北京市莲石路快速路潮汐车道改造设计浅析

冀 健，潘 迪，周利民，卢燕青

（北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京市100082）

0 引言

随着城市发展，北京市四环路以外分布着大量居住区，五环路以外地区居住区数量更多，而大部分工作机会仍然还在市中心区，因而形成早高峰人口从郊区向市区流动集中，晚高峰从市区向郊区集中流动的现象，在交通上呈现一定的早高峰进城、晚高峰出城的潮汐交通特点。这种现象在放射线高速快速道路上较为突出，如莲石路、京藏高速、京通快速、京港澳高速、京开高速、京承高速等。虽然采取设置潮汐车道的方法可有效缓解放射线道路的潮汐交通拥堵，但是由于北京市区路网分流困难,道路和桥梁改造难度大，同时受道路规划用地、行驶安全要求等条件的制约，很难对现有快速路实施潮汐改造。

国内第一条快速路潮汐车道出现在2003年上海市外环隧道潮汐交通控制项目,采用的是3+2+3车道布置,中间2车道为可变车道,由移动护栏控制出入口[1]。国内第一条现有快速路改造为潮汐车道的项目出现在深圳市，2016年深圳市布吉路、文锦北路启用利用水马的快速路潮汐车道，实施效果良好。北京市亦庄开发区亦有采用此种方式的潮汐车道。但对于北京市快速路来说，受车速较快、车道本身宽度限制，出于安全考虑无法采用此种方式进行改造。主干路设置潮汐车道，经验较为丰富，目前北京正在运营的紫竹院路及朝阳路部分路段潮汐车道，均为主干路潮汐车道[2]。出于对新兴技术的探索和试验，北京市交通委大胆采用美国Trinity Highway公司的Vulcan护栏，在北京市莲石路上进行潮汐车道改造试验。目前，改造工程已开始动工，预计2018年底完工。

在莲石路快速路的拥堵路段上设置潮汐车道在北京市快速路上尚属首次，采用移动护栏作为隔离设施的快速路潮汐车道在国内快速路改造潮汐车道上也是第一个项目[3]。技术难点较多，后期运营管理复杂，交通组织困难，经过专家组织讨论研究，对采用移动护栏的潮汐车道改造进行了深入研究分析，并对移动护栏的特性进行了碰撞试验。

1 莲石路现状改造条件分析

1.1 莲石路道路现状

现状莲石路为城市快速路，主路设计车速为80 km/h。主路横断面为二幅路型式，主路上下行各有3条车道，主路单侧断面全宽11.5 m，中央分隔带宽2 m，设双向6车道（无应急车道）（见图1）。

图1 莲石路现状图

1.2 潮汐化改造研究范围

考虑现状拥堵常发生于三环至五环间路段，本次研究范围西起衙门口桥东侧，东至莲花桥西侧，路段全长约7.8 km。沿线共3处全互通节点：衙门口桥、南沙窝桥、莲花桥。另有6处菱形立交节点：莲芳桥、莲芳东桥、莲玉桥、青塔桥、岳家楼桥、金家村桥。进城方向共有5处进口、7处出口，出城方向共有7处进口、7处出口（不含衙门口桥和莲花桥）。

根据现状交通特征，五环-四环路段潮汐现象相对明显，且四环南沙窝桥进出口为主要堵点。因此考虑在四环-鲁谷大街路段设置潮汐车道，可缓解因四环进出口车流量过大引起的路段拥堵。四环-三环路段，因邻近中心城区，双方向交通需求相对均衡，早晚高峰潮汐特性不十分明显，且除了晚高峰出城方向邻近四环节点常发拥堵以外，暂无其他常发拥堵，因此考虑近期维持现状。

1.3 现状制约因素

研究路段沿线共6座人行过街天桥。其中五环-四环路段，有4座天桥，其中2座存在中墩。若考虑占用中央隔离带设置潮汐车道，有中墩的天桥需拆除重建，研究范围内共涉及2座天桥。

另外，现状中央隔离带仅2 m宽，若设置潮汐车道，需要铲除0.55 m的中央隔离带，其中有3处桥梁段，对桥面板可能造成结构损坏，且移动护栏较重(平均每米重500 kg）,需要验算桥梁荷载是否满足要求（见图2）。由于移动护栏的防撞等级目前尚未出碰撞测试报告，潮汐车道使用期间需要限速60 km/h,进京方向仍然需要限速60 km/h。同时，移动护栏过程需要耗费30 min，由北京市交管局确认需要按照临时交通导改采取交通措施。

