李沛科

摘要 隨著城市車輛日益增加，城市交叉口愈加擁堵，嚴(yán)重影響城市道路的通行能力。因此，亟須對市政道路工程交叉口給予優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提升城市道路通行能力。城市擁堵與城市人口、車輛的急劇膨脹密切相關(guān)，不合理的交叉口設(shè)計(jì)是導(dǎo)致?lián)矶碌囊淮笳T因。為提升市政道路工程的交叉口設(shè)計(jì)水平，文章提出了交叉口設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，通過優(yōu)化交叉口車道功能區(qū)分設(shè)計(jì)、設(shè)置專用左轉(zhuǎn)車道、增加左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)域和調(diào)整信號燈配時(shí)，確保各方向流量均衡。面對電動車爭搶路權(quán)問題，通過增設(shè)非機(jī)動車信號燈以規(guī)范非機(jī)動車過街行為。研究結(jié)果表明，非機(jī)動車通行效率提高了30%，電動車過街違規(guī)行為減少了80%，事故減少了20%。

關(guān)鍵詞 設(shè)計(jì)組織原則；交通效率；交通組織；平面路口優(yōu)化

中圖分類號 U482.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）12-0014-03

0 引言

城市道路交叉口的交通問題在整個(gè)城市交通問題中占很大比例[1]。通過分析交叉口交通情況，并確定設(shè)計(jì)原則、選擇交叉口形式、組織設(shè)計(jì)交叉口交通、分析交叉口通行能力、分析交叉口視距、設(shè)計(jì)交叉口轉(zhuǎn)角緣石半徑、設(shè)計(jì)交叉口立面等方法，改善交叉口情況、減緩路網(wǎng)壓力，保證車道正常運(yùn)轉(zhuǎn)。城市道路車道數(shù)量的多少，直接影響著交叉口的面積。交叉口面積過大，容易導(dǎo)致車輛行車軌跡混亂。交叉口隨著面積增大而相應(yīng)增加信號周期，造成相位間隔時(shí)間浪費(fèi)，導(dǎo)致交叉口通行能力降低。因此，這類交叉口應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行渠化改造，該文將針對這些問題提出一系列優(yōu)化策略。

1 市政道路平面路口的分類及通行能力分析

1.1 市政道路平面交叉口分類

我國城市道路主要分為快速路、主干路、次干路和支路四種類型。根據(jù)道路規(guī)劃可能發(fā)生的兩兩相交的情況，可分為快—主交叉路口、主—主交叉路口、主—次交叉路口等類型。根據(jù)道路相交產(chǎn)生的形狀、空間形態(tài)、相交后的道路條數(shù)和路口的控制方式等，可以劃分為不同的路口形式，城市道路平面交叉路口形式分為信號燈控制交叉口、無信號燈控制交叉口、環(huán)形交叉口三類。

1.2 交通能力分析

交叉口的通行能力直接影響交通流的效率和安全。信號化交叉口通過交通信號燈控制交通流，其通行能力受到信號時(shí)長、相位安排、車道配置等因素的影響。信號化交叉口通常能夠有效管理交通，但也可能因?yàn)樾盘栄舆t而造成擁堵。

非信號化交叉口沒有信號燈控制，通行能力依賴于交通標(biāo)志和道路設(shè)計(jì)。非信號化交叉口在交通流量較小的情況下運(yùn)行效率高，但在高流量條件下可能出現(xiàn)沖突和延誤。

多道路交叉口涉及多條道路的交匯，其通行能力取決于道路的數(shù)量、配置以及車輛類型。環(huán)形交叉口通過圓形島管理交通流，減少了交叉點(diǎn)數(shù)量從而降低沖突點(diǎn)。這種類型的交叉口通常能提高交通流的連續(xù)性和安全性，尤其適合于處理較大量的交叉交通流。

對于平面路口無信號燈控制，可根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行分類，如平交路口的次路暫?？刂?、平交路口的全暫?？刂?、平交路口的無信號燈控制等。次路暫?？刂破浇宦房诰哂休^突出的道路結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，具有主路暢通、主路優(yōu)先的特點(diǎn)；可根據(jù)路面情況，設(shè)置斷流設(shè)施，測算主路車流量及其通行壓力和通行條件。主道路的交通在一定程度上會影響次路的車輛通行，可通過臨界間隙法進(jìn)行詳細(xì)測算。

