□文/王志華

傳統(tǒng)十字形平面交叉因造價(jià)低、占地少等諸多優(yōu)點(diǎn)成為我國(guó)常用的平面交叉形式，但當(dāng)直行和左轉(zhuǎn)交通量較大時(shí)，車輛行駛沖突嚴(yán)重，信號(hào)周期及各相位綠燈時(shí)長(zhǎng)急劇增加，嚴(yán)重影響了平面交叉的服務(wù)性能；若改建成立體交叉的形式，雖然能一定程度上緩解道路交通擁堵問(wèn)題，但會(huì)導(dǎo)致占地面積增加、拆遷量加大，特別是在我國(guó)一些大城市路網(wǎng)已經(jīng)成型的情況下，改移周邊建筑物異常困難，不具備可實(shí)施性。

鑒于此，深圳市吸收了國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合當(dāng)?shù)亟煌ㄇ闆r，對(duì)傳統(tǒng)平面交叉進(jìn)行了改進(jìn)，在彩田-福華路口的彩田路南北雙向建成了國(guó)內(nèi)首個(gè)移位左轉(zhuǎn)平面交叉口；一段時(shí)間的跟蹤統(tǒng)計(jì)表明，彩田-福華路口的通行能力增加了29%，其中最擁堵的南進(jìn)口通行效率提升了57.6%，排隊(duì)長(zhǎng)度縮短215 m，有效緩解了交通擁堵問(wèn)題[1]。

目前國(guó)內(nèi)有關(guān)十字形平面交叉的研究更多集中在優(yōu)化信號(hào)配時(shí)、增設(shè)左轉(zhuǎn)待行區(qū)及合理的人工引導(dǎo)等方面[2～4]，對(duì)移位左轉(zhuǎn)平面交叉等非傳統(tǒng)交通組織方式的研究則相對(duì)較少。

1 移位左轉(zhuǎn)平面交叉口概述

移位左轉(zhuǎn)平面交叉口CFI（Continuous Flow Intersection）是近年來(lái)美國(guó)常用的一種新型平面交叉形式，它通過(guò)合理組織道路橫斷面的形式，節(jié)約了道路用地，徹底改變了傳統(tǒng)平面交叉左轉(zhuǎn)車流的運(yùn)行方式，使左轉(zhuǎn)車流在達(dá)到主交叉口之前通過(guò)中央分隔帶轉(zhuǎn)移到對(duì)向車流最外側(cè)的專用車道，使左轉(zhuǎn)車流與直行車流一同放行，從而消除了主交叉口的左轉(zhuǎn)專用相位，提高了交叉口處車輛的運(yùn)行效率，減少了行車延誤。見(jiàn)圖1。

圖1 移位左轉(zhuǎn)平面交叉口左轉(zhuǎn)車輛的運(yùn)行方式

2 平面交叉口臨界車道流量計(jì)算模型

2.1 臨界車道流量法

在研究傳統(tǒng)十字形平面交叉的交通流量問(wèn)題時(shí)，通常采用臨界車道流量法（CLV）進(jìn)行分析[5]，即通過(guò)車道利用率（LUF）加以轉(zhuǎn)化使之分解為各行車方向單車道的交通量。

早在1963年，Drew，D R[6]就提出利用臨界車道流量法來(lái)指導(dǎo)平面交叉相關(guān)設(shè)計(jì)；近些年Kar P P 等[7]的相關(guān)研究進(jìn)一步表明采用臨界車道流量法可以顯著提高平面交叉口的通行能力，減少行車延誤；通過(guò)此方法確定出的交叉口服務(wù)水平甚至可以和VISSIM 軟件的仿真結(jié)果相媲美[8]。

本文以此方法為基礎(chǔ)，對(duì)傳統(tǒng)的十字形平面交叉和移位左轉(zhuǎn)平面交叉分別進(jìn)行計(jì)算。

2.2 傳統(tǒng)十字形平面交叉臨界車道流量

通常需要將某行車方向的交通總量轉(zhuǎn)化為單車道交通量，要考慮交通流占比、車道數(shù)及交通管理等因素的影響。在應(yīng)用時(shí)若依據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)的交通量并充分考慮上述因素，將嚴(yán)重影響工作效率。故本文采用標(biāo)準(zhǔn)車道利用率來(lái)反映平面交叉車道的使用情況，見(jiàn)表1[9]。

