基于慢行交通的平面交叉口交通組織設(shè)計

吳志海 賀 禹 涂 宇

（1.長沙市軌道交通運(yùn)營有限公司，湖南 長沙 410133；2.湖南交通工程學(xué)院，湖南 衡陽 421001）

0 引言

目前，我國在交叉口組織設(shè)計上偏向于整個路網(wǎng)的協(xié)調(diào)性，從而忽略了不同交通方式之間的協(xié)調(diào)性和慢行交通對交叉口交通流的影響，導(dǎo)致交通流相對混亂，各種交通流的道路權(quán)益分配不合理，交通流之間的沖突嚴(yán)重[1]。通過分析我國的道路使用情況，在我國大多數(shù)城市里，慢行交通的出行空間長期被機(jī)動車所霸占，慢行交通出行者的舒適感很差。而慢行交通作為未來最具潛力的出行方式，不僅有出行方便、花費(fèi)低、強(qiáng)身健體等優(yōu)點(diǎn)，還可以有效節(jié)約資源[2]。因此，慢行交通的出行需要得到充分重視。

該文對交叉口進(jìn)行實(shí)地考察，分析了交叉口現(xiàn)存問題，再通過提出方案、設(shè)置設(shè)計和畫出布局圖來解決交叉口實(shí)際問題，利用一定的評價體系對衡陽市城區(qū)給予評價，并總結(jié)歸納現(xiàn)狀存在問題，同時對問題進(jìn)行研究和相關(guān)設(shè)計指引，對衡陽市城區(qū)交叉口慢行交通組織設(shè)計進(jìn)行指導(dǎo)。

1 慢行交通的基本特征及主要問題

筆者對比慢行交通與其他各種交通出行方式的特征可知，慢行交通有低速、占地面積少、載人少、出行成本低、綠色環(huán)保等特點(diǎn)[3]，但是慢行交通也存在出行安全度低、容易與機(jī)動車發(fā)生沖突、影響交叉口通行效率以及難以管理等問題。該文將針對這些問題，提出切實(shí)可行的解決方案，使交叉口慢行交通與機(jī)動車的交通沖突減少、提高交叉口的通行效率以及交通安全等[4]。

目前我國的交叉口規(guī)劃設(shè)計理論還不夠完善，慢行交通流在交叉口處還存在許多問題有待解決。例如大多數(shù)城市進(jìn)行城市道路規(guī)劃設(shè)計時，沒有考慮到慢行交通出行的需求，使多數(shù)道路上非機(jī)動車道數(shù)量嚴(yán)重不足，人行道的設(shè)置離交叉口太遠(yuǎn)，在行人流量較大的交叉口處，沒有加強(qiáng)對行人和非機(jī)動車之間的隔離，甚至有些交叉口還缺少設(shè)置行人過街信號燈，又或是紅綠燈的設(shè)置時長不合理，這些都極易引發(fā)交通事故[5]。

2 交叉口概況及存在問題

該文以衡陽市雁峰區(qū)蒸陽南路-衡州大道交叉口作為主要的研究對向，對其自身的幾何特征、信號配時以及交通量進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)建議、畫出改進(jìn)后布局圖。

2.1 交叉口概況

蒸陽南路-衡州大道交叉口位于衡陽市南北主干道蒸陽南路和東西主干道衡州大道的交匯處。該交叉口周圍學(xué)校社區(qū)眾多，諸如交叉口以南的衡陽市商業(yè)技工學(xué)校、衡陽市第五中學(xué)、以東的新家名居社區(qū)、以北的首峰小區(qū)、雁峰區(qū)中南路小學(xué)等。除此之外，蒸陽南路-衡州大道交叉口四周店鋪林立，其位置示意圖如圖 1所示。

圖1 蒸陽南路-衡州大道交叉口示意圖

由圖1可知，該交叉口不是一個完全對稱的十字交叉口，東西方向和南北方向均為主干路。交叉口東西方向和南北均有8個車道，北面、西面、南面均設(shè)置5個進(jìn)道口、3個出道口，東面有4個進(jìn)道口和4個出道口，進(jìn)、出口道外側(cè)設(shè)置有非機(jī)動車道。

