官陽(yáng)

探討交叉口的優(yōu)化方案時(shí)，有經(jīng)驗(yàn)的交通工程師一定會(huì)先了解交叉口的交通流特征和數(shù)據(jù)，這是為什么？因?yàn)榻徊婵诘慕煌刂?，?shí)際上是一個(gè)協(xié)調(diào)路權(quán)和取舍的過程，是判斷單位時(shí)間里空間是否夠用的問題，而且任何一個(gè)取舍都需要科學(xué)合理的評(píng)價(jià)，否則就會(huì)構(gòu)成假象和浪費(fèi)。在這個(gè)評(píng)價(jià)領(lǐng)域，涉及到很多基本的交通工程的技術(shù)工具和評(píng)價(jià)工具。采集交叉口的流量數(shù)據(jù)，并不需要所謂的“大數(shù)據(jù)”技術(shù)能力，而是最基礎(chǔ)、最樸實(shí)、至少用了七十年以上的交通工程原始手段（從1950年第一版《公路能力手冊(cè)》Highway Capacity Manual，簡(jiǎn)稱HCM，問世算起，就開始觀察和測(cè)算跟車距離和速度的關(guān)系等基本交通流特征研究了）——站在路口分方向和車道數(shù)機(jī)動(dòng)車、數(shù)非機(jī)動(dòng)車、數(shù)行人！現(xiàn)在視頻監(jiān)控技術(shù)好了，可以坐在辦公室里數(shù)各種車輛、行人！技術(shù)再升級(jí)，可以依靠視頻識(shí)別各個(gè)車道的車牌、自行車和人臉，但任務(wù)依舊是數(shù)車、數(shù)人！因?yàn)榻煌üこ處熜枰绬挝粫r(shí)間里，每條車道會(huì)（能）存下多少車，駐足區(qū)會(huì)站住多少人，地方夠不夠，要多長(zhǎng)時(shí)間能“放”完。所謂依靠手機(jī)數(shù)據(jù)分析交叉口通行能力，事實(shí)上是無(wú)法滿足真正的交通工程的設(shè)計(jì)需求。

針對(duì)優(yōu)化交叉口的交通控制方案，國(guó)際交通工程界有三個(gè)基本的任務(wù)環(huán)節(jié)：研判轉(zhuǎn)彎條件、評(píng)價(jià)通行能力和調(diào)查事故記錄，對(duì)應(yīng)的也有最基本的技術(shù)工具和評(píng)價(jià)方法，分別是：轉(zhuǎn)彎車道的設(shè)置條件，交叉口服務(wù)水平評(píng)級(jí)，交叉口事故記錄分析（本文主要介紹通過能力，事故記錄工具不在本文探討）。

與國(guó)際常規(guī)做法相比，目前我國(guó)的交叉口優(yōu)化方案中，這三個(gè)任務(wù)環(huán)節(jié)和對(duì)應(yīng)的技術(shù)工具，都很少被提及。我國(guó)比較常用的是對(duì)比單位時(shí)間里新舊方案的流量變化數(shù)值，比如較之前增加20%等說法，現(xiàn)在還有一個(gè)趨勢(shì)是使用所謂的“大數(shù)據(jù)”分析做支撐來得到這個(gè)變化值。其實(shí)這種評(píng)價(jià)方式，對(duì)交叉口控制優(yōu)化方案的實(shí)際效果評(píng)價(jià)，是很難充分和準(zhǔn)確的。道理很簡(jiǎn)單，將信號(hào)燈的任何一個(gè)相位的延誤加大，都可能換來其他相位方向上通過能力的增加，而將任何一個(gè)方向的上游信號(hào)燈延誤提高，也可以增加下游路口該方向的“通暢”時(shí)間——這就是為什么我們經(jīng)常會(huì)聽到所謂擁堵搬家的說法，因?yàn)檫@種評(píng)價(jià)并不是真正意義的交叉口通行能力的正確評(píng)價(jià)方法。為了正確地評(píng)價(jià)交叉口能力，判斷交叉口車道布局和交通控制效果，首先就需要使用正確的技術(shù)工具和完善的評(píng)價(jià)方法，簡(jiǎn)述如下。

工具一：交叉口轉(zhuǎn)彎車道設(shè)置條件

交叉口的車流通常包括直行、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)彎的車輛都會(huì)有觀察路口、降低車速、選擇車道、判斷操作點(diǎn)、尋找換道機(jī)會(huì)并進(jìn)行操作的過程，不同車道的車輛在這個(gè)過程會(huì)導(dǎo)致分流或合流，進(jìn)而影響主方向（通常為直行）的車流間距和車速，引發(fā)道路通行能力下降。為此，在什么條件下需要設(shè)置左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)專用車道？交通工程界做過大量的研究，經(jīng)驗(yàn)被匯總于一批頗有影響力的技術(shù)文件里，其中比較有代表性的是美國(guó)交通工程界的經(jīng)典巨著《公路和街道幾何設(shè)計(jì)規(guī)范》（俗稱綠皮書）和《公路能力手冊(cè)》（HCM）。隨著研究的深入，在這些技術(shù)文件的不同階段的版本里，這部分內(nèi)容也一直在完善，持續(xù)指導(dǎo)著交通工程師的日常工作。

