唐曉輝，呂麥霞，潘 鑫，趙偉忠，李振輝

（西安市政設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安710068）

0 引 言

由于環(huán)形交叉口交通組織相對簡單，便于塑造城市景觀，因此在城市開發(fā)初期，或者在城市外圍高速出入口附近，在交通量不大的情況下，采用環(huán)形交叉口交通組織形式較為多見。

隨著城市的發(fā)展、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化以及交通量的增加，環(huán)形交叉口的一些缺陷開始顯現(xiàn)。由于環(huán)形交叉口一般不設(shè)置交通管制，因此往往會造成更多的沖突點。如：三路交叉口沖突點為3 個；十字路口沖突點為16 個；五路交叉口沖突點達到45 個，其中交織沖突點有15 個，交叉沖突點有30 個[1]。此外，環(huán)形交叉口除了有機動車沖突點外，還有機動車與非機動車、機動車與行人之間的相互干擾，導(dǎo)致繞城出入口通行效率低下，且交通安全難以保證。本文對現(xiàn)狀環(huán)形交叉口交通特性進行分析，根據(jù)路網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)情況，近期對高速出入口地面五路環(huán)形交叉口進行改造提升，遠期結(jié)合快速路建設(shè)對其進行立交改造。

1 項目背景

曲江大道轉(zhuǎn)盤交叉口（以下簡稱“轉(zhuǎn)盤交叉口”）位于西安市曲江新區(qū)中部，是由曲江大道、曲江池北路、南三環(huán)東西方向輔路、曲江高速出入口構(gòu)成的一個五路環(huán)形交叉口（見圖1），是西安市東南方向?qū)ν饨煌ǖ闹匾?jié)點。現(xiàn)狀交叉口采用雙重信號控制環(huán)形交叉口方式來進行交通組織。隨著交叉口北進口上游道路快速路西延路高架橋的建成通車、轉(zhuǎn)盤節(jié)點周邊區(qū)域的開發(fā)成熟以及區(qū)域景點活動的增強，本來運行不暢的交叉口變得更為擁堵。因此，在此基礎(chǔ)上提出改造曲江大道轉(zhuǎn)盤交叉口。圖2 為項目區(qū)域節(jié)點規(guī)劃示意圖。

圖1 現(xiàn)狀交叉口路網(wǎng)圖

圖2 項目區(qū)域節(jié)點規(guī)劃示意圖

2 現(xiàn)狀調(diào)查與分析

2.1 轉(zhuǎn)盤交叉口道路設(shè)施及周邊用地現(xiàn)狀

該轉(zhuǎn)盤交叉口為不規(guī)則五路交叉口，其轉(zhuǎn)盤半徑為75 m，交織段長度為90～120 m，交織段寬度為13～20 m。曲江大道為城市路基段快速路，紅線寬80 m，雙向6 車道，與西延路高架相連接，為西安市快速路二環(huán)與三環(huán)連接線。南三環(huán)為城市快速路，紅線寬度70 m，主路雙向4 車道，上跨曲江大道轉(zhuǎn)盤交叉口，地面輔路為雙向6 車道。曲江池北路為城市次干路，紅線寬30 m，雙向5 車道。三兆路為城市次干路，紅線寬30 m ，雙向4 車道，與曲江高速出入口共同組成交叉口南進口。道路最小夾角由曲江池北路與南三環(huán)構(gòu)成，為30.9°；最大夾角由曲江大道與南三環(huán)構(gòu)成，為112°。

