城市小間距組合交叉口交通組織優化研究

方婷

（蘭州市公安局交通警察支隊交通科研所，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

在早期的城市規劃中，由于受到城市交通發展理念的制約，在道路建設中未統籌考慮整個區域交通網，從而產生了一些小間距組合型交叉口，有的間距甚至低于規定的最小值，給改善整個城市道路網的交通環境帶來了一定困難。因此，運用先進的交通管理理念，結合交通管控措施，提出合理的交叉口交通組織優化策略，進而緩解上述交叉口的交通擁堵，給交通參與者提供更便捷的出行環境，具有重要意義。

1 小間距組合交叉口的交通流特性分析

1.1 城市交叉口的主要形式

交叉口是將兩條或兩條以上道連結起來的重要節點。平面交叉口的形式主要是由城市的道路規劃、周圍建筑的情況、交通用地等因素決定的。城市中交叉口的主要形式包括：十字形交叉口、X 形交叉口、T形交叉口、Y 形交叉口、錯位形交叉口、環形交叉口和多路交叉口等。

根據《城市道路交叉口設計規程》（CJJ152—2010）規定，各類交叉口最小間距應能滿足轉向車輛變換車道所需最短長度、滿足紅燈期車輛最大排隊長度，以及進出口道總長度的要求，不宜小于150m。但由于城市早期路網規劃、周邊建筑類型等復雜原因，造成個別交叉口間距小于150m。本文主要研究T形交叉口與十字形交叉口組合形成，且間距小于150m 的交叉口形式。

1.2 小間距組合交叉口的交通特性分析

間距很小的兩個交叉口，除了要考慮各交叉口內的交通沖突，還應考慮車流需在短距離內完成轉彎、變道、再轉彎的動作，這就使兩個交叉口之間形成了運行交織區，交織行駛的交通流對主線交通流及相交道路上的車流造成很大的干擾；另外，兩個交叉口間距不滿足規范設計要求，銜接路段內的車輛相互影響很大，使得交通秩序更加混亂，交通管控更為復雜，車輛與車輛之間、車輛與人之間的矛盾更為凸顯。

合理組織機動車和行人在交叉口內的運行流線，是提高交叉口通行能力和車輛運行效率的關鍵。通過時間和空間的合理配置，結合交通管理措施，將存在沖突的交通流分隔開，盡可能減少行人、非機動車、機動車不同種類交通流間的相互影響，在保障交通安全的前提下，降低行車延誤，是交叉口交通組織優化的宗旨。

1.3 小間距組合交叉口的改善難點

1.3.1 小間距組合交叉口幾何構造特殊，形成原因復雜。此類交叉口銜接路段過短，極易形成交通堵點，并成為道路通行的瓶頸。小間距組合交叉口形成的原因包括土地權屬劃分、用地布局形成、規劃介入滯后、建設審批缺漏等。其位置通常在老城區，這導致小間距組合交叉口的工程改造難度大，道路進行改擴建的余地有限。

1.3.2 小間距組合交叉口的交通流特性較復雜。如上文提到的短距離內交織問題，就是優化設計此類交叉口的難點。同時，車輛經過此路段時，短距離內由于信號控制等原因需要停車多次，平均延誤大；如果兩路口信號控制不做綠波協調，當上游交叉口的通行效率高于下游交叉口時，便會造成下游交叉口車流排隊，車輛不斷堆積，直至上游交叉口溢出，進而影響到后續到達車輛。

1.3.3 交叉口改善通常以機動車作為主要對象，忽略了非機動車和行人過街的安全性及其對車流造成的影響。機動車的持續通行，使行人沒有適當的時機安全過街；同樣的，若非機動車和行人隨意過街，將嚴重妨礙機動車流正常行駛，增加行車延誤及停車次數，降低行車安全性。因此，小間距組合交叉口的改善，應從時間和空間兩方面著手，不僅要實現相互沖突車流的分離，還要實現不同種類交通流的分離。