1985年，美國(guó)運(yùn)輸研究委員會(huì)還出版了《交叉口渠化設(shè)計(jì)指南》（TRB 279號(hào)報(bào)告，Intersection Channelization Design Guide， Report 279，TRB Transportation Research Board），是專門指導(dǎo)交叉口車道布局設(shè)計(jì)的具體技術(shù)文件，將支撐交叉口渠化的基礎(chǔ)知識(shí)和技術(shù)要素以及工作方法進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化的梳理，其中就提到了設(shè)置左右轉(zhuǎn)彎專用車道的流量指標(biāo)。該指標(biāo)數(shù)據(jù)被用作基礎(chǔ)條件數(shù)據(jù)，然后與交叉口評(píng)估工作中實(shí)際獲得的轉(zhuǎn)彎流量數(shù)據(jù)做比對(duì)，評(píng)估設(shè)置轉(zhuǎn)彎車道的必要性。

轉(zhuǎn)彎車道不僅會(huì)增加橫向占地問題，其整體長(zhǎng)度也要合理，需要根據(jù)轉(zhuǎn)彎車的數(shù)量以及直行車的數(shù)量來決定，轉(zhuǎn)彎車道太長(zhǎng)不僅會(huì)浪費(fèi)，還會(huì)引發(fā)秩序混亂，太短則不夠用，會(huì)導(dǎo)致直行車流的隊(duì)尾堵住轉(zhuǎn)彎車道的入口，或者轉(zhuǎn)彎車的隊(duì)尾溢出到直行車道里造成擁堵，這就是我們常聽到的“數(shù)車”的任務(wù)目的。

《交叉口渠化設(shè)計(jì)指南》提到的右轉(zhuǎn)車道流量設(shè)置條件依據(jù)值如圖1、2所示（Intersection Channelization Design Guide， TRB Report 279，P64）：

圖1中文字提示，對(duì)于標(biāo)志限速值是 45 MPH（70公里時(shí)） 或以下的道路，高峰時(shí)段每小時(shí)右轉(zhuǎn)大于 40輛，和總高峰時(shí)段駛?cè)胲囕v總數(shù)每小時(shí)小于 300時(shí)，調(diào)整右轉(zhuǎn)。

圖1中兩條折線分離的三個(gè)區(qū)間，比如，如果高峰時(shí)段車流量一小時(shí)超過500輛，其中超過20輛是要右轉(zhuǎn)的，就可以考慮設(shè)置右轉(zhuǎn)專用道，20輛以下不用設(shè)（下面的一條折線以下區(qū)域，白色區(qū)間）；如果超過600輛車?yán)镄枰肄D(zhuǎn)的車輛超過40輛，就必須設(shè)置又裝車道，20～40輛之間，是過渡區(qū)域（淡綠色區(qū)間），可以設(shè)，也可以不設(shè)。

圖2的意思是：在4車道公路（兩上兩下）上，限速值高于70公里的，如果高峰時(shí)段超過1200輛車，有50輛車要右轉(zhuǎn)，應(yīng)該設(shè)置右轉(zhuǎn)車道；下面的一條折線以下區(qū)域（白色區(qū)間），不需要設(shè)置右轉(zhuǎn)車道。

表1是綠皮書中關(guān)于雙車道道路設(shè)置左轉(zhuǎn)車道的指標(biāo)依據(jù)（綠皮書在美國(guó)的地位等同于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)），它是按照車速、每小時(shí)同向車流量、左轉(zhuǎn)彎車輛的占比以及對(duì)向車流量等來判斷的。比如，60公里時(shí)速的道路，每小時(shí)同向車流有720輛車，其中5% 需要左轉(zhuǎn)，此時(shí)如果對(duì)向有100輛車直行，就需要設(shè)置專用左轉(zhuǎn)車道。這一領(lǐng)域還有很多數(shù)據(jù)工具，篇幅原因，就不再列舉了。

