五路环形交叉口交通改善方法与案例分析

2017-06-26赵强赵永

城市道桥与防洪 2017年6期

关键词：冲突点环岛南路

赵强，赵永

（北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京市100124）

五路环形交叉口交通改善方法与案例分析

赵强，赵永

（北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京市100124）

随着城市非机动车及机动车保有量的增长，城市环岛尤其是五路环形交叉路口已不适应当前城市交通运行需求。通过对五路环形交叉口的交通症结进行剖析，并结合国内外众多环形交叉口改造方案，找到适宜不同类型交叉口的改造方案与思路。以北京市密云区长城环岛的改造为工程背景进行案例分析，为五路环形交叉口改造提供了理论依据。

五路交叉；环岛改造；交通改善

0 引言

五路交叉口的形成有一定的历史原因，尤其是在旧城保护的规划背景下，路网在某些区域形成多路斜交，产生了五路交叉口。在交通量不大的情况下，五路交叉口采用环岛形式较多。这种交通组织形式简洁，也更容易形成环岛景观节点，很多环岛还因此形成了区域标志性地标。

随着经济发展和交通量的变化，环岛形式的五路交叉口开始显现出诸多问题。由于五路交叉环岛往往不设置交通管制，造成其冲突点较三路交叉和四路交叉增加很多。三路交叉口冲突点为3个，十字路口冲突点为16个，五路交叉口冲突点达到50个[1]。另外，城市环岛往往交通组成较为复杂，除机动车冲突点外，还涉及非机动车、人行与机动车的相互干扰。

面对上述种种问题，随着城市人口的增长，非机动车及机动车保有量的增长，城市环岛尤其是五路环形交叉路口已不适宜当前的城市交通运行需要。在这种情况下，全国很多城市开始进行五路环形交叉路口的改造，其改造方案随各区域交通出行特征的需求也有较大差异。

本文通过对五路环形交叉口的交通症结进行剖析，并结合国内外的改造方案分析，找到适宜不同类型交叉口的改造方案与思路，并以北京市密云区长城环岛的改造为工程背景进行案例分析。

1 五路环形交叉口主要交通症结分析

1.1 环形交叉口的适用性

多路交叉的情况下，环形交通组织形态具有连续流的优点，减少了等候信号灯的时间，但环形交叉口受交通量、交通组成、用地条件、交叉形式等的限制，不是所有多路交叉路口都适用于设置环岛。根据对以上几种要素的分析，适用于环形交通组织的路口主要有以下几个特点。

（1）交通量条件：转向交通量比例较大，接近于直行交通量的50%。各进口匝道的直行、左转总量不超过环形交叉口的设计通行能力[2]。

（2）交通组成：交通组成以机动车为主，人流量、非机动车交通量相对较小。当人流量及非机动车交通量较大的情况下设置环岛，应考虑设置人行及非机动车的立体过街形式，或对信号灯进行调控。

（3）用地条件：环形交叉口道路交织段长度以不小于4 s行车距离为控制长度，因此交织段长度最小为25 m（车速按20 km/h计算）。因此,对于多路交叉的环岛，其环岛周长需要一定规模，占地规模较大。另外，环岛所在区域的竖向条件宜为地势平坦区域，高差较大的区域设置环岛，易造成视距不良的安全隐患。

（4）交叉形式：多路交叉的环岛，几条相交道路的相交角度应较为一致。如出现角度偏差较大的情况，会造成部分路段的交织段长度过短，易造成节点交通拥堵。

1.2 五路环形交叉口的交通组织问题

五路交叉的情况下，设置环岛是一种较为常见的交通组织形式。根据上文分析，多路交叉的情况下，设置环岛是有一定适应性的。这种交通组织症结的根源来自于以下两个方面。

1.2.1 交通量不适应

交通量的不适应性体现在两个方面。

（1）交通总量的增加与现状环岛的通行能力的不适应。

理论上通过环岛的几何尺寸可以计算出环岛的通行能力，根据对相交道路进出环岛的交通量观测与交通量增长预测分析，可以判断出环岛的通行能力是否与未来道路交通增长相匹配。

（2）转向交通量比例的变化与交织距离的不适应。

如图1所示，按路口范围内的交通方向分析，五路环形交叉口每个进口车道有4个交通流向，路口总共20个交通流向。车流在无控交叉口环道行驶过程中共有两类冲突点，分别为同一环道上的交织冲突点和不同环道上的交叉冲突点[3]。五路环行交叉口的交织冲突点有15个，交叉冲突点有30个，一共为45个冲突点（见图1）。因此，在转向交通量的比例与交织段长度不适应的情况下，会造成冲突点的交通拥堵或交通事故。由于在无信号灯控制的环岛内交通为连续流，一个部位的交通拥堵会产生连锁反应，致使整个环岛的交通组织出现问题。

