关于道路交叉口疏堵改造设计思路的探讨

赵 帅

(1.北京国道通公路设计研究院股份有限公司， 北京 100073; 2.联通数字科技有限公司， 北京 100031)

0 引言

交叉口是道路网纵横交织成形的关键所在，是交通流交汇、转换行驶方向的节点，承担交通转换的功能. 作为道路交通的咽喉，交叉口设计是否科学合理直接影响道路的通行能力、路网运行效率和行车安全.

早期建设的道路交叉口因路口控制型式、路口转弯半径、进出口道数量、交通组织形式等因素不能跟逐年增长的交通量相匹配，逐渐不能满足交通需求，甚至引起交通拥堵. 尤其是早晚高峰时段，严重的交通拥堵已经成为制约城市社会和经济发展、影响人们日常生活的突出问题. 路网加密、现状道路改扩建、增设立交节点是解决交通拥堵的根本方法，但存在工程规模大、费用高、工期长、用地紧张等诸多问题，而疏堵工程规模小、投资少、见效快，是短期内缓解交通拥堵的有效方式[1]. 疏堵工程与新改扩建形成近远期相结合的解决交通拥堵的工程方案. 交叉口疏堵改造是疏堵工程的核心内容，交叉口疏堵改造以交通量为依据，利用既有的道路资源，通过路口渠化和交通组织优化等方式，挖掘扩容路口通行能力，有效打通交叉口堵点，在一定时间内能有效缓解交通拥堵. 本文以京平高速黄港收费站路口改造工程为实例，对道路交叉口疏堵改造的设计思路进行探讨研究.

1 平面交叉口的特征

平面交叉口是交通流汇集、转向和穿行的关键节点[2]，交通组织复杂，通行能力远低于路段.

1.1 交通流线相互交错，形成危险点

危险点包括分流点、合流点和冲突点：分流点处，车辆改变行车方向，驶出原有交通流线，需减速或停车引起交通延误；合流点处，车辆从不同方向行驶汇合至同一方向，为避免碰撞或剐蹭减速行驶，引起交通延误；冲突点是交叉口的最危险点且个数最多，存在于交叉口相交道路的公共区内，冲突点个数与相交道路条数和每条道路的车道数有关. 在无任何交通管控措施的交叉口，冲突点个数可按式(1)计算：

(1)

式中，PS为冲突点个数；n为所有相交道路的车道数总和.

1.2 相邻交叉口交通流的相关性

交叉口的交通流通过量取决于各进口道交通量，进口道车辆的到达分布形态受上游车道、上游交叉口形式和控制方式影响. 因此，相邻交叉口之间的交通流互相影响，具有直接相关性.

1.3 车辆变速、延迟通过

一般车辆驶入交叉口时要减速、制动，驶出交叉口要起步、加速，交叉口处交通流处于非自由流状态，存在延迟的跟驰特性[3]；少数车辆为争抢通行权或赶在绿灯变黄灯的间隙加速通过.

1.4 行人、非机动车、机动车相互干扰

交叉口也是行人和非机动车实现通行、转向的节点，行人、非机动车、机动车相互干扰加剧了交叉口交通组织的复杂性.

2 平面交叉口的交通组织方式

高等级道路在交叉处一般采用立体交叉，将交通流线从空间上分离，从而消除危险点. 对于一般道路平面交叉口来说，可通过合理的交通组织方式来减少或消除危险点，常见的交通组织方式有3种[4-5].

2.1 信号控制交叉口

对相交道路技术等级高或交通量大的平交口，一般采用信号灯控制. 通过信号灯控制，将路口相互冲突的交通流从时间上分离，达到减少或消除交叉口冲突点的目的. 信号控制交叉口又可分为进口道展宽交叉口和进口道不展宽交叉口. 进口道展宽交叉口在路口处通过增加进口道，提高断面通过量，实现路口通行能力的提升. 在进口道数量足够的前提下，设置转向专用道可消除分流点，增设出口道展宽段可消除合流点. 信号灯可通过调整信号周期、相位方案、相位数，实现路口通行能力的最优化或实现路权的分配.

