商丘火車站站前交叉口交通組織方案設(shè)計與評價

周 徉，韓鳳春

（中國人民公安大學(xué) 交通管理學(xué)院，北京 100038）

引言

交叉口作為城市交通中敏感地點，合理的交通組織優(yōu)化對城市道路交通運(yùn)行效率起著決定性的作用。商丘市火車站是全市最大的鐵路車站，站前交叉口交通問題較突出，交通擁堵常發(fā)。因此，針對站前兩個關(guān)鍵交叉口進(jìn)行交通組織設(shè)計，對改善商丘市站前道路交通狀況具有重要的現(xiàn)實意義。

在交通渠化設(shè)計方面，美國的MUTCD 手冊[1]，主要介紹了不同交叉口所對應(yīng)的渠化方法和渠化理論。陳洪仁[2]提出了交叉口渠化的具體措施。在交叉口信號控制方面，美國《交通信號配時手冊》[3]中提出了“結(jié)果導(dǎo)向”式交通信號配時流程。李汝楠[4]運(yùn)用VISSIM軟件仿真對延誤和排隊時間進(jìn)行分析，對信號交叉口改善前后的延誤水平與服務(wù)水平進(jìn)行分析。在禁限措施方面，CIPRIANI 和 FUSCO[5]提出了禁限措施需要基于整個路網(wǎng)最優(yōu)；盧健等[6]在禁左措施對交通影響做了系統(tǒng)分析并提出了禁左措施的實施流程。車道功能劃分方面，馬周等[7]提出從機(jī)動車道、公交車道、公交?？空疽约奥穬?nèi)停車等方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計；易軍偉[8]提出在站前區(qū)域采取人車分離和接送客車輛單向通行等措施。

1 交通調(diào)查與問題分析

1.1 現(xiàn)狀調(diào)查

神火大道與站前路交叉口是一個T 字型非信控交叉口，有東、西、南三個進(jìn)口。站前路東口一幅路，六車道；站前路西口一幅路，五車道；神火大道南口三幅路，雙向八車道，道寬為3.5 m，設(shè)有0.5 m寬的中央隔離護(hù)欄，并設(shè)有機(jī)非隔離綠化帶。站前路旁無停車位，未施劃非機(jī)動車道，未設(shè)立中央分隔欄，無行人過街安全島，路面標(biāo)線缺失。交叉口渠化見圖 1。

圖1 站前路（東西）-神火大道（南北）交叉口渠化現(xiàn)狀/m

神火大道與民主路交叉口位于火車站以南120 m，十字交叉口。東、西進(jìn)口為單幅路，設(shè)有中央隔離護(hù)欄，北進(jìn)口為二幅路，設(shè)有中央隔離護(hù)欄和機(jī)非隔離綠化帶，南進(jìn)口為三幅路，設(shè)有中央隔離綠化帶和機(jī)非綠化帶。交叉口渠化現(xiàn)狀見圖 2。

圖2 民主路（東西）-神火大道（南北）交叉口道路渠化現(xiàn)狀/m

1.1.1 交叉口信號配時調(diào)查

神火大道與民主路交叉口為單點定時信號控制。相位一南北直行和南北左轉(zhuǎn)同時放行，相位二東西直行放行，相位三東西左轉(zhuǎn)放行，周期150 s。交叉口信號配時見圖 3。

圖3 神火大道與民主路交叉口信號配時/s

1.1.2 交通量調(diào)查

選擇17 ∶05—18 ∶05 晚高峰時段，對兩個交叉口的交通流量進(jìn)行調(diào)查，交叉口高峰小時交通量見表 1、表 2。

表1 神火大道與站前路交叉口機(jī)動車高峰小時當(dāng)量交通量

表2 神火大道與民主路交叉口機(jī)動車高峰小時當(dāng)量交通量

1.2 問題分析

1.2.1 站前路與神火大道交叉口問題分析

（1）交叉口內(nèi)標(biāo)線缺失，站前路段車道功能劃分不明確，車輛混行嚴(yán)重。出租車待客區(qū)指引信息缺失，待客區(qū)空間不足，大量乘客行車道攔截出租車，影響其他車輛的正常通行。（2）《城市道路交通設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（GB 50688—2011）[9]規(guī)定快速路和主干路上人行過街設(shè)施的間距宜為300～500 m。由圖1 可知，站前路西進(jìn)口設(shè)置了兩個人行橫道，間距為50 m，東進(jìn)口兩個人行橫道，間距83 m，不符合上述國標(biāo)規(guī)定。（3）火車站附近的站前路段未設(shè)置非機(jī)動車道，非機(jī)動車駛?cè)虢徊婵诤笈c機(jī)動車混行，存在安全隱患。

