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涌泉枢纽合流区拥堵原因分析与缓堵保畅措施研究

2024-07-22 7 上传者：管理员

摘要：涌泉枢纽作为天府机场高速公路与成宜高速公路合流并线节点，在节假日期间合流端部拥堵严重。基于春节期间及日常交通量结果，对路段交通运行特征进行评价。通过对涌泉枢纽拥堵原因进行深入分析，确定较大的合流交通量导致服务水平不足是产生拥堵的重要致因，合流端部车道数提前减少降低通行能力、主线行车道实线分界线影响合流交通汇入是形成交通拥堵的次要原因。基于拥堵原因分析结果，提出涌泉枢纽互通缓堵保畅原则及近期、远期采用的主要措施。研究对于提高高速公路运营水平、提高交通枢纽综合效益具有重要作用，并为今后类似问题处理提供借鉴。

关键词：
交通流特征
合流端部
拥堵原因
枢纽互通
缓堵保畅措施
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天府国际机场高速公路(简称：机场高速)作为S3成资渝高速公路、S4成宜昭高速公路(简称：成宜高速)合并共用段出行要道，是前往天府国际机场、宜宾、重庆方向的核心出行路线。节假日期间，高速路网车流量大，机场高速在本身流量较大的情况下，通过涌泉枢纽再与成宜高速并线，导致涌泉枢纽互通合流区拥堵较为严重。作为刚通车不久的省内首条双向八车道高速公路，为提高节假日期间通行效率，方便公众出行，节约出行时间，亟待发掘涌泉枢纽互通拥堵原因，并提出缓堵保畅措施。

对于合流区交通特征、冲突特性问题，部分研究认为合流区冲突与主线、匝道交通量、合流区域内大型车比例、变速车道长度[1,2,3]等关系较大。在拥堵范围分析上，国内学者基于交通意外事件及采取的措施[4]、交通波原理[5]分别研究确定了公路突发事件拥堵影响范围。在对拥堵对策的研究上，对高速公路合流区[6]、变窄路段[7]缓堵控制方法进行了研究。在缓堵策略应用方面，重庆市双凤桥立交采用分流、控流、导流的应对策略[8];贵阳绕城李资枢纽拟采用智慧化的交通管控手段进行分合流区域的缓堵保畅[9];广州沙贝互通采用近期限货、加强路网引导，远期采用优化区域产业布局、统筹区域路网建设、加快城市快速通道建设等方式进行拥堵整治[10]。

通过借鉴相关研究成果，本文结合机场高速公路交通运行特征及主体工程资料，对涌泉枢纽互通产生拥堵的原因进行分析，提出切实有效缓堵保畅对策，进而避免或缓解机场高速公路涌泉枢纽合流区拥堵现象。

1、涌泉枢纽概况

1.1涌泉枢纽互通现状

机场高速是四川省内首条双向八车道高速公路，设计速度120 km/h,于2020年12月建成通车；成宜高速是S4成宜昭高速公路主要组成部分，设计速度120 km/h,于2021年10月建成通车；两高速公路相交形成涌泉枢纽互通。涌泉枢纽互通地理位置如图1所示。

图1涌泉枢纽互通地理位置

涌泉枢纽互通设置形式为变异T型枢纽互通，互通南侧为成自高铁，其主要功能是为实现成宜高速与机场高速之间的交通转换，保障成都、天府机场/资阳、宜宾三地的往来交通。涌泉枢纽平面布置如图2所示。

图2涌泉枢纽布置及合流区拥堵情况

其中，成都往返宜宾方向为主交通流向，A、B线采用主线分合流形式，设计速度为100 km/h,采用单向三车道断面形式；资阳往返宜宾方向为次交通流，C、D线采用匝道分合流设计，设计速度为40 km/h,采用单向单车道断面形式。

1.2拥堵调研情况

经调研，涌泉枢纽在日常期间，交通运行顺畅，但在节假日等交通量成倍增加等特殊工况下A匝道与机场高速合流端部存在较大交通拥堵，严重时反堵至机场高速、成宜高速主线，如图2所示。

1.3交通流特征分析

本次研究收集了2023年2月17至23日(一周平均交通量)以及2023年1月27日(春节最后一天返程高峰)涌泉枢纽互通高速门架断面以及收费站OD基础数据。基于交通分析软件通过交通分配得到各枢纽节点转向交通量，并通过门架断面数据校核，得到涌泉枢纽互通现状枢纽节点转向交通量。涌泉枢纽互通平时交通量见图3,涌泉枢纽互通春节交通量见图4。图中，交通量为单向年平均日交通量(高峰小时交通量)。

