信號控制T型交叉口自行車交通渠化方法研究

程 振， 張程瑋， 崔 瑾， 趙海濤, 范德超

(1.中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司， 北京 100744; 2.北京市市政工程設(shè)計研究總院有限公司， 北京 100082)

自行車交通作為綠色、低碳的出行方式，具有出行靈活、零排放、取用方便、購置和使用費(fèi)用少等優(yōu)勢，同時還能滿足城鎮(zhèn)居民的短距離出行需求，作為公共交通延續(xù)性和可達(dá)性的補(bǔ)充，疏通出行的“最后1 km”，形成安全、暢通、連續(xù)、舒適的公共出行環(huán)境. 北京市在“十三五”時期交通發(fā)展建設(shè)規(guī)劃中提出推進(jìn)綠色交通體系建設(shè)，并投入大量人力、財力對既有自行車系統(tǒng)進(jìn)行改造. 近年來共享單車蓬勃發(fā)展，北京市的自行車道已經(jīng)無法滿足激增的自行車交通需求，自行車系統(tǒng)設(shè)計及相關(guān)設(shè)施亟待改善.

T型交叉口是城市主干路與支路常見的交叉形式，是制約城市道路乃至路網(wǎng)服務(wù)水平的關(guān)鍵交通節(jié)點(diǎn). 在交叉口處存在著自行車騎行路徑模糊、路權(quán)不明確、機(jī)非混行嚴(yán)重的情況，降低了交叉口處通行能力，并存在較大的交通安全隱患.

《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》[1]主要針對非機(jī)動車道和人行道的凈高、寬度、通行能力以及非機(jī)動車道路面設(shè)計進(jìn)行了規(guī)定，提出平面交叉口的交通組織和渠化方式應(yīng)根據(jù)相交道路等級、功能定位、交通量、交通管理?xiàng)l件等因素確定，但并未給出具體的交叉口渠化方法；住房城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布的《城市步行和自行車交通系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則》[2]對我國城市自行車、步行空間和環(huán)境設(shè)計進(jìn)行了規(guī)定和描述，將人行道和自行車道按道路等級和功能進(jìn)行分級，對自行車系統(tǒng)渠化方法涉及較少. 國內(nèi)學(xué)者對自行車渠化方法進(jìn)行了一定的研究，孫瑩瑩等[3]對慢行交通渠化和信號配時進(jìn)行了整體優(yōu)化設(shè)計，提供了行人和非機(jī)動車獨(dú)立運(yùn)行的空間，避免了機(jī)非混行，減輕了交叉口的混亂程度，使得交叉口處的通行能力和騎行的安全舒服性有了較大的改進(jìn). 多數(shù)學(xué)者在非機(jī)動車左轉(zhuǎn)方面進(jìn)行了研究[4-5]，葉偉波[6]通過排隊(duì)長度、平均延誤時間、平均車速等指標(biāo)，研究了T型交叉口不同交通量的非機(jī)動車左轉(zhuǎn)產(chǎn)生的影響，并提出了設(shè)置非機(jī)動車左轉(zhuǎn)相位的方案；徐良杰等[7-10]應(yīng)用直行機(jī)動車車頭時距分布和臨界接受間隙理論，在定量分析的基礎(chǔ)上建立了左轉(zhuǎn)非機(jī)動車?yán)碚撃Ｐ停瑸門型交叉口設(shè)置非機(jī)動車專用信號相位提供了技術(shù)支撐.

歐美各國對自行車道設(shè)置技術(shù)和渠化方法制定了一系列較為完善的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)置自行車專用道、施劃彩色自行車道、交叉口自行車渠化及自行車道標(biāo)識系統(tǒng)等方面都有研究和探索. 美國城市自行車道設(shè)計指南[11](urban bikeway design guide)對自行車道類別和設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)劃分，并對交叉口渠化進(jìn)行了細(xì)節(jié)設(shè)計. 倫敦制定的《倫敦自行車道設(shè)計規(guī)范》[12](London cycling design standard〈draft for consultation〉)，規(guī)范完善了自行車道的最小寬度、最小凈空等要求. 國外部分學(xué)者還對交叉口的自行車交通渠化問題進(jìn)行了探討，如Ingrid B. Potts[13]研究了交叉口右轉(zhuǎn)自行車道的渠化方法； Hunter[14]對交叉口自行車等待框進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)自行車等待框可有效減少機(jī)動車與自行車的交通沖突，提高交叉口自行車騎行和等待的安全性. 針對T型交叉口的渠化，愛爾蘭[15]在T型交叉口主線自行車道上進(jìn)行彩鋪，以確定自行車在交叉口處的行駛路徑，保障路權(quán)，其寬度與主線自行車道寬度相同，彩鋪道邊緣設(shè)置白色虛線，如圖1所示.

