天津港港口蓄车场的交通组织安全设计

吴庆东

(山东省路桥集团有限公司，山东 青岛 266000)

1 串联和并联蓄车形式概述

1.1 串联蓄车形式

顺延串联式地下出租车蓄车场，车辆首尾排列，车辆排队的队列呈“一”字形。适合于排队车辆少、即停即走或蓄车场地不受限制、对枢纽环境要求不高、临时性蓄车的地区。但是，这种不经济的停车方式不适用于永久出租蓄车场，这就要求蓄车流线形成折返串联式，即“S形”“W形”等。但折返串联式并不能缩短蓄车场度，且在转折处由于车辆转弯半径要求需要场地条件宽松，且多次的折返增加驾驶员疲劳外，车辆不停的停车启动也会增加尾气的排放。盘旋串联式相对顺延串联式蓄车所需场地更加集约，其驶入和驶出流线是否在一个层面上决定了盘旋串联是立体盘旋还是复式盘旋。

1.2 并联蓄车形式

并联式蓄车，车辆通过驶入区进入蓄车区后，蓄车区的路径分成多股并列。每股路径上的车辆首尾相继，但多股路径之间并排行驶，各股车辆依次进入上客区，在上客岛处停车上客，然后通过驶出区离开蓄车场，具体如图1所示。由于将车辆消解为多股少量车行流线，其受到场地约束小，遇到突发状况机动性强，缩短车辆排队路径，减少车辆在蓄车场内的尾气排放。这种排队方式更加灵活，有利于车辆根据具体乘客数量来调整接客时间。并联式流线蓄车的蓄车步骤与串联式蓄车相同，分为驶入区、蓄车区、上客区和驶出区。

图1 并联式平面布局流线

2 码头闸口数量和缓冲区长度限制安全设计

将入口闸口通道检查口前的集卡排队队列用一列元胞代表，队列最前方的元胞为入口闸口通道检查点，如2所示。闸口检查通道按照功能分为：提箱转栈通道、内贸集港通道、外贸集港通道和应急通道(将其作为特殊通道)。

在对出口闸口进行仿真实验时，同样将出口闸口通道检查口前的集卡排队队列用一列元胞代表，队列最前方的元胞为闸口通道检查点，如图3所示。

图2 入口闸口前集卡排队示意图

图3 出口闸口前集卡排队示意图

3 码头闸口与港口道路连接点安全设计

3.1 超大件专用车道设计

港口交通的产生和吸引点比较单一，因此货运流程具有特殊的时空特征，且港口交通组成中以大型车辆为主，因此道路和交叉口规划要考虑大型车辆的运行特性。专用拖车在运送这些超大件货物时，所需要的车道宽度要求较宽，且由于超大件超长(大于30 m)，拖车转弯掉头时比一般的货车需要较大的空间和时间。由于现阶段大多港口的道路断面为一幅路的形式，因此处于超大件货物运输的考虑中间无分隔设施，但这可能存在双向行车混乱、双向超车危险等交通不安全现象。因此，有必要在港口设置超大件专用通道，这一专用通道的设计标准以超大件专用拖车为准，且尽量避免转弯掉头。

3.2 货运专用闸口通道设计

大货车的启动时间相比小汽车一般长5～10 s。这种启动时间上的差异往往导致排在大货车后面的小汽车启动时间损失严重，从而形成闸口交通流的“启动瓶颈”。因此目前我国对港区码头闸口，在规划设计阶段，除设置一个客运通道外，其他均设置为货运通道；在具体运营阶段(运输组织阶段)，闸口通道主要分为转栈通道、内贸通道、外贸通道和关闭通道(即用不完，不开)等，各部分每天每个时间段具体所开通道数量依据历史统计信息、现阶段集疏运信息来确定。然而，货运专用通道的优化设计和管理方法缺乏，在实践中往往简单地把靠最右侧或者最左侧一个闸口设置为客运专用通道，而没有考虑闸口上游不同车种到达的规律。

3.3 货运专用通道设计要点

主要设计内容分为以下三个方面：

(1)采用左右同时展宽的形式来设计闸口，以减少内外侧车道变换车道的次数，提高交通安全。

(2)采用交通仿真的方法确定启用货运专用闸口通道的关阀值以及专用闸口的具体位置：基于上游车道数量，考虑不同流量和交通组成组合条件，利用交通仿真模型和安全分析软件，评价各种闸口设置方案的通行效率和安全表现，最终确定启用货运专用闸口通道的交通流量阀值(Qmin,Qmax)和货车比例阀值(pmin,pmax)；

(3)根据关键阀值，针对交通量及客货车比例较稳定，日变化或者时变化特征显著的闸口，码头企业依据每天自己码头闸口排队时间、长度统计而来的方法，统计客车和货运车辆的比例；针对交通量和客货比例日、时变特征显著的闸口，通过实时检测得到的闸口上游各个车道的交通量和交通组成，根据一定的算法和控制流程，在每个控制周期(建议5 min)开启前，判断上游车道所对应的闸口是否达到采用客货分离的阀值，如没达到阀值则继续保持客货混行的方式；如果达到阀值，则货车专用闸口形式。

4 仿真实例分析

本文进行了一次以天津港船舶到离港时间表为边界条件下产生的通过码头闸口的交通流下，对闸口排队系统进行仿真实验，通过分析实验数据，得到码头闸口通道数量和缓冲区规模的最佳解决方案。该港口上游车道为4车道，出入口扩宽为6个闸口，在交通仿真软件中进行建模。闸口上游交通量分别设置为1 000 veh/h、1 200 veh/h和1 500 veh/h，车辆组成货车占比分别从20%开始，按10%的幅度递增至80%，仿真得到的评价数据如表2所示。

表2 启用客货专用闸口前后的延误与安全的仿真结果对比

根据仿真结果可以发现：设置1个客车专用闸口，5个货车专用闸口的情况下，大货车比例较大时，闸口通行效率较高，其中比例为60%左右延误最小，当货车比例达到50%时， 延误值与客货混合通行情形下接近，小于40%时，闸口通行效率急剧下降，延误值极速上升，远小于在客货混行情形下闸口通行效率，而在货车比例大于70%时，因占绝大部分的货车均拥挤在5个货车专用闸口，其延误也将增大。同时，在货车比例为60%左右时，1 000 veh/h中设置货车专用闸口段交通冲突数为12次少于客货混行的13次，1 200 veh/h中设置客货专用闸口段交通冲突数为22次远少于客货混行的53次，实现了安全评价的大幅度优化。

综合以上分析可以得到：在上游4车道扩展为6个闸口的设施条件下，客车和货车专用闸口的交通流量阈值(Qmin,Qmax)为(1 000 veh/h，1 400 veh/h)，交通组成货车占比(pmin,pmax)为(50%，70%)。此时，设置客车和货车专用闸口方法最优。

5 结 论

本文对蓄车场/蓄车楼的串联和并联流线组织方式进行了详细的介绍，并提出了建议并联式的蓄车场流线组织的方法。随后，对码头闸口数量和缓冲区长度限制安全设计和码头闸口与港口道路连接点安全设计理论进行了阐述说明；最后以天津港某一港口出入口的闸口为实例，通过仿真软件得到码头闸口通道数量和缓冲区规模的最佳解决方案。这些结论对减缓港口拥堵和提高港口作业效率的重要性和有效性能够提供更为有力的理论支持。