對城市道路交叉口交通組織優(yōu)化設計的分析

陽 蘭

（中國市政工程西南設計研究總院，四川成都 610081）

0 引言

在城市建設不斷發(fā)展的同時，機動車數(shù)量也以較快的增長速度增加，近年來，城市交通現(xiàn)實已經(jīng)與日益增加的機動車數(shù)量不成正比，城市每天都會發(fā)生大面積的擁堵問題，嚴重影響通行效率，造成大氣污染嚴重，形成資源浪費。交通管理者在面對這樣的問題時也往往沒有更好的辦法，或者根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況改造起來難度相對很大。本文通過對交通組織進行優(yōu)化設計的方法，提出一些思路，以解決上述問題。

對于城市交叉口的交通組織優(yōu)化設計，已經(jīng)有多所大學與機構進行過研究。2004年，王海星對于我國的交通沖突技術發(fā)展不成熟的情況，對于交通量與交通事故、交通沖突間的密切關系進行了分析，2006年北京交通大學錢大琳等對自行車群與機動車運行速度的影響進行分析，提出了干擾的計算方法。

1 目前在城市交叉口存在的主要問題

1.1 車道數(shù)劃分不合理

在道路交叉口的車道數(shù)量是路口車輛能夠順利通行的一個重要指標，一般來講，在道路的交叉口會比一般的道路多出1～2個車道，主要是為了讓更多的車輛在通行信號亮起時能夠以最短的時間通過，避免在路口耽誤太多的時間。另外，在一些交通路口需要單獨分配出左轉車道、右轉車道，這將會大大提高機動車的通行。但在對許多城市的實際觀察過程中，大多數(shù)的交叉口并沒有增加車道數(shù)量，反而還會存在減少的情況，這就大大降低了機動車的通行率，另外也造成了事故發(fā)生的概率增加，發(fā)生追尾及刮擦事故的數(shù)量明顯會多一些[1]。

1.2 交叉口車道渠化欠合理

渠化設計的主要作用就是通過右轉道與左轉道的設計，讓交叉口的交通變得流動起來，但在城市道路的實際觀察中發(fā)現(xiàn)，支路與支路間并沒有明顯的渠化，所以車輛在通過時不可避免地就是降低過多車速以確保安全。城市道路的交叉口無渠化設計或渠化設計不充分的現(xiàn)象非常多，也在一定程度上增加了城市交通的擁擠[2]。

1.3 非機動車道與公共汽車站設置不合理

在城市建設初期，交通管理人員并沒有形成長遠的觀念，只根據(jù)當時3 a內(nèi)的發(fā)展規(guī)劃來建設道路，但在短短幾年之后，在道路上的車流與人群增長速度遠遠超過預期。大量的行人與非機動車的流動性過大，造成了機動車速度很低。而且在實際的道路中，行人與非機動車的過街設施不完全，在過馬路時難度非常大，不斷產(chǎn)生與機動車相互干擾，降低安全保證。一般來講公交站臺都要設置在交叉口的出口處一段距離，而且采用展寬出口道[3]。但實際情況卻是，有一些公交車站設置在沒有展寬的道路邊上，離交叉口非常近，在上下班高峰階段，容易發(fā)生交通擁擠的現(xiàn)象，而且公交車數(shù)量較多時，往往會形成把整個交叉口堵死的現(xiàn)象。造成了交叉口通行能力大大下降。

1.4 交通標志設計不合理

目前幾乎每個城市的交通標志線都有自己的特點，外地司機在去到一個陌生的城市時很難看清全部交通標志線與信號指示牌。有時交通標志字體過小，距離遠一點看不清，而距離近了再看時，已經(jīng)有些晚了。經(jīng)過多年的使用，道路上的交通車道引導線變得模糊或出現(xiàn)重疊的問題，造成駕駛員出現(xiàn)一定的困擾。

2 城市道路交叉口設計原則

城市道路交叉口的型式與交通組織方式?jīng)Q定著交叉口的行車安全與通行能力。在進行交叉口的型式選擇與交通組織時，需要遵循一定的原則。首先，道路網(wǎng)整個規(guī)劃指導著交叉口的型式，一般來講，兩條道路最好是以正交最為合適，由于歷史原因或其他的原因，也會出現(xiàn)一些特別角度的交叉口，這時應該保持交叉口大于45°為宜，避免產(chǎn)生過多的畸形交叉情況[4]；第二，交叉口的形狀應該根據(jù)道路的功能與等級、車流量進行計算，同時也可以根據(jù)地形與地面條件進行設計；第三，在交叉口設計中做好交通組織設計，對不同的車流與人流進行正確組織，設置好轉彎車道、安全島、標志線等。一般而言，對于平面交叉口可以設置有信號與無信號的兩種情況。一些控制出入的一、二級公路，以及計算行車速度超過60 km/h時，對直行與交叉路口不得設置信號控制[5]；另外還需要采取壓縮分隔帶、路側帶寬度的辦法增加車道數(shù)。對路口的行車速度進行計算，在平面交叉時，要首先保證公路或交通量大的一方優(yōu)先通過，在交叉口不得設置有礙視線的物體。

