錢(qián) 俊

（上海大學(xué)機(jī)械電子自動(dòng)化工程學(xué)院，上海市 200072）

0 前言

近年來(lái)，伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的普遍提高，整個(gè)社會(huì)對(duì)交通運(yùn)輸?shù)男枨笕找嬖黾樱煌ǔ霈F(xiàn)了日趨緊張的局面，伴隨而來(lái)的是一系列的交通問(wèn)題：道路擁堵、車(chē)輛秩序混亂、事故頻發(fā)、污染嚴(yán)重，等等。整個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到了制約，緩解交通擁堵問(wèn)題迫在眉睫。對(duì)于城市道路而言，交叉口是城市交通的關(guān)鍵。相對(duì)于道路路段而言，交叉口內(nèi)由于不同流向車(chē)流的轉(zhuǎn)向而引起的各種車(chē)流之間的交叉、交織、分流以及合流等行為，使得交叉口的交通特性比較復(fù)雜。也正是由于其復(fù)雜的交通特性，使得交叉口成為交通持續(xù)混亂和事故的多發(fā)點(diǎn)，降低了道路網(wǎng)通行能力，成為整個(gè)城市道路的瓶頸地帶。因此，它的交通運(yùn)行狀態(tài)與整個(gè)城市道路的交通運(yùn)行狀態(tài)密切相關(guān)，提高信號(hào)交叉口的通行能力，也將成為解決城市交通問(wèn)題的重要舉措。

1 平面交叉口沖突點(diǎn)

當(dāng)車(chē)輛通過(guò)交叉口時(shí)，會(huì)發(fā)生合流或分流。也就是說(shuō)，當(dāng)兩股不同流向的交通流同時(shí)經(jīng)過(guò)空間某點(diǎn)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生交通沖突，而該點(diǎn)成為沖突點(diǎn)。交通沖突的方式有3種：交叉沖突、合流沖突、分流沖突，如圖1所示。

圖1 3種交通沖突方式

1.1 沖突點(diǎn)分布

（1）無(wú)信號(hào)控制平面交叉口沖突點(diǎn)的分布

以單車(chē)道為例，在不計(jì)入非機(jī)動(dòng)車(chē)流和行人流的各類(lèi)沖突點(diǎn)的條件下，各種平面交叉路口的沖突點(diǎn)數(shù)如表1和圖2所示。

表1 無(wú)信號(hào)控制交通流交叉點(diǎn)、合流點(diǎn)、分流點(diǎn)的數(shù)目

圖2 無(wú)信號(hào)控制平面交叉口沖突點(diǎn)分布圖

（2）平面信號(hào)交叉口沖突點(diǎn)的分布

當(dāng)交通信號(hào)控制路口用的是兩相控制時(shí)，各種平面交叉路口的沖突點(diǎn)數(shù)如表2和圖3所示。

表2 信號(hào)控制交通流交叉點(diǎn)、合流點(diǎn)、分流點(diǎn)的數(shù)目

圖3 信號(hào)控制平面交叉口沖突點(diǎn)分布圖

1.2 沖突點(diǎn)控制

（1）沖突點(diǎn)的空間分離

從空間上去控制沖突點(diǎn)，一般用交通渠化設(shè)計(jì)的方法，利用隔離帶、車(chē)道線、人行橫道線、路口的導(dǎo)流線、導(dǎo)向車(chē)道以及停車(chē)線等交通標(biāo)線，減少路口沖突范圍，隔離不同流向的交通流，盡量降低空間上沖突點(diǎn)的個(gè)數(shù)。