图1 五路环形交叉口冲突点示意图

1.2.2 交通组成的不适应

非机动车尤其是自行车具有灵活方便的特点，作为绿色交通出行的一种重要方式，目前全国乃至全球的城市交通出行都在大力推广。当环岛内的非机动车交通量及人流量较大时，在道路进环岛位置易出现相互之间的交通干扰。这种交通干扰叠加上机动车之间的冲突点，造成节点交通拥堵程度增加和事故频发。

2 交通改善思路与方法

近年来，随着城市的发展，全国各地的环岛或多或少出现了与现状交通不适应的情况。根据对我国和国外环岛改造的梳理，发现国内外对于环岛改造的思路基本集中在两个方面。

2.1 景观需求的改造

改造不是基于交通问题，而是基于景观需求的优化改善。这种情况主要是由于两点造成的：一是国外主要大城市的城市规划基本以方格网为主，多路交叉的情况较少；二是国外城市区域对机动车采取不鼓励的政策，因此机动车交通量总量较小，增长幅度较小，环岛适应城市发展的周期较长。因此，更多的环岛改造项目倾向于对人行和休闲空间的提升改造。如英国伯明翰的夏洛克环岛、澳大利亚霍巴特的火车站环岛（见图2），再造之后环岛成为当地著名的旅游景观和市民休闲空间。

图2 澳大利亚霍巴特火车站环岛

2.2 交通问题的改造

在我国，由于城市机动车保有量正在飞速增长，环岛改造更多是由于交通问题引发的改造。根据对国内外环岛改造项目的梳理，环岛改造基本有三种大的交通组织形式调整（见表1）。

（1）环岛设置信号灯控制，如泉州的临漳门环岛，适用于交通量增长不大，需要保留环岛景观的情况。

（2）拆除环岛改为平交路口，如宁波兴宁环岛、淮安水渡环岛、北京葡萄嘴环岛、北京果园环岛。路口形式又根据用地条件、交通组织及管理方式设置为五路交叉灯控路口、十字交叉灯控路口及丁字灯控路口的组合形式，适用于交通量增长较大、需要缩短路口大小、减少通过路口时间的环岛改造情况。

（3）拆除环岛改为立体交叉，如柳州荣军路环岛。适用于某一方向的交通量占所有方向的交通量比例极大，满足主流交通的快速通过，次要交通通过地面灯控或环岛进行转换。

在实际的工程案例中，影响一个环岛改造方案的因素不仅仅是交通功能，还涉及到用地调整、景观需要、城市设计需要等。尤其是随着城市的发展，环岛对于周边用地的割裂作用越发明显。因此，环岛改造方案应因地制宜，充分结合交通组织、用地协调、景观功能、城市设计、慢行系统等多种因素来进行改造方案研究。

表1 我国及国外主要环岛改造案例梳理

3 交通组织改善案例

3.1 项目背景

长城环岛位于北京市密云区，为新南路（国道101）、鼓楼东大街、檀西路五路交叉环岛（见图3）。环岛东西宽115m，南北长178m，面积约1.76 hm2。

图3 北京长城环岛地理位置图

3.2 现状交通运行状况分析

3.2.1 调查内容

调查内容为高峰期间环岛进出交通量组成、转向交通量、主要冲突点、现状设施调查等。交通量调查时间为工作日周四的晚高峰。

3.2.2 现状交通分析结果

（1）交叉口进口道流量高峰小时为3 934 pcu/h，根据现状环岛的条件，测得该环岛的最大通行能力为3 718 pcu/h，高峰小时流量比为1.06，高峰时刻环岛内存在一定的拥堵。

