劉 霞，祁 健

華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014

道路之間的平面交叉口屬于各種車輛及行人集散地，其設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞直接影響路網(wǎng)正常運(yùn)行。此外，經(jīng)濟(jì)水平的迅速發(fā)展使車輛的增長(zhǎng)速率和交通需求超過(guò)道路的交通供給，加劇了交通供需矛盾，必須對(duì)道路平面交叉口交通進(jìn)行優(yōu)化處理。如果平面交叉口設(shè)計(jì)不當(dāng)可能會(huì)造成嚴(yán)重的交通擁堵現(xiàn)象，甚至造成局部路網(wǎng)的癱瘓[1]。為了提高城市道路的服務(wù)水平，研究平面交叉口優(yōu)化與評(píng)價(jià)方法具有十分重要的工程意義。

1 城市道路平面交叉口優(yōu)化原則

城市道路平交口的優(yōu)化是從宏觀交通組織優(yōu)化和微觀交通組織優(yōu)化入手。宏觀交通組織優(yōu)化要使交通流在時(shí)間上削峰填谷，空間上控密補(bǔ)稀；微觀交通組織優(yōu)化要求道路平面交叉口的信號(hào)控制燈能提高車輛通行效率，同時(shí)采用渠化措施來(lái)利用平交口空閑時(shí)間和空間。

城市平面交叉口的具體優(yōu)化原則如下：（1）交通分離。不同流向、不同種類交通流應(yīng)在各自的空間行駛，如行人不得在機(jī)動(dòng)車道漫步、機(jī)動(dòng)車不得在非機(jī)動(dòng)車道行駛等，以提高道路上通行效率，減少各種類型交通流之間的沖突。（2）交通負(fù)荷均勻。平面交叉口在交通優(yōu)化期間應(yīng)對(duì)車輛展開(kāi)疏導(dǎo)，確保各路段交通壓力不會(huì)達(dá)到峰值，即將交通負(fù)荷較大路口的交通流轉(zhuǎn)移到交通壓力小的路口，盡量使交通負(fù)荷均勻分布，避免某一路段交通壓力過(guò)大而導(dǎo)致?lián)矶?。?）方便交通出行。平交口的交通組織優(yōu)化不能單純地為了方便道路管理，還應(yīng)把方便市民出行當(dāng)作基本原則，由于相同路面范圍內(nèi)，不同類型的交通流對(duì)交通需求是不同的，甚至是相互矛盾的，因此在進(jìn)行平交口交通組織時(shí)，應(yīng)首先弄清楚按照行人、非機(jī)動(dòng)車、機(jī)動(dòng)車的交通需求，并在此基礎(chǔ)上換位思考，分析不同交通流的路權(quán)分配是否合理。（4）動(dòng)靜交通組織結(jié)合。傳統(tǒng)的道路平面交叉口通行資源配置往往是基于靜態(tài)交通組織方案，沒(méi)有考慮到車輛行駛期間路網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)交通流負(fù)荷的變化，也就無(wú)法根據(jù)交通流的流向?qū)Σ煌?jié)點(diǎn)的交通壓力進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，這樣平面交叉口發(fā)生交通擁堵的可能性顯著提高[2]。

2 城市道路平面交叉口的優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 平面交叉口渠化設(shè)計(jì)

城市道路平交口渠化是利用交通標(biāo)志、導(dǎo)流線、交通島等措施來(lái)引導(dǎo)車輛，確保機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人之間不互不干擾。平面交叉口渠化設(shè)計(jì)過(guò)程較復(fù)雜，一般包括三個(gè)階段：交通調(diào)查階段，包括幾何構(gòu)造調(diào)查、交通狀況調(diào)查、信號(hào)配時(shí)調(diào)查；渠化設(shè)計(jì)階段，包括機(jī)動(dòng)車道渠化、非機(jī)動(dòng)車道渠化、人行道渠化等；渠化方案確定階段，該階段主要是判斷渠化方案是否與交通配時(shí)相協(xié)調(diào)[3]。

