 入口匝道采取信号控制
图15 下匝道衔接路口协调控制
方法2：当通过信号协调控制仍然不能缓解拥堵时，可统筹区域路网通行条件，对路口实行转向禁限行，通过周边路网分散通行压力。
实例：在东口实行禁止左转措施，将车流远引至周边交通压力较小的道路掉头，以此分散左转车流，均衡交通压力。
图16 禁止左转，均衡负荷
高架快速路与地面道路衔接路口涉及到路口、连接匝道及衔接的路段，车流压力往往较为集中，且存在不同方向车流交织，交通控制复杂。
在优化治理方法上，首先，根据交通流量流向情况，优化车道功能分配，降低变道冲突，可根据交通需求时变特征，因地制宜设置可变车道，提高放行效率；其次，通过施划待行区增加蓄车空间、利用信号控制分离交通冲突、减缓车流集聚等措施，挖掘路口自身潜力，同时加强时空协调管控，完善信号控制策略及配时方案，与相邻路口开展协调控制；最后，统筹区域路网的交通流量调控能力，发挥路网分流功能，利用路网交通压力洼地，均衡流量分散节点压力。
典型案例
广州市番禺大道-富华路路口
案例路口位于广州市番禺区，该路口上方有迎宾高架桥横跨路口南北向，同时路口中心处有一桩桥墩。附近分布了较多的商业住宅区，人流密集，车辆众多，给番禺大道-富华路路口带来了巨大的交通压力。现存的主要问题为：
桥底左转效率较低，且存在安全隐患。受高架桥桥墩的影响，路口各进口左转车辆需要先直行再左转，导致桥底通行缓慢。此外，东西进口左转车辆通过路口时逆行现象时有发生，存在一定的安全隐患。
通行需求大，通行效率低。高峰期间各流向交通需求均较大，而桥底空间受限，导致通行效率较低，各方向排队较长。
图1 路口地理位置图
优化措施
简化交通流向，缓解交通压力
根据路口车流及周边路网情况，禁止车辆在交叉口南进口左转，引导左转车流到压力相对较小的下游-番禺路与东环交叉口掉头绕行，均衡路网交通压力。绕行距离约为264m，实施影响较小。
图2 道路改造后番禺大道往富华东路绕行路线
桥底“错位通行”，提高通行效率
结合桥底车道宽度重新进行车道划分，桥底从直行左转单侧行驶调整为“错位通行”，改善车流通行流线、明确路权，同时信号控制也更加灵活。
图3 改造后番禺-富华交叉口桥底车道整改情况
结合交通组织，调整优化信号控制方案
结合交通组织改造重新设置相位控制，提高桥底空间利用率。设计清空时间对部分灯组设置早切断、迟启动，分时段控制以适应不同时间段车流变化，提高通行效率。
图4 番禺-富华交叉口渠化信息及放行相位
整体通行可分为以下四个阶段：
图5 路口信号控制阶段-相位一
图6 路口信号控制阶段-相位二
图7 路口信号控制阶段-相位三
图8 路口信号控制阶段-相位四
实施效果
实施交通组织改造后，番禺-富华交叉口早高峰整体各进口服务水平和排队长度均有好转，路口整体延误指数降低55%，排队长度的优化率高达66%；晚高峰整体延误指数和排队长度的优化率均达到了50%以上，路口通行效率大幅提升。
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