2.2 无信号控制交叉口

对相交道路技术等级低、交通量小的平交口，一般采用无信号控制交叉口. 无信号控制交叉口分为以下情况：①相交道路技术等级或交通量有主次之分，主要道路享有优先通行权，次要道路停车让行或减速让行；②相交道路技术等级或交通量差异大，可设置为右转交叉口，主路设置中央隔离设施、不设停止线，次要道路右进右出；③相交道路技术等级低且交通量小的平交口，可采用全无管制交叉口.

2.3 环形交叉口.

环形交叉口通过环路将各进口道方向交通流整合为同一交通流向，将交叉口公共区的冲突点转化为合流点、分流点，可用于多路相交的交叉口. 一般环形交叉口表现为右进右出，单向不停车环行，实现交通转换. 对于交通量大的环形交叉口，为保证环路顺畅，可配合信号灯控制进口道交通流.

3 疏堵改造设计思路

3.1 确定研究范围

交叉口的疏堵改造是一项系统工程，不单单是解决某个点的问题，应该从线或者面的角度进行分析，确定合理的研究范围，才能找到交通拥堵的瓶颈. 同时，研究范围应该是动态变化的，在方案研究分析的过程中，随着新增问题应该及时调整研究范围.

3.2 调查现状条件

疏堵工程是对现状道路设施的扩能挖潜，原则上要在既有用地范围内解决问题，而不新征占地. 因此，有必要调查得到完善详实的现状条件资料，掌握交叉口研究范围内道路等级、车道宽度、路口转弯半径、两侧用地情况、交通组织、路口型式、信号配时、高峰小时交通量、交通组成、公交站点等数据资料.

3.3 交叉口问题分析

分析交叉口拥堵问题的原因是核心工作. 以调查获得的现状道路数据为基础，计算交叉口研究范围内路段和路口的道路通行能力与实际调查的交通量对比分析，初步判断拥堵成因和拥堵点所在. 分析交叉口研究范围内交通组织形式，交叉口的分流点、合流点、冲突点，信号配时与交通量及交通流向的匹配度等.

3.4 疏堵方案设计

基于现状道路条件和交叉口问题分析结论，进行疏堵改造设计.

若路段通行能力不足，可考虑：①用地范围内直接拓宽或结合限速措施通过压缩单车道宽度后拓宽，从而增加车道数；②通过改变上游交叉口交通组织形式来控制进入路段的交通量；③结合路网分析是否有相邻道路可分流等.

若路口通行能力不足，可考虑：①路口直接展宽或压缩单车道宽度后展宽，从而增加进口道车道数；②优化路口交通组织形式；③优化路口信号配时；④优化路口转弯半径；⑤合理分配路权等.

4 交叉口疏堵改造实例

4.1 项目概况

京平高速黄港收费站路口位于京平高速和京承高速的接驳点，该处为半菱形+定向型立交型式，京平高速与京承高速南部(北京城区方向)通过定向匝道A和定向匝道B连接，京平高速与京承高速北部(怀柔方向)通过京平高速黄港收费站，经京平高速两侧辅路黄康路接驳京承高速(即图1中路线a、路线b). 由于路口交通组织复杂，存在交通安全隐患，京平高速黄港收费站处于封闭状态，京平高速与京承高速北部(怀柔方向)交通转换功能缺失.

图1 京平高速黄港收费站路口改造范围

4.2 确定研究范围

本项目核心问题是解决京平高速匝道收费站出入口与黄康路、京承高速收费站出入口形成的图1中②号丁字路口处，交通危险点多且运行效率低下、交通组织形式存在安全隐患的问题，实现京平高速与京承高速北部的交通转换功能. ②号丁字路口西侧约180 m处为黄康路、顺黄路和京承高速收费站出入口形成①号丁字路口，②号丁字路口东侧约350 m处为废弃的桥下掉头空间③. 经现场踏勘及分析后，②号丁字路口与①号丁字路口相距较近且相互影响，桥下掉头空间③可作为京平高速辅路黄康路的掉头车道. 因此本项目研究范围西至黄康路、顺黄路和京承高速收费站出入口形成①号丁字路口，东至黄康路桥下掉头空间③.

4.3 调查现状条件

本项目研究范围内涉及京平高速、京承高速、黄康路、顺黄路，共计4条道路，各条道路信息详见表1；①号丁字路口和②号丁字路口均为灯控平交口，信号灯控相位见图2、图3；高峰小时交通量见下表2～表5；研究范围内没有公交站点；道路两侧无拓宽条件；桥下掉头空间③能满足4.0 m净空要求.