圖1 愛爾蘭T型交叉口彩鋪

相對于交叉口交通沖突的大量研究，機(jī)非沖突研究剛剛起步，而T型交叉口自行車渠化技術(shù)主要集中在左轉(zhuǎn)非機(jī)動車方向上，旨在消除T型交叉口處機(jī)非交通沖突、提高騎行人騎行安全舒適性和騎行效率的研究尚屬空白. 我國對自行車道系統(tǒng)研究還處在摸索階段，信號控制的T型交叉口自行車渠化方法主要是學(xué)習(xí)國外的經(jīng)驗(yàn)和措施，導(dǎo)致交叉口處服務(wù)水平不高、安全舒適性低. 因此，針對信號控制的T型交叉口自行車系統(tǒng)的渠化方法研究勢在必行.

1 自行車交通特性

針對主路、支路均有左轉(zhuǎn)需求的T型交叉口，三相位是常見的信號控制形式，且多采用對稱放行的三相位信號設(shè)計[16]. 圖2所示為我國T型交叉口常見的渠化方式，自行車系統(tǒng)渠化常不受重視，更像是機(jī)動車渠化的延伸和附屬，在交通量較大的T型交叉口，自行車系統(tǒng)往往沒有獨(dú)立的運(yùn)行空間，機(jī)非混行嚴(yán)重. 圖2中三相位的侵占區(qū)域所示，右轉(zhuǎn)機(jī)動車由于轉(zhuǎn)彎半徑較小，時常侵占自行車的騎行空間；而過街非機(jī)動車因?yàn)樾旭偮窂秸T導(dǎo)不足，也會侵占機(jī)動車道，或機(jī)動車交織混行.

圖2 T型交叉口交通沖突

在非機(jī)動車交通量較大的T型交叉口，主路與支路接駁處交通組織混亂：如圖2相位一所示，自行車無序騎行，在人行橫道處與行人混行，部分過街自行車侵入機(jī)動車道，存在安全隱患，右轉(zhuǎn)機(jī)動車與自行車存在沖突點(diǎn)；在相位二和相位三中，穿越主路的自行車二次過街行駛路徑不清晰，誘導(dǎo)渠化不合理，自行車左轉(zhuǎn)現(xiàn)象明顯，與左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)機(jī)動車均有沖突，導(dǎo)致路口運(yùn)行效率低下，無法保證騎行人的騎行舒適和安全. 而在道路非接駁處，自行車闖紅燈現(xiàn)象嚴(yán)重，且由于并未設(shè)置機(jī)非隔離護(hù)欄，自行車行駛路權(quán)不明確，自行車與調(diào)頭、直行機(jī)動車交織運(yùn)行，延誤較大，并存在事故隱患.

分析得出，在信號控制的T型交叉口，機(jī)非沖突、侵占混行的現(xiàn)象一直存在，因此交叉口自行車騎行效率和舒適性的主要問題有3點(diǎn)：①自行車交通需求與交叉口通行能力的不匹配，運(yùn)行效率低下；②右轉(zhuǎn)機(jī)動車與自行車互相侵占混行，自行車路權(quán)得不到保障；③二次過街自行車騎行路徑不清晰，左轉(zhuǎn)騎行與機(jī)動車存在沖突.