轉(zhuǎn)盤交叉口十字周邊用地種類較多，有大型住宅、商鋪、幼兒園、武警倉儲、市政設(shè)施以及規(guī)劃綠地等多類用地。

2.2 流量調(diào)查與分析

轉(zhuǎn)盤交叉口改造前，對現(xiàn)狀最不利情況晚高峰交通流量進行了調(diào)查（見表1）。

表1 交叉口晚高峰交通流量調(diào)查統(tǒng)計表 單位：pcu/h

（1）轉(zhuǎn)盤交叉口進口道晚高峰總交通流量為10 607 pcu/h，根據(jù)信號控制環(huán)形交叉口設(shè)計通行能力分析[2]，計算轉(zhuǎn)盤交叉口最大通行能力為9 600 pcu/h，晚高峰小時飽和度為1.10，晚高峰交叉口擁堵，南、北進口排隊長度在1 km 以上。

（2）平面環(huán)形交叉口的通行能力較低，一般不適用快速路和主干路的交叉口。當(dāng)進入交叉口的混行交通流量超過2 700 pcu/h，或者交叉口任何一個交織路段的交通流量超過1 400 pcu/h 時，不易采用平面環(huán)形交叉[3]。進入現(xiàn)狀轉(zhuǎn)盤交叉口的混行交通流量和各交織路段交通流量遠遠超過2 700 pcu/h 及1 400 pcu/h，現(xiàn)有的信號燈只是為了在高峰時間段不讓交織流“鎖死”該節(jié)點。

（3）轉(zhuǎn)盤交叉口進口道晚高峰總交通流量為10 607 pcu/h，其中：直行交通流量為5 430 pcu/h，占總交通流量的51.20%；左轉(zhuǎn)交通流量為3 180 pcu/h，占總交通流量的29.98%。主流交通方向為南北向直行和東進口、北進口左轉(zhuǎn)方向。

（4）轉(zhuǎn)盤交叉口所處的城市高速出入口位置，貨車比例相對較高，占總交通流量的11%。

（5）轉(zhuǎn)盤交叉口行人過街和非機動車交通需求量相對較小，高峰小時最大截面交通流量在北進口曲江大道人行橫道，最大量為206 人次/h。但是，由于轉(zhuǎn)盤半徑較大，且人行橫道靠近轉(zhuǎn)盤，因此部分人行橫道處于轉(zhuǎn)盤車輛交織區(qū)域，行人過街距離長，不利于交通安全。

（6）轉(zhuǎn)盤交叉口周邊共有公交?？空军c4 個，?？空军c全部為直線式，有3 條公交線路，公交換乘需求較小。

綜上，北進口曲江大道連接線西延路高架的修建完成以及南進口高速出入口ECT（電子不停車收費系統(tǒng)）的改造提升，導(dǎo)致南北進口車流量激增，使得原本運行效率不高的轉(zhuǎn)盤交叉口交通壓力更大（見圖3、圖4）。

圖3 轉(zhuǎn)盤交叉口改造之前交通流量圖（單位：pcu/h）

圖4 轉(zhuǎn)盤交叉口改造之前交通擁堵圖

3 交通改善思路

根據(jù)路網(wǎng)節(jié)點規(guī)劃，節(jié)點規(guī)劃為一處互通式立交。由于轉(zhuǎn)盤交叉口連接高速出入口，并且目前附近再無高速出入口，若倉促進行互通式立交建設(shè)，進出城交通難以分流，勢必加劇該節(jié)點交通擁堵，進而由節(jié)點擁堵發(fā)展為區(qū)域性路網(wǎng)擁堵。因此，在節(jié)點改造時，采取近、遠期相結(jié)合的方式：近期，將轉(zhuǎn)盤交叉口改造為信號燈十字交叉口，提高其通行能力，同時規(guī)劃修建節(jié)點東側(cè)2 km 處的金花南路高速出入口；遠期，在金花南路高速出入口修建完成后，可以對高速出入口交通流量進行分流時，再進行該節(jié)點互通式立交升級改造。

改善思路如下：

（1）合理組織交通流線，簡化相交道路數(shù)，五路相交變四路相交，轉(zhuǎn)盤交叉口變十字交叉口，采用信號燈控制以減少交通沖突點，按照匹配原則合理確定車道數(shù)。

