基于交通流分析的城市道路交叉口設(shè)計(jì)優(yōu)化

在城市化進(jìn)程不斷加速的大背景下，城市交通流量呈現(xiàn)出持續(xù)攀升的態(tài)勢(shì)，而道路交叉口因多種復(fù)雜因素成為交通事故相對(duì)高發(fā)的特定區(qū)域。交通流作為直接反映交叉口運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵要素，其中蘊(yùn)含著豐富且復(fù)雜的有關(guān)安全隱患的信息，基于交通流分析所展開的設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，乃是通過(guò)深人挖掘交通流數(shù)據(jù)背后隱藏的諸多安全風(fēng)險(xiǎn)因素，從而力求從源頭上改善交叉口安全性能的過(guò)程。本文聚焦于運(yùn)輸安全這一關(guān)鍵領(lǐng)域，以系統(tǒng)且全面的方式研究交通流分析在城市道路交叉口設(shè)計(jì)優(yōu)化方面所具備的價(jià)值、實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀以及相應(yīng)優(yōu)化策略，最終目的在于為城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供既具有一定理論參考價(jià)值又切實(shí)可行的實(shí)踐路徑。

一、交通流分析在道路交叉口設(shè)計(jì)優(yōu)化中的價(jià)值

（一）精準(zhǔn)識(shí)別事故隱患點(diǎn)

道路交叉口的交通環(huán)境極為復(fù)雜，之所以會(huì)出現(xiàn)事故隱患點(diǎn)分布隱蔽以及動(dòng)態(tài)變化的狀況，是因?yàn)槠渥陨砭邆涞亩嘀匾蛩叵嗷プ饔谩＝煌鞣治鼍腿缤且话褤碛芯珳?zhǔn)探測(cè)功能的儀器，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)道路交叉口的交通流量、流向以及車輛運(yùn)行速度展開的監(jiān)測(cè)與分析工作，它能夠深入挖掘潛在風(fēng)險(xiǎn)，并以這種分析為基礎(chǔ)，通過(guò)一系列數(shù)據(jù)處理方式繪制出車輛沖突熱力圖。例如，在流量高峰時(shí)段，左轉(zhuǎn)車輛與直行車輛在道路交叉口的交匯區(qū)域，由于行駛軌跡相互交叉，極易引發(fā)碰撞事故。通過(guò)對(duì)該區(qū)域交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致分析之后，相關(guān)人員便能清晰掌握沖突發(fā)生的頻率、強(qiáng)度以及時(shí)間規(guī)律等信息，進(jìn)而憑借這些信息將此區(qū)域精準(zhǔn)定位為事故隱患點(diǎn)。

（二）優(yōu)化交通組織秩序

交通流有序運(yùn)行乃是保障道路交叉口安全最為關(guān)鍵的一點(diǎn)，而交通流分析能夠全面考量不同交通參與者的通行需求，進(jìn)而為優(yōu)化交通組織秩序提供科學(xué)依據(jù)。以行人過(guò)街為例，要通過(guò)對(duì)行人流量、過(guò)街速度和與機(jī)動(dòng)車通行需求時(shí)間的關(guān)系分析，來(lái)合理設(shè)置行人過(guò)街信號(hào)燈時(shí)長(zhǎng)與相位。在人流量較大的道路交叉口，若行人過(guò)街時(shí)間不足，其可能被迫搶行，這樣就會(huì)與機(jī)動(dòng)車發(fā)生沖突。而通過(guò)優(yōu)化行人過(guò)街設(shè)施及信號(hào)配時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)行人與機(jī)動(dòng)車有序通行，減少二者相互干擾并提升整個(gè)道路交叉口的交通組織效率與安全性。

（三）提升道路通行能力

道路交叉口所具備的通行能力，從根本上而言是與城市交通的整體運(yùn)行效率以及安全水平存在著直接關(guān)聯(lián)的，而通過(guò)對(duì)交通流量的精確測(cè)算，能夠達(dá)成對(duì)于車道設(shè)置以及信號(hào)配時(shí)方案的有效優(yōu)化。在存在車流量不均衡現(xiàn)象的一些道路交叉口，高峰時(shí)段部分車道會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)矶虑闆r，與之形成鮮明對(duì)比的是其相鄰車道的利用率可能處于較低水平。對(duì)各方向交通流量展開長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)與深入分析之后，可按照不同交通參與者所產(chǎn)生的實(shí)際需求來(lái)調(diào)整車道的功能，把利用率處于較低水平的車道轉(zhuǎn)換成為交通參與者需求較為龐大的車道類型，如將原本的直行車道改成左轉(zhuǎn)車道或是右轉(zhuǎn)車道。與此同時(shí)，結(jié)合交通流所呈現(xiàn)出的變化規(guī)律，對(duì)信號(hào)燈的配時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，以一種合理的方式去分配各個(gè)方向車輛的通行時(shí)間，避免因信號(hào)配時(shí)不合理而致使車輛出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間等待以及排隊(duì)的狀況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)道路交叉口通行能力有效提升，減少車輛于道路交叉口的滯留時(shí)間，將追尾、剮蹭

