城市道路平面交叉口優化設計研究

胡云平

（中國市政工程西南設計研究總院有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

城市交通道路是城市基礎設施網絡的重要組成部分，城鎮化的不斷發展也促使交通道路的不斷完善和進步。道路工程的建設是城鎮化建設中的重要環節，建設步伐也在不斷加快[1]。現代化城市的建設和發展形成了不同等級道路的相互交錯，多條道路的交叉匯流和分流成為交通工程領域需要重點關注的內容。通常情況下，各種車輛和人流集散往往在道路交叉口區域表現得更為明顯，因此其設計質量直接影響到路網的運行情況。平面交叉口設計不合理不僅會影響交通出行的安全性和舒適性，還可能造成嚴重的交通擁堵，出現交通癱瘓的局面，嚴重時甚至會導致安全事故的發生[2]。

城市道路作為強化各地區之間相互聯系的紐帶，相互交叉的情況不可避免，也是影響道路交通的重中之重。因此，在交通道路的設計過程中，尤其是對于城市道路平面交叉口，設計者必須把控好設計的質量管理，減少交叉道路之間的相互影響，進而保障車輛行駛的暢通。但是，對于當前平面交叉口的設計，仍然存在部分交叉口面積過大，路口車道數量劃分不合理以及信號燈設置不規范的問題，在一定程度上阻礙了城市的建設和發展[3]。

目前，在城市規劃和建設持續深化的背景下，進一步提升交通路網的通行能力，優化提升平面交叉路口的設計成為研究的重點領域。通過改造路網、拓寬道路等措施可以減少或避免出現交通不暢的情況，還可以通過對交通標志、信號燈等基礎交通設施的科學渠化，優化交通信號配時，從而提升城市路網的通行效率。本文通過分析城市道路平面交叉口交通特性，分析其存在的問題，總結交通組織設計的優化措施，同時結合四川省某交叉口的交通情況，基于VISSIM軟件探究平面交叉路口優化前后的通行情況的變化，為城市道路平面交叉口優化設計的研究奠定基礎。

1 城市道路平面交叉口交通特性及常見問題

1.1 平面交叉口交通特性

行人、車輛、道路以及交通環境等綜合因素共同組成了錯綜復雜的城市道路交通系統，影響著交通出行的情況，而道路交叉口作為城市交通的關鍵區域，往往也會出現交通量分布不均勻以及空間狹窄的基本特點。與此同時，道路交叉口不同交通流之間的綜合制約和影響，使得此處的交通特性更為復雜多變，為交通管理帶來了問題[4]。交通流量較大是常見的城市道路平面交叉口的重要特點，同時其均勻性還會受到通行時間段的影響。從交通流之間的交織方式和行駛方向看，合流點、分流點和沖突點三種形式共同組成了交通流行駛跡線。在忽略信號控制和交通管理對沖突點數量影響的情況下，不同類型的平面交叉口的沖突點數量[5]見表1所示。由表1可知，隨著城市道路平面交叉口相交道路數量的增加，內部沖突點的數量也會隨之增多，事故發生的可能性也就越大。

表1 不同類型的平面交叉道路口沖突點的數量

1.2 平面交叉口常見問題

作為城市道路的重要道路樞紐，平面交叉口在城市交通中發揮了重要的作用。目前，在其規劃設計和管理過程中仍然面臨許多諸如合理性和高效性存在不足的問題，導致出現交通流混亂等問題，造成交通擁堵。

1.2.1 左右轉車道設置不合理

為了減少交通擁堵情況的出現，多數的城市均會在主要道路規劃時設置左、右轉專用車道，但是由于車輛的逐漸增加，導致交叉口擁堵的情況經常發生。直行車道直接轉換成左、右轉車道，同時展寬過渡段缺失或者長度不足是導致出現此類情況的主要因素，因此，大量轉彎機動車輛對直行車輛造成了很大程度的影響，這也就直接導致直行車輛等待時間延長，形成擁堵。

1.2.2 標志標線設置不匹配

在城市道路平面交叉口進口處，存在部分道路標志和地面標線指示信息不匹配的情況，即雖然左轉專用車道的地面標線顯示左轉和掉頭，但是道路中間還會出現禁止掉頭的標志，對道路交叉口行駛車輛的交通行為產生誤導，駕駛者無法辨識交通標志的信息，存在一定的安全隱患。因此，在城市道路的設計和管理過程中，需要規范道路的標志標線，避免出現信息指示混亂的情況。

1.2.3 交叉口進出口道不合理

目前，許多城市道路平面交叉口的問題出現在渠化流線設計方面。通常情況下，為了保障道路交通流的合理性，平順的直線或者弧線應該是直行流線交叉口前后一段距離內的主要形式，不宜設置為偏折角等形式。因此，如果道路交叉口存在大量的偏折角（或直角）轉彎的情況，極易降低執行車流行駛過程的安全性和通行效率。

1.2.4 信號燈設置不規范

信號燈的設置在不同的地區和城市均具有不同的地方標準和相關的要求，造成了各城市的道路信號不一致的情況，交通領域各部門一般會制定適用于本地的設置要求和規范。因此，不同地區的信號燈設置方面可能存在著不同程度的路權沖突或者交通規范之間的矛盾，這種沖突或者矛盾往往會引起城市交通道路平面交叉口的交通流控制混亂，直接降低了交通道路的通行效率。因此，信號燈設置的統一性和規范性也是交叉口優化設計的重要內容。