表1 標(biāo)準(zhǔn)車道利用率

依據(jù)臨界車道流量法，各行車方向的交通總量乘以車道利用率便可得到不同行車方向的單車道交通量

式中：vi——某行車方向的單車道交通量，輛/（h·車道）；

Vi——某行車方向的交通總量，輛/h；

LUFi——車道利用率；

i——交通流的類型以及車道類型。

計(jì)算時(shí)，必須明確路口車輛沖突的組合與類型，這是臨界車道流量法分析計(jì)算的基礎(chǔ)。故依據(jù)傳統(tǒng)十字形平面交叉各方向的交通流向來(lái)確定其沖突運(yùn)動(dòng)的組合類型，見(jiàn)圖2和表2。

圖2 傳統(tǒng)十字形平面交叉交通流向

表2 平面交叉沖突運(yùn)動(dòng)的組合與類型

由表2可知：右轉(zhuǎn)彎車輛與其右側(cè)的左轉(zhuǎn)車輛存在合流現(xiàn)象。因此在計(jì)算平面交叉總的臨界車流量時(shí)，必須對(duì)右轉(zhuǎn)交通量進(jìn)行調(diào)整，參考表2中的沖突運(yùn)動(dòng)組合進(jìn)行比較計(jì)算，從而獲得平面交叉臨界車流量CLV。

2.3 移位左轉(zhuǎn)平面交叉臨界車道流量

移位左轉(zhuǎn)平面交叉設(shè)計(jì)目的是通過(guò)在道路上設(shè)置幾處交叉節(jié)點(diǎn)，在左轉(zhuǎn)車輛達(dá)到主交叉口之前實(shí)現(xiàn)分流，減少左轉(zhuǎn)車輛對(duì)直行交通的影響，降低主交叉節(jié)點(diǎn)的臨界車道流量。參考傳統(tǒng)十字形平面交叉臨界車流量的計(jì)算方法，類似可得移位左轉(zhuǎn)平面交叉的臨界車道流量CLV。

1）節(jié)點(diǎn)位于東向道路中分帶上

2）節(jié)點(diǎn)位于西向道路中分帶上

3）節(jié)點(diǎn)位于北向道路中分帶上

4）節(jié)點(diǎn)位于南向道路中分帶上

2.4 移位左轉(zhuǎn)平面交叉節(jié)點(diǎn)位置選擇

在選擇移位左轉(zhuǎn)平面交叉節(jié)點(diǎn)的最佳位置時(shí)，首先要依據(jù)表2對(duì)平面交叉各沖突點(diǎn)的臨界車道流量分別進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果挑選最大值，將交叉按節(jié)點(diǎn)布設(shè)于此方向道路的中分帶上。若臨界車道流量較大的位置不止一處，應(yīng)將第二處交叉節(jié)點(diǎn)布設(shè)在下一級(jí)沖突較高方向道路的中分帶上，最后將移位左轉(zhuǎn)平面交叉口的臨界車道流量與傳統(tǒng)十字型平面交叉進(jìn)行分析比較，直至將交叉口的臨界車道流量值降低到可接受的范圍內(nèi)為止。

2.5 交叉服務(wù)水平

服務(wù)水平是指道路使用者（包括駕駛員、乘客和行人）從道路交通條件等方面可能獲得的服務(wù)質(zhì)量。我國(guó)道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的規(guī)范中通常將服務(wù)水平分為六級(jí)[10]，采用臨界車道流量與通行能力的比值（V/C）作為評(píng)價(jià)道路擁擠程度并劃分服務(wù)水平的重要依據(jù)，見(jiàn)表3。有關(guān)信號(hào)交叉口通行能力劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4[5]。

表3 信號(hào)交叉口服務(wù)水平

表4 信號(hào)交叉口相位數(shù)與通行能力 輛（/h·車道）

表4是傳統(tǒng)的十字形平面交叉口通行能力。在移位左轉(zhuǎn)平面交叉口，依據(jù)設(shè)置節(jié)點(diǎn)數(shù)量的不同，情況有所不同，若僅在某一方向的道路中分帶上設(shè)置一處交叉節(jié)點(diǎn)，主交叉口通行能力為1 700輛/（h·車道），若在東西向或者南北向設(shè)置兩處交叉節(jié)點(diǎn)，主交叉口通行能力可達(dá)1 760 輛/（h·車道），若在各方向的道路上均設(shè)置交叉節(jié)點(diǎn)，主交叉口通行能力可高達(dá)1 850 輛/（h·車道）。

