趙 帥

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

0 引言

交叉口是道路網(wǎng)縱橫交織成形的關(guān)鍵所在，是交通流交匯、轉(zhuǎn)換行駛方向的節(jié)點，承擔(dān)交通轉(zhuǎn)換的功能. 作為道路交通的咽喉，交叉口設(shè)計是否科學(xué)合理直接影響道路的通行能力、路網(wǎng)運(yùn)行效率和行車安全.

早期建設(shè)的道路交叉口因路口控制型式、路口轉(zhuǎn)彎半徑、進(jìn)出口道數(shù)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(yán)重的交通擁堵已經(jīng)成為制約城市社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展、影響人們?nèi)粘Ｉ畹耐怀鰡栴}. 路網(wǎng)加密、現(xiàn)狀道路改擴(kuò)建、增設(shè)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(fèi)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(nèi)緩解交通擁堵的有效方式[1]. 疏堵工程與新改擴(kuò)建形成近遠(yuǎn)期相結(jié)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(nèi)容，交叉口疏堵改造以交通量為依據(jù)，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(kuò)容路口通行能力，有效打通交叉口堵點，在一定時間內(nèi)能有效緩解交通擁堵. 本文以京平高速黃港收費(fèi)站路口改造工程為實例，對道路交叉口疏堵改造的設(shè)計思路進(jìn)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(zhuǎn)向和穿行的關(guān)鍵節(jié)點[2]，交通組織復(fù)雜，通行能力遠(yuǎn)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(shù)最多，存在于交叉口相交道路的公共區(qū)內(nèi)，沖突點個數(shù)與相交道路條數(shù)和每條道路的車道數(shù)有關(guān). 在無任何交通管控措施的交叉口，沖突點個數(shù)可按式(1)計算：

(1)

式中，PS為沖突點個數(shù)；n為所有相交道路的車道數(shù)總和.

1.2 相鄰交叉口交通流的相關(guān)性

交叉口的交通流通過量取決于各進(jìn)口道交通量，進(jìn)口道車輛的到達(dá)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(guān)性.

1.3 車輛變速、延遲通過

一般車輛駛?cè)虢徊婵跁r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(shù)車輛為爭搶通行權(quán)或趕在綠燈變黃燈的間隙加速通過.

1.4 行人、非機(jī)動車、機(jī)動車相互干擾

交叉口也是行人和非機(jī)動車實現(xiàn)通行、轉(zhuǎn)向的節(jié)點，行人、非機(jī)動車、機(jī)動車相互干擾加劇了交叉口交通組織的復(fù)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(shù)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(dá)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(jìn)口道展寬交叉口和進(jìn)口道不展寬交叉口. 進(jìn)口道展寬交叉口在路口處通過增加進(jìn)口道，提高斷面通過量，實現(xiàn)路口通行能力的提升. 在進(jìn)口道數(shù)量足夠的前提下，設(shè)置轉(zhuǎn)向?qū)Ｓ玫揽上至鼽c，增設(shè)出口道展寬段可消除合流點. 信號燈可通過調(diào)整信號周期、相位方案、相位數(shù)，實現(xiàn)路口通行能力的最優(yōu)化或?qū)崿F(xiàn)路權(quán)的分配.

2.2 無信號控制交叉口

對相交道路技術(shù)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(shù)等級或交通量有主次之分，主要道路享有優(yōu)先通行權(quán)，次要道路停車讓行或減速讓行；②相交道路技術(shù)等級或交通量差異大，可設(shè)置為右轉(zhuǎn)交叉口，主路設(shè)置中央隔離設(shè)施、不設(shè)停止線，次要道路右進(jìn)右出；③相交道路技術(shù)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(jìn)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(zhuǎn)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(xiàn)為右進(jìn)右出，單向不停車環(huán)行，實現(xiàn)交通轉(zhuǎn)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(jìn)口道交通流.

3 疏堵改造設(shè)計思路

3.1 確定研究范圍

交叉口的疏堵改造是一項系統(tǒng)工程，不單單是解決某個點的問題，應(yīng)該從線或者面的角度進(jìn)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(yīng)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(yīng)該及時調(diào)整研究范圍.

