金昊
上海市城乡建设和交通发展研究院 200032
摘要：北横通道是上海市中心城 “三横三纵”骨架性主干路网组成部分，支撑上海市东西向主轴发展、服务中心城北部重点地区。为全面提升北横通道的服务水平，实现精细化管理，保障通道安全高效运行，通过运用数字化手段构建全生命周期智慧运维平台，针对通道全线组合形式多样、地下隧道长、与周边快速路连通性好等特征，预先开展交通事故及火灾等突发事件的交通影响分析及疏解对策研究，为通道应急救援预案的制定及辅助决策提供技术支撑。
关键词：北横通道；突发事件；交通影响；交通疏解对策
1.研究背景
北横通道作为上海市东西走向的交通大动脉，西起中环路并衔接北翟快速路，东至周家嘴路越江工程，途经五个行政区，全长共19.1km。北横通道作为主干路，断面形式为双向4车道+两侧集散车道或停车带。
北横通道西段以双层地下隧道为主，长度约10.2公里，沿线设有5对出入口匝道，并实现与中环线和南北高架路互联互通。一旦发生交通事故或火灾，隧道内受通行空间局促、分流通道有限等因素限制，不利于车流的快速疏散及抢险救援工作的展开；同时短时间内大量分流车辆涌入地面道路系统后，常态路网将因交通承载的快速溢出而形成交通拥堵，并伴随着网络化效益引起拥堵范围及持续时间的进一步扩大。
针对隧道内突发事件造成的排队积压车流疏解难、通道应急救援难度大、交通影响及扩散范围广等特点，提前开展专项交通分析及疏散研究是十分必要的，为提升运营系统抗风险能力及应对突发事件处置效率，缩短响应时间提供保障。
2.国内研究现状
从研究对象来看，国内现阶段研究以高速公路等公路设施为主体，因高速公路布设数量大且通行车速高，一旦发生事故后果严重，故开展的针对性研究较多；城市长距离高等级道路多为高架路，地下隧道形式主要用于越江设施，通行区间不长，研究关注度不高。与高速公路隧道相比，城市隧道具有平面线型走向和纵向深度受限颇多，消防及通风设计要求高，车辆进出使用频率高，与市内交通联系更加紧密等显著特征。故以高速公路为主体的相关研究不能完全适应于城市隧道。
从研究内容来看，国内研究以隧道内交通事故特征、成因以及应急体系的建立等内容为主，从隧道工程设计、地址条件等硬件设施以及驾驶者的驾驶行为等多方面对交通事故或火灾进行分析及研究。
综上，现状研究缺乏立足于突发事件发生后交通分析及疏解方面的关注，特别是城市高等级长距离隧道的交通事故或火灾的交通专项研究较少。
3.北横西段现状沿线交通设施及运行状况
3.1北横西段影响区及现状用地
在综合研究重点突出、出行过程完整以及与快速路良好衔接等多因素叠加下，选取由延安高架—外环线—中环路—南北高架路等快速路所围合区域作为北横西段的直接影响区；并将虹桥枢纽及商务区作为延伸影响区纳入到背景交通中重点关注。
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图1：研究范围及现状用地图
北横西段直接影响区内以居住及商业用地为主，人口分布密集。北横西段沿线串联临空园区、长风商务区、中山公园、上海火车站等多个商业中心，交通出行活跃。现状影响范围内用地面积95平方公里，人口密度超过2.5万人/平方公里。
3.2区域交通设施
现状平行地面道路通行条件距主干路等级还存在一定差距。北横通道西段平行地面道路由长宁路—长寿路 —天目西路—海宁路组成，多设为双向6-8车道，断面多设中央隔离带及机非隔离带。与其纵向相交的道路有30条，平均间距约370m，其中干路12条，平均间距约1公里；部分路段交叉口间距过近，如临近南北高架的天目西路、海宁路。
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图2：北横通道西段沿线及相交道路示意图
3.3现状区域路网运行情况
北横西段沿线地面道路流量大，高峰时段运行已趋近饱和。据现状调查，北横西段沿线地面道路双向区间流量为2.8～6.5万PCU/12小时，高峰时段断面流量分布呈东西两端高、中间低形态，其中南北高架以西断面流量最大。同时，沿线地面道路高峰时段七成以上均处于拥堵状态，各区段高断面饱和度均超过0.9。
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图3：北横西段沿线地面道路高峰流量及饱和度图
北横沿线地面道路以服务中环北部地区短距离交通为主。现状出行中一端在北横影响区内的到发交通占比最高达58%，其次是区内交通为33%，过境交通仅为9%。在使用北横平行地面道路的现状车流中，平均行驶距离在3公里以内的出行占比约75%，平均行驶距离超过3公里的占比约25%。
中环北部区域东西向快速路高峰时段通行能力普遍紧张。现状影响区工作日内，各快速路路段12小时双向流量达7.0-15万辆之间，其中中环路（沪太路—延安路）、南北高架路（天目路—延安路）以及延安西路（中山西路—成都路）流量较高，早高峰拥堵更为显著。中环北段、南北高架及延安路高架早高峰车速分别达42.6公里/小时、29.7公里/小时、32.2公里/小时。
