張忠橋

（無(wú)錫市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 無(wú)錫 214072）

1 概 述

平面交叉口往往是道路通行的瓶頸以及交通事故的高發(fā)路段。其誘因大致可分為以下幾個(gè)方面：（1）交叉口的道路線形和結(jié)構(gòu)不合理；（2）交通設(shè)施設(shè)置不合理；（3）信號(hào)周期及信號(hào)配時(shí)不合理；（4）交通參與者未按照交通法規(guī)通行；（5）其他原因。

以上5個(gè)誘因，都值得道路交通方面的工作者去分析和研究。

2 平面交叉口的改進(jìn)

對(duì)于1個(gè)交叉口，在除上述誘因（3）之外的其他誘因都已經(jīng)得到解決或者改善的情況下，依然出現(xiàn)擁堵以及交通事故，那么就要考慮是否是誘因（3）出現(xiàn)了問(wèn)題。

本文以現(xiàn)狀平面丁字交叉口為例，重點(diǎn)探討誘因(3)的問(wèn)題。

3 丁字交叉口

3.1 交通參與者的代號(hào)

為了直觀有效地反映交叉口的通行情況，有必要對(duì)交叉口各個(gè)相位繪圖表達(dá)。圖中的代號(hào)解釋如下：

東進(jìn)口、西進(jìn)口、北進(jìn)口、南進(jìn)口，分別用字母E、W、N、S 代表；機(jī)動(dòng)車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)、行人，分別用字母 J、F、R 代表；左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)，分別用字母Z、Q、Y 代表。

例如，東進(jìn)口機(jī)動(dòng)車(chē)道3個(gè)方向的交通需求，即左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)，分別代號(hào)為E-J-Z、E-J-Q、E-J-Y；東進(jìn)口非機(jī)動(dòng)車(chē)道3個(gè)方向的交通需求，即左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)，分別代號(hào)為E-F-Z、E-F-Q、E-F-Y；東進(jìn)口行人3個(gè)方向的交通需求，即左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)，分別代號(hào)為 E-R-Z、E-R-Q、E-R-Y。其他幾個(gè)進(jìn)口的代號(hào)依此類(lèi)推。

需要特別注明的是：當(dāng)行人通過(guò)與直行的人行橫道相垂直的人行橫道時(shí)，這個(gè)過(guò)程在本文中用“行人左轉(zhuǎn)”來(lái)指代。

3.2 交叉口通行情況

丁字燈控交叉口，同一個(gè)信號(hào)周期（T）內(nèi)由3個(gè)相位組成，用 T1、T2、T3表示，見(jiàn)圖 1～ 圖 3。

圖1 信號(hào)周期T1

在T1時(shí)段內(nèi)，南進(jìn)口左轉(zhuǎn)的機(jī)動(dòng)車(chē)以及非機(jī)動(dòng)車(chē)有序通過(guò)交叉口；西進(jìn)口右轉(zhuǎn)的機(jī)動(dòng)車(chē)以及非機(jī)動(dòng)車(chē)也有序通過(guò)交叉口。此時(shí)通過(guò)交叉口的交 通 參 與 者 有 ：S-J-Z，S-F-Z，S-R-Y，S-R-Q；W-J-Y，W-F-Y，W-R-Y；E-R-Q，E-R-Z。

在T2時(shí)段內(nèi)，南進(jìn)口右轉(zhuǎn)的機(jī)動(dòng)車(chē)以及非機(jī)動(dòng)車(chē)有序通過(guò)交叉口；東進(jìn)口左轉(zhuǎn)的機(jī)動(dòng)車(chē)以及非機(jī)動(dòng)車(chē)也有序通過(guò)交叉口。此時(shí)通過(guò)交叉口的交 通 參 與 者 有 ：S-J-Y，S-F-Y，S-R-Y；E-J-Z，E-F-Z，E-R-Q；W-R-Y，W-R-Z。