在對信號控制的T型交叉口進(jìn)行自行車系統(tǒng)渠化設(shè)計時，不僅要考慮交叉口周邊布局、規(guī)劃、交通組成等因素的影響，更要對非機(jī)動車的獨(dú)立運(yùn)行空間和騎行路徑重點(diǎn)關(guān)注，著重解決機(jī)非互相侵占、沖突的問題，使交叉口在有限的道路資源下自行車系統(tǒng)始終處于有序、高效的運(yùn)行. 因此T型交叉口自行車系統(tǒng)渠化應(yīng)該遵循的基本原則是：①避免非機(jī)動車在交叉口處逆行[17]；②非機(jī)動車與機(jī)動車在時空上進(jìn)行分離，保障非機(jī)動車獨(dú)立運(yùn)行空間，明確非機(jī)動車騎行路權(quán)；③非機(jī)動車應(yīng)有秩序進(jìn)入交叉口；④非機(jī)動車在穿越主路時，有固定的二次過街行駛路徑，盡量減少沖突點(diǎn)；⑤盡量設(shè)置非機(jī)動車停止等待區(qū)域，避免非機(jī)動車在交叉口處無序滯留.

2 渠化方案分析

為公橋T型交叉口和大鐘寺橋T型交叉口是北京市三環(huán)輔路與支路相交的三相位信號控制交叉口. 兩交叉口周邊功能區(qū)覆蓋全面，涵蓋商業(yè)、學(xué)校和居住等區(qū)域，早晚高峰交通量大，通勤現(xiàn)象明顯. 兩交叉口道路條件相似，基礎(chǔ)設(shè)施狀況良好，標(biāo)志標(biāo)線施劃清晰. 交叉口兩側(cè)均設(shè)置單向非機(jī)動車道和人行道，非機(jī)動車道設(shè)置于機(jī)動車外側(cè)且未設(shè)置機(jī)非隔離護(hù)欄，路面類型為瀝青混凝土，設(shè)計高程與機(jī)動車道一致，寬度2.0～5.5 m不等，人行道設(shè)置于非機(jī)動車道外側(cè)，高于非機(jī)動車道.

交叉口處機(jī)動車交通量較大，運(yùn)行基本有序，排隊(duì)等候長度合理，能遵照交通規(guī)則行駛；隨著共享單車的普及與發(fā)展，自行車出行分擔(dān)率逐漸上升，道路通行能力與交通需求的矛盾日益凸顯，而自行車通行隨意性較大，遵守交通規(guī)則意識薄弱. 自行車行駛路徑不明晰，機(jī)非交通沖突嚴(yán)重，違章左轉(zhuǎn)，闖紅燈等現(xiàn)象較為嚴(yán)重.

為了提高交叉口自行車交通的運(yùn)行效率和安全舒適性，解決自行車交通沖突問題，北京市采用了2種渠化方案進(jìn)行改善整治.

2.1 渠化方案

2種交叉口渠化方案是：在原有機(jī)動車交通渠化的基礎(chǔ)上，增加了自行車道渠化設(shè)計，在常發(fā)生機(jī)非侵占的地方加以彩鋪渠化，并試圖規(guī)定二次過街自行車的騎行路徑，用以改善交叉口的設(shè)施安全及舒適性、自行車系統(tǒng)運(yùn)行特性.

2.1.1 為公橋交叉口渠化方案

為公橋T型交叉口位于西三環(huán)輔路，與魏公村路相交叉，具體方案如圖3所示.

圖3 為公橋T型交叉口渠化方案

1)沿交叉口東、西、南三側(cè)非機(jī)動車通行方向彩鋪?zhàn)孕熊嚨?條，寬度2.5 m，總長97 m；

2)交叉口非機(jī)動車各進(jìn)出口處鋪設(shè)自行車落地標(biāo)彩鋪塊，共8塊；

3)西南象限增設(shè)了機(jī)非隔離護(hù)欄44 m，護(hù)欄端頭處增設(shè)反光標(biāo)識；

4)增設(shè)路口人行道阻車樁19個.

2.1.2 大鐘寺橋交叉口渠化方案

大鐘寺橋T型交叉口位于北三環(huán)輔路，與大鐘寺東路相交叉，具體方案如圖4所示.

圖4 大鐘寺橋T型交叉口渠化方案

1)交叉口非機(jī)動車各進(jìn)出口處鋪設(shè)自行車落地標(biāo)彩鋪塊，共6塊；

2)交叉口東、西兩側(cè)非機(jī)動車道中央鋪設(shè)自行車落地標(biāo)彩鋪塊，共2塊；

3)東南象限增設(shè)了機(jī)非隔離護(hù)欄30 m，護(hù)欄端頭處增設(shè)反光標(biāo)識；

4)增設(shè)路口人行道阻車樁21個.

