城市道路平面交叉路口交通組織研究

錢 俊

（上海大學機械電子自動化工程學院，上海市 200072）

0 前言

近年來，伴隨著社會經濟的發(fā)展和人們生活水平的普遍提高，整個社會對交通運輸的需求日益增加，交通出現了日趨緊張的局面，伴隨而來的是一系列的交通問題：道路擁堵、車輛秩序混亂、事故頻發(fā)、污染嚴重，等等。整個城市的經濟發(fā)展受到了制約，緩解交通擁堵問題迫在眉睫。對于城市道路而言，交叉口是城市交通的關鍵。相對于道路路段而言，交叉口內由于不同流向車流的轉向而引起的各種車流之間的交叉、交織、分流以及合流等行為，使得交叉口的交通特性比較復雜。也正是由于其復雜的交通特性，使得交叉口成為交通持續(xù)混亂和事故的多發(fā)點，降低了道路網通行能力，成為整個城市道路的瓶頸地帶。因此，它的交通運行狀態(tài)與整個城市道路的交通運行狀態(tài)密切相關，提高信號交叉口的通行能力，也將成為解決城市交通問題的重要舉措。

1 平面交叉口沖突點

當車輛通過交叉口時，會發(fā)生合流或分流。也就是說，當兩股不同流向的交通流同時經過空間某點時，就會產生交通沖突，而該點成為沖突點。交通沖突的方式有3種：交叉沖突、合流沖突、分流沖突，如圖1所示。

圖1 3種交通沖突方式

1.1 沖突點分布

（1）無信號控制平面交叉口沖突點的分布

以單車道為例，在不計入非機動車流和行人流的各類沖突點的條件下，各種平面交叉路口的沖突點數如表1和圖2所示。

表1 無信號控制交通流交叉點、合流點、分流點的數目

圖2 無信號控制平面交叉口沖突點分布圖

（2）平面信號交叉口沖突點的分布

當交通信號控制路口用的是兩相控制時，各種平面交叉路口的沖突點數如表2和圖3所示。

表2 信號控制交通流交叉點、合流點、分流點的數目

圖3 信號控制平面交叉口沖突點分布圖

1.2 沖突點控制

（1）沖突點的空間分離

從空間上去控制沖突點，一般用交通渠化設計的方法，利用隔離帶、車道線、人行橫道線、路口的導流線、導向車道以及停車線等交通標線，減少路口沖突范圍，隔離不同流向的交通流，盡量降低空間上沖突點的個數。

（2）沖突點的時間分離

采用交通渠化設計后仍會存在不可消除的沖突點，這時可以在沖突點的通過時間上進行分類，一般采用信號控制的方式。在一般的道路上，可用二相位控制，而一些流量較大且左轉交通流比率較高的交叉口，可采用四相位或多相位信號控制，相位的設置應滿足機動車流向分離要求為宜。對于路段上的人行橫道的控制，當人行流量較大時，可以設立行人過街信號燈，以達到在時間上分離機動車和行人沖突點的目的。

（3）沖突點的管理控制

依靠交警手勢或讓行標志、標線，對沖突點進行分離。對同一相位不同車種的交通流通過同一沖突點時，由于速度差會產生交通延誤，所以在沖突點上應按車種放行。由于交通流已越過停車線，不再受交通信號控制，因此，為避免在沖突點上產生沖突，必須解決好優(yōu)先通行的問題，這主要就依靠民警進行沖突點上車種、流向分離來實現。

2 平面交叉口的渠化

2.1 交通渠化概述

交通渠化就是在道路上用交通標志、標線或用高出路面的各種島狀構造物，或利用路面漆刷成不同顏色，或利用護欄、分隔帶、隔離墩及其他設施和方法，對行人與各種不同車型、不同方向、不同速度及不同運動狀態(tài)的交通流進行引導、隔離和管制，使交通實體像渠內水流一樣順著一定的方向和線路，互不干擾地安全而有序地運行，以達到分離和控制交通流的目的[1]。

2.2 平面交叉口渠化的目的和作用

交叉口是制約道路網整體效率發(fā)揮的關鍵，若道路網中的所有平面交叉口進行渠化，則路網容量可以提高40%～50%，交叉口渠化代價小、效益大，部分作用見圖4。

3 平面交叉口的信號控制

3.1 平面交叉口信號控制概述

圖4 平面交叉口渠化目的與作用[1]

平面交叉口作為在空間上無法實現分離原則最主要的地方，交通信號控制是必不可少的，它是在時間上給交通流分配通行權，這是一種很有效的交通指揮措施。通過交通信號燈輪流顯示不同的燈色來控制交通的通行或停止。

3.2 交叉口信號控制系統(tǒng)基本參數[2-3]