【城鄉(xiāng)規(guī)劃研究】

等事故發(fā)生的可能性大幅降低。

二、交通流分析在道路交叉口設(shè)計(jì)優(yōu)化中應(yīng)用的現(xiàn)存問(wèn)題

（一）傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的局限性

傳統(tǒng)城市道路交叉口設(shè)計(jì)多基于經(jīng)驗(yàn)以及規(guī)范，缺乏對(duì)交通流動(dòng)態(tài)特性的深人考量。相關(guān)工作者在具體設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，通常會(huì)依據(jù)固定的交通流量預(yù)測(cè)模型以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范去開展車道劃分與信號(hào)配時(shí)等方面的設(shè)計(jì)操作，然而這般操作往往難以適應(yīng)實(shí)際交通流出現(xiàn)的復(fù)雜變化。例如一些城市在對(duì)新建道路交叉口展開設(shè)計(jì)時(shí)，按照常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車道數(shù)量與功能進(jìn)行設(shè)置，然而隨著周邊區(qū)域的快速發(fā)展，交通流量快速增長(zhǎng)且結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，致使原有的設(shè)計(jì)無(wú)法滿足交通參與者的實(shí)際需求，進(jìn)而導(dǎo)致車輛于道路交叉口頻繁地產(chǎn)生擁堵和沖突情形。

（二）數(shù)據(jù)采集與分析技術(shù)滯后

準(zhǔn)確且全面的交通流數(shù)據(jù)乃是開展道路交叉口設(shè)計(jì)優(yōu)化所不可或缺的根本基礎(chǔ)，然而當(dāng)下數(shù)據(jù)采集連同分析技術(shù)呈現(xiàn)出一定程度的滯后狀況。在數(shù)據(jù)采集范疇，部分城市依舊依靠傳統(tǒng)的人工計(jì)數(shù)以及地磁線圈等方式方法，而由這些方法所采集的數(shù)據(jù)存在著數(shù)據(jù)量相對(duì)有限、精度不夠高且實(shí)時(shí)性較差等相關(guān)問(wèn)題。隨著智能交通技術(shù)不斷發(fā)展，當(dāng)前已然出現(xiàn)諸如視頻檢測(cè)、雷達(dá)檢測(cè)等相對(duì)先進(jìn)的技術(shù)，但在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中，面臨著設(shè)備安裝與維護(hù)成本過(guò)高、數(shù)據(jù)處理相當(dāng)復(fù)雜等系列問(wèn)題，從而致使部分城市難以對(duì)這些技術(shù)做到廣泛應(yīng)用。

（三）多模式交通流協(xié)同分析不足

城市道路交叉口包含機(jī)動(dòng)車、于街道穿梭的非機(jī)動(dòng)車以及四處行走的行人等多樣交通模式的交通流，其中，不同交通模式之間存在相互影響、相互制約的狀況。在當(dāng)前的道路交叉口設(shè)計(jì)優(yōu)化方面，對(duì)于多模式交通流協(xié)同展開分析的工作相對(duì)不足。因?yàn)樵趯?shí)際開展的設(shè)計(jì)進(jìn)程之中，相關(guān)工作者往往會(huì)把機(jī)動(dòng)車流當(dāng)作主要研究的對(duì)象，并未對(duì)非機(jī)動(dòng)車流以及行人交通流開展足夠深入的分析，進(jìn)而導(dǎo)致通行空間和時(shí)間的分配出現(xiàn)不合理的情形。例如，在某些特定的交叉口，非機(jī)動(dòng)車道與機(jī)動(dòng)車道之間缺少能夠起到有效隔離作用的設(shè)施，致使非機(jī)動(dòng)車在正常的行駛過(guò)程當(dāng)中極容易遭受到來(lái)自機(jī)動(dòng)車方面的干擾，從而增加了交通事故風(fēng)險(xiǎn)。