平面交叉口的交通組織優(yōu)化方法主要有兩種。宏觀的交通組織主要是通過政策法規(guī)來對交叉口的交通量進行有效控制。如果交通量過于飽和時，則通過微觀交通組織無法實現(xiàn)交通緩解，此時必須通過宏觀交通組織來改變交通壓力。宏觀交通組織主要包括禁左交通組織、禁右交通組織與禁止車輛調(diào)頭。車輛調(diào)頭往往需要的道路面積與時間較長，往往在一個信號周期內(nèi)只能調(diào)頭少數(shù)車輛，會加大交叉口的等待車輛數(shù)量。微觀交通組織是包括渠化設計在內(nèi)的多種微調(diào)手段，來對交通進行一定程度的緩解。

3 城市道路交叉口交通組織優(yōu)化設計

3.1 交叉口交通渠化設計

交叉口是道路網(wǎng)絡交通整體效率發(fā)揮的關鍵點，研究表明，如果對城市道路網(wǎng)中的所有平面交叉口進行渠化，路網(wǎng)容量將會提高至少三成以上，實行交叉口的渠化代價相對較小，但效益非常大。具體來講，交通渠化主要是指通過道路上標志線或島狀結構物來對行人與車輛進行交通流引導的措施，使交通可以像流水一樣按照一定的方向與路線行進，達到互不干擾。在交叉口實行交通渠化設計，要增加比上游路段多出一倍的車道數(shù)，在進口處，適當對車道的寬度進行壓縮，在最困難時可以壓縮到3.0 m，通過預測流量來確定車道數(shù)。在改建的交叉口設置時，最小寬度可以達到2.8 m，比普通車輛寬約0.2 m，通過實測或預測的辦法來驗證寬度是否合適[6]。

在15min內(nèi)，當每信號周期內(nèi)左轉車平均流量達到2 veh時，就可以設置左轉專用車道了，車平均流量達到10 veh時就需要設置兩條左轉專用車道，以此類推。另外對于右轉專用道或直右混行車道進行設計，對進口道長度進行計算。

經(jīng)過總結，對城市平面交叉口進行渠化設計的流程主要有以下幾個步驟，首先是交通調(diào)查，對交叉口的幾何構造、交通狀況、信號配時等進行充分調(diào)查。在對交叉口進行渠化設計階段，不但要對機動車渠化進行設計，同時也需要對非機動車與行人進行渠化設計。城市不斷發(fā)展，人們的出行方式也更加豐富化，每一種群體都是不可忽視的力量。

3.2 交叉口展寬設計

交叉口的渠化設計并未改變道路的總寬度，而在展寬設計中，則要對道路的總寬度進行調(diào)整。一般而言，在道路交通量大時，交叉品仍然采用燈控交通時，交叉口的擁擠十分明顯。若在道路的兩側增加車道，則可以很好地改善交叉口的通行條件，提高通行能力。當右轉交通需求量大且為主要交通方向或右轉車輛所需車速較高時應該設置右轉車道。目前路口的展寬形式主要有三種，首先是分隔帶展寬形式，采用中央綠化帶時，可以采用壓縮綠化帶的辦法，開辟出車道供左轉、右轉或調(diào)頭使用；第二是兩側展寬方式，在進口道與出口道各展寬一條車道；第三種是單側展寬，另一側路面條件不成熟時，則只能對一側的路面進行展寬，同時可以把中線進行適當偏移。

3.3 交叉口調(diào)頭過街設計

隨著城市車輛數(shù)量的增多，車速不斷加快，在一些快速路上的小交叉口已經(jīng)不允許進行直線左轉了，于是會產(chǎn)生大量的車輛將會在下一個大路口進行調(diào)頭處理[7]。調(diào)頭比左轉向更難控制，因為其涉及到的路面較大，比較容易發(fā)生與其他機動車與非機動車的碰觸。對于平面交叉口中，轉變多是急轉彎，車輛在調(diào)頭時，需要的道路面積更大，這就需要加寬的路面來保證，避免在中途產(chǎn)生停車再倒車的形式，造成大量車輛擁堵。車輛調(diào)頭一般發(fā)生在車輛數(shù)量多或是道路等級較高的場合，調(diào)頭車道的設計與車輛構成、行車速度與調(diào)頭位的設置有很大的關系。

3.4 逆向可變車道交通設計

在一些城市內(nèi)部的大型道路交叉口，左轉車輛或調(diào)頭車輛數(shù)量非常多時，往往會產(chǎn)生過長的壓車現(xiàn)象，甚至占滿兩個交叉口間的一整條左轉行車道。這時每個信號燈周期只通過20 veh車左右，造成了大量的等待時間。在進行優(yōu)化設計時，可以借用對向車道，進行緊急通行，相當于左轉車道數(shù)量的增加，而不對對向的車流產(chǎn)生任何影響，需要注意的是在交叉口調(diào)頭的車輛需要在可變小車道口進行調(diào)頭，避免在大交叉口進行調(diào)頭。逆向可變車道口同樣有指示燈與指示圖，以供對路況不熟悉的車輛駕駛員觀看了解。圖1為某交叉口采用的逆向可變車道案例圖[8]。