表1 道路信息调查结果

4.4 交叉口问题分析

分析图1发现，②号丁字路口东进口上游交通流来自黄康路和京平高速黄港收费站出口，上游86 m处2个方向的交通流开始合流汇集、最后在路口处向3个方向分流，形成86 m的短距离交织段；结合图3分析，东出口上游交通流来自3个方向，在三相位灯控下，2个方向的交通流在路口先合流，下游方向有京平高速黄港收费站入口和黄康路2个方向，

图2 ①号丁字路口两相位信号及配时图

图3 ②号丁字路口三相位信号及配时图

形成67 m的短距离交织段. 交织段如图4所示.

分析图2发现，①号丁字路口在两相位信号灯控下，西进口左转交通流与东进口直行交通流形成1处冲突点.

分析图3发现，②号丁字路口在三相位信号灯控下，没有形成冲突点. 但2处交叉口距离仅180 m，2处信号灯控没有形成联动，高峰时段2处交叉口中间路段易形成交通拥堵，进而影响上下游通行能力.

根据高峰小时交通量调查结果分析，路段和路口通行能力均能满足现况交通量需求，路口交通拥堵主要原因是交织段交通延误. 同时，京平高速黄港收费站出口道路纵坡较大，导致路口处车辆合流存在安全隐患；京平高速黄港收费站入口仅1条车道，排队车辆在路口处存在安全隐患.

表2 ①号丁字路口早高峰小时交通量 pcu·h-1

表3 ①号丁字路口晚高峰交通量 pcu·h-1

图4 交织段示意图

4.5 疏堵方案设计

综上分析，本工程疏堵方案设计思路主要通过改变和优化交通组织，实现对现状交叉口交通流的合理汇集与再分配，减少危险点，扩大通行能力. 根据交通量调查结果，①号丁字路口和②号丁字路口的主要交通流向为东西向直行. 方案设计首先要满足主要交通流向的通行需求，在保证交通安全的前提下，打通图1中路线a、路线b的交通流向.

表4 ②号丁字路口早高峰小时交通量 pcu·h-1

表5 ②号丁字路口晚高峰小时交通量 pcu·h-1

为解决②号丁字路口东进口和东出口交织段的问题，封闭②号丁字路口掉头车道，东进口硬隔离设置为主辅路双系统，可消除交通流交织和危险点. 封闭掉头车道后，黄康路西向东车流的掉头车辆提前分流，通过图1中桥下掉头空间③实现掉头需求；京平高速收费站出口方向交通流的掉头车辆少，可直行通过②号丁字路口，在①号丁字路口实现掉头需求；①号丁字路口和②号丁字路口信号灯控实现联动，及时清空两路口间路段的交通流，避免形成交通拥堵点.

改造后的交通组织见图5，路口信号灯控制方案见图6、图7. 改造后，黄康路桥下掉头空间③提前分流掉头需求的交通流，减轻了②号丁字路口东进口道交通压力；消除了②号丁字路口原东进口道和东出口道合流点、分流点、交织段，减少了交通延误、提高了通行效率；①号丁字路口和②号丁字路口信号灯联动，及时清空2处交叉口之间路段的交通量. 本次交叉口疏堵改造在保证原有交通功能的前提下，实现了京平高速与京承高速北部(怀柔方向)之间的交通转换.

图5 交通组织示意图

图6 ①号丁字路口三相位信号及配时图

图7 ②号丁字路口三相位信号及配时图

5 结束语

交叉口作为道路网的重要组成部分，是交通流汇集、转向和穿行的关键节点，交通组织复杂，有合流点、分流点、冲突点等危险点，机动车、行人和非机动车互相干扰，是发生交通拥堵的常见节点. 交叉口疏堵改造是疏堵工程的核心内容，在设计交叉口疏堵改造方案时，应该建立系统性的设计思路，保证疏堵工程设计方案的可行性. 以北京市京平高速黄港收费站路口改造工程为实例，按照合理确定研究范围、充分调查现状条件、分析交叉口的拥堵原因、对应分析结果设计疏堵改造方案的思路，设计方案通过局部道路改造和综合管理等措施，改变和优化交通组织，扩大路口通行能力，提升既有道路服务水平，解决了京平高速黄港收费站功能缺失，路口危险点多，通行能力不足等问题.