图3涌泉枢纽平时交通量〈单位：pcu/d(pcu/h)〉

平时：机场高速断面交通量最高达6.1万pcu/d,成宜高速断面交通量约8 300 pcu/d;转向交通量主要集中在成都往返宜宾方向，单向达4 300 pcu/d,方向分布不明显。总体上，交通运行状态处于一级服务水平，满足《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)(以下简称《规范》)中高速公路设计所采用的三级服务水平。

图4涌泉枢纽春节交通量〈单位：pcu/d(pcu/h)〉

春节末：机场高速断面交通量最高达14.3万pcu/d,主要集中在天府机场/资阳至成都方向，达6.1万pcu/d;成宜高速断面交通量达4.2万pcu/d,主要集中在宜宾至成都方向，达3.1万pcu/d。合流前，机场高速高峰小时交通量最高达4 414 pcu/h,处于二级服务水平(接近三级服务水平);成宜高速高峰小时交通量最高达2 227 pcu/h,三车道路段处于一级服务水平，两车道合流段处于二级服务水平(接近三级服务水平),均满足《规范》中高速公路设计所采用的三级服务水平的规定。

合流后，合流端部高峰小时交通量最高达6 600 pcu/h,接近三级服务水平上限，趋于四级服务水平，车辆运行明显地受到交通流内其他车辆的相互干扰，速度和行驶自由度受限明显，即便发生较小交通事故，也会形成很长的排队车流。

2、拥堵原因分析

2.1较大的合流交通量导致服务水平下降

根据交通流特征判断，涌泉枢纽日常运行基本顺畅。在节假日期间，机场高速主线在断面交通量是日常的约2.34倍、成宜高速断面交通量是日常的约5.06倍的情况下，两高速公路在涌泉枢纽处合流端部交通量分别增加约1.49倍、6.17倍后并线，机场高速主线服务水平由二级趋近于四级服务水平，服务水平显著下降，车辆排行严重，车辆逐渐溯流反堵至机场高速公路、成宜高速公路主线。因此，较大的合流交通量导致服务水平下降是拥堵的重要致因。

2.2合流端部车道数提前减少降低通行能力

成宜高速宜宾至成都方向匝道与机场高速合流端部，土建设计采用主线合流的方式设计，即是采用4+3的主线合流方式。根据航拍资料，如图5所示，由宜宾前往成都方向的匝道与机场高速的汇流端部，交安标线设计在合流端部之前将3车道匝道由内侧变为2车道，先减少了1条车道，再与主线进行汇流，即为4+2的合流方式。合流区车道标线设计变相的降低了匝道端部的通行能力，成为产生拥堵的次要原因。

图5 (宜宾-成都)合流端部车道布置(4+2车道)

涌泉枢纽宜宾至成都方向，A匝道采用主线100 km/h设计标准。由于内侧车道减少，该方向最内侧车道交通在高速行驶状态，需先减速向右侧车道汇流。该种车道渐变方式在交通量为自由流状态下，对交通运行影响不大，但在大交通合流的情况下，将显著降低合流端部的通行能力，增大了交通拥堵的可能。

2.3主线行车道分界线实线影响合流交通汇入

机场高速主线第三、四车道之间的车行道分界线，从合流端部(NK33+100左右)至互通止点(NK31+760)约1.34 km一直采用实线分隔禁止变道，对于宜宾至成都方向车流择机汇入主线造成较大影响。

来自宜宾方向的大交通量，在辅助车道末端汇流进入主线第四车道，并需一直在主线第四车道行驶，不能择机汇入主线其余三车道，人为降低了合流区域的通行能力。

对于设计速度120 km/h高速公路，四级服务水平单车道最大交通量为1 980 pcu/h,六级服务水平最大承担2 200 pcu/h。春节期间，机场高速第四车道，不仅需要承担原机场高速第四条车道客货交通，还要承担来自宜宾方向的2 203 pcu/h的交通量，叠加交通量后超过单车道服务交通量上限，在六级服务水平下，交通流处于拥堵流，车辆走走停停，排队行驶。对于交通流的任何干扰，例如车辆变道、汇流，都会在交通流中产生一个干扰波，任何交通事故都会形成长长的排队车流，车辆行驶灵活性极端受阻，驾驶员身心舒适性很差。

3、涌泉枢纽缓堵保畅思路及主要措施

3.1缓堵保畅思路

基于涌泉枢纽互通成宜高速与机场高速主线合流端部在节假日期间产生拥堵的主要原因，考虑到涌泉枢纽建成不久达不到改扩建条件，且根据《四川省高速公路网布局规划图(2022-2035年)》中成宜高速与机场高速并线共用通道的规划，拟定涌泉枢纽互通采用近、远期相结合的交通缓堵保畅思路。近期涌泉枢纽互通采取维持主体工程现状，优化交安标线设置、高峰时段控制进入、提前分流、加强事故响应等作为主要缓堵保畅；远期采用优化路网结构、增设成宜高速入城连接线、加快城际快速路网通道建设，提高路网韧性的缓堵保畅策略。

