關于道路交叉口疏堵改造設計思路的探討

趙 帥

(1.北京國道通公路設計研究院股份有限公司， 北京 100073; 2.聯通數字科技有限公司， 北京 100031)

0 引言

交叉口是道路網縱橫交織成形的關鍵所在，是交通流交匯、轉換行駛方向的節(jié)點，承擔交通轉換的功能. 作為道路交通的咽喉，交叉口設計是否科學合理直接影響道路的通行能力、路網運行效率和行車安全.

早期建設的道路交叉口因路口控制型式、路口轉彎半徑、進出口道數量、交通組織形式等因素不能跟逐年增長的交通量相匹配，逐漸不能滿足交通需求，甚至引起交通擁堵. 尤其是早晚高峰時段，嚴重的交通擁堵已經成為制約城市社會和經濟發(fā)展、影響人們日常生活的突出問題. 路網加密、現狀道路改擴建、增設立交節(jié)點是解決交通擁堵的根本方法，但存在工程規(guī)模大、費用高、工期長、用地緊張等諸多問題，而疏堵工程規(guī)模小、投資少、見效快，是短期內緩解交通擁堵的有效方式[1]. 疏堵工程與新改擴建形成近遠期相結合的解決交通擁堵的工程方案. 交叉口疏堵改造是疏堵工程的核心內容，交叉口疏堵改造以交通量為依據，利用既有的道路資源，通過路口渠化和交通組織優(yōu)化等方式，挖掘擴容路口通行能力，有效打通交叉口堵點，在一定時間內能有效緩解交通擁堵. 本文以京平高速黃港收費站路口改造工程為實例，對道路交叉口疏堵改造的設計思路進行探討研究.

1 平面交叉口的特征

平面交叉口是交通流匯集、轉向和穿行的關鍵節(jié)點[2]，交通組織復雜，通行能力遠低于路段.

1.1 交通流線相互交錯，形成危險點

危險點包括分流點、合流點和沖突點：分流點處，車輛改變行車方向，駛出原有交通流線，需減速或停車引起交通延誤；合流點處，車輛從不同方向行駛匯合至同一方向，為避免碰撞或剮蹭減速行駛，引起交通延誤；沖突點是交叉口的最危險點且個數最多，存在于交叉口相交道路的公共區(qū)內，沖突點個數與相交道路條數和每條道路的車道數有關. 在無任何交通管控措施的交叉口，沖突點個數可按式(1)計算：

(1)

式中，PS為沖突點個數；n為所有相交道路的車道數總和.

1.2 相鄰交叉口交通流的相關性

交叉口的交通流通過量取決于各進口道交通量，進口道車輛的到達分布形態(tài)受上游車道、上游交叉口形式和控制方式影響. 因此，相鄰交叉口之間的交通流互相影響，具有直接相關性.

1.3 車輛變速、延遲通過

一般車輛駛入交叉口時要減速、制動，駛出交叉口要起步、加速，交叉口處交通流處于非自由流狀態(tài)，存在延遲的跟馳特性[3]；少數車輛為爭搶通行權或趕在綠燈變黃燈的間隙加速通過.

1.4 行人、非機動車、機動車相互干擾

交叉口也是行人和非機動車實現通行、轉向的節(jié)點，行人、非機動車、機動車相互干擾加劇了交叉口交通組織的復雜性.

2 平面交叉口的交通組織方式

高等級道路在交叉處一般采用立體交叉，將交通流線從空間上分離，從而消除危險點. 對于一般道路平面交叉口來說，可通過合理的交通組織方式來減少或消除危險點，常見的交通組織方式有3種[4-5].

2.1 信號控制交叉口

對相交道路技術等級高或交通量大的平交口，一般采用信號燈控制. 通過信號燈控制，將路口相互沖突的交通流從時間上分離，達到減少或消除交叉口沖突點的目的. 信號控制交叉口又可分為進口道展寬交叉口和進口道不展寬交叉口. 進口道展寬交叉口在路口處通過增加進口道，提高斷面通過量，實現路口通行能力的提升. 在進口道數量足夠的前提下，設置轉向專用道可消除分流點，增設出口道展寬段可消除合流點. 信號燈可通過調整信號周期、相位方案、相位數，實現路口通行能力的最優(yōu)化或實現路權的分配.

2.2 無信號控制交叉口

對相交道路技術等級低、交通量小的平交口，一般采用無信號控制交叉口. 無信號控制交叉口分為以下情況：①相交道路技術等級或交通量有主次之分，主要道路享有優(yōu)先通行權，次要道路停車讓行或減速讓行；②相交道路技術等級或交通量差異大，可設置為右轉交叉口，主路設置中央隔離設施、不設停止線，次要道路右進右出；③相交道路技術等級低且交通量小的平交口，可采用全無管制交叉口.