2 小間距組合交叉口的交通組織優化策略

2.1 交叉口信號控制優化

交叉口內部交通流的沖突點主要為交叉沖突點，而路段中還存在合流沖突點與分流沖突點。三種沖突點中，危險性最高的是交叉沖突點。信號控制是指從時間上給不同方向的交通流分配路權，將存在沖突的交通流控制在不同時間段內通行，減少甚至消除交叉沖突點與合流沖突點，提高通行安全性，規范交通秩序的管控方式。

2.1.1 單點信號配時相位設計

在信號控制方式中，若允許左轉車輛與對向直行車輛存在沖突，可采用兩相位控制的放行方式。此種情況適用于沒有設置專左車道，或設置有專左車道但左轉交通流較少的情況。

對于左轉車輛較多且有專左車道的進口道，需要單獨控制左轉車流。T 形交叉口采用三相位信號控制：北左、西直+東直、西左。十字形交叉口可采用四相位信號控制：西直+東直、西左+東左、南直+北直、北左+南左。此時，左轉車輛可在同方向直行車輛放行時，駛入待轉區。當某條道路的進口方向交通流量不對稱，如南進口左轉和直行流量均大于北進口，東進口左轉和直行流量都比西進口大時，可采用搭接相位信號控制，即將流量較小的流向關閉，提前開啟流量較大的方向。搭接相位控制方案：東直+西直、東直+東左、東左+西左、南直+北直、南直+南左、南左+北左。

2.1.2 綠波協調控制配時設計

小間距組合交叉口信號控制優化，不僅要分別優化設計各個交叉口的信號控制方案，還要統籌優化交叉口組成的區域信號控制方案。由于交叉口距離很近，適宜采用綠波協調控制的策略。設計綠波協調控制方案時，首先要確定一個公共周期，然后將各個路口的周期調整至公共周期。接著要測算相位差，根據交叉口內兩條停車線間距離、兩交叉口銜接路段長度、該路段車輛平均時速、主線道路上直行方向各綠燈時長，以及協調方向的綠燈開始時間，計算出相位差，并將相位差寫進配時方案內，最后將方案下載到智能信號機。

本文中為了進一步減少停車延誤，節約經濟成本，考慮相鄰交叉口使用同一信號機，主路直行交通流設置為“同紅同綠”。

2.2 交叉口渠化設計分析

交叉口渠化設計的方法主要有專左車道設計、專右車道設計、增加進口車道數、設置待行區、設置可變車道、停車線前移等。

小間距組合交叉口銜接路段的交織沖突嚴重，主路交通流通行效率低、停車次數多、延誤增加、交通安全性較低。上文提到的信號控制優化雖然可以有效控制交叉口沖突點、提高通行安全，但無法解決交織運行路段的車輛沖突問題。為進一步優化交叉口的運行環境，本文結合交通管控措施，對交叉口進行渠化優化設計。十字形交叉口南北兩側道路設計為單行出口道，從而減少交叉口內沖突點；西進口禁止左轉（左轉車輛可在上游T 形交叉口實現左轉需求），這樣能有效減少左轉車流造成的交織干擾；路段內人行橫道線間距不符合規定的最小值，應酌情減少其數量。優化后的交通流線圖如圖1 所示。

圖1 渠化后小間距組合交叉口交通流線圖

此改善方法適用于間距很小的T 形與十字形組合交叉口。該策略經濟成本低、社會影響較小、交管部門易實施，可與其他交通組織優化策略配合使用，具有一定的現實意義。

3 優化應用實例

3.1 路段概況

本文研究對象為蘭州市城關區火車站西路（仁恒國際至鐵路新村東街）路段。火車站西路道路功能為交通次干路，在城區道路中起到重要作用，承擔著東西方向大量交通流。其通行質量直接關系到城區東西方向交通流能否實現運行暢通。由于兩個交叉口距離僅70m，使得路段交通組織設計復雜；加之附近居民小區多、人流量大、過街行人多，車輛因禮讓斑馬線難以通行，部分行人不走人行橫道線，隨意橫穿馬路，造成此處交通環境惡劣，車輛通行效率低。