工具二：交叉口服務(wù)水平（Level of service）

在評(píng)價(jià)交叉口通行能力時(shí)，還要用到一個(gè)重要的指標(biāo)體系，即建立在延誤時(shí)間基礎(chǔ)上的交叉口服務(wù)水平LOS評(píng)級(jí)（見表2），每個(gè)交叉口的每個(gè)方向，包括交叉口整體的服務(wù)水平評(píng)價(jià)，都需要依此進(jìn)行評(píng)估，簡(jiǎn)單說，這個(gè)指標(biāo)體系反應(yīng)的是一輛車通過交叉口時(shí)會(huì)發(fā)生的延誤時(shí)間。這個(gè)評(píng)價(jià)方法是HCM的核心評(píng)價(jià)方法之一，由大批具有一線工作經(jīng)驗(yàn)的交通工程師前赴后繼幾十年總結(jié)而成，并最終達(dá)成了這個(gè)共識(shí)。依據(jù)道路通行能力的分級(jí)模式，交叉口通行能力也對(duì)應(yīng)分為A到F六級(jí)，A最好，F(xiàn)最差（交通流已經(jīng)中斷到難以忍受的程度）。通常，C以上是理想狀態(tài)，D是高峰時(shí)可接受的狀態(tài)。一般情況下，如果一個(gè)交叉口的某個(gè)方向上的車流，出現(xiàn)E或F的情況，就說明這個(gè)交叉口的該方向的服務(wù)水平已經(jīng)很糟糕了，應(yīng)該進(jìn)行改善。之所以考慮延誤時(shí)間作為服務(wù)水平指標(biāo)，即有用路體驗(yàn)問題，也有延誤時(shí)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致的車輛涌入和排隊(duì)長(zhǎng)度的壓力問題，交通工程師在大量的日常工作里發(fā)現(xiàn)，延誤時(shí)間如果超過80秒，排隊(duì)的車輛數(shù)量和駕駛?cè)说哪托亩紩?huì)達(dá)到一種難以收拾的程度，進(jìn)而導(dǎo)致交通走廊的運(yùn)輸價(jià)值嚴(yán)重受損。我國(guó)很多城市道路在路口出現(xiàn)大量自行車聚集的困境，都與長(zhǎng)時(shí)間延誤導(dǎo)致后續(xù)車輛遠(yuǎn)遠(yuǎn)不斷涌入有關(guān)。

如何使用這兩個(gè)工具？下面分享一個(gè)案例進(jìn)行說明。這份資料來自美國(guó)阿拉巴馬州交通局的網(wǎng)站，提供者是當(dāng)?shù)氐囊患业慕煌üこ套稍児尽?/p>

1. 綜述

圖3中的三號(hào)交叉口，是美國(guó)阿拉巴馬州奧本市的一個(gè)交叉口，相交道路是 East University路與Opelika路，Opelika Rd.是一條主干路，蜿蜒著斜穿圖中展示的區(qū)域，East University路則是該區(qū)域的一條外圍環(huán)路。

2.該交叉口的現(xiàn)狀描述

East University Drive（大學(xué)東路）與Shug Jordan Parkway（舒哥喬丹景觀大道）相連，構(gòu)成了一條奧本地區(qū)的繞城環(huán)路。與East University路相交的Opelika路的起點(diǎn)是GAY街，然后分別向東和西延伸，向東與East University路相交后，改名叫派佩里爾景觀大道（Pepperell Parkway）。在這個(gè)兩條主干道形成的交叉口，Opelika路向西的路口有一條左轉(zhuǎn)車道，兩條直行車道和一條右轉(zhuǎn)車道，向東的路口有一條左轉(zhuǎn)車道，一條直行車道和一條直行與右轉(zhuǎn)混用車道。East University路上，向北的路口有一條左轉(zhuǎn)車道，兩條直行車道，一條右轉(zhuǎn)車道，向南的路口有一條左轉(zhuǎn)車道，一條直行車道和一條直行與右轉(zhuǎn)混用車道。路口是通過信號(hào)燈控制，每個(gè)方向都有專用左轉(zhuǎn)相位。具體地理位置如圖 3，圖4是交叉口俯視圖。

3. 高峰小時(shí)交通量調(diào)查數(shù)據(jù)

2005年10月3日，該交叉口日流量為，晚高峰 （4：30-5：30 p.m.） 4，168輛車，早高峰（7：15-8：15 a.m.）2，313輛車。具體見表3。

4.交叉口能力分析

從表4可以看出，交叉口早高峰的總體運(yùn)行情況屬于可接受范疇C。但是晚高峰時(shí)，服務(wù)水平卻是F。晚高峰時(shí)，向東、向西和向北方向的車輛流動(dòng)都低于可接受的范疇，具體是：

Opelika路（Opelika Road）的西向東直行和右轉(zhuǎn)的混合車道延誤太多，是超過了80秒的F級(jí)；

Opelika路（Opelika Road）的東向西左轉(zhuǎn)和直行延誤太多，左轉(zhuǎn)是55～80秒之間的延誤，直行延誤超過80秒，達(dá)到了F級(jí)；