從該交叉口的衛(wèi)星圖上來看，該交叉口不是一個完全對稱的十字交叉口，東西方向和南北方向均為主干路。交叉口東西方向和南北均有8個車道，北面、西面、南面均設(shè)置有5個進(jìn)道口、3個出道口，東面有4個進(jìn)道口和4個出道口，進(jìn)、出口道外側(cè)設(shè)置有非機(jī)動車道。

2.2 交叉口信號相位方案及配時

2.2.1 現(xiàn)有信號相位

蒸陽南路-衡州大道交叉口一共設(shè)有3組信號相位如圖2所示。

圖2 交叉口現(xiàn)狀信號相位圖

現(xiàn)有信號配時方案。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查所得出蒸陽南路-衡州大道交叉口設(shè)有三相位紅綠燈，總周期時長是158s。東西方向直行綠燈72s，紅燈83s；東西左轉(zhuǎn)綠燈62s，紅燈93s；南北直行綠燈28s，紅燈127s，南北左轉(zhuǎn)綠燈48s，紅燈110s。交叉口信號配時示意圖如圖3所示。

圖3 交叉口現(xiàn)有信號配時示意圖

2.3 交通需求

在實(shí)地調(diào)查中，會遇到各類不同的車輛，如果不加換算將導(dǎo)致不便于統(tǒng)計以及計算量巨大等弊端，所以為了方便統(tǒng)計與計算，將其他車輛換算成數(shù)量最多的當(dāng)量小汽車量進(jìn)行計算[6]。各車輛類型的量小汽車換算系數(shù)如表1所示。

表1 量小汽車換算系數(shù)

在對蒸陽南路-衡州大道交叉口進(jìn)行實(shí)地調(diào)查中，該文每10min統(tǒng)計一次各方向的交通量，得出表2交通流量記錄表。

表2 蒸陽南路-衡州大道交叉口的交通流量表

根據(jù)車輛換算系數(shù)獲得蒸陽南路-衡州大道交叉口各方向的交通流量，最后通過對不同方位進(jìn)行實(shí)地拍照，同時結(jié)合繪圖軟件，得出圖4交叉口現(xiàn)狀布局圖。

圖4 交叉口現(xiàn)狀布局圖

2.4 問題分析

筆者對蒸陽南路-衡州大道交叉口的概況、信號相位方案及配時與交通需求的分析，總結(jié)出該交叉口的問題：1）交叉口存在非機(jī)動車與機(jī)動車沖突嚴(yán)重的現(xiàn)象，尤其是機(jī)動車不受交規(guī)造成的交通沖突較多，嚴(yán)重影響了機(jī)動車的正常行駛。2）交叉口處行人存在闖紅燈、無視交通信號燈等現(xiàn)象，據(jù)觀察，闖紅燈與無視信號燈的主要群體是中老年人。3）交叉口個別方向車道存在排隊(duì)長度過長的問題，導(dǎo)致處在后面的機(jī)動車駕駛?cè)藛T須等2次紅燈，以至于他們會選擇加速通過交叉口，這樣嚴(yán)重影響了交叉口的通行安全，形成了一個惡性循環(huán)。4）交叉口處的行人過街綠燈信號時長過段，導(dǎo)致許多行人在紅燈亮起時還無法過街，使機(jī)動車延誤增加，導(dǎo)致交叉口內(nèi)部交通運(yùn)行秩序混亂。

3 交叉口優(yōu)化改進(jìn)方案

3.1 信號配時優(yōu)化設(shè)計

3.1.1 相位方案

蒸陽南路-衡州大道交叉口現(xiàn)存的信號相位存在許多的弊端，例如周期時長過長、時間不能充分利用等問題[7]，因此，對現(xiàn)狀交叉口的相位方案優(yōu)化為南北進(jìn)口設(shè)置左轉(zhuǎn)專用相位，同時放行南北方向的左轉(zhuǎn)直行車，如圖 5所示。