图2 莲石路桥梁段横断面图（单位:m）

南沙窝桥有2处匝道桥墩（直径1.3 m）位于2 m中央隔离带内，车道宽度需压缩并限速。

2 出入口选择

根据北京交通发展研究院浮动车系统分析（见图3），莲石路晚高峰出城方向运行情况呈现路段不均衡性。如图4所示，北四环进入莲石路（匝道2）与莲石路南沙窝桥往西（路段3）路段晚高峰期间运行速度低，17：00-19：00该路段运行速度基本低于30 km/h,处于“中度拥堵”到“严重拥堵”水平。因此，潮汐车道入口必须设置在匝道2口端头的东侧，以及桥区东南匝道端头的西侧。

图3 莲石路南沙窝桥段浮动车系统图

图4 莲石路南沙窝桥段平面图

考虑到入口需要断开中央隔离带150 m,为了尽量减少对桥区影响，将入口设置在路基段是安全经济的方法，如图5所示。

图5 莲石路南沙窝桥段潮汐车道入口设计图

从另一方面考虑，设置入口对进京方向交通流不构成重大影响，晚高峰桥区东南匝道进京流量约占总流量的40%，主线进京流量只占合流总量的60%，因此设置在桥区西南匝道端头与主线通道桥之间是最佳选择。

同理，出口设置在莲玉桥西侧的分流端路基段。

3 潮汐车道设计简述

3.1 潮汐车道设置范围

根据现状交通特征，五环-四环路段潮汐现象相对明显，出城潮汐车道需要将进城方向车道由3条减少为2条，所以潮汐车道设置在进城交通量小于2条车道通行能力的路段[4]。根据市级交通运行状态及交通量调查成果，选择在四环-鲁谷大街路段设置潮汐车道，可缓解因四环进出口车流量过大引起的路段拥堵，同时进城方向交通量相对较小，减少一条车道后服务水平还能够接受。

3.2 道路改造设计

由于采用VULCAN设备需要占用55 cm的道路空间,行车道宽度会受到压缩，但现状横断面空间不满足设置最低要求,所以需将中央隔离带进城方向一侧拆除0.55 m（包括防撞护栏）放置VULCAN。正常行驶时使用VULCAN充当防撞设施，横断面及交通标线如图6所示。

图6 莲石路潮汐车道横断面改造前后对比图（单位:m）

进城方向车道宽度为3.5 m+3.25 m+3.75 m，两侧0.5 m路缘带不变。由于南沙窝桥段中央隔离带有2处匝道桥的桥墩,无法铲除中央隔离带,因此南沙窝桥段为3.25 m+3.25 m+3.45 m。

潮汐车道状态下，进城方向车道宽度为0.5 m+3.5 m+3.25 m+0.5 m,其中南沙窝桥段为0.5 m+3.25 m+3.25 m+0.5 m，VULCAN 宽度为 0.55 m，潮汐车道宽度为0.25 m+3.25 m+0.25 m，其中南沙窝桥段为0.25 m+2.95 m+0.25 m。

3.3 交通标线设计

由于潮汐车道和正常行驶状态下的标线分别适用于相反行驶方向和不同的车道宽度，但是如果同时存在会对不同行驶状态的车辆发生困扰，所以标线经优化后最终仅保留单侧的潮汐车道双黄虚线及位于VULCAN位置的车道边缘线。

潮汐车道线北侧边线与现状车行道分界线位置一致，南侧边线距离北侧边线10 cm,且均为15 cm宽灰色虚线，如图7、图8所示，黑粗线部分为移动护栏位置。

图7 莲石路潮汐车道开放时标线护栏相对位置图（单位:m）

图8 莲石路潮汐车道封闭时标线护栏相对位置图（单位:m）

3.4 交通安全措施

由于隔离带、车道宽度、行驶轨迹的改变，为保证桥梁结构及交通安全，潮汐车道需限小型车使用并且限速行驶。潮汐车道两侧路缘带宽0.25 m，设计速度小于60 km/h，出入口位置受平纵线形控制限速40 km/h。

在潮汐车道进、出口处新增龙门架（敷设车道指示灯、车道指示标志等）10处，并新增警告、指示和宣传提示标志等，同时也增加了限速标志。潮汐车道进口前50 m设置限速40 km/h与禁止大客车、货车驶入潮汐车道的标志。潮汐车道南沙窝桥西侧设置取消限速40 km/h,改为限速50 km/h的限速标志。潮汐车道出口前50 m设置限速40 km/h的限速标志。潮汐车道终点设置取消限速40 km/h的标志。

