研究背景

軌道交通、快速路、地下管網(wǎng)等重大項目工程施工建設周期長，占用道路資源嚴重且削弱道路通行能力，給城市交通運行以及施工交通組織設計帶來了極大挑戰(zhàn)[1-2]。完善的施工交通組織方案不僅需要滿足區(qū)域各類交通方式的出行需求，尤其是行人、非機動車等交通需求；同時也需要在兼顧施工成本及社會影響的前提下，最大化地保障施工區(qū)域的通行能力，避免擁堵的形成及擴展。施工交通組織需要針對施工的不同影響區(qū)域制定精細化、層次化、差異化的交通組織方案，動態(tài)全面地評估各類關(guān)聯(lián)重大項目對城市交通的系統(tǒng)性影響，以輔助城市綜合交通管理決策、保障城市交通系統(tǒng)的正常運行等。因此，施工交通組織工作具有重大社會效益和經(jīng)濟價值[3]。

歐美國家的建設較為完善，基礎(chǔ)設施建設項目以小規(guī)模的道路養(yǎng)護為主，相關(guān)指導手冊及規(guī)范以精細化的設施設計、速度管理等為主[4-8]。中國在建設項目施工期間的交通組織方面，尤其是城市重大項目建設期間的交通組織技術(shù)方法和成熟經(jīng)驗相對較少。相關(guān)研究也主要聚焦高速公路等交通組織或城市項目某種類型的交通組織方式研究[9]，缺乏重大項目系統(tǒng)性的精細化交通組織方法及經(jīng)驗總結(jié)。

上海市歷經(jīng)了諸多重大建設項目，尤其是交通基礎(chǔ)設施建設項目，對施工期間交通組織工作非常重視，把交通組織作為落實精細化管理的常態(tài)化工作之一。經(jīng)過20多年的工作積累和探索，上海市形成了比較成熟的交通組織技術(shù)方法和管理機制，保障了城市交通在大規(guī)模建設期間，始終保持較為高效穩(wěn)定的運行水平，未產(chǎn)生系統(tǒng)性、長期性的擁堵[10-11]。本文以上海市武寧路快速化改造過程中的交通組織為典型案例，分析重大項目施工時期的交通組織關(guān)鍵技術(shù)特征[12-13]。

上海市建設項目施工

交通組織發(fā)展歷程

上海市從1998年開始推行建設項目施工交通組織工作，第一個項目是軌道交通4號線(當時稱軌道交通明珠線二期)。在20余年的發(fā)展歷程中，施工交通組織工作歷經(jīng)了三個典型發(fā)展階段，在施工交通組織的方法、管理設計理念、工作機制保障等方面產(chǎn)生了重大變革與更新。

1）起步階段(1998—2002年)：以施工為優(yōu)先，以單節(jié)點為研究重心，由單一部門管理。

上海市在1998年率先開展施工交通組織研究，主要是軌道交通4號線車站周邊地區(qū)道路交通疏導方案。研究時施工項目已開展，相當于處在末端研究階段，無法反饋調(diào)整施工方案。交通組織主要依據(jù)既定施工籌劃方案，在優(yōu)先確保施工順利開展的前提下，對施工節(jié)點周邊道路交通制定交通分流以及相應的交通管理措施。這一時期交通組織更關(guān)注單個施工節(jié)點研究。由于這一階段城市重大項目施工區(qū)較少并且機動車交通量也較低，施工過程尚未對城市交通的穩(wěn)定運行產(chǎn)生顯著影響。因此，交通組織主要是由交警部門進行管理，交通研究單位制定方案，施工單位進行落實。

2）發(fā)展階段(2003—2010年)：研究工作前置、交通反饋施工、系統(tǒng)性研究、多部門協(xié)同。

這一時期是上海城市建設快速發(fā)展期，在世博會前，大量交通基礎(chǔ)設施同時建設施工，并且機動車交通量顯著增長，交通組織得到城市有關(guān)部門各方重視。這一階段交通組織工作形成了穩(wěn)定的工作機制及組織架構(gòu)，由交警和建設交通委牽頭，會同規(guī)劃、建設、地鐵、路政、公交、設計研究和施工等多個相關(guān)部門和單位，共同研究編制交通組織方案。交通組織工作前置到施工前期開展研究，可有效反饋并引導施工方案的優(yōu)化，通過施工方案優(yōu)化來降低對交通的影響。施工交通組織方案的設計有了標準化、精細化的流程，分流管理方案也更加層次化與差異化。同時施工交通組織研究的技術(shù)方法更有系統(tǒng)性，能夠統(tǒng)籌研究不同階段多個項目的交通組織。

