多路交叉口交通组织精细化设计及案例分析

范新科,陈政,王韩麒,许菲菲

（1.宁波宁工交通工程设计咨询有限公司,浙江 宁波 315211;2.宁波市公安局交通警察局,浙江 宁波 315199）

0 引言

交叉口是两条或两条以上道路的交会处，是车辆、行人交通汇集、转向和疏散的必经之处。在城市道路中，最常见的交叉口类型主要有十字型交叉口、T型交叉口和环岛交叉口，但是受城市用地限制和历史遗留原因等多种因素的影响，城市中也产生了部分不规则的畸形交叉口，例如X型交叉口、Y型交叉口、错位相交交叉口、多路相交交叉口和短间距交叉口等[1]。这类畸形交叉口通常占地面积较大，导致出行者辨识性较差，车辆行驶轨迹不明确，且行人过街长度较长，存在较大的安全隐患。

针对畸形交叉口的优化思路及措施，卢贵忠、马晶晶等[2]提出了平面畸形交叉口交通组织优化的思路；李劲夫等[3]针对多路交叉口的拥堵成因分析，从渠化设计、交通流特征等方面提出多路交叉口的优化方法；邓初明等[4]分析了畸形交叉口存在的问题，利用道路交通组织优化、道路交叉口渠化等手段，提出畸形交叉口优化方法；师文磊等[5]对畸形交叉口渠化改善进行研究，提出“前移停止线”和“位移进出口”两种交叉口改善方法，以提高交叉口通行效率、减少交通冲突和降低交通事故。此外，裴旭[6]、韵耀斌[7]、王秉通与周倩虹等[8]从交通信号配时优化的角度，对畸形交叉口的信号配时优化设计进行了具体的研究，并利用VISSIM软件对优化方案进行仿真与评价。

本文以多路交叉口为例，利用交通组织优化的手段，对多路交叉口进行交通组织精细化设计。采取交叉口形态规则、车道精细化设计、短间距绿波方案以及合理、高效的优化手段消除交叉口存在的潜在隐患，提高车辆与行人的出行安全，对其他畸形交叉口的交通组织精细化设计具有较好的参考意义。

1 多路交叉口定义与特征

多路交叉口是指5路及以上道路相交所形成的交叉口，是目前较为常见的一种畸形交叉口形式，如图1所示。这类交叉口主要存在于新建道路与原有道路相交处或者原环岛交叉口拆除后所产生。

图1 多路交叉口示意图

与常规的十字型交叉口、T型交叉口相比，多路交叉口由于相交道路较多，且道路几何形状较不规则，交叉口范围内的交通流线较为混乱，机动车、非机动车与行人之间的交通冲突尤为严重（不同类型交叉口冲突点数量见表1）。对于机动车而言，在交叉口处车辆行驶路线较为自由，车辆行驶轨迹难以固化，导致交通冲突点极为分散、交通事故发生率较高；对于非机动车及行人而言，由于交叉口占地面积较大，非机动车及行人过街时间较长，因此大多数非机动车及行人会采取直线通行，而非按照人行横道通行。

表1 不同类型交叉口冲突点数量

2 多路交叉口交通组织优化方法

由于多路交叉口存在较大的交通安全隐患，因此需要进行合理的交通组织优化设计，消除交通安全隐患，提高道路通行安全。多路交叉口的优化方法主要有以下4种[9]：

（1）缩小交叉口面积

通过前置人行横道线、停止线、进口车道线和调整车道布设等方法缩小交叉口面积，一方面能够缩短机动车、非机动车和行人在交叉口内的通行距离，使机动车、非机动车和行人能够更加快速的通过交叉口，提高交叉口的通行效率；另一方面通过规整交叉口的线型使多路交叉口相对规整化，更易于交通组织和管理，降低安全隐患。

（2）简化交叉口流线

通过设置单行线、禁止左转等管制措施对交叉口某些方向进行一定的交通管制，或者将多路交叉口拆分成两个交叉口，达到简化交叉口流线的目的，减少各个方向之间的交通冲突，使出行者能更加明确道路方位和交通流向，提高道路的易辨识性，增加车辆运行效率。

（3）精细化交通组织

通过对交叉口车道分布、交通标志、隔离设施和科技设施等的精细化设计，明确各个方向的通行路权，规范各个方向的行车轨迹，减少交叉口范围内的冲突，规范交叉口的交通秩序和提高交叉口的通行效率。