（2）沖突點(diǎn)的時(shí)間分離

采用交通渠化設(shè)計(jì)后仍會(huì)存在不可消除的沖突點(diǎn)，這時(shí)可以在沖突點(diǎn)的通過(guò)時(shí)間上進(jìn)行分類(lèi)，一般采用信號(hào)控制的方式。在一般的道路上，可用二相位控制，而一些流量較大且左轉(zhuǎn)交通流比率較高的交叉口，可采用四相位或多相位信號(hào)控制，相位的設(shè)置應(yīng)滿(mǎn)足機(jī)動(dòng)車(chē)流向分離要求為宜。對(duì)于路段上的人行橫道的控制，當(dāng)人行流量較大時(shí)，可以設(shè)立行人過(guò)街信號(hào)燈，以達(dá)到在時(shí)間上分離機(jī)動(dòng)車(chē)和行人沖突點(diǎn)的目的。

（3）沖突點(diǎn)的管理控制

依靠交警手勢(shì)或讓行標(biāo)志、標(biāo)線，對(duì)沖突點(diǎn)進(jìn)行分離。對(duì)同一相位不同車(chē)種的交通流通過(guò)同一沖突點(diǎn)時(shí)，由于速度差會(huì)產(chǎn)生交通延誤，所以在沖突點(diǎn)上應(yīng)按車(chē)種放行。由于交通流已越過(guò)停車(chē)線，不再受交通信號(hào)控制，因此，為避免在沖突點(diǎn)上產(chǎn)生沖突，必須解決好優(yōu)先通行的問(wèn)題，這主要就依靠民警進(jìn)行沖突點(diǎn)上車(chē)種、流向分離來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2 平面交叉口的渠化

2.1 交通渠化概述

交通渠化就是在道路上用交通標(biāo)志、標(biāo)線或用高出路面的各種島狀構(gòu)造物，或利用路面漆刷成不同顏色，或利用護(hù)欄、分隔帶、隔離墩及其他設(shè)施和方法，對(duì)行人與各種不同車(chē)型、不同方向、不同速度及不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的交通流進(jìn)行引導(dǎo)、隔離和管制，使交通實(shí)體像渠內(nèi)水流一樣順著一定的方向和線路，互不干擾地安全而有序地運(yùn)行，以達(dá)到分離和控制交通流的目的[1]。

2.2 平面交叉口渠化的目的和作用

交叉口是制約道路網(wǎng)整體效率發(fā)揮的關(guān)鍵，若道路網(wǎng)中的所有平面交叉口進(jìn)行渠化，則路網(wǎng)容量可以提高40%～50%，交叉口渠化代價(jià)小、效益大，部分作用見(jiàn)圖4。

3 平面交叉口的信號(hào)控制

3.1 平面交叉口信號(hào)控制概述

圖4 平面交叉口渠化目的與作用[1]

平面交叉口作為在空間上無(wú)法實(shí)現(xiàn)分離原則最主要的地方，交通信號(hào)控制是必不可少的，它是在時(shí)間上給交通流分配通行權(quán)，這是一種很有效的交通指揮措施。通過(guò)交通信號(hào)燈輪流顯示不同的燈色來(lái)控制交通的通行或停止。

3.2 交叉口信號(hào)控制系統(tǒng)基本參數(shù)[2-3]

信號(hào)周期——交通信號(hào)燈顯示的一個(gè)的完整循環(huán)過(guò)程。

周期長(zhǎng)度——信號(hào)完成一個(gè)周期所需的總時(shí)間，符號(hào)用C，單位為s。

信號(hào)相位——在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，一股或幾股車(chē)流，不管任何瞬間都獲得完全相同的信號(hào)燈色顯示，那么就把他們獲得不同燈色的連續(xù)時(shí)序稱(chēng)作一個(gè)信號(hào)相位。

間隔——所有信號(hào)顯示持續(xù)不變的時(shí)間。

轉(zhuǎn)換間隔——相位之間出現(xiàn)的黃燈加上紅燈間隔，以使沖突車(chē)流在放行之前，能夠?yàn)榻徊婵谇蹇哲?chē)輛提供時(shí)間，符號(hào)用Y，單位為s。

