城市多路交叉口改善方法研究與實例分析

黃燚海

(德江縣交通運輸局，貴州　銅仁　565200)

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城市多路交叉口改善方法研究與實例分析

黃燚海

(德江縣交通運輸局，貴州銅仁565200)

多路交叉口連接多個方向道路，是城市道路網(wǎng)的重要節(jié)點，也是改善城市交通狀況的關(guān)鍵，但其較一般交叉口復(fù)雜程度更高，是交通改善的難點。文章從多路交叉口自身特點出發(fā)，分析其存在的交通問題，綜合工程改造措施、交通組織優(yōu)化、渠化設(shè)計、信號控制設(shè)計四種改善措施制定交叉口改善方案，并結(jié)合康定市下橋多路交叉口工程實例，采用VISSIM軟件對改善方案的實施效果進行仿真評價，驗證了所提出方案的可行性。

多路交叉口；方法研究；實例分析；VISSIM仿真

0　引言

隨著城市交通的不斷發(fā)展，交通網(wǎng)絡(luò)可達性愈來愈高，路網(wǎng)的交叉節(jié)點是連接路網(wǎng)各點的基礎(chǔ)。由于規(guī)劃不當(dāng)或用地限制等原因，很多城市都形成了復(fù)雜的多路交叉，如Y型、錯位交叉、T型、不規(guī)則多路交叉等，這些多路交叉口的交通問題也尤為突出，表現(xiàn)較為明顯的是：交叉口內(nèi)部行車流向較多，因此產(chǎn)生較多的沖突點，大大提高了交叉口的復(fù)雜度；如此多的行車方向，難以規(guī)范其行車軌跡，造成交叉口運行的混亂；多路交叉口的組織采用信號控制時，因其相位的設(shè)置，而增加了交叉口節(jié)點的平均延誤；多路交叉口隨著交叉道路的增加，交叉口內(nèi)部面積增加，這也增加了車輛在交叉口內(nèi)的滯留時間，無形之中加大了交叉口的交通組織難度。

多路交叉往往直接影響著區(qū)域路網(wǎng)的通行效率，多路交叉口的改善方法研究對于改善城市交通來說至關(guān)重要，所以國內(nèi)外學(xué)者對于改善多路交叉口的方法也做了相關(guān)研究，張震山對于調(diào)整交叉口型式和交通組織措施做了專門研究，也通過案例分析說明了其方法的有效性；梁偉紅等從前期調(diào)查、問題的分析、渠化設(shè)計及方案評價等4個方面提出了不規(guī)則交叉口的渠化設(shè)計流程，并結(jié)合仿真證明了方法的有效性；林荔娜對交叉口的配時方案進行建模，并利用MATLAB對模型求解；楊偉在實際的案例中分析各種組織方案的優(yōu)劣，最后總結(jié)出多路交叉口的交通組織經(jīng)驗。工程建造雖然能很好地改善交通，但是其建設(shè)成本高，而且施工時間長，在施工期間造成較大的交通問題；渠化設(shè)計成本較低，但是需要結(jié)合其他的輔助措施才能凸顯其改善效果，所以本文綜合考慮已有各種方法的優(yōu)劣，提出多路交叉口的改善方法，并且以交叉口的復(fù)雜度與平均延誤為評價指標，依托仿真數(shù)據(jù)對方法的有效性進行論證。

1　多路交叉口特征性分析

解決路網(wǎng)節(jié)點的擁堵問題是改善城市交通狀況的關(guān)鍵，交叉口因其自身的幾何特征和交通特征，有別于常規(guī)交叉口的組織設(shè)計。以下對多路交叉口的特征進行分析。

1.1沖突點多，復(fù)雜度高

當(dāng)兩股不同流向的交通流在同一時刻經(jīng)過交叉口內(nèi)同一點時產(chǎn)生交通沖突，形成沖突點。沖突點根據(jù)沖突交通流流向的不同又可以分為交叉沖突、合流沖突、分流沖突三類，然而每一種類型的沖突點對交叉口的影響程度又各不相同。交叉沖突點是交通流的相互交叉，最容易引發(fā)交通事故、造成擁堵；合流沖突點匯聚不同流向的交通流，車流在交叉口等待匯入時增加了交叉口的平均延誤，一定程度上提高了交叉口的復(fù)雜程度；分流沖突點是分離不同流向的交通流，它對交叉口的影響程度較前兩種沖突點的影響程度要小。前蘇聯(lián)學(xué)者費舍里松考慮各種沖突點的影響程度不同，分別賦予與影響程度相一致的權(quán)重，提出了基于沖突點數(shù)量的交叉口復(fù)雜度計算模型：

c=5m1+3m2+m3

(1)

式中：c——交叉口復(fù)雜度；

m3、m2、m1——分別為車流的分流沖突點、合流沖突點和交叉沖突點數(shù)量。

在一般情況下，交叉口的相交道路均為雙向通行，且不考慮信號控制對沖突點數(shù)量的影響，則各種平面交叉口的各種沖突點數(shù)量及復(fù)雜度的計算值如表1所示。

