一种T型交叉口精细化改善方式研究——以昆明市前兴路—绿荫大道交叉口为例

谭恺灵,周玥瑞

[昆明市政工程设计研究院（集团）有限公司,云南 昆明 650000]

0 引言

城市道路交叉口交通组织需要遵循安全合理、可行实用的原则，因此一般在设计和管理阶段都采用固定的几类方式，包括扩宽进口车道、车道渠化、信号控制等。但随着城市交通的快速发展，道路交叉口的压力也在不断增大，这几类措施往往由于针对性不强，在路口实际运行的过程中会存在一定的资源浪费。因此近年来我国各大城市都在逐步推行路口精细化改善工作，待转待行区、借道左转、非机动车蓄水池、信号相位叠加等都是针对单个路口采取的精细化改善措施。

1 T型交叉口常见组织形式

T型交叉口常见组织形式除了“全方向放行”和“次路右进右出”两种外，还出现了“左转远引调头”的交通组织形式。不管是哪种交通组织，其核心都是在合理利用交叉口资源的前提下，通过在时间或空间上消除冲突点，以尽可能减少延误，提升通行效率。

“全方向放行”根据相交道路等级和交叉口流量来确定信号控制或是让行控制，近年来在路口精细化设计的理念下，还出现了借道左转[1]、可变车道等渠化形式。通过配合信号相位实现路口车行空间的最大利用率。详见图1。

图1 全方向放行示意图

“次路右进右出”主要应用在相交道路等级差距较大，路口转向需求较小的交叉口。左转交通流通过前后调头点绕行实现转向。这种交通组织的路口通行效率较高，但其交通压力将传递至前后路段路口，所以一般应用在主干路与支路形成的T型口。详见图2。

图2 次路右进右出示意图

“左转远引调头”则是上述两类组织形式的折中处理，即通过禁止主路左转，改为前行后调头绕行的形式。这种类型的交通组织在一定程度上提升了路口的通行效率，但也存在人行过街信号相位与机动车相位冲突，以及主路非机动车无法左转的问题。详见图3。

图3 左转远引调头示意图

2 冲突点分析

T型交叉口的冲突点主要集中在车辆直行与转向流线之间、车行流线与人行过街流线之间，在日常交通管理过程中主要依靠信号灯控制，从时间上进行消除。但行人过街相位如果结合机动车相位进行设置，则无法完全消除冲突点，而单独设置人行过街相位又将产生较大的路口延误。

程蓝星通过VISSIM仿真对T型交叉口进行分析后认为，可以通过渠化和信号相位配合，将车行流线冲突点产生的延误降低，在次路左转占比50%～90%的情况下，合理配比左右转车道可将延误控制在一个可接受的范围（一般在24～85 s之间）[2]内。高彦生通过研究T型口人行横道设置对路口通行效率的影响，认为当路口经常处于超饱和状态时，可以取消主路右转次路一侧的横向过街来减少路口冲突点。这种方式对行人过街的延误影响很小，且可以通过进一步将提车线提前以缩小交叉口范围，从而提升路口车辆的通行效率[3]。张卫华针对路口远引掉头的适用条件和延误分析表明，这种组织方式在主路直行流量大的路口降低延误效果明显，但同样需要取消主路右转次路一侧的横向过街，才能发挥这种组织的优势[4]。

通过对T型交叉口的交通组织冲突点的分析可以得出，三相位的交通组织是冲突点最少、安全性最高的形式，也是T型交叉口通常采用的形式，但这种形式的高峰期延误往往较大。所以对“全方向放行”的T型路口进行精细化改善，是减少延误、提升通行效率的一个重要方式。

几种交通组织类型的冲突点和影响延误的主要因素可参考表1。

表1 T型口交通冲突点及延误分析

3 精细化改善措施

3.1 改善思路

要有效提升路口通行效率，就需要合理减少路口冲突点。所以针对“全方向放行”T型路口的精细化改善思路，就是增加车辆通行的有效时间，并从空间上避免冲突点的再次形成。具体形式为通过叠加信号相位提升交叉口绿信比，同时取消一侧地面过街，增加路口待转待行区，对交叉口进行精细化改善。