綠燈時(shí)間——綠燈相位所持續(xù)的時(shí)間，符號(hào)用G i（指i相位），單位為s。

損失時(shí)間——未能提供車(chē)輛有效利用的時(shí)間，包括：轉(zhuǎn)換間隔時(shí)間，每次綠燈開(kāi)始時(shí)，前排車(chē)輛起動(dòng)延誤的時(shí)間。

有效綠燈時(shí)間——在給定相位中，獲得通行權(quán)的車(chē)輛能夠有效利用的時(shí)間。它等于綠燈時(shí)間加上轉(zhuǎn)換間隔再減去損失時(shí)間，符號(hào)用g i（對(duì)于i相位），單位為 s。

綠信比——有效綠燈時(shí)間與周期長(zhǎng)度之比，符號(hào)用g i/C（對(duì)于i相位）。

有效紅燈時(shí)間——有效地禁止車(chē)輛行駛所持續(xù)的時(shí)間，以秒為單位，等于周期長(zhǎng)度減去特定相位的有效綠燈時(shí)間，符號(hào)用r i，單位s。

4 平面交叉口交通組織優(yōu)化方法

4.1 信號(hào)相位的確定

信號(hào)相位主要有兩相位和多相位兩種方式。兩相位信號(hào)控制方式通用性比較強(qiáng)，適用于各種渠化條件，而多相位信號(hào)控制方式則要看路口放行方法、渠化條件以及路口各方向到達(dá)流量的均衡性來(lái)確定。一般信號(hào)相位確定有以下幾個(gè)分類(lèi)。

（1）按照路口放行方法確定信號(hào)相位。包括按時(shí)間分離法放行的路口，至少要有3個(gè)信號(hào)相位：一個(gè)相位為行人相位；按對(duì)于按空間分離法放行的路口，一般采用常規(guī)四相位設(shè)置，行人相位可按直行相位配置，不需單設(shè)非機(jī)動(dòng)車(chē)相位；對(duì)于按時(shí)空分離法放行的路口。

（2）按照路口導(dǎo)向車(chē)道渠化來(lái)確定信號(hào)相位。路面上規(guī)劃了專(zhuān)左車(chē)道的交叉口，信號(hào)相位上才能設(shè)置專(zhuān)左車(chē)相位。當(dāng)路面上是直左車(chē)道的不能設(shè)置專(zhuān)左相位。因此要注意路口渠化與信號(hào)相位的統(tǒng)一。

（3）按各方向輪放方式組織信號(hào)相位。如果各方向來(lái)車(chē)不均衡，則對(duì)于輪放方式放行時(shí)，機(jī)非、機(jī)行之間的沖突不可避免，當(dāng)路口流量較大時(shí)，通行能力損失較多。但這種方法有很強(qiáng)的適應(yīng)性，做信號(hào)綠波協(xié)調(diào)時(shí)可按單向交通方式進(jìn)行信號(hào)相位差組織，綠波帶明顯寬于雙行方式，因此，這種方法適用于中低峰條件下的信號(hào)控制協(xié)調(diào)。

4.2 機(jī)動(dòng)車(chē)專(zhuān)右車(chē)道的渠化設(shè)計(jì)

在多車(chē)道交通通行過(guò)程中，當(dāng)右轉(zhuǎn)交通量較大時(shí)，有必要設(shè)置專(zhuān)右車(chē)道，提高交叉口通行能力。如若不設(shè)置右轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道，直行的車(chē)輛會(huì)阻礙右轉(zhuǎn)車(chē)輛的轉(zhuǎn)向，并當(dāng)右轉(zhuǎn)車(chē)輛過(guò)多時(shí)，在一個(gè)直行相位之內(nèi)不能將之放空，后續(xù)的右轉(zhuǎn)車(chē)輛會(huì)妨礙相鄰直行車(chē)道車(chē)輛的通行，會(huì)造成一定交通阻塞，降低車(chē)道的通行能力。國(guó)外研究發(fā)現(xiàn)，延長(zhǎng)右轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道長(zhǎng)度，可以降低15%的沖突；在多車(chē)道的進(jìn)口道加設(shè)右轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道可降低40%的嚴(yán)重沖突，降低10%的僅有財(cái)產(chǎn)損失型交通事故[4]。當(dāng)設(shè)置專(zhuān)右車(chē)道時(shí)，如圖5所示。