（4）智能化信号控制

针对精细化设计后的交叉口，合理设置交通信号灯点位及朝向，并根据交叉口进口道渠化、行人过街需求等因素，综合考虑各个时段的交通流量特征，设置多时段信号控制方案和提高信号控制的智能化及适应性。

3 多路交叉口交通组织精细化设计案例分析

3.1 交叉口现状调研

3.1.1 交叉口基本情况

人民东路—兴海路—射海线交叉口是典型的多路交叉口，相交道路分别为人民东路、兴海路和射海线，其中人民东路是贯穿城区的东西向主要干道，交通流量较大；兴海路是连接人民东路与开放大道的南北向主要通道，人民东路以北段为断头路，交通流量较小；射海线连接兴海路与滨湖大道的公路，沿线分布着村庄、工厂等，相交道路现状情况见表2所示。

表2 相交道路现状情况

交叉口现状情况如图2所示。

①东口（人民东路）为3进1出，其中3进分别为1左+1直+1直右车道；

②南口（兴海路）为4进1出，其中4进分别为1左+1直+2右车道；

③西口（人民东路）为4进1出，其中4进分别为1左+2直+1右车道；

④北口（兴海路）为3进3出，其中3进分别为1左+1直+1右车道；

⑤东北口（射海线）为3进1出，其中3进分别为1左+1直+1右车道。

图2 交叉口现状情况

3.1.2 交通流量情况

为了调查交叉口的运行情况，选取周三晚高峰（16:30—17:30）作为调查时段。根据调查结果，交叉口的交通流量主要集中在人民东路上，兴海路及射海线交通流量相对较小，主要交通流向为东进口直行交通流量为356 pcu/h，西进口直行交通流量为316 pcu/h，南进口左转交通流量为172 pcu/h，其余各进口流量相对较小。整体交叉口的饱和度较低，其中西进口为0.32，东进口为0.40，其余进口低于0.15，服务水平为B级服务水平。交叉口流量流向图如图3所示。

3.1.3 信号配时情况

现状交叉口采用五相位信号控制方案，其中人民东路和兴海路四个方向采用标准四相位放行，射海线采用单独相位。总信号周期为115 s，其中东西直行相位35 s（黄灯时间为3 s）东西左转、南北直行、南北左转和东北直左相位分别为20 s（黄灯时间为3 s），无全红时间。交叉口信号配时方案如图4所示。

图3 交叉口流量流向图

图4 交叉口信号配时方案

3.2 交叉口问题分析

1）交叉口畸形，通行秩序混乱

由于交叉口为五路交叉，进出口对位关系差，机动车与非机动车的行驶轨迹不明确，交叉冲突点发生位置不固定(即自由度过高)，造成交通秩序混乱、各交通参与者的通行规则不明确。

2）安全隐患大，交通事故频发

交叉口车辆流向上存在锐角交叉现象，导致进口道位置视线较差，交叉口各方出行者难以及时发现对方。既存在安全视距问题，也容易由于出行者感知错误而发生交通事故。

3）信号控制难，通行效率低下

目前，继电保护装置整机生产测试主要停留在手动测试或借助商用测试仪（如博电、昂立）和自主开发的测试仪进行的半自动测试阶段。无论哪种测试方案，整个测试过程都过于依赖测试工程师的参与：测试工程师要不断根据保护装置的类型选择测试线，并选择相关功能进行测试。缺点是测试过程复杂，劳动强度较大，测试时间稍长。为此，本文深入研究智能电网保护装置生产过程的各个子环节，通过对生产测试子过程的不断集成及优化，生产过程大数据的综合利用，整机测试仪的技术改进，气动系统的灵活控制等，设计了继电保护装置整机智能测试系统，实现了继电保护装置的智能化大生产测试。

畸形交叉口的交通流向较复杂、不明确，且各个进口道的交通流量差异较大。故其交通信号配时设计存在一定难度，导致交叉口整体的通行效率较低。

4）交通设施少，机非混行严重

由于交叉口内的交通安全设施不完善，导致交叉口内机动车、非机动车和行人混行严重，各种交通流之间的交叉、分流、合流点众多，且无任何的改善措施，因此存在较大的交通安全隐患。