表1　不同類型交叉口的各類沖突點數(shù)量及復(fù)雜度計算值表

1.2行車軌跡復(fù)雜，組織難度大

就一般而言，假設(shè)各個方向均為雙向通行，則3路交叉有6個流向，4路交叉有12個流向，5路交叉有20個，6路交叉就達到30個。多路交叉口的進口道較多，流入交叉口內(nèi)部的流量較大，再加上各進口道各流向的交織，使得整個交叉口的交通組織難度大大提高。

1.3周期長，延誤大

當(dāng)多路交叉口流量增加到一定量時，若不采用交通控制方法對交叉口實施管控，將導(dǎo)致交叉口的通行效率降低，影響行車安全，甚至波及到相關(guān)交叉口。對于多路交叉的控制，一般采用信號控制的辦法，以減少沖突點為目的，分配交叉口各流向的通行權(quán)。但是通過增加相位來減少沖突也有弊端，隨著相位的增加，信號周期的長度增加，車輛的停車等待時間增加，交叉口的平均延誤增大，交叉口的通行效率降低。

1.4交叉口面積大，車輛通過時間長

多路交叉口內(nèi)部面積較大，車輛在交叉口內(nèi)部的時間較長，如果沒有合理的渠化交叉口來規(guī)范各個行車方向的行車軌跡，交叉口內(nèi)部就會有更多的沖突，嚴重影響交叉口的通行效率，并且容易造成交通事故，造成交通嚴重堵塞。

2　多路交叉口改善方法及流程

多路交叉口作為路網(wǎng)的重要節(jié)點，其運行狀態(tài)的好壞直接關(guān)系到城市路網(wǎng)的運作效率，比路段的交通更為復(fù)雜，所以多路交叉口的改善尤為重要。本文通過查閱文獻及實際經(jīng)驗，將改善方法進行了分類。

2.1多路交叉口改善方法

(1)工程改造

工程改造采用工程建設(shè)的方法對交叉口實施改造。通過合理改造交叉口的型式、幾何形狀、道路寬度等建設(shè)方法，達到改善交通的目的。常采用的方式有：設(shè)置分離式立交、形成組合交叉口、拓寬進口道等。

(2)交通組織優(yōu)化

交通組織優(yōu)化是在不改變交叉口物理結(jié)構(gòu)的情況下，科學(xué)合理地對流量、流速、流向進行組織，以期達到交通壓力在時間和空間上的均分，從而使交叉口的運作處于一個良好的交通狀態(tài)。其主要的優(yōu)化方法包括：組織單向交通、流量禁限、流向禁限、車種禁限等。

(3)交叉口渠化設(shè)計

交叉口渠化設(shè)計可以形象地比喻為河流引道的設(shè)計，車流如水流在渠化后的交叉口內(nèi)有序地流動。在多路交叉口中，沖突點數(shù)量較多且位置不確定，渠化設(shè)計的主要思想就是盡可能利用交叉口的有效空間，使沖突點的空間位置相對固定和集中，規(guī)范各行車方向的行駛軌跡，從而提高交叉口的運行效率。渠化設(shè)計主要是合理利用渠化島、交通標志、交通標線引導(dǎo)車流有序地通過交叉口。

(4)信號控制

信號控制主要是通過合理的相位設(shè)計，達到減少沖突、控制沖突的目的，實現(xiàn)了不同性質(zhì)的交通流在時間上的分離，再結(jié)合渠化設(shè)計對不同性質(zhì)交通流在空間上的分離，最終實現(xiàn)交叉口內(nèi)交通流的有序、高效運動。

2.2多路交叉口改善流程

多路交叉口的改善目標是確定研究邊界的重要依據(jù)，收集的資料是現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)，對于現(xiàn)狀問題的分析立足于交叉口所在路網(wǎng)，重點把握相交道路，滿足相關(guān)設(shè)計規(guī)范，制定合理的改善方案。多路交叉口改善一般流程如圖1所示。

圖1　多路交叉口改善一般流程圖

3　案例分析

本文結(jié)合康定市下橋多路交叉口工程實例，闡述多路交叉口改善基本方法與流程。

3.1改善目標

結(jié)合康定市老城區(qū)的交通組織規(guī)劃，對下橋交叉口進行改善，改善后要求達到：

(1)符合交通組織規(guī)劃方案，優(yōu)先解決公交出行，其次再考慮社會車輛的通行；

(2)盡量減少車輛在下橋上的停車，避免橋體結(jié)構(gòu)變形；

(3)合理處理交叉口渠化問題，規(guī)范各方向的行車軌跡；

(4)解決行人過街問題，提高行人過街安全性。

3.2現(xiàn)狀分析

(1)下橋交叉口現(xiàn)狀

沿河?xùn)|街(西段)入口處兩個車道，沿河?xùn)|街(東段)入口處3～4個車道；沿河西街(西段)處2車道，沿河西街東段處禁止車行；西大街為雙向2車道；下橋采用定時信號控制；沿河?xùn)|街(西段)與沿河西街為(西段)單向交通組織。