此外，該路段還存在以下問題：

3.1.1 主線道路上短距離內出現四組人行橫道線，對主路車流影響較大，車輛行駛至該路段，大概率會停車兩次甚至多次。

3.1.2 設計之初，為降低車流平均延誤，未在十字交叉口設置交通信號燈，各個交通流禮讓通行，交通安全性較低；由于行人過街的隨意性，過往車輛為禮讓行人可能隨時停車，反而增加了行車延誤。

3.1.3 十字交叉口東進口沒有設計專左車道，將來對交叉口進行信號控制，只能將左轉和對向直行車輛混合放行，進而導致西側和南側行人沒有合適的時機過街，信號控制方案優化難度大。

3.2 優化方案

針對上述問題，對兩個交叉口實施以下優化改善策略：

3.2.1 減少人行橫道線。考慮在盡量不增加行人繞行距離的情況下，將火車站西路上四條人行橫道線減少為兩條。由于十字形交叉口東側過街行人與東西進口道各方向車流均存在交通沖突，信號相位設計難度大，因此將此處斑馬線取消。結合過街設施設置規范與行人通行便捷性，取消T 形交叉口東側斑馬線。

3.2.2 增加專用左轉車道。火車站西路—鐵路新村東街東進口無專左車道，若直接將直左車道改為專左車道，則東向西直行車流通行壓力增大。當前車道寬度為3.5m，可以通過適當壓縮車道寬度來增加車道數。壓縮后，車道平均寬度為3m，進口車道數由2 條增加為3 條，車道屬性設計為左轉、直行、直右。渠化設計方案如圖2 所示。

圖2 火車站西路近距離交叉口渠化設計方案圖

3.2.3 優化信號控制方案。在設計之初，對十字形交叉口采用無信號控制方式。為減少交叉口內交通沖突點，保障交通安全性，需對其進行信號控制。為了避免下游交叉口車輛排隊，造成上游交叉口車流溢出，應對兩個交叉口采用綠波協調控制。綜合考慮經濟成本，在十字形交叉口只相應設置信號燈，信號燈與西側T 形交叉口使用同一個。信號方案采用將兩個交叉口東西直行方向設計在同一相位，即“同紅同綠”，如圖3 所示。

圖3 火車站西路兩個交叉口優化信號方案圖

3.3 仿真分析

為對比分析小間距組合交叉口交通組織優化后的效果，進一步確定優化設計方案是否對路段交通運行環境有所改善，本文借助VISSIM 仿真軟件對火車站西路兩個交叉口建立仿真模型，并將優化前和優化后的方案進行對比。仿真界面如圖4 所示。

圖4 火車站西路小間距組合交叉口仿真模型示意圖

經過仿真模型對優化前后交通方案進行模擬，可以得到近距離交叉口采取交通改善前后的指標（見表1）。仿真結果顯示，延誤時間、排隊長度、停車次數指標，均在采用交叉口交通組織優化策略后有所改善。

表1 交叉口交通組織優化前后各項仿真指標對比

4 結語

綜上所述，小間距組合交叉口的沖突點和交織路段是交通環境改善的重難點。首先，應結合交叉口交通實際，將改善的重難點作為切入點，通過一些交通管控措施，降低各類沖突點對主線交通流造成的干擾；其次，分析交通管控后的交叉口交通流運行特性，通過交叉口的渠化設計和信號控制優化，提高該路段的運行效率、緩解車輛擁堵；最后，通過VISSIM 仿真軟件對改善前后的方案進行評價對比，來證實優化方案的改善效果，同時也驗證了本文所用方法的可行性和實用性。