岛屿特大城市交通问题解决：隧道系统比地面方案效率高1.8倍

工程4（2018）138研究隧道工程岛屿特大城市：隧道系统作为解决交通问题的关键选择Vladimir V. 马卡罗夫远东联邦大学，符拉迪沃斯托克690090，俄罗斯阿提奇莱因福奥文章历史记录：2017年4月3日收到2017年9月7日修订2017年9月22日接受2018年2月3日在线发布关键词：特大城市交通隧道效率标准A B S T R A C T岛屿特大城市的一个主要困难是交通问题，这是由于在一个已经开发的岛屿上，可以修建道路和停车场的表面土地有限造成的。这种限制导致少量道路上的交通堵塞，并在任何可用的表面位置插入停车场，从而导致安全问题。符拉迪沃斯托克市位于俄罗斯远东地区（滨海边疆区）的Muravyov-Amursky半岛。由于其重要的地缘政治位置，这座城市基本上是俄罗斯的第三个首都。为了解决符拉迪沃斯托克的汽车交通问题，由于没有地方修建新的道路，市政府提议在这方面使用沿海的海滩和海滨这一决定与符拉迪沃斯托克被公认为世界级城市的生态和社会愿望发生了它还忽视了世界上许多其他海滨城市的经验教训，因为这些城市首先建造了地上海滨公路，后来决定花费巨资拆除它们，以便让其公民适当地享受其海滨的环境和历史资产。一个关键的替代方案是建立一个独立的隧道交通系统，并增加地下停车场，以便以提高城市生态和宜居性的方式解决交通问题。通过对地下与地上两种运输方案的比较，说明了独立隧道系统的显著优点。复杂的效率标准已经制定，以量化的海参崴运输系统的替代变量经确定，地下项目的优势几乎是地上项目的1.8倍©2018 The Corner.Elsevier LTD代表中国工程院出版，高等教育出版社有限公司。这是一个在CC BY-NC-ND许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）中找到。1. 介绍就每1000名居民的汽车数量而言，符拉迪沃斯托克市在俄罗斯排名第一，根据不同的估计，汽车数量为520现有公路的承载能力有限，需要发展新的公路网。另一个问题是缺乏汽车运输的停车位，这导致在现有的高速公路上自发停车，并且这使运输问题更加恶化。近年来，为筹备举办亚太经合组织（APEC）峰会而进行的交通改善工作取得了很大进展;当时，从市中心到电子邮件地址：vlmvv@mail.ru符拉迪沃斯托克国际机场得到重建，两座巨型斜拉桥建成。这些建筑减少了中央街道Svetlanskaya街的车流，并减少了Lugovaya广场周围的交通拥堵-城市高速公路网络中最有问题的部分然而，所作的改进只是部分缓解了现有的问题。城市的交通特点--即道路狭窄，无法提供必要的承载能力--由于其山区地形和被周围海湾包围的城市地区的位置而变得更加复杂。在这种密集的城市建筑物表面使用的条件下，新道路的建设往往似乎是不可能的。利用海湾水域的项目开始出现;这大大降低了领土基础设施的吸引力，剥夺了城镇居民的娱乐场所。所有这些列出的因素都要求创造新的交通工具https://doi.org/10.1016/j.eng.2018.02.0012095-8099/©2018 THE CONDITOR.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程杂志主页：www.elsevier.com/locate/engV.V. Makarov /工程 4 （2018）138139×地下高速公路通过建设与地下停车场相连的公路隧道系统（图）。①的人。2. 运输系统效率标准为了评估关于处置作为城市基础设施一部分的设施的可接受设计的可行性，不仅需要考虑所涉及的成本，还需要考虑解决方案在特大城市其他优先事项方面的效率，例如生态问题、健康和安全、生活舒适度和基础设施吸引力[2，3]。为了评估隧道建设的生态效率，有必要分析符拉迪沃斯托克城市道路上机动车运输向空气中并分析城市道路上机动车的噪声水平2.1. 生态安全对于国家管理结构和经济活动的考虑来说，关于产品、工程和服务安全的国家标准必须反映一个地区的生活和健康的全面观点[4，5]。我们从这个位置观察海参崴的环境状况。2.1.1. 有害大气排放量估算汽车运输是污染城市大气的有害排放物的主要来源。气象局报告说，在符拉迪沃斯托克的情况下，汽车运输有害排放物分散的具体参数是城市环境下降的另一个因素这个问题在城市的主要地区现在处于严重的水平2011年汽车运输的排放量为2.015 105吨（即，占该地区排放总量的47.25%）[7]。在交通信号灯和住宅区的废气浓度特别高。