2 城市道路平面交叉口設計優化措施

2.1 交通組織優化設計

按照道路實際情況及設計要求，對交叉口進行展寬渠化設計，可以擴大交叉口處交通流通行空間，最大限度地實現道路交叉口綜合資源的高效利用。左轉交通流通常是交叉口沖突點較多的位置，避免左轉車輛的安全隱患，使其能夠安全、快速地通過城市道路的交叉口是設計環節需要重點關注的內容，同時也是設計的難點。施畫交叉口導流線對左轉車輛進行導流，同時設置左轉待轉區的紅綠燈，保障左轉車輛的通過率，可以減少道路交叉口的車輛滯留，提升其通行能力。此外，通過車道進口綠化帶的優化設計，適當增加進口車道數，為左轉和右轉車道提供獨立的車道也可以進一步提升車輛的通過效率。

2.2 平面交叉口信號控制優化

城市道路平面交叉口信號燈的信號相位設計過程中，不僅需要考慮不同類型相位之間的相互組合，同時還需要確保各相位之間有序銜接的問題。對于道路交叉口的優化設計，需要針對相關的優化重點內容進行充分的分析和評估。首先，不同類型的相位之間需要盡量確保其連續性；其次，對于直行和左轉相位而言，需要重點關注與另一方向的直行和左轉相位之間相接；然后，可以采取拓寬車道的措施來改善道路交叉口進口左轉車道車輛較多的問題，同時宜選擇先左轉后直行的相序。此外，如果車道的左轉與直行軌跡長度存在差異，此時則需要針對避免相位尾首過渡時段導致的車輛擁堵問題進行重點分析和優化提升，減少車輛交通流擁堵的情況出現。

3 平面交叉口優化案例分析

3.1 平面交叉口概況

為了研究城市道路平面交叉口交通流的情況，基于四川省某地一個四路交叉口進行研究，分析交叉口優化前后的交通流相關參數的變化情況。該交叉口由四條道路交叉形成，分別為A道路、B道路（該道路進口處存在綠化帶，需要拆除改造）、C道路以及D道路。該路口無禁限措施，A道路和C道路為中央隔離欄隔離；C道路東側存在一個商場，營業期間存在大量的行人、非機動車和機動車臨時停放，對交通流造成嚴重的影響。該城市道路平面交叉口的改造方案示意圖見圖1所示。

圖1 道路平面交叉口改造方案示意圖

3.2 優化措施及結果分析

通過對該道路交叉口現狀渠化、配時及不同時段交通流量的調研統計，針對調研所獲取的基本數據進行分析和研究，分別從交通管理、渠化設計以及信號控制等不同的維度提出以下優化措施：

（1）將道路交叉口的非機動車停車線提前；

（2）由于C道路進口的左轉車流量相對較大，因此設置增加左轉專用車道，C道路的右轉車流量占其進口流量的比例較高（按照調研數據基本位于50%以上），因此需要增設右轉專用車道；

（3）對于信號控制方案的設計和優化需要根據交叉口不同道路的流量數據以及新的車道渠化方案，進而確定信號配時的具體方案，即按照綠燈時間保障車輛延誤較少的原則進行優化，將原來的三相位調整為四相位信號控制；

（4）由于行人和非機動車輛較多，加裝行人過街信號燈，并加寬人行橫道線，確定按照雙向行人通行的優化方案。

基于該交叉路口的優化情況，本文以VISSIM仿真平臺為基礎，對該道路交叉口優化前后的基本運行情況進行模擬仿真，并選擇排隊長度以及平均停車次數兩項指標進行對比評價分析。在進行仿真的過程中，按照道路的交通特性和相關的幾何參數確定相關的仿真模型，同時在加入信號配時方案的基礎上針對交通量、車道寬度以及相對車流等參數進行標定。

在城市道路平面交叉口研究過程中，車輛的平均排隊長度和平均停車次數是衡量交通特性情況的重要參數。該城市道路交叉口優化前后各道路進口車輛的平均排隊長度見圖2所示。由圖2可知，C道路優化前車輛的平均排隊長度約為30.6m，通過相關的優化設計提升之后，其平均排隊長度約為23.4m，減少了7.2m。與此同時，該交叉口的其他各道路在優化之后其車輛的平均排隊長度均出現不同程度的降低，表明優化設計方案對于改善道路進口車輛的排隊長度具有一定促進作用。

圖2 優化前后進口車輛平均排隊長度對比（單位：m）

為了進一步分析交叉口優化前后平均停車次數的變化情況，如圖3所示，給出該交叉口各道路進口車輛平均停車次數的對比結果。由圖3可知，B道路優化前車輛的平均停車次數約為2.9次，通過優化方案的提升之后平均停車次數降低至1.6次，相對下降了44.8%左右，明顯改善了交通流的通行狀況。

圖3 優化前后車輛平均停車次數對比（單位：次）

4 結束語

本文通過分析城市道路平面交叉口交通特性和存在的問題，提出道路交叉口優化設計的提升措施。基于此，以四川省某四路交叉口為對象，利用VISSIM仿真平臺對該交叉口優化前后的交通特性和交通流情況進行模擬分析，得到以下主要結論：

（1）城市道路平面交叉口存在的車道設置不合理、標志線不匹配以及信號燈設置不規范等問題會對交通流產生重要的影響，導致交通擁堵，通過采取交通組織優化、信號燈控制策略優化等措施，可以明顯改善交叉口的交通流情況。

（3）針對四路交叉的調研和仿真分析，通過針對交叉口渠化設計以及控制信號的優化，可以明顯降低車輛的平均排隊長度和平均停車次數，兩者最高可以分別降低23.5%和44.8%，為交通狀況的改善和提升奠定基礎。