范新科,陳政,王韓麒,許菲菲
(1.寧波寧工交通工程設(shè)計咨詢有限公司,浙江 寧波 315211;2.寧波市公安局交通警察局,浙江 寧波 315199)
交叉口是兩條或兩條以上道路的交會處,是車輛、行人交通匯集、轉(zhuǎn)向和疏散的必經(jīng)之處。在城市道路中,最常見的交叉口類型主要有十字型交叉口、T型交叉口和環(huán)島交叉口,但是受城市用地限制和歷史遺留原因等多種因素的影響,城市中也產(chǎn)生了部分不規(guī)則的畸形交叉口,例如X型交叉口、Y型交叉口、錯位相交交叉口、多路相交交叉口和短間距交叉口等[1]。這類畸形交叉口通常占地面積較大,導(dǎo)致出行者辨識性較差,車輛行駛軌跡不明確,且行人過街長度較長,存在較大的安全隱患。
針對畸形交叉口的優(yōu)化思路及措施,盧貴忠、馬晶晶等[2]提出了平面畸形交叉口交通組織優(yōu)化的思路;李勁夫等[3]針對多路交叉口的擁堵成因分析,從渠化設(shè)計、交通流特征等方面提出多路交叉口的優(yōu)化方法;鄧初明等[4]分析了畸形交叉口存在的問題,利用道路交通組織優(yōu)化、道路交叉口渠化等手段,提出畸形交叉口優(yōu)化方法;師文磊等[5]對畸形交叉口渠化改善進(jìn)行研究,提出“前移停止線”和“位移進(jìn)出口”兩種交叉口改善方法,以提高交叉口通行效率、減少交通沖突和降低交通事故。此外,裴旭[6]、韻耀斌[7]、王秉通與周倩虹等[8]從交通信號配時優(yōu)化的角度,對畸形交叉口的信號配時優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了具體的研究,并利用VISSIM軟件對優(yōu)化方案進(jìn)行仿真與評價。
本文以多路交叉口為例,利用交通組織優(yōu)化的手段,對多路交叉口進(jìn)行交通組織精細(xì)化設(shè)計。采取交叉口形態(tài)規(guī)則、車道精細(xì)化設(shè)計、短間距綠波方案以及合理、高效的優(yōu)化手段消除交叉口存在的潛在隱患,提高車輛與行人的出行安全,對其他畸形交叉口的交通組織精細(xì)化設(shè)計具有較好的參考意義。
多路交叉口是指5路及以上道路相交所形成的交叉口,是目前較為常見的一種畸形交叉口形式,如圖1所示。這類交叉口主要存在于新建道路與原有道路相交處或者原環(huán)島交叉口拆除后所產(chǎn)生。
圖1 多路交叉口示意圖
與常規(guī)的十字型交叉口、T型交叉口相比,多路交叉口由于相交道路較多,且道路幾何形狀較不規(guī)則,交叉口范圍內(nèi)的交通流線較為混亂,機動車、非機動車與行人之間的交通沖突尤為嚴(yán)重(不同類型交叉口沖突點數(shù)量見表1)。對于機動車而言,在交叉口處車輛行駛路線較為自由,車輛行駛軌跡難以固化,導(dǎo)致交通沖突點極為分散、交通事故發(fā)生率較高;對于非機動車及行人而言,由于交叉口占地面積較大,非機動車及行人過街時間較長,因此大多數(shù)非機動車及行人會采取直線通行,而非按照人行橫道通行。
表1 不同類型交叉口沖突點數(shù)量
由于多路交叉口存在較大的交通安全隱患,因此需要進(jìn)行合理的交通組織優(yōu)化設(shè)計,消除交通安全隱患,提高道路通行安全。多路交叉口的優(yōu)化方法主要有以下4種[9]:
(1)縮小交叉口面積
通過前置人行橫道線、停止線、進(jìn)口車道線和調(diào)整車道布設(shè)等方法縮小交叉口面積,一方面能夠縮短機動車、非機動車和行人在交叉口內(nèi)的通行距離,使機動車、非機動車和行人能夠更加快速的通過交叉口,提高交叉口的通行效率;另一方面通過規(guī)整交叉口的線型使多路交叉口相對規(guī)整化,更易于交通組織和管理,降低安全隱患。