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图4：研究范围内快速路工作日早晚高峰车速示意图
4.交通需求发展趋势研判
4.1研判背景
为开展应对突发事件的交通分析，需对北横西段运行特征进行量化研究；而北横通道作为新建设施，尚未通车投入使用，缺乏运营基础数据，故选择北横通道流量进入稳定期的2025年为预测目标年，对北横通道西段主线及沿线地面道路流量研判，并以此为基础应用于各微观场景的交通影响分析中。
4.2交通需求研判
全市机动车交通需求进一步增长。据预测，2025年上海市服务人口将达2800万人，机动车保有量达755-765万辆。伴随人口及机动车的持续增长，全市出行总量维持上升通道。同时中心城内部商业开发不断升级将带来就业岗位的增加和向心交通的增长，促使出行距离随之延长。
东西向交通联系不断加强。受虹桥商务区和虹桥枢纽发展不断完善、中环内北部地区用地开发持续推动下，未来东西向交通联系将进一步增强，北横通道主要服务范围的交通需求将面临增长。
北横通道及平行地面道路交通规模大幅上升，总体流量较现状增长近一倍。预测年北横通道西段主线12小时双向流量达3.7-6.8万PCU，平行地面道路双向流量达3.1-4.7万PCU，总体交通规模较现状增长近1倍。其中靠近中环线和南北高架区域断面流量较高，最大断面流量出现在恒丰路—南北高架段。北横西段主线高峰小时饱和度维持在0.80以下，主线总体运行较为通畅。过境交通剥离后，平行地面道路高峰小时饱和度随之下降至0.85以下，同时拥堵路段数量较现状下降约三成，但进出匝道附近路段流量呈上升趋势。
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图5：预测年北横通道西段主线高峰小时流量及饱和度示意图
北横通道建成后将承担延安路以北至内环高架区域内27%左右的东西向交通，车速提高约10%。北横通道建成后，区域内快速路网流量均呈现下降趋势，降幅在8%以内。其中延安高架流量下降最为明显，降幅达8%。从分流组成来看，北横通道西段将分流内环北段15%左右的车流量，延安高架10%左右的车流量。但是，内环北段、延安高架释放的通行空间很快被增长的需求及周边路网道路车流填补，所以实际对高架的分流效果并不明显。
5.突发事件交通影响分析
5.1事件类型和模拟场景划分
事件类型划分为轻微事件和严重事件。根据北横通道断面形式及通行能力，将交通事故分为轻微事件和严重事件，具体如下表所示。当火灾发生时，为保障行车安全，避免次生灾害发生，将实行通道双向交通禁行，故将其划入严重事件。
表1：北横通道事件类型划分表
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模拟场景分段单位化，增强分析的针对性。取匝道间区段为一个场景单元，共得到双向10个单元，进行25个场景的交通模拟分析。交通疏散的时间和效果，与事件发生的位置、与进出匝道的关系、周边衔接道路运行状况及承载力等因素高度相关，因此对突发事件的发生地点进行细化分段，有助于提高交通影响分析的针对性及结论的可靠性。
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图6：事故场景划分示意图
5.2突发事件下交通影响分析
通过各场景搭建及分析，以下分别从不同事件等级、不同发生地点两个方面对各场景的交通运行状况、拥堵长度及拥堵延误时间等特征进行梳理总结，得到：
1) 不同事件等级
当发生轻微事件时，预计主线通道通行能力损失55%-80%，通道内缓行车辆排队积压，进一步形成拥堵。拥堵区域集中于主线通道及邻近的入口匝道，预计主线通道拥堵长度约3公里，车辆拥堵延误增加约20-40分钟。
当发生严重事件（如交通事故）时，北横主线单向通行将全部中断，从而引发的排队拥堵将长达5公里，届时车辆拥堵延误时长将增加至60-70分钟，主线通道、匝道及衔接道路均将出现严重拥堵，交通影响十分严重。发生火灾事故时，北横主线双向通行将全部中断，除上述运行特征外，由于衔接的区域地面道路出现严重拥堵，对救援的消防、救护车辆通行将形成严重阻碍。
2)不同事件发生地点
北横西段主线与南北高架、中环高架路实现互联互通，当事件地点靠近两侧快速路时：
（1）临近南北高架时，尤其是南北高架以西区域东向西方向，由于南北高架车流快速汇入北横通道主线，突发事件造成的拥堵将向南北高架路蔓延，并随着突发事件等级的上升，对南北高架的直接影响愈加严重，预计车辆拥堵延误时间将增至40-70分钟，并影响沿线3-5公里内驶入南北高架的匝道。平行分流快速路如内环路、中环路的西段和北段将在拥堵蔓延及绕行车辆双重叠加下，短时车流量增幅在3%-8%之间。西向东方向，由于恒丰路入口匝道以及南北高架车流须通过天目立交转盘后汇入北横主线，届时天目立交转盘将面临较大交通压力。
（2）临近中环线时，东向西方向车流拥堵均位于东侧北横通道主线内，对中环线直接影响较小。西向东方向受北翟路高架和中环线车流的快速汇聚，排队积压车流形成的拥堵沿中环线和北翟路高架扩散，预计车辆拥堵延误在30-60分钟，并影响沿线约3公里内驶入中环线匝道。