3）成熟階段(2011年至今)：全過程參與、多專業(yè)融合、多維度評估。

經(jīng)過10多年的經(jīng)驗積累，施工交通組織逐漸實現(xiàn)了全過程參與，從項目工程可行性研究階段、總體設計階段到最終施工階段都開展交通組織工作，為項目規(guī)劃選址優(yōu)化、工程設計方案優(yōu)化、建設用地界定、施工方案提供依據(jù)。這一時期施工交通組織工作還發(fā)揮了指導宏觀層面管理工作的作用，通過多部門協(xié)同機制，把上海年度各項建設項目進行匯總，統(tǒng)一評估不同時期施工影響程度，為城市交通管理提供預警研判，并制定相應的宏觀城市交通管理對策。發(fā)展至今，建設項目施工交通組織工作的機制和方法已較為穩(wěn)定成熟。

總體來說，施工交通組織過程經(jīng)歷了如下變革：首先從原有以施工方為主，采用車站主體一次圍場的全封閉施工，到綜合考慮施工過程及交通影響的分階段施工方式轉(zhuǎn)變；其次，從主要考慮施工區(qū)域的微觀方案設計到整個項目的動態(tài)交通影響和直接/間接影響區(qū)劃分，注重不同施工階段的影響區(qū)域變化；最后，從原有設計方案的單一評估到系統(tǒng)性的方案宏微觀一體化評估方法的轉(zhuǎn)變。在變革中，上海市的城市重大項目施工交通組織也形成了3個層面的精細化技術(shù)，包括：①交通組織方案與施工方案組織銜接精細化處理；②施工區(qū)域的動態(tài)影響范圍精細化分析；③施工交通組織宏微觀的評估方法體系。這些精細化的交通組織技術(shù)均為在上海首先采用，然后技術(shù)輸出至其他城市。下文通過上海市的典型案例對精細化交通組織技術(shù)方法進行闡述。

武寧路快速化改造項目概況

武寧路快速化建設是上海市“十三五”時期重大工程項目。項目西起中環(huán)線真北路立交橋，向東銜接內(nèi)環(huán)高架，至東新路終點(見圖1)，全長約為3.5 km，采用地下通道模式，雙向4車道。2016年12月31日，武寧路快速化工程正式開工。目前工程進展較為順利，主體結(jié)構(gòu)正在施工，計劃2022年初通車。

圖1 武寧路快速化改造項目區(qū)位

武寧路快速化施工有兩大難點，一是與軌道交通14號線重疊施工，施工協(xié)同難度大；二是武寧路主干路交通功能重要，車流量很高，施工期間確保通行能力難度大，交通組織堪稱“交通動脈除栓”。因此，武寧路快速化工程的施工交通組織基本上匯集了上海市20年精細化管理的經(jīng)驗。

交通組織方案與施工方案銜接

交通組織方案與施工方案銜接是首要問題。早期施工建設時上海市重點關(guān)注的是質(zhì)量、進度和成本，對施工占路造成的交通影響和由此引發(fā)的交通組織需求很少考慮。現(xiàn)有施工交通組織已經(jīng)由以施工方為主的階段，發(fā)展到以出行為主進行方案設計，注重施工建設對居民出行和社會綜合效益影響的階段。在重大項目的施工交通組織研究中，在保障施工安全和質(zhì)量的前提下，上海市最大化保留社會車輛的通行空間，結(jié)合施工進展采取分階段的交通組織方案和施工籌劃?，F(xiàn)有施工方案與交通組織密切銜接遵循以下原則：