圖2 信號(hào)周期T2

在T3時(shí)段內(nèi)，西進(jìn)口以及東進(jìn)口直行的機(jī)動(dòng)車(chē)以及非機(jī)動(dòng)車(chē)有序通過(guò)交叉口。此時(shí)通過(guò)交叉口 的 交 通 參 與 者 有 ：E-J-Q，E-F-Q，E-R-Q；W-J-Q，W-F-Q，W-R-Q，W-R-Y；S-R-Z，S-R-Y。

圖3 信號(hào)周期T3

分析交叉口同一信號(hào)周期不同相位的交通參與者通行情況，可以得出以下結(jié)論：

（1）對(duì)于丁字平面交叉口，通過(guò)對(duì)交通參與者的協(xié)調(diào)和分配，可以消除交叉口內(nèi)所有的交織點(diǎn)。本條結(jié)論的意義在于，一旦交叉口范圍內(nèi)消除了所有的交織點(diǎn)，即可極大地避免因交織點(diǎn)造成的擁堵和交通事故。在某些城市，當(dāng)行人通行時(shí)允許車(chē)輛右轉(zhuǎn)，此時(shí)右轉(zhuǎn)的機(jī)動(dòng)車(chē)與直行的行人及非機(jī)動(dòng)車(chē)形成了交織點(diǎn)，易造成擁堵，也易釀成交通事故。這樣的做法不符合國(guó)家規(guī)范[1]中的相關(guān)規(guī)定。

（2）對(duì)于丁字平面交叉口，在消除所有交織點(diǎn)的前提下，1個(gè)信號(hào)周期（T）內(nèi)設(shè)置3個(gè)相位（T1、T2、T3），就可以滿(mǎn)足所有交通參與者的通行需求。本條結(jié)論為交叉口設(shè)定最小信號(hào)周期，以及獲得最優(yōu)信號(hào)配時(shí)奠定了基礎(chǔ)。

3.3 信號(hào)配時(shí)研究

3.3.1 交通參與者的情況

在研究信號(hào)配時(shí)之前，有必要對(duì)交通參與者進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治?。交通參與者主要由行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)、機(jī)動(dòng)車(chē)組成，從發(fā)生交通事故的傷害程度可以認(rèn)定，行人在交通事故中處于最弱的一方，機(jī)動(dòng)車(chē)屬于最強(qiáng)的一方。從以人為本和交通安全的角度考慮，在信號(hào)配時(shí)設(shè)定過(guò)程中，優(yōu)先的順序依次為行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)、機(jī)動(dòng)車(chē)。

行人的步行速度一般在5 km/h左右，老人和小孩的步行速度小于5 km/h。非機(jī)動(dòng)車(chē)速度一般為15 km/h，在交叉口范圍考慮速度的折減，一般為5～15 km/h。考慮速度的折減，機(jī)動(dòng)車(chē)在交叉口范圍的速度一般在15～30 km/h。交通參與者的速度見(jiàn)表1。

表1 交通參與者的速度

3.3.2 最小信號(hào)周期

信號(hào)周期 T 是由 T1、T2、T3構(gòu)成的，當(dāng)求得 T1、T2、T3的最小值，即可獲得信號(hào)周期T的最小值。

（1）在信號(hào)周期T1，結(jié)合圖1，南進(jìn)口非機(jī)動(dòng)車(chē)（S-F-Z）行駛軌跡最長(zhǎng)、速度最慢。假定此時(shí)的非機(jī)動(dòng)車(chē)軌跡長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，速度為V非，那么T1的最小值為L(zhǎng)1/V非，即：

舉例：雙向6車(chē)道交叉口，非機(jī)動(dòng)車(chē)軌跡長(zhǎng)度約為60 m，若非機(jī)動(dòng)車(chē)速度取10 km/h（2.78 m/s），那么 T1，min=60/2.78，約為 22 s。

（2）在信號(hào)周期T2，結(jié)合圖2，東進(jìn)口非機(jī)動(dòng)車(chē)（E-F-Z）行駛軌跡最長(zhǎng)、速度最慢。假定此時(shí)的非機(jī)動(dòng)車(chē)軌跡長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，速度為V非，那么T2的最小值為L(zhǎng)2/V非，即：

