市政道路平面交叉口的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

王 植

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 102600）

1 引言

近年來，人們對(duì)于出行的需求隨著我國經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展而持續(xù)增長，車輛私有化逐漸增加，并提高了對(duì)出行品質(zhì)的要求。隨之而來的就是交通擁堵的現(xiàn)象持續(xù)發(fā)生，這類現(xiàn)象的發(fā)生主要就是由于道路建設(shè)的速度和建設(shè)管理水平遠(yuǎn)落后于交通運(yùn)輸?shù)脑鲩L。城市交通的發(fā)展可以帶動(dòng)一個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)，甚至改變地區(qū)的產(chǎn)業(yè)布局。但是落后的城市道路不僅導(dǎo)致安全事故頻發(fā)，還會(huì)降低人們的出行體驗(yàn)，甚至制約城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展。對(duì)于城市道路而言，交叉口是城市道路交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵“節(jié)點(diǎn)”，且制約著整個(gè)城市交通路網(wǎng)的通行能力。其是兩條或兩條以上道路的交匯點(diǎn)，由于交叉口處各個(gè)方向同時(shí)匯入，交通量大，轉(zhuǎn)向多，極易導(dǎo)致交通秩序混亂。因此，對(duì)城市道路平面交叉口進(jìn)行優(yōu)化是改善城市交通擁堵的關(guān)鍵。

2 目前國內(nèi)市政道路平面交叉口現(xiàn)狀

2.1 交叉口類型

道路平面交叉口類型多樣，主要由現(xiàn)場道路劃分、周圍建筑物分布情況等決定。按照交叉口的交叉形式，主要分為十字形、Y形、X形、T形、環(huán)形交叉口、錯(cuò)位形交叉口和多路交叉口等。不同的交叉口類型具有不同特點(diǎn)，具備不同功能。如：十字形交叉口是最基本、最常見的類型，具有路口形式簡單、渠化設(shè)計(jì)便捷、視野開闊等優(yōu)點(diǎn)；X形交叉口若交叉角度過小，易對(duì)右轉(zhuǎn)方向車輛人員造成盲區(qū)；多路交叉口一般由五條或五條以上道路形成，較為少見，交通組織狀況復(fù)雜，不便于管理。

2.2 目前存在問題

（1）車道數(shù)量規(guī)劃不合理。車道數(shù)量是城市道路交叉口控制道路通行能力的主要因素之一。交叉口處匯集了大量來自各個(gè)方向的車輛，為確保車輛順利通過，在設(shè)計(jì)中會(huì)比一般道路多出1～2條車道。但目前在某些老城區(qū)，前期規(guī)劃沒有考慮到現(xiàn)階段的交通量，因此車道與實(shí)際交通量不匹配，降低了車輛通行效率，導(dǎo)致追尾事故頻發(fā)。此外，在很多右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn)交通量較大的道路交叉口，未設(shè)置專門的專用車道，造成潛在的安全隱患。

（2）信號(hào)燈控制單一。城市道路交叉口主要通過交通信號(hào)燈控制車輛與行人的快速通過。但在某些路口，信號(hào)燈選用及設(shè)置不合理，從而增加安全隱患，降低通行效率。一是采用兩相位信號(hào)燈控制，過于簡單，易造成左轉(zhuǎn)車輛與對(duì)面直行車輛沖突，無法快速通過；或未設(shè)置右轉(zhuǎn)專屬信號(hào)燈，從而與直行或左轉(zhuǎn)的行人及非機(jī)動(dòng)車碰撞，造成交通事故。二是時(shí)間配置不合理，如黃燈時(shí)間過短，變成紅燈時(shí)車輛還沒通過路口；某些交叉口綠燈時(shí)間安排不妥，一次綠燈僅能允許較少車輛通過。

（3）渠化設(shè)計(jì)不合理。渠化設(shè)計(jì)是平面交叉口設(shè)計(jì)的重中之重，通過在交叉口進(jìn)口處進(jìn)行分流緩解交通擁堵的壓力。但在很多城市車流量較大的地方，尤其是舊城區(qū)，渠化設(shè)計(jì)不合理甚至并未進(jìn)行渠化分流，導(dǎo)致無法適應(yīng)目前或未來交通通行要求。在該類型交叉口處，行人及非機(jī)動(dòng)車混亂無序，機(jī)動(dòng)車不得不放慢車速，進(jìn)一步導(dǎo)致交通堵塞嚴(yán)重。

