城市錯位交叉口交通改善措施研究
——以贛州河套老城區(qū)為例

楊永紅，劉 寧

（贛州市天成市政規(guī)劃設計有限公司，江西 贛州 341001）

0 引言

隨著城市化進程的深入，居民出行機動化水平飛速提升，以道路擁堵為代表的交通問題一直是民生關注的問題、城市治理的重點。就城市道路系統(tǒng)而言，道路交叉口是道路網(wǎng)中重要的轉(zhuǎn)換節(jié)點，也是道路網(wǎng)中潛在的通行瓶頸。在提高單個交叉口通行能力、改善交叉口擁堵溢出方面，國內(nèi)有較為豐富的理論研究成果和實踐改造經(jīng)驗。然而，國內(nèi)城市中仍存在相當規(guī)模的錯位交叉口，由于間距較近極易造成排隊擁堵，甚至導致交叉口阻塞死鎖。本研究試圖通過對錯位交叉口運行特點與改善難點的認識，針對性地提出錯位交叉口優(yōu)化改善策略，降低錯位交叉口對路網(wǎng)通行效能的負面影響，同時通過實例進一步驗證改善措施的可行性和改善效果的有效性。

1 錯位交叉口概述

1.1 錯位交叉口組成形式

《城市道路交叉口設計規(guī)程》（CJJ152—2010）中將平面交叉口按幾何形狀分為十字形交叉口、T形交叉口、Y形交叉口、X形交叉口、多叉形交叉口、錯位交叉口和環(huán)形交叉口。其中，十字形交叉口與T形交叉口是最主要也是最常見的平交口形式。錯位交叉口，顧名思義，是連接交叉口的叉路的道路中心線發(fā)生錯位，無法與相向叉路重合或落于相向叉路道路紅線范圍內(nèi)，從而出現(xiàn)兩個或多個緊密相連卻又不能簡單歸并的特殊平面交叉口。

根據(jù)已有的相關研究[1-6]，錯位交叉口被描述為：一般位于城市主干道上，由兩個距離較小的T形交叉口和主干道組成，2個T形交叉口間距在100～500m之間，干道交通量大，且雙向交通量基本均衡。盡管其中李建紅的研究將錯位交叉口的表現(xiàn)形式進行拓展，包含部分近距離交叉口或畸形交叉口，但本研究認為錯位交叉口組成形式特指兩個或多個T形交叉口的同軸近距離排布，形成錯位叉路，如圖1所示。

圖1 錯位交叉口組成形式

《城市道路交叉口設計規(guī)程》（CJJ152—2010）中規(guī)定各類交叉口最小間距應滿足轉(zhuǎn)向車流變換車道所需最短長度、滿足紅燈期車流最大排隊長度，以及進口道總長度的要求，且不宜小于150m?！冻鞘芯C合交通體系規(guī)劃標準》（GB/T51328—2018）道路網(wǎng)絡布局應體現(xiàn)密路網(wǎng)的理念，對于居住區(qū)街區(qū)尺度推薦值不大于300m，中心區(qū)介于100～200m之間。綜合以上交叉口間距規(guī)定，本研究認為，錯位T形交叉口間距應在300m之內(nèi)，大于300m間距的錯位交叉口可分離為若干個獨立交叉口進行分析。

1.2 錯位交叉口運行特點

根據(jù)錯位叉路的轉(zhuǎn)向聯(lián)系，圖1（a）所示的機動車與非機動車行駛路徑將通過先右轉(zhuǎn)再左轉(zhuǎn)完成等效的“錯位直行”。同理，圖1（b）“錯位直行”將經(jīng)歷左轉(zhuǎn)再右轉(zhuǎn)的路徑，圖1（c）則復合前兩者的路徑。由此可見，“錯位直行”的路徑需求導致交通流通過交叉口距離與時間增加，同時對相交道路的交通流造成相當程度的干擾與影響。尤其是機動車需要在錯位交叉口間距內(nèi)進行車道轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生交織情況，導致交通流速度降低、延誤增加、停車次數(shù)升高、安全性降低等問題。吳煉等[5]的研究通過圖示方式詳細闡述了錯位交叉口交錯點分布情況。其中，沖突點主要發(fā)生在交叉口內(nèi)部，而路段中則主要包含合流點與分流點，如圖2所示。交叉口影響最大的沖突點可通過信號燈不同時間下的通行權(quán)分配進行消除，合流點與分流點則距離較近形成交織區(qū)影響路段上通行情況，交織區(qū)越短，通行影響越大。因此，設計規(guī)程中建議的最小間距150m正是將交織納入考慮的結(jié)果。