（四）動(dòng)態(tài)適應(yīng)性設(shè)計(jì)能力薄弱

城市交通流呈現(xiàn)出顯著的動(dòng)態(tài)變化特性，不同時(shí)段以及不同天氣條件下交通流狀況有著較大差異，然而當(dāng)下基于交通流分析所開展的道路交叉口設(shè)計(jì)優(yōu)化以靜態(tài)設(shè)計(jì)為主，缺乏針對(duì)交通流動(dòng)態(tài)變化的適應(yīng)性方面的考量。在信號(hào)配時(shí)層面，大多數(shù)道路交叉口采用固定的信號(hào)周期以及相位方案，而這種方案無(wú)法依照實(shí)時(shí)交通流的變化進(jìn)行靈活調(diào)整，在高峰時(shí)段和平峰時(shí)段交通流量出現(xiàn)巨大差異的狀態(tài)下，固定信號(hào)配時(shí)方案易致使高峰時(shí)段擁堵加劇，同時(shí)平峰時(shí)段資源被浪費(fèi)。

三、基于交通流分析的道路交叉口設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

（一）重構(gòu)道路交叉口空間布局

道路交叉口的空間布局對(duì)交通流運(yùn)行效率與安全起著重要作用，基于全面且系統(tǒng)的交通流分析來(lái)對(duì)其進(jìn)行重構(gòu)優(yōu)化已然成為極其迫切的任務(wù)。針對(duì)車輛沖突點(diǎn)呈現(xiàn)集中態(tài)勢(shì)的區(qū)域，可通過(guò)設(shè)置導(dǎo)流島或者拓寬進(jìn)口道之類的工程措施，引導(dǎo)車輛依據(jù)預(yù)設(shè)軌跡行駛，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將不同流向的車流有效地分離開來(lái)的目的。比如，在多向車流匯聚于一處的道路交叉口，借助設(shè)置三角形導(dǎo)流島，能夠把左轉(zhuǎn)、直行以及右轉(zhuǎn)車流從物理層面進(jìn)行分隔，再配合道路交通標(biāo)線的使用，車輛交織與沖突的概率便得以顯著降低。在畸形交叉口區(qū)域，由于道路走向所存在的不規(guī)則狀況，車輛行駛路線變得混亂并且沖突點(diǎn)變得密集，這就需要結(jié)合交通流數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以及仿真分析來(lái)重新規(guī)劃道路中心線，進(jìn)而科學(xué)合理地對(duì)車道方向與寬度做出調(diào)整。可運(yùn)用BIM建模技術(shù)，對(duì)改造方案開展可視化模擬工作，以此評(píng)估不同車道劃分方案給交通效率造成的影響，經(jīng)過(guò)這樣的操作來(lái)選擇出最優(yōu)的改造方案，保障車輛在復(fù)雜路況之下能夠?qū)崿F(xiàn)有序通行。

同時(shí)，行人過(guò)街設(shè)施的合理設(shè)置對(duì)于完善道路交叉口空間布局而言乃是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。通過(guò)對(duì)斑馬線位置開展優(yōu)化工作，把它設(shè)置在駕駛員視野開闊且車輛減速明顯的區(qū)域之中，行人過(guò)街的安全性與便捷性就能夠有效提升；增設(shè)二次過(guò)街安全島，為那些行動(dòng)不便的行人提供中途休息區(qū)域，再配合倒計(jì)時(shí)信號(hào)燈的精準(zhǔn)設(shè)置，行人暴露在車流中的風(fēng)險(xiǎn)就能夠顯著降低；另外，結(jié)合無(wú)障礙設(shè)施的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，在斑馬線的兩側(cè)設(shè)置諸如坡道、盲道等設(shè)施，以此保障特殊群體的過(guò)街需求，達(dá)成道路交叉口空間布局針對(duì)各類交通參與者進(jìn)行包容性優(yōu)化的目標(biāo)。

（二）協(xié)同優(yōu)化信號(hào)控制

交通信號(hào)燈信號(hào)控制本就是調(diào)節(jié)道路交叉口交通流的一種極為重要的手段，因此基于對(duì)交通流的詳細(xì)分析去實(shí)現(xiàn)信號(hào)控制協(xié)同優(yōu)化具有重要意義。通過(guò)在各方向?qū)煌髁空归_實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，進(jìn)而采用具備智能特性的信號(hào)控制算法，以此來(lái)對(duì)交通信號(hào)燈信號(hào)周期以及相位時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整。在交通流量呈現(xiàn)出較大態(tài)勢(shì)的方向，以適當(dāng)延長(zhǎng)綠燈時(shí)間的方式來(lái)保障車輛能夠順順利利地通過(guò)道路交叉口，而在交通流量相對(duì)較小的方向，以縮短綠燈時(shí)間的手段去避免資源出現(xiàn)浪費(fèi)的情況。與此同時(shí)，實(shí)現(xiàn)諸如行人、非機(jī)動(dòng)車與機(jī)動(dòng)車等不同類型交通流信號(hào)控制間的協(xié)同，例如對(duì)行人、非機(jī)動(dòng)車與機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈相位關(guān)系進(jìn)行合理優(yōu)化，從而確保行人過(guò)街時(shí)不會(huì)與機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車的通行相互干擾。