（4）其他問題。此外，城市道路交叉口中還存在許多其他問題。如受到城市地形和建筑物的影響，交叉口幾何構(gòu)造不合理。緣石轉(zhuǎn)彎半徑過大，導(dǎo)致交叉口面積過大，車輛通行距離和時(shí)間變長，車輛沖突點(diǎn)增多，造成潛在的安全隱患。有些道路兩個(gè)交叉口之間距離過小，機(jī)動(dòng)車輛需頻繁制動(dòng)，導(dǎo)致耗能增加及尾氣排放嚴(yán)重。非機(jī)動(dòng)車道太窄或緣石坡度過高，也會(huì)造成非機(jī)動(dòng)車道擁擠和行人的不便。

3 市政道路交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)原則及策略

3.1 交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)原則

交叉口的交通組織設(shè)計(jì)應(yīng)在充分調(diào)研道路地形地貌、行人及車流量、路網(wǎng)規(guī)劃等因素和實(shí)地考察的情況下，全面考慮人、車、路、環(huán)境四個(gè)要素，設(shè)計(jì)出使行人及車輛安全且快速通過的道路平面交叉口。同時(shí)確保遵循以下設(shè)計(jì)原則。

3.1.1 交通分離

通過信號(hào)相位把控、劃分交通標(biāo)志標(biāo)線等措施明確路權(quán)，使得不同流向及各自流向的人、非、機(jī)分離，提高通行效率，盡量避免發(fā)生交通沖突。

3.1.2 交通連續(xù)

駕駛員在進(jìn)行行車活動(dòng)時(shí)，盡量在時(shí)間、空間上不產(chǎn)生間斷情況。也就是保證直行車輛不變換方向，標(biāo)準(zhǔn)路段上的行車道要對(duì)應(yīng)著路口直行導(dǎo)向車道；同時(shí)為保證車流通過路口時(shí)是連續(xù)的，路口進(jìn)口導(dǎo)向車道要對(duì)應(yīng)出口車道。并且將信號(hào)燈設(shè)置為“綠波帶”形式，從而將交通活動(dòng)過程在時(shí)間上實(shí)現(xiàn)連續(xù)。此原則為秩序管理的基本保證。

3.2 交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)策略

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時(shí)應(yīng)切實(shí)踐行人性化理念，在保證行人及車輛的安全情況下，提高交叉口車輛的通行效率，避免出現(xiàn)交通事故?；诖?，提出幾下幾點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)思路。

3.2.1 渠化設(shè)計(jì)

渠化是上文提到的交通分離的一種措施，要求對(duì)行人、車輛進(jìn)行引導(dǎo)、隔離，使交通實(shí)體得以互不干擾且安全有序。其目的主要是將各類交通流按其性質(zhì)特點(diǎn)的不同限制在特定車道內(nèi)，減少交織干擾。若采用設(shè)置交通島進(jìn)行渠化，往往可將停車線前移，同時(shí)不規(guī)則路口可通過交通島盡量調(diào)整，使其趨于正交，有效減小了通過交叉口的距離；增加進(jìn)出口車道的數(shù)量，匹配相交路段的通行能力，調(diào)節(jié)和控制區(qū)域交通流量。常見的渠化設(shè)計(jì)方法有設(shè)置交通島、劃分交通標(biāo)志標(biāo)線。接下來進(jìn)行具體介紹。

（1）設(shè)置交通島。設(shè)置交通島是渠化設(shè)計(jì)的有效方法之一。在交叉口附近設(shè)置交通島可以對(duì)右轉(zhuǎn)向車輛進(jìn)行提前分流，并向前移動(dòng)停車線，使交通活動(dòng)軌跡更加順暢；還可作為行人和非機(jī)動(dòng)車過街的安全島，使其減少受機(jī)動(dòng)車的干擾。交通島可以緩解交叉口擁堵現(xiàn)象，但在道路設(shè)計(jì)時(shí)要避免其帶來的不足。比如應(yīng)因地制宜，不能因?yàn)榻煌◢u的優(yōu)勢而設(shè)置過多，從而增加路口混亂；設(shè)計(jì)面積也應(yīng)綜合考慮，太小則沒有實(shí)際用處，過大導(dǎo)致交叉口面積增加，縮短兩個(gè)交叉口間距離。在設(shè)計(jì)用于道路綠化時(shí)，不宜種植較高的花草或樹木，以免對(duì)駕駛員視線有干擾。

