譚愷靈,周玥瑞

[昆明市政工程設(shè)計研究院（集團(tuán)）有限公司,云南 昆明 650000]

0 引言

城市道路交叉口交通組織需要遵循安全合理、可行實用的原則，因此一般在設(shè)計和管理階段都采用固定的幾類方式，包括擴(kuò)寬進(jìn)口車道、車道渠化、信號控制等。但隨著城市交通的快速發(fā)展，道路交叉口的壓力也在不斷增大，這幾類措施往往由于針對性不強(qiáng)，在路口實際運(yùn)行的過程中會存在一定的資源浪費(fèi)。因此近年來我國各大城市都在逐步推行路口精細(xì)化改善工作，待轉(zhuǎn)待行區(qū)、借道左轉(zhuǎn)、非機(jī)動車蓄水池、信號相位疊加等都是針對單個路口采取的精細(xì)化改善措施。

1 T型交叉口常見組織形式

T型交叉口常見組織形式除了“全方向放行”和“次路右進(jìn)右出”兩種外，還出現(xiàn)了“左轉(zhuǎn)遠(yuǎn)引調(diào)頭”的交通組織形式。不管是哪種交通組織，其核心都是在合理利用交叉口資源的前提下，通過在時間或空間上消除沖突點(diǎn)，以盡可能減少延誤，提升通行效率。

“全方向放行”根據(jù)相交道路等級和交叉口流量來確定信號控制或是讓行控制，近年來在路口精細(xì)化設(shè)計的理念下，還出現(xiàn)了借道左轉(zhuǎn)[1]、可變車道等渠化形式。通過配合信號相位實現(xiàn)路口車行空間的最大利用率。詳見圖1。

圖1 全方向放行示意圖

“次路右進(jìn)右出”主要應(yīng)用在相交道路等級差距較大，路口轉(zhuǎn)向需求較小的交叉口。左轉(zhuǎn)交通流通過前后調(diào)頭點(diǎn)繞行實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。這種交通組織的路口通行效率較高，但其交通壓力將傳遞至前后路段路口，所以一般應(yīng)用在主干路與支路形成的T型口。詳見圖2。

圖2 次路右進(jìn)右出示意圖

“左轉(zhuǎn)遠(yuǎn)引調(diào)頭”則是上述兩類組織形式的折中處理，即通過禁止主路左轉(zhuǎn)，改為前行后調(diào)頭繞行的形式。這種類型的交通組織在一定程度上提升了路口的通行效率，但也存在人行過街信號相位與機(jī)動車相位沖突，以及主路非機(jī)動車無法左轉(zhuǎn)的問題。詳見圖3。

圖3 左轉(zhuǎn)遠(yuǎn)引調(diào)頭示意圖

2 沖突點(diǎn)分析

T型交叉口的沖突點(diǎn)主要集中在車輛直行與轉(zhuǎn)向流線之間、車行流線與人行過街流線之間，在日常交通管理過程中主要依靠信號燈控制，從時間上進(jìn)行消除。但行人過街相位如果結(jié)合機(jī)動車相位進(jìn)行設(shè)置，則無法完全消除沖突點(diǎn)，而單獨(dú)設(shè)置人行過街相位又將產(chǎn)生較大的路口延誤。

程藍(lán)星通過VISSIM仿真對T型交叉口進(jìn)行分析后認(rèn)為，可以通過渠化和信號相位配合，將車行流線沖突點(diǎn)產(chǎn)生的延誤降低，在次路左轉(zhuǎn)占比50%～90%的情況下，合理配比左右轉(zhuǎn)車道可將延誤控制在一個可接受的范圍（一般在24～85 s之間）[2]內(nèi)。高彥生通過研究T型口人行橫道設(shè)置對路口通行效率的影響，認(rèn)為當(dāng)路口經(jīng)常處于超飽和狀態(tài)時，可以取消主路右轉(zhuǎn)次路一側(cè)的橫向過街來減少路口沖突點(diǎn)。這種方式對行人過街的延誤影響很小，且可以通過進(jìn)一步將提車線提前以縮小交叉口范圍，從而提升路口車輛的通行效率[3]。張衛(wèi)華針對路口遠(yuǎn)引掉頭的適用條件和延誤分析表明，這種組織方式在主路直行流量大的路口降低延誤效果明顯，但同樣需要取消主路右轉(zhuǎn)次路一側(cè)的橫向過街，才能發(fā)揮這種組織的優(yōu)勢[4]。