（三）強(qiáng)化交通弱勢(shì)群體保護(hù)

基于交通流的詳細(xì)分析，對(duì)于在道路交叉口安全問(wèn)題中處于不容忽視境地的交通弱勢(shì)群體，尤其是行人以及非機(jī)動(dòng)車這類群體的保護(hù)，被視為亟待強(qiáng)化的方面。以行人交通流的分析結(jié)果為依據(jù)，增加行人信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)顯示，優(yōu)化行人過(guò)街語(yǔ)音提示，以此來(lái)達(dá)成提高行人過(guò)街的安全性與便利性這一目的；而對(duì)非機(jī)動(dòng)車流而言，不僅要設(shè)置專用的非機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈，以便明確非機(jī)動(dòng)車的通行時(shí)間與路權(quán)，還可于道路交叉口周邊設(shè)置相應(yīng)的非機(jī)動(dòng)車停車區(qū)域，用來(lái)規(guī)范非機(jī)動(dòng)車的停放秩序。

（四）構(gòu)建動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與反饋機(jī)制

為能適應(yīng)交通流動(dòng)態(tài)變化的情況，必須構(gòu)建起一套足夠完善的關(guān)于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以及反饋的機(jī)制。該機(jī)制需要借助先進(jìn)的智能交通技術(shù)，如視頻監(jiān)控、傳感器網(wǎng)絡(luò)等，對(duì)包括車輛速度、流量、密度這些信息在內(nèi)的交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，采集到的數(shù)據(jù)會(huì)被送至數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，通過(guò)這個(gè)平臺(tái)開展深度挖掘與分析操作，從而及時(shí)去發(fā)現(xiàn)交通流所呈現(xiàn)出的異常變化情況以及潛藏其中的安全隱患。一旦在分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)交通流出現(xiàn)了諸如擁堵、事故等異常情形，就要迅速將相關(guān)信息反饋至對(duì)應(yīng)的相關(guān)部門，而且要依據(jù)分析所得到的結(jié)果及時(shí)對(duì)道路交叉口的設(shè)計(jì)以及管理措施做出調(diào)整。比如，在某一方向交通流量突然有所增加進(jìn)而引發(fā)擁堵現(xiàn)象時(shí)，可借助調(diào)整信號(hào)配時(shí)或者臨時(shí)改變車道功能等方式來(lái)實(shí)施疏導(dǎo)操作。

四、結(jié)語(yǔ)

對(duì)城市道路上車輛、行人等混合形成的交通流進(jìn)行深入分析，進(jìn)而進(jìn)行城市道路交叉口設(shè)計(jì)的優(yōu)化，這一至關(guān)重要的舉措被認(rèn)定為城市交通領(lǐng)域中提升運(yùn)輸安全狀況的重要途徑。在此基礎(chǔ)上，本文從價(jià)值的挖掘、應(yīng)用現(xiàn)狀的全面梳理以及優(yōu)化策略的詳盡探討三個(gè)不同方面展開深入研究，揭示交通流分析在精準(zhǔn)識(shí)別隱藏的事故隱患、對(duì)交通組織進(jìn)行高效優(yōu)化等多個(gè)方面所發(fā)揮的核心作用，同時(shí)對(duì)當(dāng)前在此領(lǐng)域存在的技術(shù)短板以及理念上的不足之處進(jìn)行細(xì)致剖析，并針對(duì)性地提出了可能的優(yōu)化路徑。由該研究可以明顯看出，借助科學(xué)且合理的交通流分析以及設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，能夠在很大程度上有效降低城市道路交通事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，并在一定程度上提升交通運(yùn)行的效率，最終為構(gòu)建一個(gè)安全且高效的城市交通整體體系提供極為有力的支撐作用。

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作者簡(jiǎn)介：

曹閃閃，西藏大學(xué)工學(xué)院碩士研究生。研究方向：交通運(yùn)輸安全。

劉誠(chéng)（通訊作者），西藏大學(xué)工學(xué)院碩士研究生。研究方向：交通安全及交叉口擁堵。