（2）劃分交通標(biāo)志標(biāo)線。設(shè)計(jì)及完善交通標(biāo)準(zhǔn)線也是渠化設(shè)計(jì)中最常使用的方法之一?？梢允柜{駛員和行人通過交叉口時(shí)遵守秩序。主要作用是使參與者了解通行權(quán)利，指示禁止、限制通行等情況，是保證使用者安全、高效通過路口的基礎(chǔ)交通設(shè)施。

3.2.2 交叉口行人過街設(shè)計(jì)

目前的城市發(fā)展交通理念開始由“以車為本”向“以人為本”轉(zhuǎn)變，考慮到行人在路口的安全通過，一般設(shè)置人行橫道、二次過街和安全島設(shè)施。

應(yīng)設(shè)計(jì)車道渠化與行人過街設(shè)施互相配合：人行橫道線與停車線的距離不能太小，一般間距為2 m；在拓寬交叉口時(shí)也要減少對(duì)行人的影響，對(duì)于必須進(jìn)行拓寬的情況，一般進(jìn)車道宜采用3.25 m，不宜小于3 m；若人行橫道的長度大于16 m時(shí)，應(yīng)在中間位置設(shè)置行人二次過街安全島，寬度不小于1.5 m ；在進(jìn)口車道同時(shí)設(shè)置非機(jī)動(dòng)車道情況下，路緣石轉(zhuǎn)彎半徑一般為5 m，同時(shí)應(yīng)使用限速和靜化措施減少安全事故的發(fā)生。

3.2.3 交通信號(hào)控制

與上述渠化內(nèi)容不同的是，控制交通信號(hào)是在時(shí)間角度減少交叉口的沖突點(diǎn)，使交叉口使用者安全、有秩序地通過，提高交叉口的通行能力。交通信號(hào)控制包括了信號(hào)相位設(shè)計(jì)和交通信號(hào)配時(shí)兩方面。

（1）信號(hào)相位設(shè)計(jì)。所謂信號(hào)相位即為在同一信號(hào)周期內(nèi)，針對(duì)不同方向的交通流，給予相應(yīng)的放行時(shí)間。信號(hào)燈相位設(shè)置應(yīng)與信號(hào)燈配時(shí)設(shè)置互相協(xié)調(diào)。信號(hào)燈相位設(shè)置要參考交叉口渠化條件和交通量大小。一般來說，對(duì)于不同方向不產(chǎn)生交通沖突的車流量可以配置在同一個(gè)相位，以提高通行效率。

（2）交通信號(hào)配時(shí)。目前，我國主要使用Webster 配時(shí)方法，但該模型考慮因素不全，并且受交通流量影響較大，因此使用具有一定的局限性。所以建立一個(gè)基于延誤時(shí)間、停車次數(shù)、周期時(shí)長和信號(hào)相位等參數(shù)的多目標(biāo)配時(shí)優(yōu)化模型為后續(xù)研究的重中之重。

4 交叉口優(yōu)化實(shí)例

4.1 背景概述

選取廊坊市永清縣廊霸線與櫻花路交叉口節(jié)點(diǎn)作為實(shí)例分析。廊霸線定位為城市快速路，是連通大興機(jī)場臨空經(jīng)濟(jì)區(qū)的科技創(chuàng)新區(qū)、老城區(qū)、渠東新區(qū)、工業(yè)新區(qū)、浙商新區(qū)地塊，是區(qū)域內(nèi)重要的交通渠道；櫻花路為規(guī)劃次干路，同時(shí)承擔(dān)著區(qū)域內(nèi)部組團(tuán)、地塊間交通聯(lián)系，其運(yùn)行質(zhì)量直接關(guān)系到城區(qū)內(nèi)部道路交通能否實(shí)現(xiàn)順暢通行。優(yōu)化改善該交叉口節(jié)點(diǎn)對(duì)改善永清縣工業(yè)園區(qū)內(nèi)部的交通狀況有著十分積極的作用。