圖5 右轉(zhuǎn)彎專(zhuān)用車(chē)道設(shè)置示意圖

4.3 機(jī)動(dòng)車(chē)左轉(zhuǎn)彎候駛區(qū)的渠化設(shè)計(jì)

左轉(zhuǎn)車(chē)輛不僅是產(chǎn)生沖突點(diǎn)的主要因素，同時(shí)也影響直行方向主要車(chē)流的通行。所以，無(wú)論是保證交通安全，還是提高交叉口的通行能力，組織好左轉(zhuǎn)車(chē)輛是交叉口交通組織的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題[5]。

為了能夠使左轉(zhuǎn)車(chē)流與直行車(chē)流之間的沖突消除，道路工程設(shè)計(jì)中經(jīng)常用增設(shè)左轉(zhuǎn)專(zhuān)用相位的方法，這樣可以在時(shí)間上將兩股交通流分離。但是，能夠設(shè)置左轉(zhuǎn)相位的必要條件是出口道必須設(shè)有左轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道，對(duì)于城市平面交叉口而言，道路的交通壓力很大，左轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道基本上是通過(guò)拓寬進(jìn)口道得到的，因而左轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道的長(zhǎng)度有限。當(dāng)左轉(zhuǎn)車(chē)輛到達(dá)數(shù)持續(xù)增大超過(guò)左轉(zhuǎn)車(chē)道容量時(shí)，后續(xù)到達(dá)的左轉(zhuǎn)車(chē)輛會(huì)從左轉(zhuǎn)車(chē)道溢出，從而阻擋鄰近車(chē)道其他車(chē)輛的運(yùn)行，并在一定條件下，左轉(zhuǎn)車(chē)道排隊(duì)溢出可能導(dǎo)致大面積的擁堵。為增大左轉(zhuǎn)車(chē)道的容量，減少排隊(duì)溢出的可能，1999年交通部和公安部聯(lián)合制訂并頒發(fā)的中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線》（GB 5768—1999）[6]新增了左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的指示標(biāo)線，如圖6所示，以東、西進(jìn)口為例，設(shè)置左彎待轉(zhuǎn)區(qū)。

圖6 左彎待轉(zhuǎn)區(qū)設(shè)置示意圖

從圖6可以看出，左彎待轉(zhuǎn)區(qū)設(shè)在左轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道前端，伸入交叉口內(nèi)部，但應(yīng)保證伸入長(zhǎng)度使得在左彎待轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)待轉(zhuǎn)的車(chē)輛不與直行車(chē)流發(fā)生沖突。在實(shí)際道路中，左彎待轉(zhuǎn)區(qū)是由兩條平行并略帶弧形的白色虛線和白色“左彎待轉(zhuǎn)區(qū)”文字組成，用以規(guī)定左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的范圍。

5 結(jié)語(yǔ)

本文分析了平面交叉口的沖突點(diǎn)類(lèi)型、分布以及控制方法，闡述了交叉口交通渠化的作用和目的，說(shuō)明了交叉口信號(hào)控制的含義，簡(jiǎn)要提出了平面交叉口交通組織的優(yōu)化措施。包括信號(hào)相位確定、右轉(zhuǎn)車(chē)道和左轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道渠化設(shè)計(jì)。對(duì)于進(jìn)一步研究平面交叉口交通組織優(yōu)化具有一定幫助。

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[5]周榮沾.城市道路設(shè)計(jì)[M].北京:人民交通出版社,2003.

[6]GB 5768-1999,道路交通標(biāo)志和標(biāo)線[S].