(2)簡化交叉口流線
通過設(shè)置單行線、禁止左轉(zhuǎn)等管制措施對交叉口某些方向進(jìn)行一定的交通管制,或者將多路交叉口拆分成兩個交叉口,達(dá)到簡化交叉口流線的目的,減少各個方向之間的交通沖突,使出行者能更加明確道路方位和交通流向,提高道路的易辨識性,增加車輛運行效率。
(3)精細(xì)化交通組織
通過對交叉口車道分布、交通標(biāo)志、隔離設(shè)施和科技設(shè)施等的精細(xì)化設(shè)計,明確各個方向的通行路權(quán),規(guī)范各個方向的行車軌跡,減少交叉口范圍內(nèi)的沖突,規(guī)范交叉口的交通秩序和提高交叉口的通行效率。
(4)智能化信號控制
針對精細(xì)化設(shè)計后的交叉口,合理設(shè)置交通信號燈點位及朝向,并根據(jù)交叉口進(jìn)口道渠化、行人過街需求等因素,綜合考慮各個時段的交通流量特征,設(shè)置多時段信號控制方案和提高信號控制的智能化及適應(yīng)性。
3.1.1 交叉口基本情況
人民東路—興海路—射海線交叉口是典型的多路交叉口,相交道路分別為人民東路、興海路和射海線,其中人民東路是貫穿城區(qū)的東西向主要干道,交通流量較大;興海路是連接人民東路與開放大道的南北向主要通道,人民東路以北段為斷頭路,交通流量較小;射海線連接興海路與濱湖大道的公路,沿線分布著村莊、工廠等,相交道路現(xiàn)狀情況見表2所示。
表2 相交道路現(xiàn)狀情況
交叉口現(xiàn)狀情況如圖2所示。
①東口(人民東路)為3進(jìn)1出,其中3進(jìn)分別為1左+1直+1直右車道;
②南口(興海路)為4進(jìn)1出,其中4進(jìn)分別為1左+1直+2右車道;
③西口(人民東路)為4進(jìn)1出,其中4進(jìn)分別為1左+2直+1右車道;
④北口(興海路)為3進(jìn)3出,其中3進(jìn)分別為1左+1直+1右車道;
⑤東北口(射海線)為3進(jìn)1出,其中3進(jìn)分別為1左+1直+1右車道。
圖2 交叉口現(xiàn)狀情況
3.1.2 交通流量情況
為了調(diào)查交叉口的運行情況,選取周三晚高峰(16:30—17:30)作為調(diào)查時段。根據(jù)調(diào)查結(jié)果,交叉口的交通流量主要集中在人民東路上,興海路及射海線交通流量相對較小,主要交通流向為東進(jìn)口直行交通流量為356 pcu/h,西進(jìn)口直行交通流量為316 pcu/h,南進(jìn)口左轉(zhuǎn)交通流量為172 pcu/h,其余各進(jìn)口流量相對較小。整體交叉口的飽和度較低,其中西進(jìn)口為0.32,東進(jìn)口為0.40,其余進(jìn)口低于0.15,服務(wù)水平為B級服務(wù)水平。交叉口流量流向圖如圖3所示。
3.1.3 信號配時情況
現(xiàn)狀交叉口采用五相位信號控制方案,其中人民東路和興海路四個方向采用標(biāo)準(zhǔn)四相位放行,射海線采用單獨相位??傂盘栔芷跒?15 s,其中東西直行相位35 s(黃燈時間為3 s)東西左轉(zhuǎn)、南北直行、南北左轉(zhuǎn)和東北直左相位分別為20 s(黃燈時間為3 s),無全紅時間。交叉口信號配時方案如圖4所示。
圖3 交叉口流量流向圖
圖4 交叉口信號配時方案
1)交叉口畸形,通行秩序混亂