信號燈控制平面路口的形式主要有完全感知式信號控制、半感知式信號控制、預(yù)定周期型信號控制三種?？刂菩问揭矊β访嫱ㄐ心芰υ斐奢^大影響。

道路的交通結(jié)構(gòu)、道路設(shè)施等因素都會對道路的交通狀況產(chǎn)生一定影響。以平面環(huán)形交叉口為例，其具有車流連續(xù)等特點(diǎn)，對于多路交叉和畸形交叉，則用環(huán)道組織渠化交通更為有效。

2 市政道路平交路口優(yōu)化路線交通組織

2.1 沖突分析

根據(jù)現(xiàn)有市政道路交通組成，交叉口可能發(fā)生機(jī)動車流、非機(jī)動車流和人流。在交叉口，各種車流和人流匯集、分散、相互交織，呈現(xiàn)出交叉現(xiàn)象、合流現(xiàn)象、分流現(xiàn)象。

交通流的發(fā)生自然有其沖突點(diǎn)，包括交叉沖突點(diǎn)、合流沖突點(diǎn)、分流沖突點(diǎn)等。在這三種沖突點(diǎn)中，分流沖突點(diǎn)的影響最小，交叉沖突點(diǎn)的影響最為突出。

根據(jù)市政道路交叉口交通流軌跡線的沖突點(diǎn)，該文主要分析討論交叉沖突和合流現(xiàn)象。比如某些交叉口僅采用雙向信號協(xié)調(diào)控制方法，將造成左轉(zhuǎn)和直行的矛盾，稱之為轉(zhuǎn)向沖突；專用車缺少特定的信號控制，右轉(zhuǎn)車輛同非機(jī)動車及行人過街的矛盾，稱之為路權(quán)沖突。在車輛較多時(shí)會嚴(yán)重影響道路通行的效率。合流沖突，比如右轉(zhuǎn)渠化車流匯入主路車流，形成車流匯合，造成合流沖突。

路口規(guī)劃是市政道路平面路口規(guī)劃的重點(diǎn)，不合理的設(shè)計(jì)會形成多處交通沖突，容易引發(fā)車禍。因此，設(shè)計(jì)路口時(shí)需注重合理性，減少沖突點(diǎn)、改善沖突角，確保交通安全。

2.2 市政道路通道設(shè)計(jì)

市政道路平面交叉口渠化設(shè)計(jì)方案需要滿足一系列設(shè)計(jì)要求，以促進(jìn)車速提高、提升道路通過水平和交通安全等[2]。設(shè)計(jì)方案應(yīng)該深入貫徹“合乎標(biāo)準(zhǔn)、簡潔易懂、利于安全性、提高視距、簡單直接、美觀醒目、距離適宜、易于識別”等設(shè)計(jì)原則，并通過“道路交通調(diào)查結(jié)果—渠化設(shè)計(jì)—方法選擇”的流程進(jìn)行詳細(xì)優(yōu)化。其間，應(yīng)綜合考慮路口幾何結(jié)構(gòu)，路口信號配時(shí)，路口運(yùn)輸情況，機(jī)動車、非機(jī)動車和行人等可變因素，且方案設(shè)計(jì)應(yīng)遵循一定的技術(shù)準(zhǔn)則，符合相關(guān)法律規(guī)定和規(guī)范要求，同時(shí)確保設(shè)計(jì)方案與交通配時(shí)相協(xié)調(diào)，以確保最終的設(shè)計(jì)方案滿足各項(xiàng)要求。其中，各個(gè)階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容如表1所示：

