市政道路平面交叉口的優化設計方法

王 植

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600）

1 引言

近年來，人們對于出行的需求隨著我國經濟水平發展而持續增長，車輛私有化逐漸增加，并提高了對出行品質的要求。隨之而來的就是交通擁堵的現象持續發生，這類現象的發生主要就是由于道路建設的速度和建設管理水平遠落后于交通運輸的增長。城市交通的發展可以帶動一個地區的經濟，甚至改變地區的產業布局。但是落后的城市道路不僅導致安全事故頻發，還會降低人們的出行體驗，甚至制約城市經濟發展。對于城市道路而言，交叉口是城市道路交通網絡的關鍵“節點”，且制約著整個城市交通路網的通行能力。其是兩條或兩條以上道路的交匯點，由于交叉口處各個方向同時匯入，交通量大，轉向多，極易導致交通秩序混亂。因此，對城市道路平面交叉口進行優化是改善城市交通擁堵的關鍵。

2 目前國內市政道路平面交叉口現狀

2.1 交叉口類型

道路平面交叉口類型多樣，主要由現場道路劃分、周圍建筑物分布情況等決定。按照交叉口的交叉形式，主要分為十字形、Y形、X形、T形、環形交叉口、錯位形交叉口和多路交叉口等。不同的交叉口類型具有不同特點，具備不同功能。如：十字形交叉口是最基本、最常見的類型，具有路口形式簡單、渠化設計便捷、視野開闊等優點；X形交叉口若交叉角度過小，易對右轉方向車輛人員造成盲區；多路交叉口一般由五條或五條以上道路形成，較為少見，交通組織狀況復雜，不便于管理。

2.2 目前存在問題

（1）車道數量規劃不合理。車道數量是城市道路交叉口控制道路通行能力的主要因素之一。交叉口處匯集了大量來自各個方向的車輛，為確保車輛順利通過，在設計中會比一般道路多出1～2條車道。但目前在某些老城區，前期規劃沒有考慮到現階段的交通量，因此車道與實際交通量不匹配，降低了車輛通行效率，導致追尾事故頻發。此外，在很多右轉或左轉交通量較大的道路交叉口，未設置專門的專用車道，造成潛在的安全隱患。

（2）信號燈控制單一。城市道路交叉口主要通過交通信號燈控制車輛與行人的快速通過。但在某些路口，信號燈選用及設置不合理，從而增加安全隱患，降低通行效率。一是采用兩相位信號燈控制，過于簡單，易造成左轉車輛與對面直行車輛沖突，無法快速通過；或未設置右轉專屬信號燈，從而與直行或左轉的行人及非機動車碰撞，造成交通事故。二是時間配置不合理，如黃燈時間過短，變成紅燈時車輛還沒通過路口；某些交叉口綠燈時間安排不妥，一次綠燈僅能允許較少車輛通過。

（3）渠化設計不合理。渠化設計是平面交叉口設計的重中之重，通過在交叉口進口處進行分流緩解交通擁堵的壓力。但在很多城市車流量較大的地方，尤其是舊城區，渠化設計不合理甚至并未進行渠化分流，導致無法適應目前或未來交通通行要求。在該類型交叉口處，行人及非機動車混亂無序，機動車不得不放慢車速，進一步導致交通堵塞嚴重。

（4）其他問題。此外，城市道路交叉口中還存在許多其他問題。如受到城市地形和建筑物的影響，交叉口幾何構造不合理。緣石轉彎半徑過大，導致交叉口面積過大，車輛通行距離和時間變長，車輛沖突點增多，造成潛在的安全隱患。有些道路兩個交叉口之間距離過小，機動車輛需頻繁制動，導致耗能增加及尾氣排放嚴重。非機動車道太窄或緣石坡度過高，也會造成非機動車道擁擠和行人的不便。

3 市政道路交叉口優化設計原則及策略

3.1 交叉口優化設計原則

交叉口的交通組織設計應在充分調研道路地形地貌、行人及車流量、路網規劃等因素和實地考察的情況下，全面考慮人、車、路、環境四個要素，設計出使行人及車輛安全且快速通過的道路平面交叉口。同時確保遵循以下設計原則。