进京方向三个门架均设置全面板可变LED限速标志，潮汐车道开放期间限速60 km/h，其他时间段限速80 km/h。

另外，出入口均设置五级提示，其中进京方向设置在潮汐车道终点西侧，出京方向设置在潮汐车道起点东侧以及终点东侧，共15处提示标志。

为了应急使用，潮汐车道路段也设置2处掉头阀开口，均设置了活动护栏与监控摄像头。

4 VULCAN移动护栏介绍

莲石路潮汐车道采用的VULCAN可移动式隔离缓撞设施，是由轻体、镀锌钢部件组成的金属隔离带（见图9）。813 mm高、546 mm宽，每节长度为4.115 m，重约460 kg。节与节之间通过插销进行连接，长度可以按照整节数任意选取。采用装在滑移装载机或者前段装载机上的VTA(VULCAN搬移工具）可以轻松将VULCAN移到所需位置。操作人员可以从隔离带各侧操作VTA（见图10）。

图9 莲石路潮汐车道使用的VULCAN大样图

图10 操作中的VULCAN挪移示意图

5 潮汐车道运营策略

5.1 VULCAN挪移运营策略

由于中央隔离带宽度有限，目前仅设置单侧潮汐车道，为晚高峰出城方向交通服务。经与交管局协商，潮汐车道开放时间为17:00-20:00，VULCAN挪移作业时间约30 min，因此提前于16:30之前开始封闭进京方向的最内侧车道，挪移操作车开始将布置在中央隔离带边缘的VULCAN护栏挪移至第一二车道中间位置，直至17:00挪移结束。挪移操作车将停放在潮汐车道入口中央隔离带内。出口位置的出京主线合流端亦设置分流护栏，以使主线空出一条车道为潮汐车道出口交通服务。

当潮汐车道封闭时，即20:00时，首先将出口位置的出京主线合流端亦设置分流护栏，人工推回中央隔离带，开放出京方向主线交通，然后挪移操作车开始将布置在第一二车道中间位置的VULCAN护栏挪移至中央隔离带边缘，挪移完毕后，车辆放置于出口端中央隔离带位置，开放进京方向主线交通。

挪移护栏操作期间，主线均需要按照快速路交通导改设置锥桶及警示灯。

5.2 信号灯及监控策略

出京方向南沙窝桥东侧，设置了3个门架可变车道指示信号灯，并在最西侧门架设置非现场执法监控摄像头，用来监控是否有大客车及货车违法驶入潮汐车道。当潮汐车道开放时（即每日17:00-20:00），最内车道信号灯指示直带左方向，其他均为直行方向；潮汐车道封闭时，本组信号灯均显示直行箭头。

出京方向鲁谷大街西侧，设置了3个门架可变车道指示信号灯，并在最西侧门架设置非现场执法监控摄像头，用来监控是否有车辆驶入本车道。当潮汐车道开放时（即每日17:00-20:00），最内车道信号灯指示禁止驶入X标志，其他均为直行方向；潮汐车道封闭时，本组信号灯均显示直行箭头。

进京方向鲁谷大街西侧，设置了3个门架可变车道指示信号灯，并在最西侧门架设置非现场执法监控摄像头，用来监控是否有车辆驶入本车道。当潮汐车道开放期间（现场VULCAN开始工作时间至结束工作时间），最内车道信号灯指示禁止驶入X标志，其他均为直行方向；潮汐车道封闭时，本组信号灯均显示直行箭头。

6 结论

通过设置快速路潮汐车道可以有效缓解城市拥堵，但快速路潮汐化改造难度较大且有安全隐患。北京市莲石路快速路改造是国内首次采用VULCAN移动护栏的快速路潮汐车道。铲除0.55 m的中央隔离带空间，将进城方向内侧车道改为潮汐车道，采用移动护栏隔离，在中央隔离带开口设置潮汐车道专用进出口。设计了潮汐车道的安全运营策略及信号监控手段，形成出京单方向潮汐车道，在晚高峰3 h内对出城方向交通进行分流，有利于缓解快速路自身以及相接环路的交通压力，也有利于快速疏散城区内部交通压力。该项目是对目前城市快速路潮汐化改造的有益尝试，对其他城市快速路潮汐化改造有一定参考价值。

[1]徐红领,于泉.可变车道的国内外研究现状及展望[J].交通标准化,2014（15）：78-81．

[2]崔妍,刘东.北京市朝阳路可变车道交通组织研究[J].道路交通与安全,2006（9）：21-24.

[3]陈亚平,李殉辉.可变车道在乌鲁木齐市西山路的应用研究[J].交通科技,2015（4）：147-150．

[4]宫晓燕,康胜.“潮汐式”交通中可变通道的通行方向切换算法的研究与应用[J].交通运输系统工程与信息,2006（6）:33-40.