城市道路平面交叉口交通組織與渠化設(shè)計(jì)研究

肖仁和

中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司深圳分院，廣東 深圳 518000

隨著基礎(chǔ)交通網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，道路工程的建設(shè)規(guī)模逐年擴(kuò)大，隨之而來的是一系列的交通問題。同時(shí)，平面交叉口是城市交通流的集散地，交通特性復(fù)雜，交通沖突點(diǎn)多，如果其交通組織設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響城市路網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的車輛通行效率，造成交通擁堵，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。鑒于此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用模型試驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研等手段對(duì)道路平交口的通行能力進(jìn)行研究，并取得了一些有價(jià)值的成果[1]。但許多設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行道路平交口設(shè)計(jì)時(shí)還是依靠類比法或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)方案偏于保守。因此，研究城市道路平面交叉口交通組織與渠化設(shè)計(jì)具有重要的工程意義。

1 道路平面交叉口形式

城市平面交叉口是指兩條或兩條以上道路在同一平面相交的位置，屬于交通流集散地，故平面交叉口的交通特性較復(fù)雜，與單條道路交通流有明顯不同，各個(gè)方向的機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車及行人在此處匯集。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料可知，城市道路平面交叉口主要有“X”形、“T”形、“Y”形、“十”字形、畸形交叉等[2]。各類型道路平面交叉口的特點(diǎn)如表1所示。

表1 各類型道路平面交叉口的特點(diǎn)

2 道路平面交叉口交通組織優(yōu)化思路和原則

2.1 交通組織優(yōu)化思路

經(jīng)濟(jì)水平的迅速發(fā)展使車輛的增長(zhǎng)速率和交通需求遠(yuǎn)超過道路提供的交通供給，加劇交通供需矛盾，因而必須對(duì)道路平面交叉口交通進(jìn)行優(yōu)化處理。平面交叉口的優(yōu)化思路是從宏觀交通組織和微觀交通組織兩個(gè)方面入手，前者要求交通流在時(shí)間上要削峰填谷，空間上控密補(bǔ)??；后者要求平面交叉口的信號(hào)控制燈要提高車輛通行效率或采用一定的渠化措施來充分利用平交口空閑時(shí)間和空間。

2.2 交通組織優(yōu)化原則

（1）交通分離。不同流向、不同種類交通流應(yīng)在各自的空間行駛，如行人不得在機(jī)動(dòng)車道漫步、機(jī)動(dòng)車不得在非機(jī)動(dòng)車道行駛等，以提高車輛的通行效率，降低各種類型交通流發(fā)生沖突的可能性。

（2）交通負(fù)荷均勻。平面交叉口在交通優(yōu)化期間應(yīng)對(duì)交通流進(jìn)行疏導(dǎo)，確保各路段交通壓力不會(huì)達(dá)到峰值，即將交通負(fù)荷較大路口的交通流轉(zhuǎn)移到交通壓力小的路口，盡量使交通負(fù)荷均勻分布，避免某一路段交通壓力過大而導(dǎo)致?lián)矶隆?/p>

（3）方便出行。平面交叉口的交通組織優(yōu)化不能單純地為了方便道路管理，而是應(yīng)當(dāng)以方便市民出行為主要原則。因?yàn)橄嗤穆访娣秶鷥?nèi)，不同類型的交通流對(duì)交通需求不同，甚至可能相互矛盾，所以在進(jìn)行平交口交通組織時(shí)應(yīng)首先弄清楚行人、非機(jī)動(dòng)車、機(jī)動(dòng)車的交通需求，并在此基礎(chǔ)上換位思考，分析不同交通流的路權(quán)分配是否合理。

（4）動(dòng)靜交通組織結(jié)合。傳統(tǒng)的道路平面交叉口通行資源配置往往基于靜態(tài)交通組織方案，沒有考慮到車輛行駛期間路網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)交通流負(fù)荷的變化，也就無法根據(jù)交通流的流向?qū)Σ煌?jié)點(diǎn)的交通壓力進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，加大了平面交叉口發(fā)生交通擁堵的可能性。

3 道路平面交叉口交通組織優(yōu)化內(nèi)容

為了改善城市道路平面交叉口的服務(wù)水平，應(yīng)對(duì)其交通組織開展優(yōu)化設(shè)計(jì)。道路平交口交通組織的優(yōu)化可從空間與時(shí)間兩個(gè)維度進(jìn)行，優(yōu)化目標(biāo)是對(duì)平面交叉口內(nèi)的各種交通流進(jìn)行分離，減少不同車輛或車輛與行人的交通沖突[3]。其中，交通組織的空間優(yōu)化是在交叉口進(jìn)行渠化設(shè)計(jì)；時(shí)間優(yōu)化是在平面交叉口內(nèi)加強(qiáng)信號(hào)相位和信號(hào)配時(shí)的控制。

3.1 平面交叉口渠化設(shè)計(jì)

（1）渠化設(shè)計(jì)原則。在進(jìn)行城市道路平面交叉口渠化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則[4]：第一，簡(jiǎn)單明了。交叉口的渠化方案應(yīng)簡(jiǎn)單明了，便于理解，否則使用者錯(cuò)誤行駛會(huì)很大程度上提高交叉口的危險(xiǎn)性。第二，滿足規(guī)范。交叉口范圍內(nèi)各種標(biāo)志、標(biāo)線和交通島的顏色、尺寸必須嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，禁止任意修改。第三，保證視距。道路交叉口范圍的駕駛者與行人必須有足夠視距，如果交叉口附近的植物、市政設(shè)施妨礙了駕駛者與行人，應(yīng)當(dāng)及時(shí)拆除。第四，美觀醒目。平面交叉口范圍內(nèi)的渠化設(shè)施宜與自然景觀相協(xié)調(diào)。

