城市道路平面交叉口交通組織與渠化設計研究

肖仁和

中交第一公路勘察設計研究院有限公司深圳分院，廣東 深圳 518000

隨著基礎交通網絡的不斷完善，道路工程的建設規模逐年擴大，隨之而來的是一系列的交通問題。同時，平面交叉口是城市交通流的集散地，交通特性復雜，交通沖突點多，如果其交通組織設計不合理，會影響城市路網各節點的車輛通行效率，造成交通擁堵，嚴重時可能導致巨大的經濟損失和人員傷亡。鑒于此，國內外學者利用模型試驗或現場調研等手段對道路平交口的通行能力進行研究，并取得了一些有價值的成果[1]。但許多設計人員在進行道路平交口設計時還是依靠類比法或當地經驗，設計方案偏于保守。因此，研究城市道路平面交叉口交通組織與渠化設計具有重要的工程意義。

1 道路平面交叉口形式

城市平面交叉口是指兩條或兩條以上道路在同一平面相交的位置，屬于交通流集散地，故平面交叉口的交通特性較復雜，與單條道路交通流有明顯不同，各個方向的機動車、非機動車及行人在此處匯集。根據統計資料可知，城市道路平面交叉口主要有“X”形、“T”形、“Y”形、“十”字形、畸形交叉等[2]。各類型道路平面交叉口的特點如表1所示。

表1 各類型道路平面交叉口的特點

2 道路平面交叉口交通組織優化思路和原則

2.1 交通組織優化思路

經濟水平的迅速發展使車輛的增長速率和交通需求遠超過道路提供的交通供給，加劇交通供需矛盾，因而必須對道路平面交叉口交通進行優化處理。平面交叉口的優化思路是從宏觀交通組織和微觀交通組織兩個方面入手，前者要求交通流在時間上要削峰填谷，空間上控密補稀；后者要求平面交叉口的信號控制燈要提高車輛通行效率或采用一定的渠化措施來充分利用平交口空閑時間和空間。

2.2 交通組織優化原則

（1）交通分離。不同流向、不同種類交通流應在各自的空間行駛，如行人不得在機動車道漫步、機動車不得在非機動車道行駛等，以提高車輛的通行效率，降低各種類型交通流發生沖突的可能性。

（2）交通負荷均勻。平面交叉口在交通優化期間應對交通流進行疏導，確保各路段交通壓力不會達到峰值，即將交通負荷較大路口的交通流轉移到交通壓力小的路口，盡量使交通負荷均勻分布，避免某一路段交通壓力過大而導致擁堵。

（3）方便出行。平面交叉口的交通組織優化不能單純地為了方便道路管理，而是應當以方便市民出行為主要原則。因為相同的路面范圍內，不同類型的交通流對交通需求不同，甚至可能相互矛盾，所以在進行平交口交通組織時應首先弄清楚行人、非機動車、機動車的交通需求，并在此基礎上換位思考，分析不同交通流的路權分配是否合理。

（4）動靜交通組織結合。傳統的道路平面交叉口通行資源配置往往基于靜態交通組織方案，沒有考慮到車輛行駛期間路網各節點交通流負荷的變化，也就無法根據交通流的流向對不同節點的交通壓力進行動態調整，加大了平面交叉口發生交通擁堵的可能性。

3 道路平面交叉口交通組織優化內容

為了改善城市道路平面交叉口的服務水平，應對其交通組織開展優化設計。道路平交口交通組織的優化可從空間與時間兩個維度進行，優化目標是對平面交叉口內的各種交通流進行分離，減少不同車輛或車輛與行人的交通沖突[3]。其中，交通組織的空間優化是在交叉口進行渠化設計；時間優化是在平面交叉口內加強信號相位和信號配時的控制。