2.3 環(huán)形交叉口.

環(huán)形交叉口通過環(huán)路將各進口道方向交通流整合為同一交通流向，將交叉口公共區(qū)的沖突點轉化為合流點、分流點，可用于多路相交的交叉口. 一般環(huán)形交叉口表現為右進右出，單向不停車環(huán)行，實現交通轉換. 對于交通量大的環(huán)形交叉口，為保證環(huán)路順暢，可配合信號燈控制進口道交通流.

3 疏堵改造設計思路

3.1 確定研究范圍

交叉口的疏堵改造是一項系統工程，不單單是解決某個點的問題，應該從線或者面的角度進行分析，確定合理的研究范圍，才能找到交通擁堵的瓶頸. 同時，研究范圍應該是動態(tài)變化的，在方案研究分析的過程中，隨著新增問題應該及時調整研究范圍.

3.2 調查現狀條件

疏堵工程是對現狀道路設施的擴能挖潛，原則上要在既有用地范圍內解決問題，而不新征占地. 因此，有必要調查得到完善詳實的現狀條件資料，掌握交叉口研究范圍內道路等級、車道寬度、路口轉彎半徑、兩側用地情況、交通組織、路口型式、信號配時、高峰小時交通量、交通組成、公交站點等數據資料.

3.3 交叉口問題分析

分析交叉口擁堵問題的原因是核心工作. 以調查獲得的現狀道路數據為基礎，計算交叉口研究范圍內路段和路口的道路通行能力與實際調查的交通量對比分析，初步判斷擁堵成因和擁堵點所在. 分析交叉口研究范圍內交通組織形式，交叉口的分流點、合流點、沖突點，信號配時與交通量及交通流向的匹配度等.

3.4 疏堵方案設計

基于現狀道路條件和交叉口問題分析結論，進行疏堵改造設計.

若路段通行能力不足，可考慮：①用地范圍內直接拓寬或結合限速措施通過壓縮單車道寬度后拓寬，從而增加車道數；②通過改變上游交叉口交通組織形式來控制進入路段的交通量；③結合路網分析是否有相鄰道路可分流等.

若路口通行能力不足，可考慮：①路口直接展寬或壓縮單車道寬度后展寬，從而增加進口道車道數；②優(yōu)化路口交通組織形式；③優(yōu)化路口信號配時；④優(yōu)化路口轉彎半徑；⑤合理分配路權等.

4 交叉口疏堵改造實例

4.1 項目概況

京平高速黃港收費站路口位于京平高速和京承高速的接駁點，該處為半菱形+定向型立交型式，京平高速與京承高速南部(北京城區(qū)方向)通過定向匝道A和定向匝道B連接，京平高速與京承高速北部(懷柔方向)通過京平高速黃港收費站，經京平高速兩側輔路黃康路接駁京承高速(即圖1中路線a、路線b). 由于路口交通組織復雜，存在交通安全隱患，京平高速黃港收費站處于封閉狀態(tài)，京平高速與京承高速北部(懷柔方向)交通轉換功能缺失.

圖1 京平高速黃港收費站路口改造范圍

4.2 確定研究范圍

本項目核心問題是解決京平高速匝道收費站出入口與黃康路、京承高速收費站出入口形成的圖1中②號丁字路口處，交通危險點多且運行效率低下、交通組織形式存在安全隱患的問題，實現京平高速與京承高速北部的交通轉換功能. ②號丁字路口西側約180 m處為黃康路、順黃路和京承高速收費站出入口形成①號丁字路口，②號丁字路口東側約350 m處為廢棄的橋下掉頭空間③. 經現場踏勘及分析后，②號丁字路口與①號丁字路口相距較近且相互影響，橋下掉頭空間③可作為京平高速輔路黃康路的掉頭車道. 因此本項目研究范圍西至黃康路、順黃路和京承高速收費站出入口形成①號丁字路口，東至黃康路橋下掉頭空間③.

4.3 調查現狀條件

本項目研究范圍內涉及京平高速、京承高速、黃康路、順黃路，共計4條道路，各條道路信息詳見表1；①號丁字路口和②號丁字路口均為燈控平交口，信號燈控相位見圖2、圖3；高峰小時交通量見下表2～表5；研究范圍內沒有公交站點；道路兩側無拓寬條件；橋下掉頭空間③能滿足4.0 m凈空要求.