由于交叉口為五路交叉,進(jìn)出口對位關(guān)系差,機動車與非機動車的行駛軌跡不明確,交叉沖突點發(fā)生位置不固定(即自由度過高),造成交通秩序混亂、各交通參與者的通行規(guī)則不明確。
2)安全隱患大,交通事故頻發(fā)
交叉口車輛流向上存在銳角交叉現(xiàn)象,導(dǎo)致進(jìn)口道位置視線較差,交叉口各方出行者難以及時發(fā)現(xiàn)對方。既存在安全視距問題,也容易由于出行者感知錯誤而發(fā)生交通事故。
3)信號控制難,通行效率低下
目前,繼電保護(hù)裝置整機生產(chǎn)測試主要停留在手動測試或借助商用測試儀(如博電、昂立)和自主開發(fā)的測試儀進(jìn)行的半自動測試階段。無論哪種測試方案,整個測試過程都過于依賴測試工程師的參與:測試工程師要不斷根據(jù)保護(hù)裝置的類型選擇測試線,并選擇相關(guān)功能進(jìn)行測試。缺點是測試過程復(fù)雜,勞動強度較大,測試時間稍長。為此,本文深入研究智能電網(wǎng)保護(hù)裝置生產(chǎn)過程的各個子環(huán)節(jié),通過對生產(chǎn)測試子過程的不斷集成及優(yōu)化,生產(chǎn)過程大數(shù)據(jù)的綜合利用,整機測試儀的技術(shù)改進(jìn),氣動系統(tǒng)的靈活控制等,設(shè)計了繼電保護(hù)裝置整機智能測試系統(tǒng),實現(xiàn)了繼電保護(hù)裝置的智能化大生產(chǎn)測試。
畸形交叉口的交通流向較復(fù)雜、不明確,且各個進(jìn)口道的交通流量差異較大。故其交通信號配時設(shè)計存在一定難度,導(dǎo)致交叉口整體的通行效率較低。
4)交通設(shè)施少,機非混行嚴(yán)重
由于交叉口內(nèi)的交通安全設(shè)施不完善,導(dǎo)致交叉口內(nèi)機動車、非機動車和行人混行嚴(yán)重,各種交通流之間的交叉、分流、合流點眾多,且無任何的改善措施,因此存在較大的交通安全隱患。
5)出行方式多,機非混行嚴(yán)重
居民出行方式有小客車、兩輪摩托車、電動三輪車和電動兩輪車等,出行方式較為多樣化,但居民安全意識薄弱,按照自身意愿隨意通行,不遵守交通規(guī)則,容易造成機動車與非機動車發(fā)生交通事故的概率增大。
1)規(guī)整交叉口形態(tài),簡化行車流線
將現(xiàn)狀的多路交叉口進(jìn)行拆分,對射海線方向進(jìn)行規(guī)整,與人民東路形成正交,將原有的多路交叉口拆分形成一個標(biāo)準(zhǔn)的十字型交叉口和一個標(biāo)準(zhǔn)的T型交叉口。明確交叉口行車流線,形成較為簡潔的交通組織模式。交叉口形態(tài)優(yōu)化示意圖如圖5所示。
圖5 交叉口形態(tài)優(yōu)化示意圖
將多路交叉口進(jìn)行拆分后,形成兩個間距較近的規(guī)整交叉口,兩個交叉口之間會形成中間過渡段??紤]到射海線方向車輛進(jìn)出的順暢及中間過渡段的通行效率,需要對中間段的車道進(jìn)行合理布設(shè)。由于射海線方向左轉(zhuǎn)往興海路方向車輛需要頻繁變道,因此將左轉(zhuǎn)車道右置,和右轉(zhuǎn)車道共用;同時在車道上增設(shè)地面文字標(biāo)識,引導(dǎo)車輛行駛路徑。
3)完善交安設(shè)施,規(guī)整行車秩序
完善交叉口各個方向標(biāo)志、標(biāo)線、信號燈及隔離設(shè)施,合理有效地引導(dǎo)機動車在交叉口范圍內(nèi)的行駛方向轉(zhuǎn)換,并對行車軌跡進(jìn)行約束,做到各行其道,保證行車安全,方案平面布置圖如圖6所示。