在交通高峰期，如十字路口，交通堵塞的形式，汽车消耗氧气，大气层是饱和的废气。在符拉迪沃斯托克市，高峰时间出现在早上，当成年人离开工作并带孩子去学校或日托所时，以及晚上，当他们回家时。Fig. 1.符拉迪沃斯托克市公路隧道系统的径向环形电路项目。(1)隧道;（2）地下停车场。符拉迪沃斯托克市政府于2010年记录的空气污染监测见表1[8]。年中二氧化氮和粉尘浓度超过最高浓度限值1.5根据相关研究，符拉迪沃斯托克市的空气盆地受到二氧化氮的危险污染，二氧化氮刺激并经常攻击眼睛和肺部的粘膜。该气体可导致呼吸系统的现有疾病（例如支气管炎和哮喘）的相当大的恶化，并且可导致呼吸道的感染更容易和快速地传播。二氧化氮可被视为对人类健康的严重危害[9]。在为APEC峰会修建道路后，这种情况急剧恶化（表2）。地下有害排放物与地面排放物的一个区别在于它们可以被“管制”。也就是说，地表上汽车排放的挥发性废气分布广泛，不可能“捕捉”它们。关于隧道中的气体，它们的分布受到隧道壁的限制，因此它们可以被可行地捕获，因为强制空气循环对于地下结构的正常功能是必要的。返回的空气被输送到地面时，将通过通风风扇，也可以直接通过空气洗涤器，从而使空气得到净化，有害气体被去除。被中和。有害排放物的数量因此减少。公路隧道系统的另一个优点是，它的使用将导致在机动车辆上花费的时间急剧减少，从而减少交通拥堵并提高燃料经济性。初步估算了公路网建成后大气中有害排放物的排放量，nels将减少8如果在建造行车隧道系统之前和之后，均量度达到最高空气污染浓度水平的程度，则可采用10分制来了解隧道系统的成效。在这种情况下，10表12010年滨海边疆区居民区车辆交通污染物的一般排放量交通设施燃料类型车辆数量污染物（吨）汽车汽油479 88861 562卡车和公共汽车满载汽油38 13331 413重量小于3500公斤柴油10 8951 381大于3500公斤的汽油25 27354 653柴油56 86418 477满载重量大于汽油1 4847 7233500公斤柴油2 4441 576总614 981176 7851吨= 907.18474公斤。表22013年滨海边疆区居民区车辆交通污染物的一般排放量交通设施燃料类型车辆数量污染物（吨）汽车汽油736 81194 522卡车和公共汽车满载重量汽油29 14724 011小于3500公斤柴油8 0971 027大于3500公斤的燃料汽油17 61838 100满载重量大于柴油燃料汽油39 6411 98212 88010 3163500 kg总柴油燃料3 264836 5602 106182 962140V.V. Makarov /工程 4 （2018）138点表示完全达到水平，1点表示根本没有达到水平。因此，在本项目中2.1.2. 汽车运输噪声级估算‘‘Noise” denotes any unpleasant and undesirable sound or seriesof sounds that prevents the perception of a legitimate signal,breaks the silence, has a harmful and irritating impact on a humanbody, or reduces the human body’s working capacity 与噪音不同，因此，我们把声音看作是一种物理现象，把噪声看作是一种生态参数。据符拉迪沃斯托克市政府称，基础平交道口-立交结构处的噪声水平达到近70 dB（A），大大超过了55 dB（A）的标准。在一天中的不同时间每小时间隔观察到最大噪音水平：8：30符拉迪沃斯托克的建筑规划结构没有考虑交通噪音。城市噪音的减少应包括建筑物的合理布局、道路的合理设计、汽车消声器的使用以及绿化。通过尝试隔离来处理街道噪音只是一种半措施。有必要处理原因，而不仅仅是结果。在公路隧道网络（环形和放射状隧道系统）建成后，大部分普通汽车交通将使用地下道路，城市初步估算，公路隧道网建成后，基本等级交叉立交结构处的噪声水平为50 dB（A）。如在兴建行车隧道系统之前及之后，均量度达到最高理想噪音声级的程度，并采用与上述相同的10分制（10分表示完全达到声级，1分表示完全没有达到声级），则还必须考虑到，噪声治理不仅为工作和生活创造了舒适的条件，而且还提供了显着的间接经济效益，因为噪声是无用的能量消耗，它降低了人们的工作能力。2.2. 交通安全根据俄罗斯立法，交通安全是特定过程的条件，反映了保护机动车交通参与者免受道路和运输事故及其后果影响的程度。