圖1 路口現(xiàn)狀

該路口現(xiàn)狀廊霸路（西側(cè)）進(jìn)口方向包括一條直左車道和一條直右車道，廊霸路（東側(cè)）進(jìn)口車道方向布置有一條直左車道、一條直行車道和一條直右車道；櫻花路（北側(cè)）進(jìn)口車道布置為一條直左車道和一條直右車道，櫻花路（南側(cè)）進(jìn)口車道有兩條左轉(zhuǎn)車道和一條直右車道。為了進(jìn)一步了解該交叉口的設(shè)計(jì)缺陷，完善交叉口設(shè)計(jì)，文章選取了天氣晴朗的工作日的晚高峰對(duì)該交叉口進(jìn)行現(xiàn)狀車流量調(diào)查，主要調(diào)查內(nèi)容包括對(duì)交叉口各個(gè)方向的機(jī)動(dòng)車（包括大型客車和貨車）流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。數(shù)據(jù)采集以人工觀測為主攝影法為輔的方法。將調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分類整理如下表1所示。

表1 交通量統(tǒng)計(jì)

4.2 現(xiàn)狀問題

（1）通過交叉口交通量調(diào)查發(fā)現(xiàn)，道路東西方向機(jī)動(dòng)車流量較大，但是左右轉(zhuǎn)車輛無單獨(dú)路權(quán)，增加了機(jī)動(dòng)車候車時(shí)間，影響了通行效率，交叉口面積較大，綠燈時(shí)間的利用率低；（2）該平面交叉口為畸形交叉口，非垂直交叉，幾何線性差，車輛行駛軌跡不順暢；（3）南側(cè)轉(zhuǎn)角半徑大，導(dǎo)流島面積大，路口整體協(xié)調(diào)性低；（4）交叉口的部分標(biāo)志標(biāo)線模糊不清，而且缺少交通標(biāo)志牌；（5）交叉口慢行系統(tǒng)問題顯著，目前該交叉口尚未設(shè)置人行道，但經(jīng)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)確有行人出行需求，行人和非機(jī)動(dòng)車共行一道，形成極大的安全隱患。

4.3 改善方案

4.3.1 完善交叉口交通標(biāo)識(shí)

對(duì)于該交叉口現(xiàn)狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)，缺少較多的交通指示牌且部分標(biāo)志標(biāo)線模糊不清，需要在人行橫道交匯處設(shè)置指示牌，提醒駕駛員減速慢行；完善道路標(biāo)志標(biāo)線，完善機(jī)動(dòng)車道左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、直行指示牌。

4.3.2 提升路口協(xié)調(diào)性

調(diào)整南北道路線型，提高行駛軌跡的通暢性，減小南側(cè)路口轉(zhuǎn)彎半徑，在北側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè)新的導(dǎo)流島，調(diào)整南側(cè)兩個(gè)導(dǎo)流島面積，在提前分流右轉(zhuǎn)交通流的同時(shí)，將停車線提前，縮小路口范圍，提升路口整體協(xié)調(diào)性?？紤]遠(yuǎn)期規(guī)劃，將人、非出行分隔是十分必要的，導(dǎo)流島的存在也可作為行人二次過街的安全駐足島使用，提高了行人安全性。

機(jī)動(dòng)車道布置如下：東西向進(jìn)口車道設(shè)置一條左轉(zhuǎn)車道、三條直行車道和一條右轉(zhuǎn)車道；南向進(jìn)口車道布置兩條左轉(zhuǎn)車道、一條直行車道和一條右轉(zhuǎn)車道；北向進(jìn)口車道布置一條左轉(zhuǎn)車道、一條直行車道和一條直右車道。

圖2 方案展示

5 結(jié)語

隨著我國城市建設(shè)的飛速前進(jìn)，機(jī)動(dòng)車數(shù)量與日俱增，不僅出現(xiàn)大范圍交通擁堵現(xiàn)象，還造成行車安全事故頻發(fā)，而這種現(xiàn)象也制約著城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展。平面交叉口作為城市路網(wǎng)的主要組成部分之一，路況較為復(fù)雜，是道路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。目前我國平面道路交叉口主要有車道劃分?jǐn)?shù)量不合理、交通信號(hào)燈配時(shí)設(shè)置存在問題、渠化設(shè)計(jì)不合理等問題。因此對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)是規(guī)避交通安全事故、提高道路通行效率的重要方法之一。以廊坊市永清縣廊霸線與櫻花路交叉口為實(shí)例，實(shí)地考察，結(jié)合車流量和交叉口類型等具體情況，從增加交通標(biāo)志、增加渠化設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行優(yōu)化。文章通過對(duì)平面道路交叉口現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)優(yōu)化內(nèi)容進(jìn)行論述，以期為以后道路交叉口設(shè)計(jì)提供幫助。