城市道路平面交叉口交通组织与渠化设计研究

肖仁和

中交第一公路勘察设计研究院有限公司深圳分院，广东 深圳 518000

随着基础交通网络的不断完善，道路工程的建设规模逐年扩大，随之而来的是一系列的交通问题。同时，平面交叉口是城市交通流的集散地，交通特性复杂，交通冲突点多，如果其交通组织设计不合理，会影响城市路网各节点的车辆通行效率，造成交通拥堵，严重时可能导致巨大的经济损失和人员伤亡。鉴于此，国内外学者利用模型试验或现场调研等手段对道路平交口的通行能力进行研究，并取得了一些有价值的成果[1]。但许多设计人员在进行道路平交口设计时还是依靠类比法或当地经验，设计方案偏于保守。因此，研究城市道路平面交叉口交通组织与渠化设计具有重要的工程意义。

1 道路平面交叉口形式

城市平面交叉口是指两条或两条以上道路在同一平面相交的位置，属于交通流集散地，故平面交叉口的交通特性较复杂，与单条道路交通流有明显不同，各个方向的机动车、非机动车及行人在此处汇集。根据统计资料可知，城市道路平面交叉口主要有“X”形、“T”形、“Y”形、“十”字形、畸形交叉等[2]。各类型道路平面交叉口的特点如表1所示。

表1 各类型道路平面交叉口的特点

2 道路平面交叉口交通组织优化思路和原则

2.1 交通组织优化思路

经济水平的迅速发展使车辆的增长速率和交通需求远超过道路提供的交通供给，加剧交通供需矛盾，因而必须对道路平面交叉口交通进行优化处理。平面交叉口的优化思路是从宏观交通组织和微观交通组织两个方面入手，前者要求交通流在时间上要削峰填谷，空间上控密补稀；后者要求平面交叉口的信号控制灯要提高车辆通行效率或采用一定的渠化措施来充分利用平交口空闲时间和空间。

2.2 交通组织优化原则

（1）交通分离。不同流向、不同种类交通流应在各自的空间行驶，如行人不得在机动车道漫步、机动车不得在非机动车道行驶等，以提高车辆的通行效率，降低各种类型交通流发生冲突的可能性。

（2）交通负荷均匀。平面交叉口在交通优化期间应对交通流进行疏导，确保各路段交通压力不会达到峰值，即将交通负荷较大路口的交通流转移到交通压力小的路口，尽量使交通负荷均匀分布，避免某一路段交通压力过大而导致拥堵。

（3）方便出行。平面交叉口的交通组织优化不能单纯地为了方便道路管理，而是应当以方便市民出行为主要原则。因为相同的路面范围内，不同类型的交通流对交通需求不同，甚至可能相互矛盾，所以在进行平交口交通组织时应首先弄清楚行人、非机动车、机动车的交通需求，并在此基础上换位思考，分析不同交通流的路权分配是否合理。

（4）动静交通组织结合。传统的道路平面交叉口通行资源配置往往基于静态交通组织方案，没有考虑到车辆行驶期间路网各节点交通流负荷的变化，也就无法根据交通流的流向对不同节点的交通压力进行动态调整，加大了平面交叉口发生交通拥堵的可能性。

3 道路平面交叉口交通组织优化内容

为了改善城市道路平面交叉口的服务水平，应对其交通组织开展优化设计。道路平交口交通组织的优化可从空间与时间两个维度进行，优化目标是对平面交叉口内的各种交通流进行分离，减少不同车辆或车辆与行人的交通冲突[3]。其中，交通组织的空间优化是在交叉口进行渠化设计；时间优化是在平面交叉口内加强信号相位和信号配时的控制。

3.1 平面交叉口渠化设计

（1）渠化设计原则。在进行城市道路平面交叉口渠化设计时应遵循以下原则[4]：第一，简单明了。交叉口的渠化方案应简单明了，便于理解，否则使用者错误行驶会很大程度上提高交叉口的危险性。第二，满足规范。交叉口范围内各种标志、标线和交通岛的颜色、尺寸必须严格按照相关设计规范，禁止任意修改。第三，保证视距。道路交叉口范围的驾驶者与行人必须有足够视距，如果交叉口附近的植物、市政设施妨碍了驾驶者与行人，应当及时拆除。第四，美观醒目。平面交叉口范围内的渠化设施宜与自然景观相协调。

（2）渠化设计内容。道路平面交叉口渠化就是利用交通标志、导流线、交通岛等措施来引导交通流，确保（非）机动车、行人等互不干扰，安全有序前行。平面交叉口渠化设计过程比较复杂，主要可划分成交通调查阶段、渠化设计阶段、方案确定阶段。平面交叉口渠化设计内容如表2所示。

表2 平面交叉口渠化设计内容

机动车道渠化：道路机动车道的优化涉及进口车道、出口车道、交叉口内部渠化等内容。进口车道渠化一般是进行车道拓宽，具体措施包括外加平行车道、压缩中央分隔带等；出口车道渠化应尽可能与上游各进口道同一相位流入的最大进口车道数相匹配；平面交叉口内部渠化通常是利用白色导流线，适用于行驶条件复杂的交叉口。

非机动车道渠化：城市道路非机动车道渠化方法包括设计非机动车左转专用车道、停车线前移等。在非机动车道上设置左转专用车道的标志，可以保证非机动车跟随机动车的左转车流通过交叉口，在一定程度上减轻道路交通拥挤现象；在交叉口处将非机动车道的停车线前移，能确保绿色信号灯亮时非机动车先驶进平交口，减小机非车辆在转向时的冲突碰撞。

行人渠化：道路平交口的行人渠化可利用二次过街设施，即在待穿越路段的中央设置安全岛，为未能直接通过人行横道的行人提供安全屏障，直到下次红绿灯信号发出。常见的行人二次过街方案如图1所示。

图1 行人二次过街方案

3.2 平面交叉口信号控制

平面交叉口信号控制内容包括信号相位和信号配时，信号相位方案是信号配时的前提，信号配时是信号控制的目标。

（1）信号相位方案。道路平面交叉口信号相位设计既要考虑不同相位间的组合，又要确保相位之间有序衔接，在设计时应尽量确保不同相位之间时间上的连续性，且直行相位和左转相位不宜与另一方向直行相位和左转相位相接。如果道路拓宽车道进口左转车辆多，宜选择先左转后直行的相序，反之宜选择先直行后左转的相序。

（2）信号配时。目前，道路平面交叉口信号配时往往是基于Webster信号模型，受交通量干扰程度高。交通量过小时，信号配时周期短，影响行车安全性；反之，若信号配时周期长，行车等候时间长，会使得平面交叉口通行效果差。此外，Webster模型考虑的因素不够全面，仅以“车辆延误最小”为指标，配时效果还可以进一步优化。笔者认为可基于延误时间、停车次数、周期时长等参数提出一种多目标配时优化模型，并利用粒子群优化算法对其进行求解。

4 结论

在分析道路平面交叉口形式的前提下，文章探讨了平交口交通组织设计原则和设计思路，并从渠化设计和信号控制两方面提出了具体措施，得出以下结论：（1）道路平交口属于交通流集散地，主要形式有“X”形、“T”形、“Y”形、“十”字形、畸形交叉等；（2）交通组织优化原则为交通分离、交通负荷均匀、方便出行、动静交通组织结合等；（3）道路平面交叉口渠化过程包括交通调查、渠化设计、方案确定，应重点关注机动车道、非机动车道渠化和行人渠化；（4）为了提高道路平交口交通效率，可采用基于延误时间、停车次数、周期时长等的多目标配时优化模型。