当事故地点位于主线中部区域时，除受通道通行能力大幅损失影响外，因出口匝道均为1车道，分流通道数量及集散能力、衔接道路承载能力的制约影响更为突出，将造成主线车辆拥堵3-5公里，地面承接道路流量陡然上升，增幅在50%-150%，进而造成衔接道路短时拥堵瘫痪。
6.交通疏解对策研究
6.1轻微事件交通疏解对策
轻微事件主要采取流量管控措施，即关闭主线上游入口匝道。但当事发地点靠近快速路中环路、南北高架时，在快速路互联互通的作用下交通拥堵将进一步扩散，故须对中环线、南北高架转入北横通道车流进行提前分流、联动疏导。
1)当事发地点位于南北高架以东
封闭浙江北路入口匝道，分流车辆可通过地面海宁路、天目西路、天潼路、曲阜路等3条路径进行绕行，至恒丰路入口可再次驶入北横主线。
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图7：南北高架以东地面及南北高架车流疏解路径示意图
2)当事发地点位于南北高架以西
封闭浙江北路入口匝道，绕行车辆可从海宁路—天目路—长寿路—长宁路地面道路通行。限制南北高架转入北横通道车流，绕行车辆通过南北高架天目路下匝道和恒通路下匝道进入地面分流；或者经过转盘绕行至延安路高架向西绕行。
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图8：南北高架以西地面及南北高架车流疏解路径示意图
3)当事发地点位于中环路以东
封闭江苏北路入口匝道，引导车辆从恒丰路出口匝道驶离通道，疏散主线车辆通过泸定路出口驶离通道。
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图9：中环路以东车流疏解路径示意图
4)当事发地点位于中环路以西
强制北虹立交南向东和北向东通行车辆经长宁路分流行驶；强制北翟路西向东车辆从长宁路绕行。
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图10：中环路以西车流疏解路径示意图
6.2严重事件交通疏解对策
严重事件应在严格的流量管控措施基础上，即关闭所有上游入口匝道，强制通道内车辆通过就近出口匝道快速驶离，并启动应急救援预案。尤其是当火灾发生时，应快速封闭双向交通，同时打开所有出口匝道，组织车辆沿就近出口快速撤离；并且需与交警联动，现场指挥隧道内集散车辆优先、快速放行。
1)当事发地点位于南北高架以东
封闭浙江北路入口匝道，绕行车辆可从海宁路—天目路—长寿路通行；往南北高架车辆可从海宁路—天目路—南北高架上匝道至南北高架通行。
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图11：南北高架以东地面及南北高架车流疏解路径示意图
2)当事发地点位于南北高架以西
禁止南北高架车流转入北横通道，并将南北高架北向西方向车流进行3级分流，即1级通过内环路高架分流；2级通过南北高架天目路下匝道分流至地面道路，从天目路—长寿路绕行；3级经过转盘绕行至延安路高架向西绕行。南向西车流强制通过恒通路下匝道进入地面，从天目路—长寿路绕行。
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图 12：南北高架以西地面及南北高架车流疏解路径示意图
3)当事发地点位于中环路以东
封闭江苏北路入口匝道，引导车辆从恒丰路出口匝道驶离通道，疏散主线车辆通过泸定路出口驶离通道。
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图 13：中环路以东车流疏解路径示意图
4)当事发地点位于中环路以西
关闭泸定路入口匝道；强制北虹立交南向东转北横通道车辆继续沿中环路行驶，可从金沙江路出口驶离；强制北虹立交北向东转北横通道车辆继续沿中环路行驶，可从向延安路高架等分流；强制北翟路西向东车辆从长宁路绕行。
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图 14：中环路以西车流疏解路径示意图
7.结论及展望
北横通道作为上海市北部地区的重要交通走廊，一定程度上缓解北部地区通行紧张的局面，并对完善路网的可达性有着重要意义。针对北横西段的特点，开展应对突发事件的“一场景一方案”交通分析及疏解对策研究，为通道应急预案的制定、提升抗风险能力提供技术支撑。未来可进一步将微观场景分析应用至常态通道及路网运行中，以实现应对主线通道常态交通拥堵的动态调节以及与周边路网的联动疏解，以推动交通精细化管理的实施。
参考文献：
[1]上海市城乡建设和交通发展研究院. 2020年上海市综合交通运行年报[R]，2020.
[2]上海市城乡建设和交通发展研究院. 北横通道面向路网一体化交通研究[R]，2021.
作者简介：
金昊，1984年7月，硕士研究生，上海市城乡建设和交通发展研究院，工程师，交通管理