圖6 交叉口交通組織細(xì)化方案平面布置圖
4)優(yōu)化信號配時,提高通行效率
根據(jù)交通流量的階段性變化,利用韋伯斯特信號配時公式,對交叉口信號配時進(jìn)行優(yōu)化,考慮到兩個交叉口間距較近,對兩個交叉口進(jìn)行信號協(xié)調(diào)控制,形成短間距綠波方案,人民東路—興海路交叉口信號配時方案、人民東路—射海線交叉口信號配時方案如圖7、圖8所示:
圖7 人民東路—興海路交叉口信號配時方案
圖8 人民東路—射海線交叉口信號配時方案
3.4.1 交叉口運行指標(biāo)分析
在交叉口實施改造后,對比交叉口改造前后的飽和度、車均延誤時間和平均停車次數(shù)等指標(biāo),可以發(fā)現(xiàn),交叉口整體通行效率有所提升,而車均延誤時間及平均停車次數(shù)均有所下降。交叉口改造前后各指標(biāo)對比如表3所示,其中交叉口的飽和度由0.52下降到0.40,車均延誤時間由32.3 s下降為24.8 s,平均停車次數(shù)由33次減少為24次。
表3 交叉口改造前后各指標(biāo)對比
由此可見,改造后的交叉口交通組織模式更為簡潔,車輛行駛軌跡更為明確,出行者可以提前規(guī)劃好出行路徑,從而避免在交叉口處因選擇行駛方向而造成等候排隊的現(xiàn)象。同時通過地面文字標(biāo)識、車道合理布設(shè)和交通安全設(shè)施完善等手段,規(guī)范機動車、非機動車及行人的通行秩序,提高交叉口的通行效率及通行安全。
3.4.2 交叉口事故數(shù)分析
交叉口未改造之前,平均每年發(fā)生交通事故23起,改造后的交叉口在運行一年后,全年累計發(fā)生交通事故7起。與改造前相比,交通事故數(shù)同比下降69.57%,在道路交通安全隱患治理方面取得一定的成效。由此可見,通過交叉口形態(tài)規(guī)整、交通組織精細(xì)化設(shè)計等手段可以消除潛在的道路交通安全隱患,并有效控制交通事故發(fā)生量,對于提升道路通行環(huán)境、提高道路出行安全和降低道路交通事故等具有一定的現(xiàn)實意義。
通過規(guī)整交叉口形態(tài),將原來的多路交叉口調(diào)整為兩個連續(xù)交叉口。從車道精細(xì)化布設(shè)、交通設(shè)施精細(xì)化設(shè)計和信號協(xié)調(diào)控制等多方面對兩個交叉口進(jìn)行交通組織精細(xì)化設(shè)計,并將精細(xì)化設(shè)計方案應(yīng)用在實踐中。根據(jù)實施后的數(shù)據(jù)分析可得:交叉口整體運行較為良好,車輛通行效率有所提高;交叉口飽和度由0.52下降到0.40,車均延誤時間由32.3 s下降為24.8 s,平均停車次數(shù)由33次減少為24次,且交通事故同比下降69.57%,下降趨勢較為明顯。精細(xì)化設(shè)計后的多路交叉口行駛軌跡更為清晰,機動車與非機動車、行人之間的沖突點減少,交通事故發(fā)生率大幅下降。
由于本文僅選取一個多路交叉口為例進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計,未免會缺乏一定的普遍性及適用性,未來需要從更多的多路交叉口精細(xì)化設(shè)計方案中提取共性特征,形成夯實的理論基礎(chǔ)及豐富的實踐經(jīng)驗。將交通組織精細(xì)化設(shè)計的理論知識充分應(yīng)用于實踐中,對于解決城市交通擁堵及治理交通安全隱患具有較大的積極意義。