East University路（East University Drive）南向北的左轉(zhuǎn)彎延誤太多，已經(jīng)到了E級(jí)，即要通過需要55～80秒之間。

5.交叉口右轉(zhuǎn)車道的評(píng)估

Opelika路向西和East University路向北目前都有右轉(zhuǎn)車道；在比較現(xiàn)有流量和右轉(zhuǎn)車道設(shè)置指標(biāo)后，建議在交叉口增加右轉(zhuǎn)車道如下：

Opelika路向東（Opelika Road）；

East University路向南（East University Drive）

6.改善建議

根據(jù)目前的交叉口能力分析和高峰時(shí)段流量特征，提供兩個(gè)選擇方案。方案一是將交叉口晚高峰的整體服務(wù)水平提高到D。在這種情況下，有些方向在晚高峰時(shí)仍然會(huì)處在E的水平，還是比較差。方案二是將每個(gè)方向上的服務(wù)水平都提高到D或以上。下面是兩個(gè)方案的簡(jiǎn)要介紹。

方案一：

將交叉口晚高峰的整體服務(wù)水平提高到D的具體做法，一是將East University路上的右轉(zhuǎn)車道延長(zhǎng)，以便讓晚高峰時(shí)需要右轉(zhuǎn)的車輛可以在遭遇向北排隊(duì)直行車流的隊(duì)尾前就直接進(jìn)入右轉(zhuǎn)車道，因?yàn)楝F(xiàn)在右轉(zhuǎn)車道的入口段是被排隊(duì)的直行車流堵住了；二是在Opelika路上的向東方向增加一條右轉(zhuǎn)車道，以使右轉(zhuǎn)車流可以提前進(jìn)入右轉(zhuǎn)專用道而不會(huì)被排隊(duì)等候直行的車流堵?。蝗{(diào)整信號(hào)配時(shí)，為Opelika路上雙方向的車輛提供專用左轉(zhuǎn)相位。

方案一的改變方式，將東西向的左轉(zhuǎn)信號(hào)燈獨(dú)立相位改為直左混行相位以減少無(wú)謂延誤，在西向東方向的入口方向上增加一條右轉(zhuǎn)車道，在南向北方向上延長(zhǎng)右轉(zhuǎn)專用車道長(zhǎng)度以減少排隊(duì)溢出的干擾。（見圖5）

方案二：

將每個(gè)方向上的晚高峰服務(wù)水平都提高到D或以上，具體做法是：

將East University路上的右轉(zhuǎn)車道延長(zhǎng)，在Opelika路Opelika Road上的向東方向增加一條右轉(zhuǎn)車道，和方案一提到的一樣；

在Opelika路的向西方向上增加第二條左轉(zhuǎn)車道以滿足左轉(zhuǎn)需求；

在East University路的向南方向上增加第二條左轉(zhuǎn)車道以滿足左轉(zhuǎn)需求；

在East University路的向南方向上增加一條右轉(zhuǎn)車道，為高峰時(shí)的右轉(zhuǎn)車輛提供條件。

需要注意的是，與方案一相比，Opelika路向西有雙左轉(zhuǎn)車道后，信號(hào)對(duì)東西向的左轉(zhuǎn)車流保護(hù)獨(dú)立相位不動(dòng)。（見圖6）

表5展示的是改善后，方案一和方案二的服務(wù)水平狀態(tài)。

結(jié)語(yǔ)

文章的最后，再提幾句和交通數(shù)據(jù)內(nèi)容關(guān)系很大的《公路能力手冊(cè)》HCM，從1950年第一版問世就獲得了巨大的成功，被翻譯成9國(guó)文字，開始對(duì)交通工程的決策和實(shí)際操作產(chǎn)生巨大影響，歷經(jīng)70年，HCM多次再版，已經(jīng)從100多頁(yè)豐富成為一部超過3000頁(yè)的長(zhǎng)篇巨著，凝聚了大量一線交通工程師的研究與實(shí)操經(jīng)驗(yàn)的心血，在車流、人流、自行車流、公交車出行等領(lǐng)域，都建立了大量的統(tǒng)計(jì)結(jié)論、科學(xué)評(píng)價(jià)方法和技術(shù)工具。這些功課，一直圍繞著交通數(shù)據(jù)展開，可以說是從數(shù)據(jù)來，到數(shù)據(jù)中去。計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)日新月異，為交通工程實(shí)踐提供了很多更高效率的數(shù)據(jù)采集方式，但是萬(wàn)變不離其宗，這些技術(shù)手段和數(shù)據(jù)，對(duì)道路運(yùn)行管理而言，本應(yīng)該是如虎添翼而不是喧賓奪主，我們是因?yàn)樾枰獢?shù)據(jù)才使用智能手段，而不是因?yàn)樾枰悄苁侄尾攀褂脭?shù)據(jù)！