（2）設(shè)置導(dǎo)流島，縮短交叉口通行距離，提升通行效率，同時保障行人及非機動車通行安全。

4 交通改善設(shè)計

4.1 方案設(shè)計

設(shè)計方案將轉(zhuǎn)盤交叉口改為十字平交，原五路交叉優(yōu)化調(diào)整為四路交叉，弱化南三環(huán)西側(cè)地面輔路功能。十字交叉主體為：南北向——曲江大道- 曲江高速出入口；東西向——曲江池北路- 南三環(huán)（東）。南三環(huán)西出口地面輔路出口取消，進入南三環(huán)的西向車流需要經(jīng)過片區(qū)路網(wǎng)繞行；曲江池北路進口道車輛進入交叉口時，右轉(zhuǎn)車輛采用信號燈控制進入收費站，左轉(zhuǎn)車輛與南三環(huán)西輔路進口道左轉(zhuǎn)車輛一起采用信號燈控制。

對十字交叉口進行導(dǎo)流島渠化設(shè)計，右轉(zhuǎn)車輛提前分流。交叉口進口道總車道數(shù)為44 個，出口道總車道數(shù)為26 個（見表2）。轉(zhuǎn)盤交叉口交通組織改造為十字信號燈控制，其交通組織變化較大，并且進口車道數(shù)較多，考慮到以上因素，在進行交通安全設(shè)施設(shè)計上，標(biāo)志、標(biāo)線都設(shè)計為三級誘導(dǎo)信息提醒。圖5、圖6 分別為改造完成之后的效果圖和部分交通設(shè)施圖。

表2 改造后交叉口進、出口車道數(shù)統(tǒng)計表 單位：條

圖5 改造完成后效果圖

圖6 改造后部分交通設(shè)施圖

4.2 微觀交通仿真

根據(jù)現(xiàn)狀交通調(diào)查情況，結(jié)合道路交通設(shè)計方案，特別是交叉口進口道設(shè)計，采用交通信號協(xié)調(diào)及配時設(shè)計軟件SYNCHRO 對信號燈進行配時。交叉口信號配時采用4 個相位：第1 相位為南北直行，時長60 s；第2 相位為南北左轉(zhuǎn)，時長30 s；第3 相位為東西直行，時長35 s；第4 相位為東西左轉(zhuǎn)，時長35 s。周期共160 s，以南北向為主流向。

采用交通仿真軟件VISSIM 對改造后的交叉口進行仿真分析（見圖7），模型采用車輛換道模型。交叉口北進口車輛通行最大延誤由300 s 縮短為120 s，最大排隊長度由1 000 m 縮短為110 m。交叉口西進口、東進口、南進口服務(wù)水平為F 級，北進口為E級。改造后，交叉口各進口道通行能力有所提高，相比轉(zhuǎn)盤交叉口交通運行情況大有改善，并且交通組織井然有序。

圖7 VIS S IM 交通仿真軟件截圖

5 項目后評價

5.1 改造后交叉口流量

改造完成之后，對交叉口晚高峰交通量進行交通流量統(tǒng)計（見表3）。統(tǒng)計結(jié)果：交叉口晚高峰交通流量為13 005 pcu/h，比改造之前的10 607 pcu/h 提高了22.6%。

表3 改造后晚高峰交通流量統(tǒng)計 單位：pcu/h

5.2 早晚高峰通行情況分析

根據(jù)西安交警大數(shù)據(jù)路況平臺道路通行數(shù)據(jù)，對轉(zhuǎn)盤交叉口改造前后各方向路口擁堵指數(shù)進行分析，選取改造前10 天和改造后10 天進行對比。擁堵指數(shù)是綜合反映道路網(wǎng)暢通或擁堵的概念性指數(shù)值。擁堵指數(shù)取值范圍為0～10，分為5 個級別，即“暢通”“基本暢通”“輕度擁堵”“中度擁堵”“嚴(yán)重擁堵”，數(shù)值越高表明交通擁堵狀況越嚴(yán)重。以下主要選取交叉口上游路段指標(biāo)進行分析。