表1 道路信息調查結果

4.4 交叉口問題分析

分析圖1發(fā)現，②號丁字路口東進口上游交通流來自黃康路和京平高速黃港收費站出口，上游86 m處2個方向的交通流開始合流匯集、最后在路口處向3個方向分流，形成86 m的短距離交織段；結合圖3分析，東出口上游交通流來自3個方向，在三相位燈控下，2個方向的交通流在路口先合流，下游方向有京平高速黃港收費站入口和黃康路2個方向，

圖2 ①號丁字路口兩相位信號及配時圖

圖3 ②號丁字路口三相位信號及配時圖

形成67 m的短距離交織段. 交織段如圖4所示.

分析圖2發(fā)現，①號丁字路口在兩相位信號燈控下，西進口左轉交通流與東進口直行交通流形成1處沖突點.

分析圖3發(fā)現，②號丁字路口在三相位信號燈控下，沒有形成沖突點. 但2處交叉口距離僅180 m，2處信號燈控沒有形成聯動，高峰時段2處交叉口中間路段易形成交通擁堵，進而影響上下游通行能力.

根據高峰小時交通量調查結果分析，路段和路口通行能力均能滿足現況交通量需求，路口交通擁堵主要原因是交織段交通延誤. 同時，京平高速黃港收費站出口道路縱坡較大，導致路口處車輛合流存在安全隱患；京平高速黃港收費站入口僅1條車道，排隊車輛在路口處存在安全隱患.

表2 ①號丁字路口早高峰小時交通量 pcu·h-1

表3 ①號丁字路口晚高峰交通量 pcu·h-1

圖4 交織段示意圖

4.5 疏堵方案設計

綜上分析，本工程疏堵方案設計思路主要通過改變和優(yōu)化交通組織，實現對現狀交叉口交通流的合理匯集與再分配，減少危險點，擴大通行能力. 根據交通量調查結果，①號丁字路口和②號丁字路口的主要交通流向為東西向直行. 方案設計首先要滿足主要交通流向的通行需求，在保證交通安全的前提下，打通圖1中路線a、路線b的交通流向.

表4 ②號丁字路口早高峰小時交通量 pcu·h-1

表5 ②號丁字路口晚高峰小時交通量 pcu·h-1

為解決②號丁字路口東進口和東出口交織段的問題，封閉②號丁字路口掉頭車道，東進口硬隔離設置為主輔路雙系統，可消除交通流交織和危險點. 封閉掉頭車道后，黃康路西向東車流的掉頭車輛提前分流，通過圖1中橋下掉頭空間③實現掉頭需求；京平高速收費站出口方向交通流的掉頭車輛少，可直行通過②號丁字路口，在①號丁字路口實現掉頭需求；①號丁字路口和②號丁字路口信號燈控實現聯動，及時清空兩路口間路段的交通流，避免形成交通擁堵點.

改造后的交通組織見圖5，路口信號燈控制方案見圖6、圖7. 改造后，黃康路橋下掉頭空間③提前分流掉頭需求的交通流，減輕了②號丁字路口東進口道交通壓力；消除了②號丁字路口原東進口道和東出口道合流點、分流點、交織段，減少了交通延誤、提高了通行效率；①號丁字路口和②號丁字路口信號燈聯動，及時清空2處交叉口之間路段的交通量. 本次交叉口疏堵改造在保證原有交通功能的前提下，實現了京平高速與京承高速北部(懷柔方向)之間的交通轉換.

圖5 交通組織示意圖

圖6 ①號丁字路口三相位信號及配時圖

圖7 ②號丁字路口三相位信號及配時圖

5 結束語

交叉口作為道路網的重要組成部分，是交通流匯集、轉向和穿行的關鍵節(jié)點，交通組織復雜，有合流點、分流點、沖突點等危險點，機動車、行人和非機動車互相干擾，是發(fā)生交通擁堵的常見節(jié)點. 交叉口疏堵改造是疏堵工程的核心內容，在設計交叉口疏堵改造方案時，應該建立系統性的設計思路，保證疏堵工程設計方案的可行性. 以北京市京平高速黃港收費站路口改造工程為實例，按照合理確定研究范圍、充分調查現狀條件、分析交叉口的擁堵原因、對應分析結果設計疏堵改造方案的思路，設計方案通過局部道路改造和綜合管理等措施，改變和優(yōu)化交通組織，擴大路口通行能力，提升既有道路服務水平，解決了京平高速黃港收費站功能缺失，路口危險點多，通行能力不足等問題.