（2）渠化設(shè)計(jì)內(nèi)容。道路平面交叉口渠化就是利用交通標(biāo)志、導(dǎo)流線、交通島等措施來引導(dǎo)交通流，確保（非）機(jī)動(dòng)車、行人等互不干擾，安全有序前行。平面交叉口渠化設(shè)計(jì)過程比較復(fù)雜，主要可劃分成交通調(diào)查階段、渠化設(shè)計(jì)階段、方案確定階段。平面交叉口渠化設(shè)計(jì)內(nèi)容如表2所示。

表2 平面交叉口渠化設(shè)計(jì)內(nèi)容

機(jī)動(dòng)車道渠化：道路機(jī)動(dòng)車道的優(yōu)化涉及進(jìn)口車道、出口車道、交叉口內(nèi)部渠化等內(nèi)容。進(jìn)口車道渠化一般是進(jìn)行車道拓寬，具體措施包括外加平行車道、壓縮中央分隔帶等；出口車道渠化應(yīng)盡可能與上游各進(jìn)口道同一相位流入的最大進(jìn)口車道數(shù)相匹配；平面交叉口內(nèi)部渠化通常是利用白色導(dǎo)流線，適用于行駛條件復(fù)雜的交叉口。

非機(jī)動(dòng)車道渠化：城市道路非機(jī)動(dòng)車道渠化方法包括設(shè)計(jì)非機(jī)動(dòng)車左轉(zhuǎn)專用車道、停車線前移等。在非機(jī)動(dòng)車道上設(shè)置左轉(zhuǎn)專用車道的標(biāo)志，可以保證非機(jī)動(dòng)車跟隨機(jī)動(dòng)車的左轉(zhuǎn)車流通過交叉口，在一定程度上減輕道路交通擁擠現(xiàn)象；在交叉口處將非機(jī)動(dòng)車道的停車線前移，能確保綠色信號(hào)燈亮?xí)r非機(jī)動(dòng)車先駛進(jìn)平交口，減小機(jī)非車輛在轉(zhuǎn)向時(shí)的沖突碰撞。

行人渠化：道路平交口的行人渠化可利用二次過街設(shè)施，即在待穿越路段的中央設(shè)置安全島，為未能直接通過人行橫道的行人提供安全屏障，直到下次紅綠燈信號(hào)發(fā)出。常見的行人二次過街方案如圖1所示。

圖1 行人二次過街方案

3.2 平面交叉口信號(hào)控制

平面交叉口信號(hào)控制內(nèi)容包括信號(hào)相位和信號(hào)配時(shí)，信號(hào)相位方案是信號(hào)配時(shí)的前提，信號(hào)配時(shí)是信號(hào)控制的目標(biāo)。

（1）信號(hào)相位方案。道路平面交叉口信號(hào)相位設(shè)計(jì)既要考慮不同相位間的組合，又要確保相位之間有序銜接，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量確保不同相位之間時(shí)間上的連續(xù)性，且直行相位和左轉(zhuǎn)相位不宜與另一方向直行相位和左轉(zhuǎn)相位相接。如果道路拓寬車道進(jìn)口左轉(zhuǎn)車輛多，宜選擇先左轉(zhuǎn)后直行的相序，反之宜選擇先直行后左轉(zhuǎn)的相序。

（2）信號(hào)配時(shí)。目前，道路平面交叉口信號(hào)配時(shí)往往是基于Webster信號(hào)模型，受交通量干擾程度高。交通量過小時(shí)，信號(hào)配時(shí)周期短，影響行車安全性；反之，若信號(hào)配時(shí)周期長(zhǎng)，行車等候時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)使得平面交叉口通行效果差。此外，Webster模型考慮的因素不夠全面，僅以“車輛延誤最小”為指標(biāo)，配時(shí)效果還可以進(jìn)一步優(yōu)化。筆者認(rèn)為可基于延誤時(shí)間、停車次數(shù)、周期時(shí)長(zhǎng)等參數(shù)提出一種多目標(biāo)配時(shí)優(yōu)化模型，并利用粒子群優(yōu)化算法對(duì)其進(jìn)行求解。

4 結(jié)論

在分析道路平面交叉口形式的前提下，文章探討了平交口交通組織設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思路，并從渠化設(shè)計(jì)和信號(hào)控制兩方面提出了具體措施，得出以下結(jié)論：（1）道路平交口屬于交通流集散地，主要形式有“X”形、“T”形、“Y”形、“十”字形、畸形交叉等；（2）交通組織優(yōu)化原則為交通分離、交通負(fù)荷均勻、方便出行、動(dòng)靜交通組織結(jié)合等；（3）道路平面交叉口渠化過程包括交通調(diào)查、渠化設(shè)計(jì)、方案確定，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車道渠化和行人渠化；（4）為了提高道路平交口交通效率，可采用基于延誤時(shí)間、停車次數(shù)、周期時(shí)長(zhǎng)等的多目標(biāo)配時(shí)優(yōu)化模型。