3.1 平面交叉口渠化設計

（1）渠化設計原則。在進行城市道路平面交叉口渠化設計時應遵循以下原則[4]：第一，簡單明了。交叉口的渠化方案應簡單明了，便于理解，否則使用者錯誤行駛會很大程度上提高交叉口的危險性。第二，滿足規范。交叉口范圍內各種標志、標線和交通島的顏色、尺寸必須嚴格按照相關設計規范，禁止任意修改。第三，保證視距。道路交叉口范圍的駕駛者與行人必須有足夠視距，如果交叉口附近的植物、市政設施妨礙了駕駛者與行人，應當及時拆除。第四，美觀醒目。平面交叉口范圍內的渠化設施宜與自然景觀相協調。

（2）渠化設計內容。道路平面交叉口渠化就是利用交通標志、導流線、交通島等措施來引導交通流，確保（非）機動車、行人等互不干擾，安全有序前行。平面交叉口渠化設計過程比較復雜，主要可劃分成交通調查階段、渠化設計階段、方案確定階段。平面交叉口渠化設計內容如表2所示。

表2 平面交叉口渠化設計內容

機動車道渠化：道路機動車道的優化涉及進口車道、出口車道、交叉口內部渠化等內容。進口車道渠化一般是進行車道拓寬，具體措施包括外加平行車道、壓縮中央分隔帶等；出口車道渠化應盡可能與上游各進口道同一相位流入的最大進口車道數相匹配；平面交叉口內部渠化通常是利用白色導流線，適用于行駛條件復雜的交叉口。

非機動車道渠化：城市道路非機動車道渠化方法包括設計非機動車左轉專用車道、停車線前移等。在非機動車道上設置左轉專用車道的標志，可以保證非機動車跟隨機動車的左轉車流通過交叉口，在一定程度上減輕道路交通擁擠現象；在交叉口處將非機動車道的停車線前移，能確保綠色信號燈亮時非機動車先駛進平交口，減小機非車輛在轉向時的沖突碰撞。

行人渠化：道路平交口的行人渠化可利用二次過街設施，即在待穿越路段的中央設置安全島，為未能直接通過人行橫道的行人提供安全屏障，直到下次紅綠燈信號發出。常見的行人二次過街方案如圖1所示。

圖1 行人二次過街方案

3.2 平面交叉口信號控制

平面交叉口信號控制內容包括信號相位和信號配時，信號相位方案是信號配時的前提，信號配時是信號控制的目標。

（1）信號相位方案。道路平面交叉口信號相位設計既要考慮不同相位間的組合，又要確保相位之間有序銜接，在設計時應盡量確保不同相位之間時間上的連續性，且直行相位和左轉相位不宜與另一方向直行相位和左轉相位相接。如果道路拓寬車道進口左轉車輛多，宜選擇先左轉后直行的相序，反之宜選擇先直行后左轉的相序。

（2）信號配時。目前，道路平面交叉口信號配時往往是基于Webster信號模型，受交通量干擾程度高。交通量過小時，信號配時周期短，影響行車安全性；反之，若信號配時周期長，行車等候時間長，會使得平面交叉口通行效果差。此外，Webster模型考慮的因素不夠全面，僅以“車輛延誤最小”為指標，配時效果還可以進一步優化。筆者認為可基于延誤時間、停車次數、周期時長等參數提出一種多目標配時優化模型，并利用粒子群優化算法對其進行求解。

4 結論

在分析道路平面交叉口形式的前提下，文章探討了平交口交通組織設計原則和設計思路，并從渠化設計和信號控制兩方面提出了具體措施，得出以下結論：（1）道路平交口屬于交通流集散地，主要形式有“X”形、“T”形、“Y”形、“十”字形、畸形交叉等；（2）交通組織優化原則為交通分離、交通負荷均勻、方便出行、動靜交通組織結合等；（3）道路平面交叉口渠化過程包括交通調查、渠化設計、方案確定，應重點關注機動車道、非機動車道渠化和行人渠化；（4）為了提高道路平交口交通效率，可采用基于延誤時間、停車次數、周期時長等的多目標配時優化模型。