圖5 交叉口信號相位優(yōu)化方案圖

3.1.2 信號配時

對交叉口來說，其通行效率與多方面因素有關(guān)，其中一點(diǎn)就是交叉口的信號配時，不同交叉口的信號配時也各不相同，要想使一個交叉口的通行效率達(dá)到最佳，必須要有與之匹配的最佳信號配時方案[8]。該文主要介紹并運(yùn)用國內(nèi)的等效交通量法來計算交叉口信號配時方案。

3.1.2.1 等效交通量

式中：Ve—等效交通量（輛/h），直行；V—交叉口進(jìn)口實(shí)際交通量（輛/h）；H—公交車、貨車車輛數(shù)（輛/h）；L—左轉(zhuǎn)車輛數(shù)（輛/h）；n—進(jìn)口有效車道數(shù)。

由公式（1）得

3.1.2.2 信號周期

式中：T—信號周期（s）；P—相位數(shù)。

由公式（2），可得采用等效交通量法時的信號周期

3.1.2.3 綠燈時間

式中：tg—總有效綠燈時間（s）；D—相位數(shù)；th—黃燈時間（s）；tq—全紅燈時間（s）；t—各相位有效綠燈時間（s）。

取周期T=85s，黃燈時間取3s不變并新增全紅時間1s，用以解決各個方向的交通沖突，為交叉口創(chuàng)造清空時間，由公式（3）所得總有效綠燈時間。由公式（4）所得各相位有效綠燈時間：

通過上式計算可等出改進(jìn)后的東西相位有效綠燈時長為37s，南北方向的有效綠燈時長為40s，信號配時如圖6所示。

圖6 優(yōu)化改進(jìn)后交叉口信號配時示意圖

3.2 交叉口渠化優(yōu)化設(shè)計及布局圖

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，針對交叉口現(xiàn)存在的問題，現(xiàn)提出以下渠化方案： 1）設(shè)置非機(jī)動車二次過街設(shè)施。在該交叉口處設(shè)置非機(jī)動車二次過街設(shè)施，使非機(jī)動車流無法與機(jī)動車流產(chǎn)生沖突，但這會使非機(jī)動車流延誤有所增加。2）設(shè)置左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)。該交叉口處可增設(shè)左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)，使左轉(zhuǎn)車輛能提前進(jìn)入交叉口，不僅減少了與其他車流的沖突，還能避免隔壁車流影響視距[9]。3）修建人行天橋或過街隧道。采用修建行人過街天橋或者行人過低隧道的方式，避免行人擾亂交通秩序，同時還能為信號相位設(shè)計的優(yōu)化打好基礎(chǔ)。4）設(shè)置右轉(zhuǎn)車道隔離設(shè)施?？蓪υ摻徊婵诘挠肄D(zhuǎn)車道設(shè)置隔離設(shè)施，保證右轉(zhuǎn)車流暢行的同時不會影響到其他車流。具體渠化交通優(yōu)化方案如圖7所示。

4 總結(jié)

近年來，隨著機(jī)動車數(shù)量的不斷增長以及道路交通設(shè)施的不斷優(yōu)化，其中的缺點(diǎn)也逐漸顯露出來，如慢行交通的權(quán)益、出行體驗(yàn)等問題層出不窮，慢行交通的交叉口平面組織設(shè)計近年來也逐漸成為城市交叉口規(guī)劃設(shè)計的主流。

該文以衡陽市實(shí)際交叉口為例，針對交叉口現(xiàn)狀的特點(diǎn)及問題，提出了考慮慢行交通的交叉口信號相位以及設(shè)施優(yōu)化方案，筆者對實(shí)例交叉口進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，得出了該交叉口現(xiàn)存的信號相位及配時，并發(fā)現(xiàn)了該交叉口處存在的一些問題。同時根據(jù)交通沖突的原理，研究了慢行交通增加對交叉口交通沖突個數(shù)的影響及原因，并提出了從相位、信號配時、設(shè)施改善等方面進(jìn)行改善的設(shè)計，為減少道路交叉口處慢行交通流與機(jī)動車流沖突點(diǎn)提供理論指導(dǎo)和依據(jù)。

圖7 交叉口渠化優(yōu)化設(shè)計布局圖