舉例：雙向6車(chē)道交叉口，非機(jī)動(dòng)車(chē)軌跡長(zhǎng)度約為60 m，若非機(jī)動(dòng)車(chē)速度取10 km/h（2.78 m/s），那么 T1，min=60/2.78，約為 22 s。

（3）在信號(hào)周期T3，結(jié)合圖3，東西方向的行人通過(guò)道路的用時(shí)最多。假定此時(shí)的行人步行軌跡長(zhǎng)度為L(zhǎng)3，速度為V人，那么T3的最小值為L(zhǎng)3/V人，即：

舉例：雙向6車(chē)道交叉口，行人步行軌跡長(zhǎng)度約為 36 m，若行人速度取 5 km/h（1.39 m/s），那么T3，min=36/1.39 ，約為 26 s。

（4）根據(jù)上述舉例，雙向6車(chē)道丁字交叉口1個(gè)信號(hào)周期的最小值為：

研究交叉口最小信號(hào)周期的意義在于一旦信號(hào)周期小于最小信號(hào)周期，就易造成行人和車(chē)輛滯留在交叉口范圍內(nèi)，導(dǎo)致交通擁堵，甚至造成交通事故。在某些城市，出現(xiàn)了信號(hào)周期小于最小信號(hào)周期的情況，造成行人無(wú)法正常通過(guò)交叉口，這是違反國(guó)家規(guī)范[1]中相關(guān)規(guī)定的。

3.3.3 最優(yōu)信號(hào)配時(shí)

對(duì)于1個(gè)平面交叉口，信號(hào)周期若采用最優(yōu)配時(shí)，必將有利于交通參與者安全、迅捷地通過(guò)。最優(yōu)配時(shí)的擬定，需要考慮的因素：（1）最小信號(hào)周期；（2）不同時(shí)段交通參與者的數(shù)量；（3）與鄰近交叉口的聯(lián)動(dòng)；（4）其他因素。

每個(gè)交叉口的通行條件以及交通參與者的數(shù)量會(huì)有很大不同，最優(yōu)配時(shí)是不易確定的。對(duì)于1個(gè)具體的交叉口，經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)查研究，可以計(jì)算出接近最優(yōu)配時(shí)的信號(hào)周期，把這個(gè)接近最優(yōu)配時(shí)的信號(hào)配時(shí)暫定為較優(yōu)配時(shí)。計(jì)算較優(yōu)配時(shí)的方法如下：

（1）計(jì)算最小信號(hào)周期。計(jì)算方法見(jiàn)3.3.2節(jié)。

（2）實(shí)地調(diào)查交通參與者的數(shù)量。需要調(diào)查高峰時(shí)段（早晚高峰）交通量、白天（不含高峰時(shí)段）交通量和夜里（不含高峰時(shí)段）交通量3組數(shù)據(jù)。

（3）依據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，在最小信號(hào)周期的基礎(chǔ)上進(jìn)行修正。高峰時(shí)段的交通量較大，各個(gè)相位的配時(shí)根據(jù)需要延長(zhǎng)；白天的交通量比高峰時(shí)段少，可以采用最小信號(hào)周期，或在最小信號(hào)周期基礎(chǔ)上，適當(dāng)延長(zhǎng)各個(gè)相位的配時(shí)；夜里的交通量一般較小，可以采用最小信號(hào)周期。

（4）高峰時(shí)段、白天、夜里，采用不同的信號(hào)配時(shí)，并在實(shí)踐中不斷改進(jìn)。

（5）交通信號(hào)周期不宜大于180 s[1]。

經(jīng)過(guò)以上的步驟，可計(jì)算出高峰時(shí)段、白天、夜里的較優(yōu)配時(shí)，并在實(shí)踐中不斷修正，從而獲得交叉口的最優(yōu)信號(hào)配時(shí)。

4 結(jié) 語(yǔ)

道路平面交叉口易產(chǎn)生擁堵甚至交通事故，根據(jù)其產(chǎn)生的誘因，重點(diǎn)介紹了丁字交叉口信號(hào)周期內(nèi)的通行情況，從以人為本的角度探討了最小信號(hào)周期的求解方法以及最優(yōu)信號(hào)配時(shí)的求解方法。