（1）機(jī)動(dòng)車道渠化。城市道路機(jī)動(dòng)車道的優(yōu)化涉及進(jìn)口車道、出口車道、交叉口內(nèi)部渠化等內(nèi)容。進(jìn)口車道渠化一般是進(jìn)行車道拓寬，具體措施包括外加平行車道、壓縮中央分隔帶等；出口車道渠化應(yīng)盡可能和上游各進(jìn)口道同一相位流入的最大進(jìn)口車道數(shù)相匹配；平面交叉口內(nèi)部渠化通常是利用白色導(dǎo)流線，適用于行駛條件復(fù)雜的交叉口。導(dǎo)流線形式應(yīng)綜合考慮車流量、地形地勢(shì)等因素確定，以避免行駛車輛的軌跡沖突。

（2）非機(jī)動(dòng)車道渠化。城市道路的非機(jī)動(dòng)車道渠化方法包括設(shè)計(jì)自行車右轉(zhuǎn)專用車道、自行車左轉(zhuǎn)二次過(guò)街、停車線前移等。①自行車右轉(zhuǎn)專用車道：如果非機(jī)動(dòng)車道上，右轉(zhuǎn)自行車數(shù)量較多，且平交口的用地范圍受到限制時(shí)，可設(shè)計(jì)一條右轉(zhuǎn)車道專供自行車通行，以降低平面交叉口內(nèi)機(jī)非沖突的可能性。②自行車左轉(zhuǎn)二次過(guò)街：左轉(zhuǎn)的自行車特別容易干擾機(jī)動(dòng)車的通行，此時(shí)可在非機(jī)動(dòng)車進(jìn)口道前設(shè)計(jì)左轉(zhuǎn)非機(jī)動(dòng)車等候區(qū)，以確保待左轉(zhuǎn)的自行車可以直行過(guò)街，待下一綠燈信號(hào)亮?xí)r，再直行過(guò)街一次，最終穿越平面交叉口。③停車線前移：自行車通常起步快、騎行人員著急穿過(guò)交叉口。鑒于此，可把自行車停車線向前移動(dòng)一定的距離，如圖1所示。該方法不僅能減小綠燈初期自行車對(duì)機(jī)動(dòng)車行駛的影響，還能避免自行車在平面交叉口內(nèi)滯留，從而提高城市道路平交口的通行能力和服務(wù)水平。

圖1 非機(jī)動(dòng)車道自行車線前移

（3）行人渠化。在相同的信號(hào)指示燈作用下，由于行人性別、年齡不同，行人進(jìn)入平交口后時(shí)間也有一定的差異，這可能導(dǎo)致行人在綠燈結(jié)束后無(wú)法通過(guò)平面交叉口，此時(shí)機(jī)動(dòng)車可能對(duì)行人產(chǎn)生傷害，并誘發(fā)交通事故[4]。此時(shí)可設(shè)計(jì)行人二次過(guò)街設(shè)施，即在道路中央設(shè)置安全島，以確保無(wú)法及時(shí)通過(guò)平面交叉口的行人在安全島躲避，直到下一次綠燈亮起通過(guò)交叉口。

2.2 平面交叉口信號(hào)燈控制

交叉口的信號(hào)控制內(nèi)容包括信號(hào)相位和信號(hào)配時(shí)兩方面，其中信號(hào)相位方案是信號(hào)配時(shí)的前提，信號(hào)配時(shí)是信號(hào)控制的最終目標(biāo)。