圖2 錯位交叉口交錯點分布示意圖[5]

同樣，以圖1（a）所示的右錯位交叉口為例，交織區(qū)運行情況如圖3所示?！板e位直行”車輛首先通過左側(cè)交叉口右轉(zhuǎn)進入橫向道路，根據(jù)車道施劃情況進行車道轉(zhuǎn)換，從而進入右側(cè)交叉口的左轉(zhuǎn)車道。陳林圻等的研究中指出，當車輛轉(zhuǎn)入橫向道路后，在行駛至下一個交叉口之前需要經(jīng)過等待可插入間隙段、判斷形勢采取措施段、變換車道段、減速停車或排隊等候段4個過程。為便于分析，將該模型進行部分簡化。由于錯位交叉口交織區(qū)較短，按照規(guī)定，行駛軌跡應重復兩次車道變換，路段上反復出現(xiàn)合流、分流情形。若橫向道路處于紅燈期間車流排隊現(xiàn)象，連續(xù)兩次車道變換將變得極為困難，從而影響上游后續(xù)車流的正常通行。然而，實際生活中，車流為避免無法變換車道的情況，會出現(xiàn)直接變右轉(zhuǎn)至左轉(zhuǎn)車道的行駛軌跡（右轉(zhuǎn)通常不設專用信號燈）。但這種駕駛行為不僅不規(guī)范，更在交叉口以較大角度相互交叉形成一系列新的沖突點，極大影響交通安全與通行效率。

圖3 錯位交叉口交織運行示意圖

1.3 錯位交叉口改善難點

（1）《城市道路工程設計規(guī)范》（CJJ37—2012）與《城市道路交叉口設計規(guī)程》（CJJ152—2010）等均明確指出，已有的錯位交叉口、畸形交叉口應加強交通組織與管理，并應加以改造。可見，錯位交叉口因其特殊的運行特點，極易成為道路運行的堵點、通行效率的瓶頸。然而，錯位交叉口的形成通常受諸多歷史因素影響，主要包括開發(fā)時序先后、土地權(quán)屬劃分、用地布局形成、規(guī)劃介入滯后、建設審批缺漏等。所以，錯位交叉口通常出現(xiàn)在老城區(qū)。所處區(qū)位導致錯位交叉口進行工程改造的余地極為有限，實施難度較大。

（2）錯位交叉口的交通組織較為復雜。上節(jié)所分析的短距離交織問題將是錯位交叉口改善的重難點。同時，交織沖突與排隊溢出相疊加，直接影響后續(xù)到達車流，導致交叉口擁堵甚至引發(fā)死鎖現(xiàn)象。

（3）最后也是極其重要的，交叉口均是以機動車作為主要改善對象進行的，從而忽略了非機動車和行人過街的安全與需求。行人穿越機動車、非機動車流，反而互相妨礙了雙方的正常通行。故錯位交叉口的改善，關鍵在于合理組織機動車和行人在交叉口內(nèi)的運行流線，實現(xiàn)機動車和行人在空間和時間上的有效分離。

2 改善優(yōu)化對策

2.1 交叉口工程改造

在錯位交叉口改善優(yōu)化策略中，土建工程改造是最直接有效的。其主要分為交叉口合并改造與主線連接立交改造。右錯位交叉口工程改造如圖4所示。

圖4 錯位交叉口工程改造示意圖

工程改造可有效解決交織沖突的問題，交叉口合并改造將錯位叉路改線合并改造成最廣泛使用的十字形交叉口，形式簡單、組織方便。主線連接立交改造是直接通過立交形式將“錯位直行”車流分離出地面交叉口，地面則可簡化為右進右出組織。此改善對策主要適用于錯位交叉口關聯(lián)道路功能等級高或“錯位直行”流量大的情況，同時交叉口周邊有可利用空間或有可改造計劃。但正如上節(jié)所指出的，工程改造盡管改造效果徹底，但涉及周邊土地拆遷安置、道路和市政管道改線，以及土地的再開發(fā)利用，財政支出耗費高，工程周期長，施工期間影響大?？傮w而言，實施難度高。