2.3 市政道路平交路口交通組織辦法

在設(shè)計(jì)市政道路平面路口時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持矛盾點(diǎn)分隔、通行連貫、交通分隔、靠右減速的四項(xiàng)基本原則。矛盾點(diǎn)分隔原則是指將交通渠化道路相互沖突區(qū)域內(nèi)的道路矛盾點(diǎn)數(shù)量，通過導(dǎo)流帶、導(dǎo)流線等分隔道路，使交通流量最小化，以保證路面空間在道路設(shè)計(jì)時(shí)的通行連貫原則不出現(xiàn)沉積間斷。交通分隔原則指在設(shè)計(jì)時(shí)需要區(qū)分不同類型和不同流向的變動流線，如使用渠化裝置、指示線、道路警示牌等進(jìn)行區(qū)分?？坑覝p速原則指在劃分車道時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵循由左向右依次減慢的設(shè)計(jì)原則，以確保車道劃分時(shí)嚴(yán)格按照道路交通的層流動力學(xué)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行，以減少碰撞事故的發(fā)生率[3]。

2.4 市政道路平交路口實(shí)行信號控制

（1）信號相位設(shè)計(jì)。市政道路平面路口的控制信號主要有兩個(gè)方面：相位和顯示時(shí)間。這兩者相互依存，是交通信號控制必不可少的因素，對交通車流量的控制至關(guān)重要。市政道路平面路口的信號控制相位設(shè)計(jì)，需要考慮更多的因素。直行相位和左轉(zhuǎn)相位不能和另一方向上的直行相位和左轉(zhuǎn)相位相接，最好將同方向的直行和左轉(zhuǎn)設(shè)置為不同的信號時(shí)間。但若是在晚上或者車流量比較少的路口，可以考慮直行和左轉(zhuǎn)同時(shí)亮起，以有效提高機(jī)動車的運(yùn)行效率。在道路拓寬導(dǎo)致車道進(jìn)口左轉(zhuǎn)車輛增加的情況下，應(yīng)按照交通規(guī)則，以“左轉(zhuǎn)讓直行”的順序陸續(xù)通過車輛。若是車道進(jìn)口的直行車輛大幅增加，也應(yīng)以“先直行后左轉(zhuǎn)”的順序通過車輛。

（2）信號時(shí)長設(shè)計(jì)。目前市政道路平面路口信號配時(shí)一般以韋伯斯特信號模型為基礎(chǔ)。在車流量較小的情況下，信號配時(shí)周期會相對較短，對行車安全影響較大。如果信號的配時(shí)周期過長，車輛等待紅燈的時(shí)間就會變長，有時(shí)還需要重新啟動，導(dǎo)致通行效率低，還可能引發(fā)交通事故。為了避免這樣的問題，可以對信號模型進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，并根據(jù)交通后臺的大數(shù)據(jù)靈活調(diào)整信號控制的時(shí)長，提出有效優(yōu)化信號時(shí)長的設(shè)計(jì)方案，確保市政道路平面路口車輛通行效率更優(yōu)、更能根據(jù)不同交通路況實(shí)時(shí)調(diào)整模型。

3 市政道路平面路口優(yōu)化設(shè)計(jì)策略

3.1 研究項(xiàng)目交通組成及流量調(diào)查

選取廣州市中心區(qū)域的一處重要交叉口。該交叉口連接主要為商業(yè)區(qū)和居民區(qū)，每天面臨高峰期交通擁堵問題。通過對交通組成與流量的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該交叉口車輛類型主要分為機(jī)動車、非機(jī)動車、公交車三種類型，占比分別為70%、20%、10%。通過對該交叉口峰值流量分析，可知早高峰時(shí)段每小時(shí)單向通行約1 500輛車。通過對道路使用者進(jìn)行流量分析，發(fā)現(xiàn)問題如下：

（1）交叉路口設(shè)計(jì)不符合實(shí)際需求。圖1和圖2展示了該交叉路口不同時(shí)間的車流量。從圖1可以看出，9月10日的客車增長率最高；9月5日和9月6日貨車的車流量波動最大，在400～595輛之間波動。從圖2可以看出，9月22日—9月30日的電動車增長率基本呈平穩(wěn)趨勢；9月5日和9月6日公交車的車流量波動最大，在40～58輛之間波動。