圖2　下橋交叉口現(xiàn)狀渠化圖

(2)下橋交叉口存在的問題

①去往木格措景區(qū)的道路為2車道，比較狹窄，且道路兩邊車輛違規(guī)停放，易造成交通擁堵，引發(fā)事故。

②居民交通法規(guī)、安全意識不強，調(diào)查中發(fā)現(xiàn)在信號燈控制處行人闖紅燈現(xiàn)象嚴重。

③進出口車道數(shù)量不匹配，行車流線混亂。

④存在車輛路邊亂停亂放的現(xiàn)象，影響車輛正常行駛。

⑤車輛在從沿河?xùn)|街通過下橋到沿河西街時，存在交織段，而橋段偏短導(dǎo)致車輛不能完成變道，容易出現(xiàn)擁堵情況，見表2。

⑥相鄰的轉(zhuǎn)彎點距離較近，會使車輛運行速度降低，導(dǎo)致通行能力下降。

表2　下橋與沿河?xùn)|街、沿河西街交叉口高峰期交通流量統(tǒng)計表

3.3改善方案

在康定老城區(qū)內(nèi)道路資源非常有限，且有河流分隔道路，所以在考慮改善方案時，主要考慮交通組織優(yōu)化、渠化設(shè)計、信號控制這三種方法。

(1)交通組織優(yōu)化

①沿河?xùn)|路(西段)設(shè)置為單向交通，并且設(shè)置公交專用道；沿河?xùn)|路(東段)到新市前街段為雙向通行；

②沿河西路(西段)設(shè)置為單向交通，并且設(shè)置公交專用道；沿河西路(東段)禁止通行；

③西大街為雙向通行，但是只能右轉(zhuǎn)到沿河西路(西段)。

(2)渠化設(shè)計

①對相交道路車道寬度、車道功能進行科學(xué)、合理的分配。

②適當(dāng)把交叉口停車線、人行橫道往前移，縮小交叉口面積，減小車輛通往交叉口的時間；沿河?xùn)|路(東段)社會車輛停車線比公交專用道停車線后移2 m。

③下橋橋面采用適當(dāng)形狀的禁止停車帶。

渠化設(shè)計方案如圖3所示。

圖3　下橋交叉口現(xiàn)狀渠化圖

(3)信號控制

采用定時信號控制方式，根據(jù)歷史交通流數(shù)據(jù)進行信號配時，結(jié)合渠化設(shè)計進行相位設(shè)置，最大程度減少車輛延誤，提高交叉口的通行效率。配時方案及相位設(shè)置如圖4所示。

圖4　改造設(shè)計信號配時圖

3.4方案評價

本文采用VISSIM軟件對改善方案進行仿真評價，仿真圖見圖5。

圖5　方案仿真圖

利用仿真數(shù)據(jù)對改善方案進行評價，選取的評價指標主要有各類沖突點數(shù)量、復(fù)雜度及交叉口平均延誤，評價指標對比如表3所示。

表3　改善方案評價指標對比表

從表3可以看出，采用本文的改善方法對下橋進行改造后，規(guī)范了各方向的行車軌跡，減少了交叉口內(nèi)的沖突點，大大降低了交叉口的復(fù)雜度。由于設(shè)置了公交專用道，導(dǎo)致交叉口的平均延誤增加了4 s，但是實現(xiàn)了公交優(yōu)先，提高了路網(wǎng)對人流的運載效率，減少對城市環(huán)境的污染，這也符合一個旅游城市出行需求模式的構(gòu)建。

4　結(jié)語

多路交叉口連接多個方向道路，往往是城市道路網(wǎng)的重要節(jié)點，是改善城市交通狀況的關(guān)鍵，但其較一般交叉口復(fù)雜程度更高，是交通改善的難點。本文綜合工程改造措施、交通組織優(yōu)化、渠化設(shè)計、信號控制設(shè)計四種改善措施制定交叉口改善方案，并且采用仿真手段對方案實施效果進行評價，通過對下橋交叉口的改善實踐，驗證了本文所提出方案的可行性。

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Multi-way Urban Intersection Improvement Method Study and Case Analysis

HUANG Yi-hai

(Dejiang County Transportation Authority，Tongren，Guizhou，565200)

Multi-way intersection connects the roads in multiple directions，it is an important node in ur-ban road network，and also is the key to improve urban traffic conditions，however，it has higher com-plexity than general intersection，which is the difficulty for transportation improvements.Starting from their own characteristics of multi-way intersections，this article analyzed their existing traffic problems，and combining four kinds of improvement measures including engineering reconstruction measures，traffic organization optimization，channelization design，and signal control design，it developed the intersection improvement plan，and then in combination with Xiaqiaoduo Road intersection engineering example in Kangding City，it conducted the simulation evaluation on the implementation effect of improvement pro-gram by using the VISSIM software，and verified the feasibility of proposed program.

Multi-way intersection；Method study；Case analysis；VISSIM simulation

U412.35

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.03.024

1673-4874(2016)03-0091-05

2016-03-08

黃燚海(1973—)，工程師，研究方向：公路工程、市政道路工程。