渠化方案中，非機(jī)動車道分別采用了自行車彩鋪道和自行車落地標(biāo)彩鋪塊2種措施，以明確出入交叉口的自行車路權(quán)，同時確保右轉(zhuǎn)機(jī)動車侵占非機(jī)動車道的現(xiàn)象減少；交叉口中心也同樣使用了這2種彩鋪方式，以規(guī)范自行車的行駛路徑和自行車的二次過街. 兩交叉口都在路口人行橫道處增設(shè)了阻車樁，減少行人與自行車的沖突；兩交叉口分別增設(shè)機(jī)非隔離護(hù)欄，旨在減少自行車與機(jī)動車的相互沖突. 2種渠化方案都基本滿足自行車系統(tǒng)渠化的基本原則，下文將建立評價指標(biāo)體系，分析不同渠化方案對交叉口處交通管理與組織的效果.

2.2 數(shù)據(jù)調(diào)查

課題組針對上述T型交叉口渠化方案整治前后的交通運(yùn)行狀況分別進(jìn)行了調(diào)查. 選取調(diào)查當(dāng)日為工作日，天氣狀況為晴天，氣溫維持在26～33 ℃. 采用現(xiàn)場踏勘與視頻錄像相結(jié)合的調(diào)查方法，每個T型交叉口選取2～3個斷面在早高峰時段(07:00—09:00)進(jìn)行調(diào)查，其中為公橋交叉口的西南、東南、西北象限定義為Ⅰ號、Ⅱ號、Ⅲ號斷面；大鐘寺交叉口的西北、東南象限定義為Ⅰ號、Ⅱ號斷面.

選取3個指標(biāo)進(jìn)行評價：選取非機(jī)動車交通量指標(biāo)反映交叉口非機(jī)動車通行能力提升；選擇非機(jī)動車侵占機(jī)動車道(侵占率)指標(biāo)反映不同渠化方案是否有效消除機(jī)動車和非機(jī)動車產(chǎn)生的沖突；選取非機(jī)動違章左轉(zhuǎn)交通量指標(biāo)探究不同渠化方案是否有效規(guī)范了騎行人的騎行行為和改善了交叉口處交通運(yùn)行秩序.

2.3 數(shù)據(jù)對比及分析

1)非機(jī)動車交通量. 自行車渠化方案實(shí)施前后，各斷面非機(jī)動車交通量對比如圖5、圖6所示. 方案實(shí)施前，為公橋T型交叉口斷面非機(jī)動車總交通量為2 931 輛/h，大鐘寺橋T型交叉口斷面非機(jī)動車總交通量為2 560 輛/h. 方案實(shí)施后，交叉口斷面非機(jī)動車總交通量均出現(xiàn)了較大增長，分別為4 585 輛/h、3 940 輛/h，增長分別達(dá)到56.4%、53.9%. 渠化方案的實(shí)施和自行車道基礎(chǔ)設(shè)施的完善，提高了交叉口處的通行能力與交通管理水平，吸引了更多的非機(jī)動車交通量. 近2年共享單車在我國興起，因其成本低廉、取用方便等優(yōu)勢，逐漸改變了居民出行方式，也使自行車出行分擔(dān)率日益增長.

圖5 為公橋T型交叉口非機(jī)動車交通量

圖6 大鐘寺橋T型交叉口非機(jī)動車交通量

2)非機(jī)動車侵占率. 渠化方案實(shí)施前后，各斷面非機(jī)動車侵占機(jī)動車比率如圖7、圖8所示. 方案實(shí)施前，為公橋T型交叉口平均斷面非機(jī)動車侵占率為45.2%，大鐘寺橋T型交叉口平均斷面非機(jī)動車侵占率為35.7%. 方案實(shí)施后，在非機(jī)動車交通量大幅增加的情況下，兩交叉口平均斷面非機(jī)動車侵占率分別下降為31.7%和26.72%. 其中，為公橋交叉口Ⅱ、Ⅲ號段面渠化方案效果不明顯，非機(jī)動車侵占率仍較高. 為公橋交叉口Ⅰ號斷面與大鐘寺橋交叉口Ⅰ號斷面在渠化方案實(shí)施后均設(shè)置了機(jī)非隔離護(hù)欄，規(guī)范騎行人遵章騎行的效果明顯. 大鐘寺橋交叉口的自行車交通渠化方案更有效地降低非機(jī)動車侵占率，改善非機(jī)動車侵占機(jī)動車道的狀況.