信號周期——交通信號燈顯示的一個的完整循環(huán)過程。

周期長度——信號完成一個周期所需的總時間，符號用C，單位為s。

信號相位——在一個信號周期內，一股或幾股車流，不管任何瞬間都獲得完全相同的信號燈色顯示，那么就把他們獲得不同燈色的連續(xù)時序稱作一個信號相位。

間隔——所有信號顯示持續(xù)不變的時間。

轉換間隔——相位之間出現的黃燈加上紅燈間隔，以使沖突車流在放行之前，能夠為交叉口清空車輛提供時間，符號用Y，單位為s。

綠燈時間——綠燈相位所持續(xù)的時間，符號用G i（指i相位），單位為s。

損失時間——未能提供車輛有效利用的時間，包括：轉換間隔時間，每次綠燈開始時，前排車輛起動延誤的時間。

有效綠燈時間——在給定相位中，獲得通行權的車輛能夠有效利用的時間。它等于綠燈時間加上轉換間隔再減去損失時間，符號用g i（對于i相位），單位為 s。

綠信比——有效綠燈時間與周期長度之比，符號用g i/C（對于i相位）。

有效紅燈時間——有效地禁止車輛行駛所持續(xù)的時間，以秒為單位，等于周期長度減去特定相位的有效綠燈時間，符號用r i，單位s。

4 平面交叉口交通組織優(yōu)化方法

4.1 信號相位的確定

信號相位主要有兩相位和多相位兩種方式。兩相位信號控制方式通用性比較強，適用于各種渠化條件，而多相位信號控制方式則要看路口放行方法、渠化條件以及路口各方向到達流量的均衡性來確定。一般信號相位確定有以下幾個分類。

（1）按照路口放行方法確定信號相位。包括按時間分離法放行的路口，至少要有3個信號相位：一個相位為行人相位；按對于按空間分離法放行的路口，一般采用常規(guī)四相位設置，行人相位可按直行相位配置，不需單設非機動車相位；對于按時空分離法放行的路口。

（2）按照路口導向車道渠化來確定信號相位。路面上規(guī)劃了專左車道的交叉口，信號相位上才能設置專左車相位。當路面上是直左車道的不能設置專左相位。因此要注意路口渠化與信號相位的統(tǒng)一。

（3）按各方向輪放方式組織信號相位。如果各方向來車不均衡，則對于輪放方式放行時，機非、機行之間的沖突不可避免，當路口流量較大時，通行能力損失較多。但這種方法有很強的適應性，做信號綠波協調時可按單向交通方式進行信號相位差組織，綠波帶明顯寬于雙行方式，因此，這種方法適用于中低峰條件下的信號控制協調。

4.2 機動車專右車道的渠化設計

在多車道交通通行過程中，當右轉交通量較大時，有必要設置專右車道，提高交叉口通行能力。如若不設置右轉專用車道，直行的車輛會阻礙右轉車輛的轉向，并當右轉車輛過多時，在一個直行相位之內不能將之放空，后續(xù)的右轉車輛會妨礙相鄰直行車道車輛的通行，會造成一定交通阻塞，降低車道的通行能力。國外研究發(fā)現，延長右轉專用車道長度，可以降低15%的沖突；在多車道的進口道加設右轉專用車道可降低40%的嚴重沖突，降低10%的僅有財產損失型交通事故[4]。當設置專右車道時，如圖5所示。

圖5 右轉彎專用車道設置示意圖

4.3 機動車左轉彎候駛區(qū)的渠化設計

左轉車輛不僅是產生沖突點的主要因素，同時也影響直行方向主要車流的通行。所以，無論是保證交通安全，還是提高交叉口的通行能力，組織好左轉車輛是交叉口交通組織的一個關鍵問題[5]。

為了能夠使左轉車流與直行車流之間的沖突消除，道路工程設計中經常用增設左轉專用相位的方法，這樣可以在時間上將兩股交通流分離。但是，能夠設置左轉相位的必要條件是出口道必須設有左轉專用車道，對于城市平面交叉口而言，道路的交通壓力很大，左轉專用車道基本上是通過拓寬進口道得到的，因而左轉專用車道的長度有限。當左轉車輛到達數持續(xù)增大超過左轉車道容量時，后續(xù)到達的左轉車輛會從左轉車道溢出，從而阻擋鄰近車道其他車輛的運行，并在一定條件下，左轉車道排隊溢出可能導致大面積的擁堵。為增大左轉車道的容量，減少排隊溢出的可能，1999年交通部和公安部聯合制訂并頒發(fā)的中華人民共和國國家標準《道路交通標志和標線》（GB 5768—1999）[6]新增了左彎待轉區(qū)的指示標線，如圖6所示，以東、西進口為例，設置左彎待轉區(qū)。

圖6 左彎待轉區(qū)設置示意圖

從圖6可以看出，左彎待轉區(qū)設在左轉專用車道前端，伸入交叉口內部，但應保證伸入長度使得在左彎待轉區(qū)內待轉的車輛不與直行車流發(fā)生沖突。在實際道路中，左彎待轉區(qū)是由兩條平行并略帶弧形的白色虛線和白色“左彎待轉區(qū)”文字組成，用以規(guī)定左彎待轉區(qū)的范圍。

5 結語

本文分析了平面交叉口的沖突點類型、分布以及控制方法，闡述了交叉口交通渠化的作用和目的，說明了交叉口信號控制的含義，簡要提出了平面交叉口交通組織的優(yōu)化措施。包括信號相位確定、右轉車道和左轉專用車道渠化設計。對于進一步研究平面交叉口交通組織優(yōu)化具有一定幫助。

[1]王煒.城市交通管理規(guī)劃指南[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]尹宏賓，徐建國.道路交通控制技術[M].廣州：華南理工大學出社，2002.

[3]翟潤平，周彤梅.道路交通控制原理及應用[M].北京：中國人民公安大學出版社，2002.

[4]吳群，項喬君，陸鍵，等.公路平面交叉口右轉專用車道計算方法[J].2007，7(6)：91-94.

[5]周榮沾.城市道路設計[M].北京:人民交通出版社,2003.

[6]GB 5768-1999,道路交通標志和標線[S].