1.2.2 神火大道與民主路交叉口問題分析

（1）南進(jìn)口左轉(zhuǎn)車道數(shù)與左轉(zhuǎn)交通流量不匹配。南進(jìn)口左轉(zhuǎn)高峰小時交通量達(dá)380 pcu/h，而南進(jìn)口僅一條左轉(zhuǎn)掉頭合用車道，導(dǎo)致左轉(zhuǎn)車輛排隊長度長，延誤大。（2）南北進(jìn)口左轉(zhuǎn)車流未設(shè)置左轉(zhuǎn)保護(hù)相位，直行和左轉(zhuǎn)車輛交織，造成交叉口內(nèi)擁堵。南北直行左轉(zhuǎn)相位無全紅時間，南進(jìn)口左轉(zhuǎn)尾車與行人、北進(jìn)口直行車輛產(chǎn)生沖突。（3）該交叉口的非機(jī)動通行需求大，高峰時等待區(qū)域不能滿足非機(jī)動車輛等待的需求，直行和左轉(zhuǎn)非機(jī)動車混雜在等待區(qū)中，放行速度和效率較低。

2 方案設(shè)計與評價

2.1 站前路交叉口交通組織設(shè)計

2.1.1 站前道路實行單向通行，禁止站前路西進(jìn)口車輛直行

站前路自西向東單向通行，禁止西進(jìn)口車輛直行，統(tǒng)一右轉(zhuǎn)進(jìn)入神火大道。交叉口實行禁限措施需要考慮路網(wǎng)系統(tǒng)、交通流向流量、道路路段等條件[10]?，F(xiàn)狀中西進(jìn)口直行高峰小時交通量僅104 pcu/h，設(shè)計方案中該部分車輛右轉(zhuǎn)駛?cè)肷窕鸫蟮溃诿裰髀?神火大道交叉口北進(jìn)口掉頭繞行進(jìn)入站前路東段。

2.1.2 合理劃分車道功能、完善標(biāo)志標(biāo)線

合理劃分車道功能，明確公交車、社會車輛和出租車通道，施劃即停即走車道，以解決交通秩序混亂的問題[11]。

2.1.3 調(diào)整站前路東段公交車位置，合理設(shè)置出租車上客點和下客點

西進(jìn)口原有的出租車待客區(qū)改為下客點，原東口公交車站位置改為出租車上客點，設(shè)置指引標(biāo)志，東進(jìn)口公交車站從道路左側(cè)移至道路右側(cè)。

2.1.4 增設(shè)非機(jī)動車道，合理設(shè)置人行橫道

單向通行方案使得站前路有足夠的道路空間設(shè)置非機(jī)動車道。將站前路東側(cè)、西側(cè)的四個人行橫道拆除，東、西側(cè)人行橫道設(shè)置在行人通行距離最短的位置，方便行人過街。交叉口渠化見圖 4。

圖4 站前路（東西）-神火大道（南北）交叉口渠化設(shè)計/m

2.2 神火大道與民主路交叉口渠化與信號配時設(shè)計

2.2.1 神火大道與民主路交叉口渠化設(shè)計

（1）增加南進(jìn)口車道，南、北進(jìn)口重新劃分車道

南進(jìn)口破除中央綠化帶改為中央護(hù)欄，并拆除部分機(jī)非隔離綠化帶，偏移道路中線，縮減出口車道和其他進(jìn)口車道的寬度，增加進(jìn)口車道，增設(shè)后南進(jìn)口為兩條左轉(zhuǎn)車道、一條直行車道、一條直右車道。

站前路實施禁左后，繞行車輛會增加北進(jìn)口的掉頭掉頭需求，因此需要設(shè)置掉頭車道。將原本一條右轉(zhuǎn)車道、三條直行車道、一條左轉(zhuǎn)車道改為一條直右車道、二條直行車道、一條左轉(zhuǎn)車道、一條左轉(zhuǎn)掉頭合用車道。

（2）拆除東進(jìn)口渠化島，各進(jìn)口區(qū)分非機(jī)動車左轉(zhuǎn)、直右車道

拆除東進(jìn)口渠化島，在四個進(jìn)口設(shè)置非機(jī)動車等待區(qū)，并區(qū)分左轉(zhuǎn)和直右非機(jī)動車道，分離左轉(zhuǎn)非機(jī)動車與直行非機(jī)動車，減少不同流向非機(jī)動車之間的影響，有效提高非機(jī)動車的通行效率。

南北進(jìn)口距離停止線10 m 處破除中央隔離護(hù)欄，施劃中心黃色虛實線，指示掉頭車輛提前調(diào)頭，不進(jìn)入交叉口，并設(shè)置行人過街安全島。交叉口的渠化設(shè)計圖，見圖 5。