3.2 調(diào)查現(xiàn)狀條件

疏堵工程是對現(xiàn)狀道路設(shè)施的擴(kuò)能挖潛，原則上要在既有用地范圍內(nèi)解決問題，而不新征占地. 因此，有必要調(diào)查得到完善詳實的現(xiàn)狀條件資料，掌握交叉口研究范圍內(nèi)道路等級、車道寬度、路口轉(zhuǎn)彎半徑、兩側(cè)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(shù)據(jù)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(diào)查獲得的現(xiàn)狀道路數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計算交叉口研究范圍內(nèi)路段和路口的道路通行能力與實際調(diào)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(nèi)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(shè)計

基于現(xiàn)狀道路條件和交叉口問題分析結(jié)論，進(jìn)行疏堵改造設(shè)計.

若路段通行能力不足，可考慮：①用地范圍內(nèi)直接拓寬或結(jié)合限速措施通過壓縮單車道寬度后拓寬，從而增加車道數(shù)；②通過改變上游交叉口交通組織形式來控制進(jìn)入路段的交通量；③結(jié)合路網(wǎng)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(jìn)口道車道數(shù)；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(zhuǎn)彎半徑；⑤合理分配路權(quán)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(fèi)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(fèi)站，經(jīng)京平高速兩側(cè)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(fù)雜，存在交通安全隱患，京平高速黃港收費(fèi)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(zhuǎn)換功能缺失.

圖1 京平高速黃港收費(fèi)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(fèi)站出入口與黃康路、京承高速收費(fèi)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(yùn)行效率低下、交通組織形式存在安全隱患的問題，實現(xiàn)京平高速與京承高速北部的交通轉(zhuǎn)換功能. ②號丁字路口西側(cè)約180 m處為黃康路、順黃路和京承高速收費(fèi)站出入口形成①號丁字路口，②號丁字路口東側(cè)約350 m處為廢棄的橋下掉頭空間③. 經(jīng)現(xiàn)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(fèi)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(diào)查現(xiàn)狀條件

本項目研究范圍內(nèi)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(nèi)沒有公交站點；道路兩側(cè)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(diào)查結(jié)果

4.4 交叉口問題分析

分析圖1發(fā)現(xiàn)，②號丁字路口東進(jìn)口上游交通流來自黃康路和京平高速黃港收費(fèi)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(jié)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(fèi)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(xiàn)，①號丁字路口在兩相位信號燈控下，西進(jìn)口左轉(zhuǎn)交通流與東進(jìn)口直行交通流形成1處沖突點.

分析圖3發(fā)現(xiàn)，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(lián)動，高峰時段2處交叉口中間路段易形成交通擁堵，進(jìn)而影響上下游通行能力.

根據(jù)高峰小時交通量調(diào)查結(jié)果分析，路段和路口通行能力均能滿足現(xiàn)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(fèi)站出口道路縱坡較大，導(dǎo)致路口處車輛合流存在安全隱患；京平高速黃港收費(fèi)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(shè)計

綜上分析，本工程疏堵方案設(shè)計思路主要通過改變和優(yōu)化交通組織，實現(xiàn)對現(xiàn)狀交叉口交通流的合理匯集與再分配，減少危險點，擴(kuò)大通行能力. 根據(jù)交通量調(diào)查結(jié)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(shè)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(jìn)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(jìn)口硬隔離設(shè)置為主輔路雙系統(tǒng)，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(xiàn)掉頭需求；京平高速收費(fèi)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(xiàn)掉頭需求；①號丁字路口和②號丁字路口信號燈控實現(xiàn)聯(lián)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(jìn)口道交通壓力；消除了②號丁字路口原東進(jìn)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(lián)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(xiàn)了京平高速與京承高速北部(懷柔方向)之間的交通轉(zhuǎn)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(jié)束語

交叉口作為道路網(wǎng)的重要組成部分，是交通流匯集、轉(zhuǎn)向和穿行的關(guān)鍵節(jié)點，交通組織復(fù)雜，有合流點、分流點、沖突點等危險點，機(jī)動車、行人和非機(jī)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(nèi)容，在設(shè)計交叉口疏堵改造方案時，應(yīng)該建立系統(tǒng)性的設(shè)計思路，保證疏堵工程設(shè)計方案的可行性. 以北京市京平高速黃港收費(fèi)站路口改造工程為實例，按照合理確定研究范圍、充分調(diào)查現(xiàn)狀條件、分析交叉口的擁堵原因、對應(yīng)分析結(jié)果設(shè)計疏堵改造方案的思路，設(shè)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(kuò)大路口通行能力，提升既有道路服務(wù)水平，解決了京平高速黃港收費(fèi)站功能缺失，路口危險點多，通行能力不足等問題.