3.1.1 交通分離

通過信號相位把控、劃分交通標志標線等措施明確路權，使得不同流向及各自流向的人、非、機分離，提高通行效率，盡量避免發生交通沖突。

3.1.2 交通連續

駕駛員在進行行車活動時，盡量在時間、空間上不產生間斷情況。也就是保證直行車輛不變換方向，標準路段上的行車道要對應著路口直行導向車道；同時為保證車流通過路口時是連續的，路口進口導向車道要對應出口車道。并且將信號燈設置為“綠波帶”形式，從而將交通活動過程在時間上實現連續。此原則為秩序管理的基本保證。

3.2 交叉口優化設計策略

設計人員在進行設計工作時應切實踐行人性化理念，在保證行人及車輛的安全情況下，提高交叉口車輛的通行效率，避免出現交通事故。基于此，提出幾下幾點優化設計思路。

3.2.1 渠化設計

渠化是上文提到的交通分離的一種措施，要求對行人、車輛進行引導、隔離，使交通實體得以互不干擾且安全有序。其目的主要是將各類交通流按其性質特點的不同限制在特定車道內，減少交織干擾。若采用設置交通島進行渠化，往往可將停車線前移，同時不規則路口可通過交通島盡量調整，使其趨于正交，有效減小了通過交叉口的距離；增加進出口車道的數量，匹配相交路段的通行能力，調節和控制區域交通流量。常見的渠化設計方法有設置交通島、劃分交通標志標線。接下來進行具體介紹。

（1）設置交通島。設置交通島是渠化設計的有效方法之一。在交叉口附近設置交通島可以對右轉向車輛進行提前分流，并向前移動停車線，使交通活動軌跡更加順暢；還可作為行人和非機動車過街的安全島，使其減少受機動車的干擾。交通島可以緩解交叉口擁堵現象，但在道路設計時要避免其帶來的不足。比如應因地制宜，不能因為交通島的優勢而設置過多，從而增加路口混亂；設計面積也應綜合考慮，太小則沒有實際用處，過大導致交叉口面積增加，縮短兩個交叉口間距離。在設計用于道路綠化時，不宜種植較高的花草或樹木，以免對駕駛員視線有干擾。

（2）劃分交通標志標線。設計及完善交通標準線也是渠化設計中最常使用的方法之一。可以使駕駛員和行人通過交叉口時遵守秩序。主要作用是使參與者了解通行權利，指示禁止、限制通行等情況，是保證使用者安全、高效通過路口的基礎交通設施。

3.2.2 交叉口行人過街設計

目前的城市發展交通理念開始由“以車為本”向“以人為本”轉變，考慮到行人在路口的安全通過，一般設置人行橫道、二次過街和安全島設施。

應設計車道渠化與行人過街設施互相配合：人行橫道線與停車線的距離不能太小，一般間距為2 m；在拓寬交叉口時也要減少對行人的影響，對于必須進行拓寬的情況，一般進車道宜采用3.25 m，不宜小于3 m；若人行橫道的長度大于16 m時，應在中間位置設置行人二次過街安全島，寬度不小于1.5 m ；在進口車道同時設置非機動車道情況下，路緣石轉彎半徑一般為5 m，同時應使用限速和靜化措施減少安全事故的發生。

3.2.3 交通信號控制

與上述渠化內容不同的是，控制交通信號是在時間角度減少交叉口的沖突點，使交叉口使用者安全、有秩序地通過，提高交叉口的通行能力。交通信號控制包括了信號相位設計和交通信號配時兩方面。

（1）信號相位設計。所謂信號相位即為在同一信號周期內，針對不同方向的交通流，給予相應的放行時間。信號燈相位設置應與信號燈配時設置互相協調。信號燈相位設置要參考交叉口渠化條件和交通量大小。一般來說，對于不同方向不產生交通沖突的車流量可以配置在同一個相位，以提高通行效率。

（2）交通信號配時。目前，我國主要使用Webster 配時方法，但該模型考慮因素不全，并且受交通流量影響較大，因此使用具有一定的局限性。所以建立一個基于延誤時間、停車次數、周期時長和信號相位等參數的多目標配時優化模型為后續研究的重中之重。