道路和交通事故（即， 道路事故）是在道路上的交通过程中产生的事件，涉及到交通设施，通过交通设施的参与，人员死亡或受伤，由此交通设施、建筑物或货物被损坏，或对其他材料造成损坏。道路和运输事故不包括仅涉及行人的事故（即，摔倒在路上，被人群撞倒，等等）[10]第10段。通常，隧道内的交通安全高于开放路段的交通安全与此同时，隧道不仅可以缩短被山脉隔开的地区和城市之间的距离，而且还可以在极端天气条件下向地区和城市运送重要货物。这种天气状况是符拉迪沃斯托克：夏天有台风，冬天有密集的降雪和暴风雪。为提高隧道安全性，应采取相应的主动预防措施和被动减少措施。然而，俄罗斯和国外隧道建设发展的经验表明，在地面道路上隧道的交通安全性有了本质的提高。通过使用现代硬件组件来控制交通、运行通风和泵装置、改善消防安全、监测空气中有害杂质的存在、控制电力供应和控制照明以及其他功能，实现了这种增加的安全性。如果在弗拉迪-沃斯托克市引入环形和放射状公路隧道网络系统后，根据同样的10分制（其中10分表示完全达到标准，1分表示根本没有达到标准）测量交通安全水平，则2.3. 项目的结构吸引力基础设施吸引力参数被认为在涉及彻底改变整个城市或其单独区域的交通系统的项目中特别重要。在这种情况下，主要客运量的时间和不同公民群体在过境过程中花费的时间需要估计。根据公认的估计，目前在城市边界内的交通时间超过20分钟，这使得旅行变得困难[11]。此外，就基础设施吸引力的参数而言，城市交通系统的稳定性是所有特大城市的一个重要问题。在符拉迪沃斯托克，最严重的问题是冬季和夏季的天气状况，冬季是暴风雪，夏季是台风。对符拉迪沃斯托克市环形和放射状公路隧道系统建设设计的基础设施吸引力的估计提供了一个2.4. 项目技术经济分析技术和经济分析的基础是关于建筑的决策和对备选方案的审查。城市交通问题的一般有效解决方案按成本计算的建筑替代方案的比较表明，所有这些都在600亿至1200亿卢布（10亿至20亿美元）的范围内这与挪威的类似项目相当（即，Hordaland）和瑞士（即，苏黎世），这被接受为类似的目的。施工时间也因所接受的工程技术而异。然而，如果采用盾构法施工，该项目将需要8-10年才能这些估计表明，海参崴交通问题的拟议解决方案在3. 建筑物效率的综合评价评估隧道施工效率的复杂任务是通过比较一组关于现在维护道路的关键参数和关于隧道网络完成后维护道路的等效参数来完成的。V.V. Makarov /工程 4 （2018）138141X并以点的形式表达经济、社会和生态效应。此外，多参数优化设计过程假设对各种建议设计进行比较;在此，仅进行技术经济分析是不够的表3VCR工程与隧道工程的比较（质量）。系数VCR隧道比较成本（十亿卢布）55 60可比建造时间（年）5 8通过分析“建设前后”的交通状况，在基本等级交叉立交结构的位置，”建设后”的分数是7分，而“建设前”的这交通拥堵不完全决策生态学：空气质量生态学：噪音完成决定完成决定Tunnel+Tunnel+Tunnel +效率的提高是由于大量削减的结果停车场否完全决定Tunnel +在使用隧道系统时在车内花费的时间。也就是说，一辆汽车在地面道路上的交通拥堵中花费1小时，而在隧道中行驶5分钟“安全”一项，“建成后”得8分，“建成前”得1分;“项目基础设施吸引力”一项，“建成后”得10分，“建成前”得1分城市基础设施吸引力项目投资吸引力表4急剧下降急剧上升通货膨胀+平均高通货膨胀+点”之前。总结这些部分，地下建筑效率的复杂评估标准KCE可以在以下几个方面接受方程式：NKCE¼qiKi=N1/1其中，Ki表示对i个参数的单独方面的估计，qi是第i个参数的相对对于海参崴的条件和所考虑的参数的相等这是一个非常高的参数，证明了拟议项目的效率。与地面运输系统项目（图2）相比，地下隧道系统提供了更重要的优势，如表3和表4所示。表4所示的数量估算表明，隧道系统的平均优势是地面运输系统的项目与陆地交通相比，将地下环路设计纳入符拉迪沃斯托克VCR项目与隧道项目的比较（基于10分制）。因子VCR隧穿比较成本65可比时期的建设75可比交通堵塞58公司简介生态：空气质量59公司简介生态：噪音69公司简介停车场010公司简介城市基础设施吸引力19公司简介项目投资吸引力59公司简介平均4.48.34. 项目的其他潜在发展影响城市地下空间开发的研究使用的参数，如地下部分的建筑面积的关系表示为总面积的百分比。在城市条件下，这可能从4%到87.5%不等[12]。通过增加地下空间的使用，城市人口的生活条件的舒适度也可以提高。为了充分利用公路隧道项目，有必要研究建造附属地下建筑的可行性-也许可以采用明挖施工方法。 ‘‘If so, up to 70% of the totalamount of parking and garages, 80% of warehouses, 50% ofarchives and storage, and up to 30% of factories could be builtbelow the surface”图二. 海参崴环形公路（VCR）项目。(a)主要方案;（b）3D项目。142V.V. Makarov /工程 4 （2018）138轨道和辐射道路隧道系统的网络可以成为分布式工业和面向服务的地下综合体开发的基础。然而，为了实现这种地下开发的进一步计划，需要对这些新的城市地区、工业区和服务区的创建以及对山区、地质和特大城市生态条件的影响进行深入的社会、经济和生态评估。5. 结论符拉迪沃斯托克是一个建筑空间严重短缺的城市，为了解决这个问题，有必要创造和利用地下空间，就像挪威，日本和中国等国家所做的那样。专家们认为在符拉迪沃斯托克建立一个地下交通综合体是可行的。在符拉迪沃斯托克这样的城市地形中，其周围的山区地形，运输非常困难。然而，隧道可以穿过山丘建造，并可以纳入城市所需的停车场和其他基础设施。在弗拉季-沃斯托克市建造公路隧道网络将通过以下方式显著解决一些问题：合理利用土地;组织居民减少街道噪音和汽车废气造成的空气污染;以及● 提高城市基础设施的吸引力。确认作者感谢Raymond L.英镑的建设性讨论和广泛的支持，在所有阶段，论文写作这项研究得到了俄罗斯联邦教育和科学部的资助（5.2535.2014K）引用[1] 滨海边疆区行政区划分析审查滨海边疆区的生态状况2013 [互联网].符拉迪沃斯托克：滨海边疆区政府; c2017 [引自2017年10月19 日]。可从以下网址获得：http://www.primorsky.ru/俄语.[2] BabushkinaNP，Cherepanova MV. 环境因素对儿童机体发育的影响。海参崴：VGUES出版社; 2006年。第192页。俄语.[3] [10] Peden M，Scurfield R，Sleet D，Mohan D，Hyder AA ，Jarawan E，etal.，编辑。预防道路交通伤害世界报告。次报告.日内瓦：世界卫生组织，2004年。俄语.[4] 俄罗斯联邦自然资源和环境部。国家报告“俄罗斯联邦在2011年的状态和环境保护”[互联网]。莫斯科：俄罗斯联邦自然资源和环境部; [引自2017年10月19日]。可从以下网址获得：http://www.mnr.gov.ru/regulatory/list.php?部分=1101。俄语.[5] 俄罗斯联邦法律N 5154-I“关于标准化”（1993年6月10日）。俄语.[6] 卡拉戈迪纳湖城市与噪音 Priroda 1993;6：10俄语.[7] 地下空间的利用：是时候超越常规了。圣彼得堡：建筑群公报;c2003-2017 [更新2012年6月26日;引用2017年10月19日可查阅：http://www.vestnik.info/archive/46/article1040.html。俄语.[8] Gibdd.ru [互联网]。滨海边疆区：俄罗斯内务部交通警察; c2012-2017 [引用2017年10月19日可查阅：www.gibdd.ru。俄语.[9] CN 2.2.4/2.1.8.562-96“工作场所、住宅和公共建筑物以及住宅区的噪声”（1996年10月31日）的俄罗斯联邦国家卫生和流行病法规体系俄语.[10] Silianov VV.优先开展交通安全领域的科学和实践工作。科学技术路分公司2011;2：1-2. 俄语.[11] 196-FZ“关于道路交通安全”的联邦法律俄语.[12] 美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）。死亡分析报告系统百科全书。华盛顿特区：NHTSA; [引自2017年10月19日]。可从以下网址获得：https://www-fars.nhtsa.dot.gov/Main/index.aspx[13] 沃伊洛科夫岛城市的发展留下了地下。圣彼得堡：建筑群公报; c2003-2017 [更新2013 年 11 月 24 日 ; 引 用 2017 年 10 月 19 日 ] 。 可 从 以 下 网 址 获 得 ：http://www.vestnik.info/archive/89/article1355 HTML. 俄语.●●●