3.2近期缓堵保畅措施

3.2.1优化交安标线

为保证宜宾前往成都方向合流交通运行的稳定性、通畅性，提高涌泉枢纽互通合流端部的通行能力，减少或避免交通拥堵，宜调整合流端部交安标线设计，优化端部车道渐变方式，即按三车道汇入方式进行标线设计调整，如图6所示。

图6 A匝道端部合流标线优化

宜宾至成都方向匝道合流端部，主线第三、四条车道之间车行道分界线，应调整为虚实线，内侧为实、外侧为虚，充分利用既有高速车道，容纳第四车道客货混行交通以及来自宜宾方向较大合流交通。同时，虚实线既能控制主线直行车辆禁止向右侧第四车道变道，避免产生交织；也便于来自宜宾方向的交通流在辅助车道行驶过程中择机汇流进入主线。

3.2.2控制交通进入

研究认为，当V/C(最大服务交通量/基本通行能力)>0.55时，可认定路段处于大交通量状态[11]。临界交通量如表1所示。

当路段高峰时段小时交通量接近三级服务水平临界值时，路段处于大交通量状态，大交通量合流极易导致拥堵发生。因此，以合流后断面交通量不超过大交通量临界值作为控制阈值，可统筹管理高速公路立交节点，通过分时段、间隔时段关闭、开放周边沿线互通入口，对进入高速公路交通进行控制。

表1大流量高速公路临界值

3.2.3路网提前分流

节假日期间，路网交通爆发式增长，当交通临近大交通量临界值时，可进一步通过导航软件、大数据分析，利用周边高速路网、快速路网进行分流，引导交通避免驶入拥堵路段。如图7所示，利用导航软件，引导机场高速交通通过T1T2互通连接城市路网通过金简仁、成简快速路进行分流；通过江源枢纽向三饶高速进行分流绕行；引导成宜高速交通通过草池互通、T3T4互通连接成资快速路进行分流；通过清风枢纽向三饶高速进行分流绕行，减少连接到涌泉枢纽的交通量，减缓拥堵状况的发生。

图7涌泉互通分流绕行方案

3.2.4允许临时借用硬路肩

节假日期间，对于涌泉互通合流易拥堵路段，可以在有现场交通管制的情况下，通过划定部分里程区间，基于动态信息板进行提示，允许临时借用硬路肩进行合流，减缓拥堵现象。

3.2.5加强事故响应

在涌泉枢纽易堵路段做好应急人员及物资准备，加大运营管理人员、高速交警、路政管理等方面人员投入，并形成节假日期间缓堵的应急预案。

3.3远期缓堵保畅策略

3.3.1优化路网结构，增设成宜高速入城连接线

如图8所示，借鉴成乐高速扩容改造时将原成乐高速与成雅高速共用段进行分线、成南高速扩容改造时将成巴高速与成南高速共用段进行分线的路网结构调整优化经验，可在《四川省高速公路网布局规划图(2022-2035年)》的基础上，进一步优化高速路网结构，将涌泉枢纽互通由三叉T型互通形成十字型枢纽互通，增加成宜高速入城连接线，实现成宜高速与机场高速分线。

图8成宜高速入城连接线

分线后，南向来自宜宾方向交通通过成宜高速入城连接线与成都市区可直接连接，并可逐渐通过沿线互通、城市主干道(如五环路等)进行分流，避免川南城市群大交通通过成宜高速与成渝间东西大通道交通通过机场高速在涌泉枢纽进行汇流，可从根源上解决大通道汇流造成的交通拥堵问题。

3.3.2加快简阳、天府机场片区与成都市域间快速通道建设

现阶段，基于成渝地区双城经济圈战略规划、四川省成德资眉同城化发展规划及成都“东进”等政策定位，可加速成都都市圈建设，完善成都主城区与简阳、东部新区城际间快速路网，如东西城市轴线、成简快速等通道建设，形成以高速路网、快速路网为主干的城际间交通大通道，提高区域路网韧性，分流区域交通，以应对高峰时段爆发性增长交通流。

4、结束语

本文在对涌泉枢纽合流端部交通流运行特征分析的基础上，确定了造成该节点交通拥堵的主要原因。在此基础上，基于涌泉枢纽工程现状及上位规划，同步提出了涌泉枢纽互通近、远期缓堵保畅思路及主要措施。对于提高高速公路运营水平、减少社会舆论、提高交通枢纽综合效益具有重要作用，并为今后类似枢纽立交缓堵保畅提供借鉴。

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