4 交叉口優化實例

4.1 背景概述

選取廊坊市永清縣廊霸線與櫻花路交叉口節點作為實例分析。廊霸線定位為城市快速路，是連通大興機場臨空經濟區的科技創新區、老城區、渠東新區、工業新區、浙商新區地塊，是區域內重要的交通渠道；櫻花路為規劃次干路，同時承擔著區域內部組團、地塊間交通聯系，其運行質量直接關系到城區內部道路交通能否實現順暢通行。優化改善該交叉口節點對改善永清縣工業園區內部的交通狀況有著十分積極的作用。

圖1 路口現狀

該路口現狀廊霸路（西側）進口方向包括一條直左車道和一條直右車道，廊霸路（東側）進口車道方向布置有一條直左車道、一條直行車道和一條直右車道；櫻花路（北側）進口車道布置為一條直左車道和一條直右車道，櫻花路（南側）進口車道有兩條左轉車道和一條直右車道。為了進一步了解該交叉口的設計缺陷，完善交叉口設計，文章選取了天氣晴朗的工作日的晚高峰對該交叉口進行現狀車流量調查，主要調查內容包括對交叉口各個方向的機動車（包括大型客車和貨車）流量進行統計。數據采集以人工觀測為主攝影法為輔的方法。將調查結果進行分類整理如下表1所示。

表1 交通量統計

4.2 現狀問題

（1）通過交叉口交通量調查發現，道路東西方向機動車流量較大，但是左右轉車輛無單獨路權，增加了機動車候車時間，影響了通行效率，交叉口面積較大，綠燈時間的利用率低；（2）該平面交叉口為畸形交叉口，非垂直交叉，幾何線性差，車輛行駛軌跡不順暢；（3）南側轉角半徑大，導流島面積大，路口整體協調性低；（4）交叉口的部分標志標線模糊不清，而且缺少交通標志牌；（5）交叉口慢行系統問題顯著，目前該交叉口尚未設置人行道，但經實地調查發現確有行人出行需求，行人和非機動車共行一道，形成極大的安全隱患。

4.3 改善方案

4.3.1 完善交叉口交通標識

對于該交叉口現狀調查發現，缺少較多的交通指示牌且部分標志標線模糊不清，需要在人行橫道交匯處設置指示牌，提醒駕駛員減速慢行；完善道路標志標線，完善機動車道左轉、右轉、直行指示牌。

4.3.2 提升路口協調性

調整南北道路線型，提高行駛軌跡的通暢性，減小南側路口轉彎半徑，在北側設計一個新的導流島，調整南側兩個導流島面積，在提前分流右轉交通流的同時，將停車線提前，縮小路口范圍，提升路口整體協調性。考慮遠期規劃，將人、非出行分隔是十分必要的，導流島的存在也可作為行人二次過街的安全駐足島使用，提高了行人安全性。

機動車道布置如下：東西向進口車道設置一條左轉車道、三條直行車道和一條右轉車道；南向進口車道布置兩條左轉車道、一條直行車道和一條右轉車道；北向進口車道布置一條左轉車道、一條直行車道和一條直右車道。

圖2 方案展示

5 結語

隨著我國城市建設的飛速前進，機動車數量與日俱增，不僅出現大范圍交通擁堵現象，還造成行車安全事故頻發，而這種現象也制約著城市經濟發展。平面交叉口作為城市路網的主要組成部分之一，路況較為復雜，是道路設計的重點。目前我國平面道路交叉口主要有車道劃分數量不合理、交通信號燈配時設置存在問題、渠化設計不合理等問題。因此對其進行科學合理的設計是規避交通安全事故、提高道路通行效率的重要方法之一。以廊坊市永清縣廊霸線與櫻花路交叉口為實例，實地考察，結合車流量和交叉口類型等具體情況，從增加交通標志、增加渠化設計等方面進行優化。文章通過對平面道路交叉口現狀及設計優化內容進行論述，以期為以后道路交叉口設計提供幫助。