1）施工交通組織研究前置于工程設計階段，系統(tǒng)性部署交通改善對策。

在重大項目施工的工程可行性研究階段，交通組織團隊即開始介入，分析評估施工方案，與甲方、施工方、政府部門、交警管理部門等進行充分溝通。在現(xiàn)狀的流量調(diào)查分析、交叉口渠化設計以及公共汽車交通系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)上，對各階段施工方案進行評估，尋找方案優(yōu)化的空間。倒逼施工方進行施工方案的優(yōu)化與技術(shù)革新，為施工階段的交通組織預留更加靈活的空間。尤其是在城市主干路交叉口，高峰時段出行壓力大，施工圍擋范圍每節(jié)約一個車道的寬度，可較大程度地提升交叉口通行效率。該項目通過前期交通研究，優(yōu)化了施工方案，制定了武寧路施工期間維持雙向6車道最低車道空間的方案，并以此為基礎(chǔ)，開展了區(qū)域道路交通設施增能和交通流疏導(引導)的管理措施。

2）多階段施工交通組織合理銜接。

現(xiàn)有的城市道路施工大多以地鐵、高快速路建設、道路修復等為主，施工周期長，有些可持續(xù)2~3年以上，而各階段施工圍擋的設置可能維持在6個月以上。各階段一般需要編制對應的交通組織設計方案，且要注意方案銜接的合理有序。除特殊情況外，各階段的方案一般需要逐步、分階段改動，不宜在交叉口同時進行大規(guī)模、全方位的交通組織方案調(diào)整。

上海市武寧路即為交通組織方案與施工方案銜接的典型案例。為了確保項目進展順利，在工程可行性研究階段，即2014年下半年開展了施工期間交通組織研究，將交通組織前置。在不同階段交通組織方案編制過程中，執(zhí)行了“多階段施工交通組織合理銜接”的策略，且把工程影響較大的節(jié)點適當后移。同時，交通組織也由松向緊逐級推進，這樣可以使沿線居民、過境交通有一個適應過程，引導居民出行習慣和預期自我調(diào)整。武寧路的交通組織設計方案如圖2所示。

圖2 武寧路三個階段的交通組織設計方案

在武寧路快速化改造項目整個施工過程中，采用了三個階段的施工方案，最大化地提供交叉口的翻交①空間，有效保證了機動車及非機動車的通行安全及通行效率。其交通組織基本遵循不影響原有車輛通行，并且各階段交通組織過渡合理的原則，不同階段至少保留1~2個進口方向渠化不變，便于出行者過渡及適應。這也是交通組織方案與施工方案銜接精細化處理后確定的流程。

施工區(qū)域的動態(tài)影響范圍識別

不同施工階段的交通組織方案一般存在差異，在特殊情況下，會存在車道功能改變、車道縮減等情況。因此，建設項目對周邊的交通影響是動態(tài)變化的，需要采用精準的模型來描述不同階段的交通影響范圍，從而有效制定不同影響區(qū)域的交通組織策略。交通影響范圍分析方法一般有基于交通流分配的研究方法[14]、圈層外推法[15-16]、煙羽模型法[15]、類別吸引率法和最長出行時間確定法(見表1)，其中前3種應用較為廣泛。

表1 施工區(qū)域動態(tài)影響范圍分析方法

上海市的施工交通組織團隊從較早時期就通過多種手段進行了模型的應用比選，將較為完善的基于交通流分配的研究方法作為施工交通影響區(qū)域劃分的主要方法。通過宏觀分析軟件EMME構(gòu)建了上海主城區(qū)的宏觀交通模型，用以分析不同施工階段的交通影響。其宏觀軟件內(nèi)部的分配機理即采用四階段法。在進行交通分配時，分配次數(shù)n和每次分配的OD量比例視道路網(wǎng)絡的大小而定。一般取n=5，每次分配量分別為30%，25%，20%，15%，10%。其原始的路阻函數(shù)

式中：t(0)a為路段a上的自由行程時間費用(或時間)/s；Ca為路段a的實際通行能力/(pcu·h-1))；α,β為參數(shù)。

在確定施工區(qū)動態(tài)影響范圍的交通分配過程中，路阻函數(shù)會考慮施工階段的如下因素：1)不同施工階段翻交路段的車道功能變化、車道寬度縮減、道路線性變化、機非混行、飽和流率等對路段實際通行能力Ca的影響；2)信號控制系統(tǒng)優(yōu)化、路段限速、路面行駛條件等因素對道路實際阻抗的影響。在此基礎(chǔ)上，優(yōu)化不同路徑上的阻抗，以精準表征施工區(qū)在實際交通組織中對通行能力的影響。

在上海重大項目工程建設過程中，一般將影響范圍劃分為直接影響區(qū)和間接影響區(qū)，通過施工節(jié)點周邊影響區(qū)域的道路車輛行駛速度變化情況來確定，即