（1）北進口曲江大道方向，上游路段3.0 km 范圍（見表4）。

表4 北進口上游路段交通改善對比表

（2）南進口繞城高速出入口方向，上游路段0.35 km 范圍（見表5）。

表5 南進口上游路段交通改善對比表

（3）西北口進口曲江池北路方向，上游路段0.6 km范圍（見表6）。

表6 西北口進口上游路段交通改善對比表

（4）東進口南三環(huán)輔路方向，上游路段2.2 km范圍（見表7）。

表7 東進口上游路段交通改善對比表

（5）西南進口南三環(huán)輔路方向，上游路段0.6 km范圍（見表8）。

表8 西南進口上游路段交通改善對比表

根據(jù)西安交警大數(shù)據(jù)路況平臺道路通行數(shù)據(jù)，主要對交叉口上游路段的擁堵指數(shù)和速度進行整體分析。雖然交叉口進口道飽和度及信控延誤數(shù)據(jù)與相關(guān)規(guī)范所采用的數(shù)值有所不同，但仍然可以看出交叉口節(jié)點通行能力的提升對上游路段運行效率的影響，北進口的早高峰和南進口的晚高峰擁堵指數(shù)環(huán)比下降64.64%以上。

6 交叉口改造提升總結(jié)

（1）對現(xiàn)狀交通進行詳細調(diào)查并分析。不管是交通設(shè)計還是后續(xù)仿真，都是在清楚地掌握了現(xiàn)狀交通數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進行的。如果缺少現(xiàn)狀交通數(shù)據(jù)分析，僅憑設(shè)計人員的定性分析，很難進行細化設(shè)計，項目后評價也無從談起。

（2）利用城市智能化設(shè)施，提前做好交通疏導(dǎo)公告。轉(zhuǎn)盤交叉口改造，使此處的交通組織變化較大，交叉口五路交叉變?yōu)樗穆方徊?，南三環(huán)西進口與曲江池北路西進口合并，并且封住了南三環(huán)西出口，較大的交通組織變更需要提前告知出行者。

（3）做好施工期的交通組織，合理安排工期。在城市進出口、區(qū)域關(guān)節(jié)點進行改造時，施工區(qū)域的占道以及施工車輛的進出，在很大程度上影響了原交通通行能力，因此應(yīng)提前考慮施工期交通組織，避免因施工而造成交通擁堵。

（4）交通安全設(shè)施精細化設(shè)計。由于交叉口進口道車道較多，且部分交叉口進口右轉(zhuǎn)方向內(nèi)置，因此需要通過交通標(biāo)志、標(biāo)線進行誘導(dǎo)、指引，最大化消除改造完成初期交叉口通行者駕駛行為障礙問題。

（5）根據(jù)交叉口流量特性分析進行信號燈配時設(shè)計。由于改造交叉口靠近高速出入口，連接快速路，潮汐現(xiàn)象明顯，特別是在周末及假日，因此交叉口信號配時應(yīng)根據(jù)全天交通流量變化進行多時段信號配時。

7 結(jié) 語

五路環(huán)形交叉口改造為信號燈控制十字相交的研究及案列分析已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是在實際設(shè)計中，每個交叉口所處的位置、應(yīng)對的交通問題、區(qū)域交通發(fā)展時態(tài)以及道路條件不盡相同，需要在理論知識的基礎(chǔ)上，結(jié)合交叉口實際情況進行優(yōu)化提升。同時也要認識到，交通組織優(yōu)化提升是一個持續(xù)改進的過程，需要系統(tǒng)地考慮點、線、面之間的動態(tài)發(fā)展交通關(guān)系，只有在靜態(tài)道路基礎(chǔ)設(shè)施穩(wěn)定的情況下，根據(jù)交通需求的變化，實時調(diào)整交通組織，才能設(shè)計出高效安全的交叉口。