2.2 交叉口組織改善

錯位交叉口組織改善主要通過簡化交叉口流線、減少沖突點形成?？紤]到左轉(zhuǎn)對直行車流的影響，改善對策可通過左轉(zhuǎn)遠引調(diào)頭組織來降低左轉(zhuǎn)帶來的延誤。

對錯位交叉口的錯位叉路實施左轉(zhuǎn)禁行策略，采用如圖5所示的交通組織方案：左轉(zhuǎn)交通量引流轉(zhuǎn)化為右轉(zhuǎn)交通并通過下一交叉口處（如右錯位交叉口）或合適路段處（如左錯位交叉口）進行調(diào)頭，從而實現(xiàn)左轉(zhuǎn)的目的。原本錯位交叉口三相位的信號控制，均可通過兩相位實現(xiàn)機動車各個方向車流的空間分離，從而消除沖突點，減少相互干擾，減少相位縮短信號周期，提高錯位交叉口通行效率。

圖5 錯位交叉口左轉(zhuǎn)遠引調(diào)頭組織示意圖

此改善對策主要適用于錯位交叉口中錯位叉路左轉(zhuǎn)交通量較小的情況，交叉口改造成本較低，實施難度較低。即使現(xiàn)狀左轉(zhuǎn)流量低，但當左轉(zhuǎn)流量可預見增長超過調(diào)頭車道通行能力，車輛排隊溢出仍將造成交叉口擁堵乃至死鎖。

2.3 交叉口信控優(yōu)化

錯位交叉口信控優(yōu)化是改造成本最低、影響程度最小、實施難度最低的改善優(yōu)化對策。在不改變?nèi)魏谓徊婵诳臻g條件的基礎上，僅通過交通時空特性的分析，采用針對性的信號控制調(diào)整。

由于錯位交叉口中T形交叉口間距較近[9]，作為若干個交叉口進行信號控制，利用線性控制（綠波帶）思路，均衡錯位交叉口各個方向上的通行效率。

根據(jù)錯位交叉口幾何尺寸和交通流量流向數(shù)據(jù)，結(jié)合信號協(xié)調(diào)控制，通過計算確定該錯位交叉口的信號協(xié)調(diào)控制方案，包含相位劃分、公共信號周期、綠信比、綠波帶寬和相位差，從而改善錯位交叉口通行情況，降低延誤[7]。圖6為錯位交叉口信號協(xié)調(diào)控制相位劃分示意圖。

圖6 錯位交叉口信號協(xié)調(diào)控制相位劃分示意圖

2.4 交叉口渠化設計

基于錯位交叉口運行特點的分析，交織沖突嚴重影響主線的通行能力，導致主線車流的運行速度降低、延誤增加、停車次數(shù)升高、交通安全性降低[8]。上述的組織改善與信控優(yōu)化主要著眼于通行效率的提升和車均延誤的下降，并未考慮交織沖突的解決。而錯位交叉口渠化設計重點考慮優(yōu)化路段運行情況，降低與主線車流沖突，減少交織范圍，提高運行速度。

如圖7所示右錯位交叉口，采用左轉(zhuǎn)右置的渠化設計重新改變路段的車道功能劃分，能有效減少“錯位直行”車流的車道變換，將沖突點變?yōu)榕c主線車流的合流點，從而大幅度降低交織沖突。

圖7 錯位交叉口左轉(zhuǎn)右置渠化示意圖

此改善對策適用于錯位交叉口改造空間有限的情況。其本質(zhì)上并未對錯位交叉口的幾何尺寸進行過多改動，而是通過標志標線的施劃調(diào)整和車道功能的重新劃分解決交織沖突問題。改造成本低、影響程度小、實施條件易，可配合其他改善優(yōu)化對策綜合使用，具有較為廣泛的現(xiàn)實推廣意義。

3 改善實例

3.1 背景概況

本研究選取贛州市河套老城區(qū)紅旗大道沿線作為改善實例分析。紅旗大道功能定位為交通性主干路，同時也承擔著老城區(qū)城市發(fā)展主軸的功能。其運行質(zhì)量直接關系到老城區(qū)干線道路交通能否實現(xiàn)通暢運行。優(yōu)化改善該交叉口的交通組織對改善贛州河套老城區(qū)的交通狀況有著十分積極的作用。次干路健康路-黃屋坪路、東橋路-張家圍路位于文清路-東陽山路、八一四大道兩條主干路之間。由于主干路間距較大，約1.8km，四條次干路實際承擔大量老城區(qū)中部區(qū)域南北向交通聯(lián)系。如圖8所示，健康路-黃屋坪路與紅旗大道形成左錯位交叉口，東橋路-張家圍路與紅旗大道形成右錯位交叉口。健康路與黃屋坪路交叉口相距約133m，東橋路與張家圍路相距約190m。