5）出行方式多，机非混行严重

居民出行方式有小客车、两轮摩托车、电动三轮车和电动两轮车等，出行方式较为多样化，但居民安全意识薄弱，按照自身意愿随意通行，不遵守交通规则，容易造成机动车与非机动车发生交通事故的概率增大。

3.3 交叉口精细化设计

1）规整交叉口形态，简化行车流线

将现状的多路交叉口进行拆分，对射海线方向进行规整，与人民东路形成正交，将原有的多路交叉口拆分形成一个标准的十字型交叉口和一个标准的T型交叉口。明确交叉口行车流线，形成较为简洁的交通组织模式。交叉口形态优化示意图如图5所示。

图5 交叉口形态优化示意图

将多路交叉口进行拆分后，形成两个间距较近的规整交叉口，两个交叉口之间会形成中间过渡段。考虑到射海线方向车辆进出的顺畅及中间过渡段的通行效率，需要对中间段的车道进行合理布设。由于射海线方向左转往兴海路方向车辆需要频繁变道，因此将左转车道右置，和右转车道共用；同时在车道上增设地面文字标识，引导车辆行驶路径。

3）完善交安设施，规整行车秩序

完善交叉口各个方向标志、标线、信号灯及隔离设施，合理有效地引导机动车在交叉口范围内的行驶方向转换，并对行车轨迹进行约束，做到各行其道，保证行车安全，方案平面布置图如图6所示。

图6 交叉口交通组织细化方案平面布置图

4）优化信号配时，提高通行效率

根据交通流量的阶段性变化，利用韦伯斯特信号配时公式，对交叉口信号配时进行优化，考虑到两个交叉口间距较近，对两个交叉口进行信号协调控制，形成短间距绿波方案，人民东路—兴海路交叉口信号配时方案、人民东路—射海线交叉口信号配时方案如图7、图8所示：

图7 人民东路—兴海路交叉口信号配时方案

图8 人民东路—射海线交叉口信号配时方案

3.4 效果评价

3.4.1 交叉口运行指标分析

在交叉口实施改造后，对比交叉口改造前后的饱和度、车均延误时间和平均停车次数等指标，可以发现，交叉口整体通行效率有所提升，而车均延误时间及平均停车次数均有所下降。交叉口改造前后各指标对比如表3所示，其中交叉口的饱和度由0.52下降到0.40，车均延误时间由32.3 s下降为24.8 s，平均停车次数由33次减少为24次。

表3 交叉口改造前后各指标对比

由此可见，改造后的交叉口交通组织模式更为简洁，车辆行驶轨迹更为明确，出行者可以提前规划好出行路径，从而避免在交叉口处因选择行驶方向而造成等候排队的现象。同时通过地面文字标识、车道合理布设和交通安全设施完善等手段，规范机动车、非机动车及行人的通行秩序，提高交叉口的通行效率及通行安全。

3.4.2 交叉口事故数分析

交叉口未改造之前，平均每年发生交通事故23起，改造后的交叉口在运行一年后，全年累计发生交通事故7起。与改造前相比，交通事故数同比下降69.57%，在道路交通安全隐患治理方面取得一定的成效。由此可见，通过交叉口形态规整、交通组织精细化设计等手段可以消除潜在的道路交通安全隐患，并有效控制交通事故发生量，对于提升道路通行环境、提高道路出行安全和降低道路交通事故等具有一定的现实意义。

4 结语

通过规整交叉口形态，将原来的多路交叉口调整为两个连续交叉口。从车道精细化布设、交通设施精细化设计和信号协调控制等多方面对两个交叉口进行交通组织精细化设计，并将精细化设计方案应用在实践中。根据实施后的数据分析可得：交叉口整体运行较为良好，车辆通行效率有所提高；交叉口饱和度由0.52下降到0.40，车均延误时间由32.3 s下降为24.8 s，平均停车次数由33次减少为24次，且交通事故同比下降69.57%，下降趋势较为明显。精细化设计后的多路交叉口行驶轨迹更为清晰，机动车与非机动车、行人之间的冲突点减少，交通事故发生率大幅下降。

由于本文仅选取一个多路交叉口为例进行精细化设计，未免会缺乏一定的普遍性及适用性，未来需要从更多的多路交叉口精细化设计方案中提取共性特征，形成夯实的理论基础及丰富的实践经验。将交通组织精细化设计的理论知识充分应用于实践中，对于解决城市交通拥堵及治理交通安全隐患具有较大的积极意义。