式中：αL為施工前后的速度變化比例/%；vaL為路段施工后的平均運行速度/(km·h-1)；vbL為路段施工前的平均運行速度/(km·h-1)。αL>12%的范圍為交通直接影響范圍，5%<αL<12%的范圍為交通間接影響范圍。不同影響區(qū)域進一步采用的模型分析方法、相關(guān)的管控措施等均存在差異。武寧路快速化改造項目影響的主要路段如圖3所示，通過分析路段流量變化引起的速度變化，確定了武寧路快速化改造項目疊加相關(guān)周邊項目后的影響區(qū)域范圍(見圖4)。

圖3 武寧路快速化改造項目影響的主要路段

圖4 武寧路快速化改造及周邊項目疊加的影響區(qū)域范圍

自2015年以來，上海市每年會提前開展年度建設項目施工影響綜合評估工作。研究團隊收集軌道交通、市政道路、地下管線等項目的建設資料，匯總分析同時期開工建設項目，據(jù)此預判(測)城市交通可能出現(xiàn)的矛盾節(jié)點以及影響范圍，為有關(guān)部門制定交通管理政策提供依據(jù)。在研究中，運用宏觀交通模型和微觀仿真模型，預判各類項目在不同地區(qū)產(chǎn)生的直接影響范圍和間接影響范圍。2017年至今，上海市全市的施工擁堵片區(qū)變化范圍以及武寧路快速化改造所在區(qū)位如圖5所示。

圖5 上海市歷年受不同施工項目疊加影響的擁堵片區(qū)分布

從2017年開始，擁堵片區(qū)均呈現(xiàn)穩(wěn)定、小范圍的變化態(tài)勢(2020年受疫情影響除外)。武寧路快速化改造項目所在的區(qū)域為上海市長期受施工影響的擁堵片區(qū)。此區(qū)域的施工交通組織方案對整個城市的交通系統(tǒng)穩(wěn)定運行具有非常重要的意義。

施工區(qū)交通組織方案宏微觀分析

1

評估方法概述

項目間接影響范圍大，重大項目工程影響的道路交叉口可能超過500個。此時很難運用微觀仿真系統(tǒng)，一般采用EMME，TransCAD等宏觀交通分析軟件進行各類施工交通組織方案及管控措施的分析。項目直接影響范圍內(nèi)道路交叉口數(shù)目一般較低，此時為了精細化分析交通渠化、信控方案對實際路網(wǎng)運行的影響，并且得到微觀的排隊長度、斷面速度、延誤等指標，需要通過微觀仿真軟件進行分析，一般采用VISSIM，TESS NG等微觀交通仿真軟件。施工區(qū)交通組織宏微觀尺度評估的主要差異如表2所示。

表2 施工區(qū)交通組織宏微觀尺度評估的主要差異

2

間接影響區(qū)的宏觀評估

間接影響區(qū)域內(nèi)的分析內(nèi)容包括限牌等宏觀政策、各類外圍交通誘導標志以及分流措施對區(qū)域出行的影響等。交通誘導主要面向長距離的過境交通，外圍交通誘導不具有強制性，主要是通過設置交通誘導標志來實現(xiàn)。交通分流措施是將中長距離的鄰區(qū)交通從施工道路分流到其他替代道路上，緩解施工道路的交通壓力。一類是區(qū)域交通分流措施，包括路網(wǎng)中的替代道路實現(xiàn)分流和路段交通管控(禁貨措施、單向交通、潮汐交通等)。另一類是施工區(qū)的交通組織策略，主要遵循兩個原則：串聯(lián)同期，即一條道路上的多點施工應同期進行；并聯(lián)分期，即多個項目以平行方式出現(xiàn)在多條出行通道時應分期進行。

在武寧路快速化改造項目實施階段，利用宏觀交通分析軟件EMME對外地車牌限制政策實施前后的區(qū)域路網(wǎng)運行狀態(tài)進行分析(見圖6)。在間接影響區(qū)內(nèi)，通過設置不同的出行需求分析不同出行政策下的區(qū)域路網(wǎng)運行狀況及服務水平，有效指導區(qū)域各類宏觀管控、誘導等策略的實施。但是部分交叉口在限制外地車輛駛?cè)牒笕蕴幱谳^低的服務水平，如武寧路-中山北路交叉口，此時就需要通過直接影響區(qū)的微觀分析方法，對不同的施工交通組織方案進行更加精細的分析。