3.2 交通组织改善

根据精细化改善思路，具体的交通组织改善措施包括以下三点：

（1）取消主路右转次路方向一侧的人行过街，并将停车线前移，在不影响次路左转流线的区域设置阶梯状停止线。

（2）次路增加左转待行区，结合路口流量设置独立右转或左右转共用车道。

（3）主路左转次路方向增加非机动车左转待行区和非机动车左转信号灯。详见图4。

图4 交通组织改善前后对比

3.3 信号相位改善

信号相位改善考虑通过叠加相位形式，在总周期不变的前提下在主路左转相位中叠加直行相位，增加主路方向直行的绿信比，提升直行通过能力。

3.3.1 常规三相位信号设计

全方向放行的T型交叉口三相位信号配时方案一般采用经典的Webster配时法。详见图5。

图5 三相位配时示意图

（1）最佳周期时长C0：

式中，L——周期总损失时间（s）；yi——第i相位关键流率比，计算公式：

式中，qi——第i相位关键车流量；Si——第i相位关键车道饱和流率。

（2）各相位绿灯时长gi：

3.3.2 叠加相位信号设计

叠加相位考虑将相位二和相位三进行叠加，可叠加的绿灯时长为gs：

式中，g3——相位三（主路左转）绿灯时长（s）；tb3——相位三期间非机动车通过路口所需的时间（s）；th3——相位三期间行人通过路口所需的时间（s）。

一般T型交叉口行人过路口的时间远远大于非机动车，为了保证行人的过街，会将绿灯时长g3设置大于th3。所以在交通量较大的路口通过取消相位三的行人过街，将其归并到相位一统一过街，可最大程度设置叠加相位。上述公式可简化为：

式中，lb——非机动车启动损失时间（s）。

即在保证路口等待的左转非机动车能够正常通过路口的条件下，将相位三中剩余的时间提供给直行车辆通行。新增的主路左转方向非机动车信号灯则按照叠加相位的绿灯时长，对左转非机动车进行控制。叠加后的信号配时方案详见图6。

图6 叠加相位配时示意图

4 路口改善案例

4.1 路口概述

该次案例路口选择为昆明市前兴路—绿荫大道路口，该路口为T型交叉口，位于昆明万达广场西南侧。其中前兴路为纵贯昆明南北向的一条重要的城市主干道，绿荫大道现状为东西向城市主干道，目前由于建成段较短，前后未建成，无法发挥通道功能。详见图7。

图7 研究节点区位

4.2 交叉口现状问题分析

前兴路为保证干道功能，仅有绿荫大道交叉口开放为全方式信控，沿线次支路均右进右出。由于前兴路—前卫西路口有较大的左转需求，但左转车辆只能右转后再掉头，使得大量的交通压力汇集至前兴路—绿荫大道口。通过对交叉口高峰期17：00—18：00的交通量进行调查，发现高峰期间该交叉口的流量趋近饱和。详见表2。

表2 前兴路—绿荫大道交叉口高峰期交通量（pcu/h）

由于前兴路—绿荫大道交叉口北进口直行和调头需求均较大，且车道空间有限，为改善转向空间仅在南侧和东侧设有人行横道线，改善前高峰期信号配时采用三相位，高峰期路口排队较长，拥堵现象突出。详见图8。

图8 交叉口改善前状况

4.3 交叉口改善方案

4.3.1 交通组织优化

根据精细化改善的相关措施，针对该路口的交通组织进行了以下的调整：①将路口南侧的人行过街横道线调整至北侧；②将南侧停车线阶梯状前移；③绿荫大道方向设置左转待转区，路口内增加导流线；④前兴路左转非机动车增加待转等待区和非机动车信号灯。详见图9～10。

图9 交叉口改善前后对比

4.3.2 信号相位调整

根据调整后的交通组织，该路口的信号相位在原有三相位的基础上增加了一个叠加相位，同时结合流量特性优化了各相位的绿灯时长，后续还可以结合路口高峰和平峰流量的变化情况持续对相位进行优化。调整前后的相位配时见图11。

图10 交叉口改善实施状况

图11 调整后高峰期叠加信号配时

4.4 改善效果分析

通过对改善前后路口交通数据进行调查，选取一周的平均运行数据进行对比分析，可以发现改善后交叉口北进口的排队长度下降明显，路口整体的运行效率有一定的提升。一方面得益于精细化的交通组织提升了有效通行能力；另一方面也由于该路口非机动车、行人过街较少而机动车流量过大，虽然在一个信号周期内减少了行人过街和非机动车左转的时间，但这种调整对慢行交通依然能够接受。改善效果详细对比见表3。

表3 路口交通数据对比

5 结语

交叉口精细化设计作为缓解城市交通拥堵的重要手段，是未来城市交通发展的一个方向。精细化设计虽然非常有针对性，其措施往往仅适用于某个路口，但仍然可以将精细化的一些理念和方法进行归纳总结，将交叉口的共性问题和改善思路作为指导其他类似路口优化的参考。

该文通过对T型口提出了“精细渠化+叠加相位”的改善模式，旨在尽可能地将路口的交通资源进行充分利用和合理分配。在针对不同车流量、人流量的交叉口，交通组织的形式、人行横道线的设置位置、信号相位的分配等都还有很多可以优化和改善的空间，这也是该模式在类似路口应用需要重点考虑的方面。