通過對T型交叉口的交通組織沖突點(diǎn)的分析可以得出，三相位的交通組織是沖突點(diǎn)最少、安全性最高的形式，也是T型交叉口通常采用的形式，但這種形式的高峰期延誤往往較大。所以對“全方向放行”的T型路口進(jìn)行精細(xì)化改善，是減少延誤、提升通行效率的一個重要方式。

幾種交通組織類型的沖突點(diǎn)和影響延誤的主要因素可參考表1。

表1 T型口交通沖突點(diǎn)及延誤分析

3 精細(xì)化改善措施

3.1 改善思路

要有效提升路口通行效率，就需要合理減少路口沖突點(diǎn)。所以針對“全方向放行”T型路口的精細(xì)化改善思路，就是增加車輛通行的有效時間，并從空間上避免沖突點(diǎn)的再次形成。具體形式為通過疊加信號相位提升交叉口綠信比，同時取消一側(cè)地面過街，增加路口待轉(zhuǎn)待行區(qū)，對交叉口進(jìn)行精細(xì)化改善。

3.2 交通組織改善

根據(jù)精細(xì)化改善思路，具體的交通組織改善措施包括以下三點(diǎn)：

（1）取消主路右轉(zhuǎn)次路方向一側(cè)的人行過街，并將停車線前移，在不影響次路左轉(zhuǎn)流線的區(qū)域設(shè)置階梯狀停止線。

（2）次路增加左轉(zhuǎn)待行區(qū)，結(jié)合路口流量設(shè)置獨(dú)立右轉(zhuǎn)或左右轉(zhuǎn)共用車道。

（3）主路左轉(zhuǎn)次路方向增加非機(jī)動車左轉(zhuǎn)待行區(qū)和非機(jī)動車左轉(zhuǎn)信號燈。詳見圖4。

圖4 交通組織改善前后對比

3.3 信號相位改善

信號相位改善考慮通過疊加相位形式，在總周期不變的前提下在主路左轉(zhuǎn)相位中疊加直行相位，增加主路方向直行的綠信比，提升直行通過能力。

3.3.1 常規(guī)三相位信號設(shè)計

全方向放行的T型交叉口三相位信號配時方案一般采用經(jīng)典的Webster配時法。詳見圖5。

圖5 三相位配時示意圖

（1）最佳周期時長C0：

式中，L——周期總損失時間（s）；yi——第i相位關(guān)鍵流率比，計算公式：

式中，qi——第i相位關(guān)鍵車流量；Si——第i相位關(guān)鍵車道飽和流率。

（2）各相位綠燈時長gi：

3.3.2 疊加相位信號設(shè)計

疊加相位考慮將相位二和相位三進(jìn)行疊加，可疊加的綠燈時長為gs：

式中，g3——相位三（主路左轉(zhuǎn)）綠燈時長（s）；tb3——相位三期間非機(jī)動車通過路口所需的時間（s）；th3——相位三期間行人通過路口所需的時間（s）。

一般T型交叉口行人過路口的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非機(jī)動車，為了保證行人的過街，會將綠燈時長g3設(shè)置大于th3。所以在交通量較大的路口通過取消相位三的行人過街，將其歸并到相位一統(tǒng)一過街，可最大程度設(shè)置疊加相位。上述公式可簡化為：

式中，lb——非機(jī)動車啟動損失時間（s）。

即在保證路口等待的左轉(zhuǎn)非機(jī)動車能夠正常通過路口的條件下，將相位三中剩余的時間提供給直行車輛通行。新增的主路左轉(zhuǎn)方向非機(jī)動車信號燈則按照疊加相位的綠燈時長，對左轉(zhuǎn)非機(jī)動車進(jìn)行控制。疊加后的信號配時方案詳見圖6。