圖6 外地車牌限制政策實施前后路網(wǎng)運行狀態(tài)對比

3

直接影響區(qū)的微觀評估

在直接影響區(qū)域內(nèi)主要分析交叉口翻交設計方案、道路線形設計、信號控制方案、施工作業(yè)區(qū)交通管理設施設置以及方案對非機動車通行影響等。同時還可以通過區(qū)域內(nèi)的通行軌跡分析非機動車及行人在翻交交叉口的安全狀況、公共汽車在臨時站點的安全及效率情況、特殊車輛通行情況等。用于評估精細化交通組織設計方案效果的評價指標也更加精細化。例如，武寧路-中山北路交叉口是上海市常態(tài)化擁堵節(jié)點之一(見圖6圓圈處，中山北路現(xiàn)已采取禁止左轉(zhuǎn)措施)，項目施工將進一步加劇節(jié)點擁堵(包括行車流線曲折、存在視距盲區(qū)、上匝道蓄車空間減少等各類原因)。交叉口翻交渠化設計應避免異形交叉口形成堵點以及最大限度避免矛盾擴散。在堅持這兩個原則的前提下，初步將交叉口設計為環(huán)島通行，環(huán)島為3(4)車道+人行道及非機動車道。武寧路-中山北路交叉口交通組織方案如圖7所示，交通組織實施效果如圖8所示。

圖7 武寧路-中山北路交叉口交通組織方案

圖8 武寧路-中山北路交叉口交通組織實施效果

在武寧路-中山北路交通組織設計中，存在如下關(guān)鍵因素：1)受內(nèi)環(huán)高架立柱限制，車輛在武寧路直接左轉(zhuǎn)的線形曲折且存在視距盲區(qū)；2)車輛經(jīng)環(huán)島左轉(zhuǎn)通行效率低，會出現(xiàn)車輛交織段過短而產(chǎn)生嚴重的干擾滯留現(xiàn)象；3)中山北路直行流線極其曲折，通行能力嚴重下降。為此提出2個交通組織方案，如表3所示。

表3 交通組織方案對比

由于國產(chǎn)TESS NG仿真軟件在仿真復雜交通場景方面具有優(yōu)勢，故選擇此軟件模擬2個方案的實際運行狀況(見圖9)。方案二與方案一相比，地面直行排隊長度略有降低，但由于兩個方案的下匝道上游只有2個車道，下匝道直行進口道讓給地面道路后，展寬段蓄車區(qū)也只有3輛車，無法達到3車道的最佳飽和放行效果。通過微觀仿真的數(shù)據(jù)輸出，可以得到交叉口各方向的排隊長度及延誤指標，具體如圖10及圖11所示。

圖9 交通組織方案微觀仿真分析

圖10 交叉口各周期最大排隊長度均值

圖11 交叉口平均行車延誤

微觀仿真模型能夠從車輛變道、排隊、蓄車區(qū)、車道寬度對速度的影響等多角度，直觀展示不同方案的運行效果并輸出精細化的仿真結(jié)果(包括排隊、延誤等精細化的服務水平指標)。這可以有效反饋施工交通組織方案的翻交設計優(yōu)劣，評估不同方案的精細化結(jié)果，是進行重大項目施工區(qū)精細化交通組織方案設計及評估的必要流程。

寫在最后

重大項目施工區(qū)的交通組織精細化分析流程及方案設計是城市交通高效穩(wěn)定運行的重要保障。上海市在20余年重大項目施工交通組織管理中積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗。本文以上海重大項目施工區(qū)交通組織發(fā)展不同階段的特征為基礎(chǔ)，重點分析了交通組織方案與施工方案銜接，施工區(qū)域的動態(tài)影響范圍識別，不同影響區(qū)域的差異化交通組織方案評估等內(nèi)容。其方法應用的有效性已經(jīng)在諸多案例中進行了驗證，可以指導各類重大項目的精細化交通組織方案設計及評估。（作者：朱浩：上海市城鄉(xiāng)建設和交通發(fā)展研究院 副總工程師 高級工程師）

注釋：

①“翻交”是上海市的約定說法，指交通通道(車道)從原位置或原線形臨時改道至另一側(cè)或者其他線形。