（2）经过对环岛内部转向量的分析，直左的总量为3 315 pcu/h，直行交通量占直左总交通量的62%。

（3）交叉口高峰小时进口总量为3 934 pcu/h，其中新南路直行占总进口量的75%。

（4）车辆组成以小客车为主，客车占96%。

（5）人行过街流量不大，高峰小时最大断面390人/h。

综上，该环岛高峰小时拥堵的主要因素是新南路（国道101）高峰小时直行交通流量过大，与其他转向交通发生相互干扰。图4为长城环岛现状交通转向流量图。

图4 长城环岛现状交通转向流量图（单位：pcu/h）

3.2.3 现状问题

（1）环岛内交通量总体规模较大，高峰期间环岛内局部路段存在交通拥堵。

（2）人车混杂，行人及非机动车安全性较差。

（3）交通指路标志系统不尽完善，易出现转向错误。

（4）交通安全设施不尽完善，车辆易发生安全事故。

3.3 交通改善设计

根据本文第2节的论述，在明确了环岛存在的主要问题后，结合周边环境特点及改造要求，提出具体的改造方案。

3.3.1 问题与建议

针对现场调查和交通量观测发现的问题，逐一提出改造建议。

没了于叔于婶，山村可还有我的“家”？那日心中纠结甚至一时停步村头——“情怯”，就怯在这里。然而，当报信的孩子奔去，远远地见桂霞姐和她的大弟迎面而来，桂霞姐叫一声“我的好兄弟”，大弟喊我一声“哥”，我泪如雨下，情怯顿时不在——我又见到了第二故乡的亲人，还有我的家！

（1）问题：环岛内交通量总体规模较大，高峰期间环岛内局部路段存在交通拥堵。建议：通过交通管理措施或环岛形态的变化来提升交叉口通行能力。

（2）问题：人车混杂，行人及非机动车安全性较差。建议：通过交通管理措施或过街方式的变化来提高行人和非机动车的安全性。

（3）问题：交通指路标志系统不尽完善，易出现转向错误。建议：完善交通标志系统。

（4）问题：交通安全设施不尽完善，车辆易发生安全事故。建议：完善交通安全设施。

通过以问题为导向的梳理，发现现状存在的问题主要为两个层面：

（1）通行能力的提升。具体的措施可考虑维持环岛形态的改造和环岛形态的改造两套方案。

（2）交通安全设施的完善。需要补充、完善交通标志、交通安全防护设施、交通信号等。

3.3.2 改造方案

3.3.2.1 改造方案一

（1）完善交通标志，增加车行交通指路信息（见图5）。

图5 方案一新增交通标志牌

（2）环岛完善照明设施，增加夜间行车安全。

（3）局部拥堵路段增加信号灯，控制进入环岛车辆及转向车辆，增加人行过街安全。

图6为方案一平面设计图。

图6 方案一平面设计图

根据现状调查分析，环岛5个交织区段长度分别为：鼓楼东大街与新南路（西）交织区段36 m，新南路与檀西路（南）交织区段75 m，檀西路（南）与新南路（东）交织区段为40 m，新南路（东）与檀西路（北）交织区段为60 m，檀西路（北）与鼓楼东大街交织区段为60 m。

当把交织距离与现状交通量进行叠加后发现，由于新南路东西直行交通量较大，檀西路（南）与新南路（东）之间的交织距离40 m不能满足该处新南路出口交通与环岛内交通的交织，新南路（东）与檀西路（北）之间的交织距离60 m不能满足该处檀西路出口交通与环岛内交通的交织。调查期间,这两个点的晚高峰交通拥堵问题较为显著，推测另外三个交织段存在交通拥堵问题。

通过设置环岛内的交通信号灯，可以在一定程度上保证各转向交通的有序运行，提高环岛内的通行安全性。但是由于没有改变环岛运行的总体交通组织模式，并增加了信号灯控制，环岛总体通行能力并未得到根本性的提升。

3.3.2.2 改造方案二

（1）设置主流方向高架桥(或下穿道路)，其余方向维持为地面环岛（或平交）形式。

（2）设置路口人行安全岛，保证二次过街安全。

（3）完善环岛交通安全设施。

（4）预留匝道接入条件。

根据现状交通量调查，在所有方向交通量中，新南路东西直行方向交通量所占比例最大。环岛内交织问题带来的拥堵大多由新南路直行交通与其他转向冲突造成，因此考虑将直行交通以高架桥或地下道路的形式剥离出环岛，环岛内保留其他转向交通（新南路辅路的转向交通亦进入环岛内解决）。图7为方案二平面设计图。