圖8 紅旗大道沿線錯位交叉口區(qū)位示意圖

目前紅旗大道沿線錯位交叉口均采用三相位控制，周期為90s。同時，紅旗大道東向西方向設置單向“綠波”，系統(tǒng)綠波帶速為45km/h。為便于分析，錯位交叉口拓撲關系與車道分布簡化圖如圖9所示。

圖9 紅旗大道沿線錯位交叉口分析簡圖

3.2 改善方案

由于紅旗大道沿線所處已建成預期，錯位交叉口改善盡可能避免交叉口工程改造，減少拆遷帶來的成本上升。同時應減少錯位交叉口二次轉(zhuǎn)向帶來沖突，優(yōu)化交叉口渠化設置；提高錯位交叉口通行效率，優(yōu)化交叉口信號控制。故采用錯位交叉口渠化設計與信號協(xié)調(diào)控制綜合改善方案。

具體為東橋路-張家圍路渠化采用左轉(zhuǎn)右置，健康路-黃屋坪路調(diào)整進口道公交專用道，均保留路側(cè)式公交專用道，同時對進口道與出口道進行車道數(shù)量匹配，如圖10所示。渠化調(diào)整后，將減少紅旗大道路段轉(zhuǎn)向車輛變換車道的次數(shù)，不僅可提高運行速度，還可減少車輛停車次數(shù)、降低延誤，有利于行車安全。優(yōu)化交叉口信號配時，紅旗大道沿線錯位交叉口采用續(xù)進式協(xié)調(diào)控制，主線完善為雙向綠波。另外，基于對慢行交通，尤其是行人過街的考慮，錯位交叉口右轉(zhuǎn)車流進行信號控制，參考圖6所示的信號相位劃分，從而實現(xiàn)機非人的時間分離，消除相互沖突，減少相互干擾。

圖10 紅旗大道沿線錯位交叉口渠化設計改善示意圖

對紅旗大道沿線錯位交叉口信號控制方案進行設計時，應首先保證紅旗大道主線綠波帶寬度，在此條件下最大限度地提高錯位交叉口南北向的綠波帶寬。結(jié)合信號協(xié)調(diào)控制模型，通過計算確定錯位交叉口的信號協(xié)調(diào)控制方案，紅旗大道交叉口公共信號周期長度為90s，健康路-黃屋坪路信號相位差為18s，東橋路-張家圍路信號相位差為23s，東西向綠波帶寬為40s，南北向綠波帶寬為16s。

3.3 仿真分析

為比較分析錯位交叉口進行渠化設計和信號協(xié)調(diào)控制后的改善效果，尋求有利于提高該交叉口服務水平的改善方案，本研究借助PTVVISSIM仿真軟件對紅旗大道沿線錯位交叉口建立了仿真模型，如圖11所示。

圖11 錯位交叉口仿真模型示意圖

基于以上模型對紅旗大道沿線錯位交叉口進行仿真模擬，可以得到該錯位交叉口采取綜合改善前后各個方向的平均延誤，如表1、表2所示。從仿真結(jié)果可以看出，采取信號聯(lián)動控制可以明顯改善錯位交叉口中四條錯位道路的交叉口延誤水平，而渠化設計對減少干線道路上的交叉口延誤也較有成效。

表1 健康路-黃屋坪路錯位交叉口車均延誤對比 單位：s

表2 東橋路-張家圍路錯位交叉口車均延誤對比 單位：s

4 結(jié) 語

本研究從城市錯位交叉口運行特點與改善難點為切入點，針對性地提出錯位交叉口四大有所側(cè)重的優(yōu)化改善策略，降低錯位交叉口對路網(wǎng)通行效能的負面影響。以贛州市河套老城區(qū)紅旗大道沿線錯位交叉口為例，根據(jù)交叉口的交通運行特征和道路交通條件，制定了相應的渠化設計和信號控制策略，并通過VISSIM仿真軟件對方案進行仿真評價。最后分析可知，進行綜合改善措施，能有效緩解交叉口交通流的延誤，有利于東西向交通和南北向交通均衡地通過交叉口地區(qū)。