圖7 為公橋T型交叉口非機(jī)動車侵占率

圖8 大鐘寺橋T型交叉口非機(jī)動車侵占率

3)非機(jī)動車違章左轉(zhuǎn)交通量. 自行車渠化方案實(shí)施前后，兩T型交叉口非機(jī)動車違章左轉(zhuǎn)交通量對比如圖9所示. 渠化方案實(shí)施后，由于兩交叉口非機(jī)動車交通量的增加，騎行人違章左轉(zhuǎn)的數(shù)量均大幅上升，分別上升49.8%、49.5%.

圖9 兩交叉口違章左轉(zhuǎn)交通量

3 渠化效果評價

T型交叉口自行車交通渠化方案實(shí)施前后調(diào)查指標(biāo)對比如表1所示. 調(diào)查顯示：

表1 渠化方案實(shí)施前后調(diào)查指標(biāo) %

1) 自行車渠化方案實(shí)施后交叉口道路基礎(chǔ)設(shè)施狀況得到了改善，交通運(yùn)行總體秩序得到好轉(zhuǎn)，并且均有效改善非機(jī)動車與機(jī)動車的行駛秩序，提高了交叉口處的非機(jī)動車通行能力.

2) 兩種渠化方案在非機(jī)動車交通量上升的情況下，均有效地減少非機(jī)動車與機(jī)動車之間的互相侵占，保障交叉口自行車系統(tǒng)連續(xù)性和安全性，但大鐘寺橋交叉口的平均非機(jī)動車侵占率為35.7%效果更佳. 各路口進(jìn)出口設(shè)置的自行車標(biāo)志和彩鋪規(guī)定了非機(jī)動車的行駛路徑，能有效規(guī)范騎行人遵章騎行. 交叉口處設(shè)置的連續(xù)彩鋪，有效地保障了非機(jī)動車道的連續(xù)性.

3) 機(jī)非隔離護(hù)欄在非機(jī)動車道寬度足夠的情況下，起到了明顯的分流作用. 大幅降低非機(jī)動車侵占機(jī)動車的比率，對明確騎行路權(quán)有顯著作用.

4) 2個交叉口的非機(jī)動車違章左轉(zhuǎn)數(shù)量大幅上升，道路中心機(jī)動車與非機(jī)動車混行現(xiàn)象明顯. 2個交叉口的渠化方案均沒有對非機(jī)動車違章左轉(zhuǎn)起到良好的改善作用.

4 結(jié)論

1) 非機(jī)動車道彩色鋪裝明確自行車的騎行路權(quán)，有效警示機(jī)動車不得侵入非機(jī)動車騎行空間；

2) 出入口彩鋪塊相對連續(xù)的自行車道彩鋪設(shè)置，更能規(guī)范騎行人行為，且更具經(jīng)濟(jì)性；

3) 機(jī)非隔離護(hù)欄的設(shè)置在自行車道寬度滿足騎行需求的情況下，能大幅降低非機(jī)動車與機(jī)動車的相互干擾，保證非機(jī)動車的獨(dú)立騎行空間；

4) 彩鋪無法對自行車的左轉(zhuǎn)現(xiàn)象起到良好的效果，針對自行車二次過街誘導(dǎo)渠化方案有待進(jìn)一步研究.

基于以上分析，與支路相交的信號控制的T型交叉口，建議采用如圖10為公橋交叉口所示的自行車交通渠化方案，主要渠化方法如下：

圖10 T型交叉口自行車交通渠化方案

1) 交叉口非機(jī)動車各進(jìn)出口處鋪設(shè)自行車落地標(biāo)彩鋪塊，主干道方向彩鋪塊過路口延長5 m；

2) 與主干道相交的低等級道路方向兩側(cè)非機(jī)動車道中央鋪設(shè)自行車落地標(biāo)彩鋪塊；

3) 路口中心設(shè)非機(jī)動車禁駛區(qū)標(biāo)線(黃虛線)；

4) 增設(shè)機(jī)非隔離護(hù)欄，護(hù)欄端頭處增設(shè)反光標(biāo)識；

5) 增設(shè)路口人行道阻車樁.