图7 方案二平面设计图

根据对路网条件的分析，鼓楼东大街与新南路西段共同构成了密云区内的骨架网络，因此考虑远期在鼓楼东大街交通量增加的情况下，设置鼓楼东大街与新南路（东）的立交匝道。

该方案从本质上提升了环岛的通行能力，但工程造价较高。如果设置高架桥穿越环岛，对环岛景观造成一定的破坏，高架桥上行车噪声对新南路两侧居住区及商业区也有一定影响；如果设置地下道路穿越环岛，施工工法与地面交通导行需加以考虑。

3.3.2.3 改造方案三

（1）设置为五路交叉或组合式信号灯路口。

（2）路口设置导流岛，增加车行及人行安全。

将环岛改造为平交灯控路口，通过信号灯有序组织各转向交通，也缩短了通过路口的时间。五路交叉口是一种比较直接的组织方式，但由于相位较多，一个信号灯周期时间较长，虽然能够通过信号灯配置提高主流方向的绿灯时间，但仍然会造成一定程度的排队情况。图8为方案三（五路交叉口）平面设计图。

图8 方案三（五路交叉口）平面设计图

平交路口的组合式是一种应用较为广泛的改造方式。根据长城环岛的交通量调查，相对来看，檀西路为次要交通方向，因此将鼓楼东大街与新南路设置为十字交叉路口，檀西路（北）作为次要方向设置为丁字路口，但受环岛用地限制，相邻路口间距较近，车辆在该段需快速分辨转向车道。五路交叉口的冲突点数量为50个，是四路交叉口的3倍多，易发生交通事故[4]。另外，由于非机动车方便灵活的特性，在五路交叉口中非机动车轨迹比机动车更加复杂，易与机动车发生冲突，不仅干扰机动车的正常行驶，同时加大了发生交通事故的可能[5]。图9为方案三（组合式交叉口）平面设计图。

3.3.2.4 改造方案四

（1）设为“平面苜蓿叶”形式。

（2）路口设置导流岛，增加车行及人行安全。

图9 方案三（组合式交叉口）平面设计图

“平面苜蓿叶”是一种苜蓿叶立交的平面形式，具体是指将主流方向设置为十字交叉形式，其他次要方向设置为“右进右出”形式。十字交叉路口仅设置直行信号灯，不设置右转和左转功能，其右转提前至路口外利用原环岛路由实现，左转车辆需直行通过该路口后再连续右转驶入被交路，并通过路口直行实现左转功能。图10为方案四平面设计图。

图10 方案四平面设计图

举例如图10（a）所示，檀西路（南）左转驶入新南路（西）的路径为：直行通过新南路与檀西路十字路口，右转进入环岛匝道，再次右转进入新南路（东），再通过新南路与檀西路十字路口直行进入新南路（西）。

这种交通组织形式脱胎于苜蓿叶立交，区别在于中心路口为十字灯控，而非立体交叉。方案的直行交通顺畅，主流方向通行能力高,但各相位左转需通过两个直行灯控解决，次要方向的直行及转向较为复杂。

3.3.2.5 方案比选

方案的比选除要考虑交通功能的优劣外，还应结合用地功能、城市设计等因素进行分析。根据调查，长城环岛建设完成后，周边建筑根据长城环岛的形态逐步完成，因此建筑形态以环岛的弧形为主要建筑立面特色（见图11）。

图11 现状环岛两侧建筑

环岛的改造需要基于现状交通量的调查，也需要考虑未来交通出行量的增长与出行方向的变化。因此，在交通量增长速度不大的情况下，综合考虑周边建筑特色与城市用地功能，建议维持环岛形态不变来进行改造。若考虑城市用地的拓展与人性化设施建设的需求，可考虑将环岛改造为平交路口，空余用地可作为街心公园建设，并根据需要配以海绵城市设施、绿道设施、城市家具等，转变为市民可以亲近使用的公共空间。图12为环岛改造后的用地方案。

上述几套方案，不论选取哪个，都首先要对现状存在的交通标志牌、安全防护设施、人行及非机动车二次过街设施、照明设施加以完善。近期人行过街量不大，可考虑设置人行信号灯过街；远期人行过街量增长，可考虑设置地下通道，结合环岛内景观步道设置过街通道。