3 實(shí)例分析

為了能夠更好地理解臨界車流量法在移位左轉(zhuǎn)平面交叉中的實(shí)際應(yīng)用，通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明，假設(shè)東西方向和南北方向的交通量和車道數(shù)已知，見(jiàn)圖3。

圖3 平面交叉處交通量和車道數(shù)分布

結(jié)合圖3 和表2 進(jìn)行分析計(jì)算，可以得到各方向的單車道交通量，見(jiàn)表5。

表5 平面交叉各方向單車道交通量

根據(jù)式（2）進(jìn)行計(jì)算，可以得到平面交叉東西方向和南北方向的臨界車道流量，見(jiàn)表6。

表6 平面交叉沖突運(yùn)動(dòng)的臨界車道流量 輛（/h·車道）

根據(jù)式（3）～（10）進(jìn)行計(jì)算并結(jié)合表3 和表4 有關(guān)信號(hào)平面交叉相位數(shù)、通行能力和服務(wù)水平之間的聯(lián)系，可得兩類平面交叉性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，見(jiàn)表7。

表7 平面交叉性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

由表7可知，平面交叉總的臨界車道流量為1 510輛/（h·車道），其中東向左轉(zhuǎn)和西向直行車輛的CLV為860 輛/（h·車道），占比最高，達(dá)到了57%，為該平面交叉口的關(guān)鍵沖突點(diǎn)；其次西向左轉(zhuǎn)和東向直行車輛的CLV 值也達(dá)到了700 輛/（h·車道），占比同樣較高，為次沖突點(diǎn)，因此移位左轉(zhuǎn)平面交叉在設(shè)計(jì)時(shí)必須妥善的解決好這兩方向的行車沖突問(wèn)題。

交叉節(jié)點(diǎn)應(yīng)優(yōu)先布設(shè)于西向的行車道上，此時(shí)主交叉口的CLV 降低到1 350 輛/（h·車道），與傳統(tǒng)十字形平面交叉相比，采用移位左轉(zhuǎn)平面交叉的布設(shè)形式之后，CLV 減少了160 輛/（h·車道）；考慮到西向左轉(zhuǎn)和東向直行車輛之間的行車沖突同樣較為嚴(yán)重，應(yīng)當(dāng)考慮在東向的行車道上設(shè)置另一處交叉節(jié)點(diǎn)，此時(shí)主交叉口的CLV 降低到1 310 輛/（h·車道），CLV 減少了200 輛/（h·車道），主交叉口的服務(wù)水平由之前的四級(jí)提升到了三級(jí)。若有條件，在各方向的道路上均設(shè)置交叉節(jié)點(diǎn)后，主交叉口的CLV 可大幅度降低到1 060輛/（h·車道），與傳統(tǒng)平面交叉口相比，此時(shí)移位左轉(zhuǎn)平面交叉的服務(wù)水平顯著提高，減少行車延誤，從而徹底緩解了平面交叉口的交通擁堵問(wèn)題。

4 結(jié)論

1）基于臨界車道流量分析方法，得到了移位左轉(zhuǎn)平面交叉主交叉及各交叉節(jié)點(diǎn)臨界車道流量的計(jì)算模型，在不同的交通量和車道數(shù)條件下，分析計(jì)算得到了交叉節(jié)點(diǎn)最佳位置。

2）結(jié)合傳統(tǒng)平面交叉通行能力和服務(wù)水平的劃分標(biāo)準(zhǔn)，以臨界車道流量估算方法為基礎(chǔ)，提出了移位左轉(zhuǎn)平面交叉服務(wù)水平的確定方法，可在移位左轉(zhuǎn)平面交叉設(shè)計(jì)時(shí)簡(jiǎn)單、快速的確定其整體性能。

3）通過(guò)實(shí)例的對(duì)比驗(yàn)證，進(jìn)一步明確了移位左轉(zhuǎn)平面交叉的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，為緩解我國(guó)平面交叉口的交通擁堵問(wèn)題提供了新的解決思路。

4）本文只是從理論上對(duì)傳統(tǒng)平面交叉和移位左轉(zhuǎn)平面交叉進(jìn)行了分析研究，需要結(jié)合具體的交通狀況做進(jìn)一步論證?！酢?/p>