圖1 逆向可變車道案例圖

需要注意的是，在智能可變車道口的交通信號，會延遲約5 s變?yōu)榫G燈，同時會提前五 5 s變?yōu)榧t燈，主要目的是為了避免過早進入對向車道，正在進行的車輛對已經(jīng)可以通行的對向車道上的車輛產(chǎn)生通行影響。

3.5 交叉口信號控制與相位設計

2007年北京交通大學的邵春福等人闡述了行人定時信號控制研究的方法與技術，給出了行人信號配時設計的步驟，開始了對行人信號控制的研究。在城市道路交通中，交叉口信號控制同樣也對整個交叉口的交通起到重要作用，交通情況不斷復雜化，交叉口的信號控制也應該不斷跟進。另外，信號控制還與附近道路的運行情況有關，如施工影響、路面影響等。信號控制包括多個參數(shù)，如信號相位、周期時長、綠信比與相位差等。目前對于單個交叉口而言，多采用定時信號與感應信號兩種主要控制方法。定時信號主要是根據(jù)事先設定好的相位方案不斷重復運行，每一個相位都有特定的周期。如果一天中在不同的時段需要多個相位與配時方案時，稱為多時段式定時控制。感應控制模式相對較為先進一些，它主要是指在交叉口進口道上設定車輛檢測裝置，信號配時方案根據(jù)檢測到的車輛信息進行不斷改變。這種感應裝置適合于交通量變化較大且不規(guī)則的交叉口或者適用于主次道路相交，在次路有車輛與行人時才會中斷主路的車流。半自動感應信號控制主要是通過次道上的人為按鈕的方式來對主路上的交通進行停止。

3.6 潮汐可變車道設計

在一些城市的核心商業(yè)地段，往往會有一些商務區(qū)附近的道路與交叉口。這些交叉口往往在上班與下班高峰期時會有大量的車輛需要通過，這一地點的車輛密度將會瞬間增大，如果還是采用以往傳統(tǒng)的交通方式，將會造成嚴重堵車的問題。潮汐車道也是可變車道的一種，在不同的時段可以設定功能為起行單獨左轉、右轉等（見圖2）。設定潮汐車道的前提條件包括道路主機動車車道數(shù)量為雙向3車道以上，交通量方向分布系數(shù)最低為2/3，在設置可變車道的道路上沒有中央分隔帶與路面電車軌道?？勺冘嚨赖慕M織與使用需要經(jīng)過三個階段，首先是清場，通過雙面信號燈，提前3 min給可變車道上的車輛進行提示，使其盡快離開所在車道，或并入其他車道；在入場時，可變車道上方信號燈綠箭頭亮起，反向為紅燈；在高峰期過后，將會恢復慣例運行，提前3 min亮起警示黃燈，提醒駕駛員回到雙黃線車道，恢復道路三進三出。

圖2 潮汐可變車道實景

4 結語

針對目前城市交通形勢日益嚴峻，亟需更多的措施來保障車輛在交叉口的通行效率。針對目前城市交叉口的典型問題，需要采取相應的措施，通過展寬車道、車道渠化，以及優(yōu)化交通標志線的方法，讓更多的駕駛員明確交通意義，在最短的時間內(nèi)通過交叉口。在交叉口的交通組織優(yōu)化設計過程中，要遵循一定的原則，結合道路附近的實際情況，以及車流量情況，對路口進行優(yōu)化設計，把眼光放長遠，對未來的形勢進行一定程度的預估，避免多次更改優(yōu)化，造成成本增加。另外在新的交通形勢下，要不斷創(chuàng)新思維，采用一些傳統(tǒng)方法無法實現(xiàn)的方法，從有限的現(xiàn)狀中尋找可以利用的資源，充分發(fā)揮路面作用，對車輛、行人、非機動車的運行進行全面考慮，確保城市交通安全、暢通、高效，為城市的未來規(guī)劃與新城市的建設提供基礎思路，意義深遠。

[1]張婉鳴.城市道路交叉口交通組織優(yōu)化設計研究[D].華南理工大學,2012.

[2]薩里合.城市道路交通問題分析及改善措施研究[D].華南理工大學,2012.

[3]周桃.溫江城區(qū)交叉口擁堵問題分析及對策研究[D].西安：長安大學,2012.

[4]廖曉強.城市道路平面交叉口交通組織與渠化設計研究[D].南京：南京林業(yè)大學,2013.

[5]岳小飛.城市道路交叉口交通信號控制設計研究[D].西安：長安大學,2011.

[6]賈彪.城市主干道交通組織優(yōu)化研究[D].西安：長安大學,2011.

[7]賀華,李科.城市道路交叉口交通組織優(yōu)化設計研究[J].中華民居(下旬刊),2013,（10）:29-30.

[8]左忠義.城市軌道交通樞紐區(qū)域公交客流疏解組織優(yōu)化與設計方法[D].北京：北京交通大學,2013.