圖5 民主路（東西）-神火大道（南北）交叉口渠化設(shè)計/m

2.2.2 神火大道與民主路交叉口信號配時優(yōu)化

采用Webster 方法計算信號配時，綜合當(dāng)前流行的早啟遲斷思想對信號配時進(jìn)行調(diào)整。

確定黃燈和全紅時間。黃燈時長[12]：

式中：A—黃燈信號時長，s；t—駕駛員反應(yīng)時間，s，一般取值為1 s；v—車輛在進(jìn)口道的速度，m/s；a—汽車減速度，m2/s，沒有實測數(shù)據(jù)時取3 m2/s;g—坡度。

全紅時長[12]：

式中：r —全紅信號時長，s；w—從停車線到遠(yuǎn)端對象沖突車道的距離，m；l—汽車標(biāo)準(zhǔn)長度，通常取5～6 m；v —車輛通過交叉口的速度，m/s。

經(jīng)過計算得到各個相位的黃燈時長、全紅時長見表 3。

表3 各相位全紅時間/s

根據(jù)交通調(diào)查得到的數(shù)據(jù)，計算得到各進(jìn)口方向車道的流率比見表 4。

表4 各進(jìn)口方向的流率比

設(shè)置左轉(zhuǎn)保護(hù)相位時，經(jīng)常給兩個對向的左轉(zhuǎn)車流分配相同的綠燈時間，當(dāng)兩個對向左轉(zhuǎn)車道流率比相差較大時，對稱式左轉(zhuǎn)保護(hù)相位會造成通行效力降低。常采用的是早啟或遲斷式信號控制方案[12]。

西左轉(zhuǎn)流率比明顯高于東左轉(zhuǎn)流率比，西直行流率比略高于東直行流率比，因此，考慮在四相位信號配時的基礎(chǔ)上使用早啟遲斷再次優(yōu)化信號配時。

采用西直行“遲斷”，西左轉(zhuǎn)“早啟”。由于南北直行和左轉(zhuǎn)相位與原相位保持不變，相位3、4、5 的關(guān)鍵流率比y3,4,5=max｛(e1,3+e1,4)，(e2,3+e2,4)｝，最終得到各關(guān)鍵車道（組）的流率比，見表 5。

表5 各關(guān)鍵車道（組）的流率比

得到Y(jié)=y1+y2+y3,4,5=0.702。通過韋伯斯特公式簡單計算可得周期C0=138 s。南北直行、左轉(zhuǎn)放行結(jié)束后，東、西直行綠燈同時啟亮，東直行先斷，緊接著東左轉(zhuǎn)啟亮，西直行比東直行遲斷4 s，東左轉(zhuǎn)比西左轉(zhuǎn)早啟4 s。信號配時見圖 6。

圖6 信號配時/s

2.3 方案評價

使用Vistro 軟件對兩個交叉口進(jìn)行方案評價，民主路-神火大道交叉口的評價結(jié)果見表 6。

表6 神火大道-民主路交叉口評價結(jié)果對比

站前路-神火大道交叉口服務(wù)水平由D級提升至C 級，西進(jìn)口車輛延誤由50.6 s/pcu 降至20.3 s/pcu，神火大道南進(jìn)口車輛延誤37.1 s/pcu 降至18.6 s/pcu。神火大道與民主路交叉口服務(wù)水平由F 級提升至E級，交叉口延誤由111.11 s/pcu 降至70.20 s/pcu，南進(jìn)口延誤由207.25 s/pcu 降至78.79 s/pcu，東、西進(jìn)口延誤基本不變，北進(jìn)口的延誤有一定幅度增加，但整體來看交叉口運(yùn)行效率有顯著的提高。

3 結(jié)語

以商丘市火車站站前的兩個交叉口為研究對象，進(jìn)行交通調(diào)查，獲取交通流數(shù)據(jù)、道路渠化數(shù)據(jù)等。分析了商丘市火車站站前交叉口的運(yùn)行特點，找出所存在的交通問題，從交叉口渠化、信號配時、禁限措施等方面展開研究，提出兩個交叉口的交通組織設(shè)計方案。站前路實行單向通行，對站前路西進(jìn)口采取禁左措施，對道路斷面、交通設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)；優(yōu)化民主路-神火大道交叉口渠化和信號配時方案，將南北進(jìn)口車道重新劃分、改善慢行交通、采取早啟遲斷信號配時方案等。評價后發(fā)現(xiàn)，站前路西進(jìn)口車輛延誤由50.6 s/pcu 降至20.3 s/pcu，神火大道南進(jìn)口車輛延誤37.1 s/pcu 降至18.6 s/pcu，服務(wù)水平由D 級提升至C 級；神火大道與民主路交叉口交叉口延誤由111.11 s/pcu 降至70.20 s/pcu，服務(wù)水平由F 級提升至E 級，交叉口的運(yùn)行效率有著顯著的提高。