圖6 疊加相位配時示意圖

4 路口改善案例

4.1 路口概述

該次案例路口選擇為昆明市前興路—綠蔭大道路口，該路口為T型交叉口，位于昆明萬達(dá)廣場西南側(cè)。其中前興路為縱貫昆明南北向的一條重要的城市主干道，綠蔭大道現(xiàn)狀為東西向城市主干道，目前由于建成段較短，前后未建成，無法發(fā)揮通道功能。詳見圖7。

圖7 研究節(jié)點(diǎn)區(qū)位

4.2 交叉口現(xiàn)狀問題分析

前興路為保證干道功能，僅有綠蔭大道交叉口開放為全方式信控，沿線次支路均右進(jìn)右出。由于前興路—前衛(wèi)西路口有較大的左轉(zhuǎn)需求，但左轉(zhuǎn)車輛只能右轉(zhuǎn)后再掉頭，使得大量的交通壓力匯集至前興路—綠蔭大道口。通過對交叉口高峰期17：00—18：00的交通量進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)高峰期間該交叉口的流量趨近飽和。詳見表2。

表2 前興路—綠蔭大道交叉口高峰期交通量（pcu/h）

由于前興路—綠蔭大道交叉口北進(jìn)口直行和調(diào)頭需求均較大，且車道空間有限，為改善轉(zhuǎn)向空間僅在南側(cè)和東側(cè)設(shè)有人行橫道線，改善前高峰期信號配時采用三相位，高峰期路口排隊較長，擁堵現(xiàn)象突出。詳見圖8。

圖8 交叉口改善前狀況

4.3 交叉口改善方案

4.3.1 交通組織優(yōu)化

根據(jù)精細(xì)化改善的相關(guān)措施，針對該路口的交通組織進(jìn)行了以下的調(diào)整：①將路口南側(cè)的人行過街橫道線調(diào)整至北側(cè)；②將南側(cè)停車線階梯狀前移；③綠蔭大道方向設(shè)置左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)，路口內(nèi)增加導(dǎo)流線；④前興路左轉(zhuǎn)非機(jī)動車增加待轉(zhuǎn)等待區(qū)和非機(jī)動車信號燈。詳見圖9～10。

圖9 交叉口改善前后對比

4.3.2 信號相位調(diào)整

根據(jù)調(diào)整后的交通組織，該路口的信號相位在原有三相位的基礎(chǔ)上增加了一個疊加相位，同時結(jié)合流量特性優(yōu)化了各相位的綠燈時長，后續(xù)還可以結(jié)合路口高峰和平峰流量的變化情況持續(xù)對相位進(jìn)行優(yōu)化。調(diào)整前后的相位配時見圖11。

圖10 交叉口改善實施狀況

圖11 調(diào)整后高峰期疊加信號配時

4.4 改善效果分析

通過對改善前后路口交通數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查，選取一周的平均運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，可以發(fā)現(xiàn)改善后交叉口北進(jìn)口的排隊長度下降明顯，路口整體的運(yùn)行效率有一定的提升。一方面得益于精細(xì)化的交通組織提升了有效通行能力；另一方面也由于該路口非機(jī)動車、行人過街較少而機(jī)動車流量過大，雖然在一個信號周期內(nèi)減少了行人過街和非機(jī)動車左轉(zhuǎn)的時間，但這種調(diào)整對慢行交通依然能夠接受。改善效果詳細(xì)對比見表3。

表3 路口交通數(shù)據(jù)對比

5 結(jié)語

交叉口精細(xì)化設(shè)計作為緩解城市交通擁堵的重要手段，是未來城市交通發(fā)展的一個方向。精細(xì)化設(shè)計雖然非常有針對性，其措施往往僅適用于某個路口，但仍然可以將精細(xì)化的一些理念和方法進(jìn)行歸納總結(jié)，將交叉口的共性問題和改善思路作為指導(dǎo)其他類似路口優(yōu)化的參考。

該文通過對T型口提出了“精細(xì)渠化+疊加相位”的改善模式，旨在盡可能地將路口的交通資源進(jìn)行充分利用和合理分配。在針對不同車流量、人流量的交叉口，交通組織的形式、人行橫道線的設(shè)置位置、信號相位的分配等都還有很多可以優(yōu)化和改善的空間，這也是該模式在類似路口應(yīng)用需要重點(diǎn)考慮的方面。