由圖1和圖2發(fā)現(xiàn)，在9月5日和9月6日的車流量巨大時(shí)，該交叉口發(fā)生了嚴(yán)重交通堵塞的情況。分析問題發(fā)現(xiàn)，該路口為三車道交叉口，無專用左轉(zhuǎn)車道，缺乏有效的左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)域，早高峰期間左轉(zhuǎn)車輛造成直行車道堵塞。同時(shí)，該交叉口還存在缺乏有效的交通指引和標(biāo)識，以及行人和非機(jī)動車交通管理不足等問題。

（2）早晚高峰時(shí)期存在電動車爭搶路權(quán)的現(xiàn)象。圖3和圖4展示了非機(jī)動車道上午和下午不同時(shí)間段的交通流量，可發(fā)現(xiàn)行人、電動車、自行車在上午8：30和下午18：30中的交通流量最高，由此可見行人、電動車、自行車高峰出現(xiàn)的時(shí)間段與機(jī)動車高峰時(shí)間段一致。其中，電動車的流量相比于行人、自行車，在交通流量中的占比最高，電動車流量最高達(dá)110個(gè)。由于對電動車過街行為約束不足，發(fā)生了電動車駛?cè)霗C(jī)動車道爭搶路權(quán)現(xiàn)象，從而造成了早晚高峰時(shí)間段的交叉口組織更加混亂。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，45%的交叉口在一年內(nèi)至少發(fā)生一起事故，其中電動車和機(jī)動車間發(fā)生的交通事故占比最高，因此有必要優(yōu)化機(jī)動車道、規(guī)范電動車過街行為，以減少事故發(fā)生率。

3.2 交叉口優(yōu)化方案

道路交叉口的具體設(shè)計(jì)可采用引導(dǎo)線、交通島、車道功能區(qū)分等方法。

機(jī)動車道的優(yōu)化在設(shè)計(jì)時(shí)需圍繞機(jī)動車道右轉(zhuǎn)、直行道、機(jī)動車道左轉(zhuǎn)等進(jìn)行調(diào)整。在平面路口的直行及左轉(zhuǎn)車道設(shè)計(jì)中，通常包含直行及左轉(zhuǎn)專用機(jī)動車道與直左混行車道兩種形式，而直左混行車道則適用于通過一定進(jìn)出口道時(shí)能通過直左混行車道的左轉(zhuǎn)車輛較少的情形。而一旦出現(xiàn)大量的左轉(zhuǎn)車輛，直線前進(jìn)的車輛與左轉(zhuǎn)車輛將會產(chǎn)生矛盾，左轉(zhuǎn)車輛出于躲避的需要，會停留在進(jìn)口道上，就會出現(xiàn)無效等待的狀態(tài)，從而降低路口的通行能力。配置專用的左轉(zhuǎn)機(jī)動車道，并配以直行導(dǎo)流線、左轉(zhuǎn)導(dǎo)流線的方式進(jìn)行控制，可以解決這些問題。

對于電動車爭搶路權(quán)的問題，可以增設(shè)非機(jī)動車信號燈以規(guī)范電動車過街行為。并在交叉口的進(jìn)口道處，設(shè)置電動車等待區(qū)，以及非機(jī)動車過街導(dǎo)流線。

最后，基于實(shí)地觀察、交通流量、事故記錄等數(shù)據(jù)，對交叉路口組織效率和平均延誤時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以發(fā)現(xiàn)交通組織效率提高了30%、車道利用率和交通流暢度提高了15%、平均延誤時(shí)間減少了40%；非機(jī)動車通行效率提高了30%、電動車過街違規(guī)行為減少了80%、事故減少了20%。

4 結(jié)論

（1）通過優(yōu)化交叉口車道功能區(qū)分設(shè)計(jì)，設(shè)置專用左轉(zhuǎn)車道、增加左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)域和調(diào)整信號燈配時(shí)，確保各方向流量均衡，能夠有效提升交叉口交通效率。

（2）面對電動車爭搶路權(quán)問題，通過增設(shè)非機(jī)動車信號燈，規(guī)范非機(jī)動車過街行為，非機(jī)動車通行效率提高了30%、電動車過街違規(guī)行為減少了80%、事故減少了20%。

參考文獻(xiàn)

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