（1）信號(hào)相位方案。道路平面交叉口信號(hào)相位設(shè)計(jì)既要考慮不同相位間的組合，又要確保相位之間有序銜接，優(yōu)化時(shí)需注意的要點(diǎn)如下：第一，不同相位之間盡量保持時(shí)間上的連續(xù)性；第二，直行相位和左轉(zhuǎn)相位不宜與另一方向的直行相位和左轉(zhuǎn)相位相接；第三，如果拓寬車道進(jìn)口左轉(zhuǎn)車輛多，宜選擇先左轉(zhuǎn)后直行的相序，如果直行車輛多，宜選擇先直行后左轉(zhuǎn)的相序；第四，左轉(zhuǎn)與直行軌跡長(zhǎng)度不等的車道，應(yīng)避免相位尾首過(guò)渡時(shí)段車輛在交叉口擁堵。

（2）信號(hào)配時(shí)。目前，道路平面交叉口信號(hào)配時(shí)主要基于webster信號(hào)模型，受交通量干擾程度大。交通量過(guò)小時(shí)信號(hào)配時(shí)周期短，影響行車安全性。交通量過(guò)小時(shí)信號(hào)配時(shí)周期長(zhǎng)，行車等候時(shí)間長(zhǎng)，使得平面交叉口通行效果差。同時(shí)，webster信號(hào)模型考慮的因素不夠全面，僅以車輛延誤最小為指標(biāo)，配時(shí)效果還可以進(jìn)一步優(yōu)化。鑒于此，筆者基于延誤時(shí)間、停車次數(shù)、周期時(shí)長(zhǎng)等參數(shù)提出一種多目標(biāo)配時(shí)優(yōu)化模型，并利用Matlab軟件中的粒子群優(yōu)化算法對(duì)其進(jìn)行求解，具體工作步驟如圖2所示。

圖2 信號(hào)配時(shí)優(yōu)化模型

3 層次分析法在平面交叉口評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

（1）評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇。影響道路平交口安全性因素較多，將全部因子作為其安全評(píng)價(jià)指標(biāo)是不現(xiàn)實(shí)的，應(yīng)重視主要因素，次要因素忽略不計(jì)，這樣才能平衡平交口安全評(píng)價(jià)工作量和評(píng)價(jià)成本。道路平交口安全性的基本評(píng)價(jià)指標(biāo)可劃分成客體因素和主體因素兩類，具體如表1所示。

表1 平面平交口評(píng)價(jià)指標(biāo)分類

（2）評(píng)價(jià)方法。道路平交口的設(shè)計(jì)效果評(píng)價(jià)可采用層次分析法。該方法需要先將平面交叉口安全性分解成若干個(gè)指標(biāo)，再邀請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域的專家對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)賦予相應(yīng)的權(quán)重，并建立評(píng)價(jià)指標(biāo)判斷矩陣。判斷矩陣受主觀因素影響大，需要開(kāi)展一致性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)公式如下：

式中：λmax為判斷矩陣的最大特征根；n為判斷矩陣階數(shù)；CI為一致性指標(biāo)，當(dāng)CI≤0.1時(shí)，可認(rèn)定判斷矩陣具有良好的一致性。

4 結(jié)論

文章在分析城市道路平面交叉口優(yōu)化原則的基礎(chǔ)上，探討了平交口渠化、信號(hào)控制及評(píng)價(jià)方法，主要得到了以下結(jié)論：（1）城市道路平面交叉口優(yōu)化時(shí)應(yīng)堅(jiān)持交通分離、交通負(fù)荷均勻、方便出行、動(dòng)靜交通組織結(jié)合等原則，并對(duì)優(yōu)化方案開(kāi)展技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性對(duì)比。（2）道路平面交叉口渠化設(shè)計(jì)可劃分成交通調(diào)查階段、渠化設(shè)計(jì)階段、渠化方案確定階段等，渠化內(nèi)容包括機(jī)動(dòng)車道渠化、非機(jī)動(dòng)車道渠化、行人渠化等。（3）平面交叉口的信號(hào)控制包括信號(hào)相位和信號(hào)配時(shí)兩方面，可采用粒子群優(yōu)化算法求解。（4）城市道路平面交叉口評(píng)價(jià)指標(biāo)分為客體因素和主體因素兩種，評(píng)價(jià)方法可采用層次分析法。