城市多路交叉口改善方法研究与实例分析

黄燚海

(德江县交通运输局，贵州　铜仁　565200)



城市多路交叉口改善方法研究与实例分析

黄燚海

(德江县交通运输局，贵州铜仁565200)

多路交叉口连接多个方向道路，是城市道路网的重要节点，也是改善城市交通状况的关键，但其较一般交叉口复杂程度更高，是交通改善的难点。文章从多路交叉口自身特点出发，分析其存在的交通问题，综合工程改造措施、交通组织优化、渠化设计、信号控制设计四种改善措施制定交叉口改善方案，并结合康定市下桥多路交叉口工程实例，采用VISSIM软件对改善方案的实施效果进行仿真评价，验证了所提出方案的可行性。

多路交叉口；方法研究；实例分析；VISSIM仿真

0　引言

随着城市交通的不断发展，交通网络可达性愈来愈高，路网的交叉节点是连接路网各点的基础。由于规划不当或用地限制等原因，很多城市都形成了复杂的多路交叉，如Y型、错位交叉、T型、不规则多路交叉等，这些多路交叉口的交通问题也尤为突出，表现较为明显的是：交叉口内部行车流向较多，因此产生较多的冲突点，大大提高了交叉口的复杂度；如此多的行车方向，难以规范其行车轨迹，造成交叉口运行的混乱；多路交叉口的组织采用信号控制时，因其相位的设置，而增加了交叉口节点的平均延误；多路交叉口随着交叉道路的增加，交叉口内部面积增加，这也增加了车辆在交叉口内的滞留时间，无形之中加大了交叉口的交通组织难度。

多路交叉往往直接影响着区域路网的通行效率，多路交叉口的改善方法研究对于改善城市交通来说至关重要，所以国内外学者对于改善多路交叉口的方法也做了相关研究，张震山对于调整交叉口型式和交通组织措施做了专门研究，也通过案例分析说明了其方法的有效性；梁伟红等从前期调查、问题的分析、渠化设计及方案评价等4个方面提出了不规则交叉口的渠化设计流程，并结合仿真证明了方法的有效性；林荔娜对交叉口的配时方案进行建模，并利用MATLAB对模型求解；杨伟在实际的案例中分析各种组织方案的优劣，最后总结出多路交叉口的交通组织经验。工程建造虽然能很好地改善交通，但是其建设成本高，而且施工时间长，在施工期间造成较大的交通问题；渠化设计成本较低，但是需要结合其他的辅助措施才能凸显其改善效果，所以本文综合考虑已有各种方法的优劣，提出多路交叉口的改善方法，并且以交叉口的复杂度与平均延误为评价指标，依托仿真数据对方法的有效性进行论证。

1　多路交叉口特征性分析

解决路网节点的拥堵问题是改善城市交通状况的关键，交叉口因其自身的几何特征和交通特征，有别于常规交叉口的组织设计。以下对多路交叉口的特征进行分析。

1.1冲突点多，复杂度高

当两股不同流向的交通流在同一时刻经过交叉口内同一点时产生交通冲突，形成冲突点。冲突点根据冲突交通流流向的不同又可以分为交叉冲突、合流冲突、分流冲突三类，然而每一种类型的冲突点对交叉口的影响程度又各不相同。交叉冲突点是交通流的相互交叉，最容易引发交通事故、造成拥堵；合流冲突点汇聚不同流向的交通流，车流在交叉口等待汇入时增加了交叉口的平均延误，一定程度上提高了交叉口的复杂程度；分流冲突点是分离不同流向的交通流，它对交叉口的影响程度较前两种冲突点的影响程度要小。前苏联学者费舍里松考虑各种冲突点的影响程度不同，分别赋予与影响程度相一致的权重，提出了基于冲突点数量的交叉口复杂度计算模型：

c=5m1+3m2+m3

(1)

式中：c——交叉口复杂度；

m3、m2、m1——分别为车流的分流冲突点、合流冲突点和交叉冲突点数量。

在一般情况下，交叉口的相交道路均为双向通行，且不考虑信号控制对冲突点数量的影响，则各种平面交叉口的各种冲突点数量及复杂度的计算值如表1所示。

表1　不同类型交叉口的各类冲突点数量及复杂度计算值表

1.2行车轨迹复杂，组织难度大

就一般而言，假设各个方向均为双向通行，则3路交叉有6个流向，4路交叉有12个流向，5路交叉有20个，6路交叉就达到30个。多路交叉口的进口道较多，流入交叉口内部的流量较大，再加上各进口道各流向的交织，使得整个交叉口的交通组织难度大大提高。

1.3周期长，延误大

当多路交叉口流量增加到一定量时，若不采用交通控制方法对交叉口实施管控，将导致交叉口的通行效率降低，影响行车安全，甚至波及到相关交叉口。对于多路交叉的控制，一般采用信号控制的办法，以减少冲突点为目的，分配交叉口各流向的通行权。但是通过增加相位来减少冲突也有弊端，随着相位的增加，信号周期的长度增加，车辆的停车等待时间增加，交叉口的平均延误增大，交叉口的通行效率降低。

1.4交叉口面积大，车辆通过时间长

多路交叉口内部面积较大，车辆在交叉口内部的时间较长，如果没有合理的渠化交叉口来规范各个行车方向的行车轨迹，交叉口内部就会有更多的冲突，严重影响交叉口的通行效率，并且容易造成交通事故，造成交通严重堵塞。

2　多路交叉口改善方法及流程

多路交叉口作为路网的重要节点，其运行状态的好坏直接关系到城市路网的运作效率，比路段的交通更为复杂，所以多路交叉口的改善尤为重要。本文通过查阅文献及实际经验，将改善方法进行了分类。

2.1多路交叉口改善方法

(1)工程改造

工程改造采用工程建设的方法对交叉口实施改造。通过合理改造交叉口的型式、几何形状、道路宽度等建设方法，达到改善交通的目的。常采用的方式有：设置分离式立交、形成组合交叉口、拓宽进口道等。

(2)交通组织优化

交通组织优化是在不改变交叉口物理结构的情况下，科学合理地对流量、流速、流向进行组织，以期达到交通压力在时间和空间上的均分，从而使交叉口的运作处于一个良好的交通状态。其主要的优化方法包括：组织单向交通、流量禁限、流向禁限、车种禁限等。

(3)交叉口渠化设计

交叉口渠化设计可以形象地比喻为河流引道的设计，车流如水流在渠化后的交叉口内有序地流动。在多路交叉口中，冲突点数量较多且位置不确定，渠化设计的主要思想就是尽可能利用交叉口的有效空间，使冲突点的空间位置相对固定和集中，规范各行车方向的行驶轨迹，从而提高交叉口的运行效率。渠化设计主要是合理利用渠化岛、交通标志、交通标线引导车流有序地通过交叉口。

(4)信号控制

信号控制主要是通过合理的相位设计，达到减少冲突、控制冲突的目的，实现了不同性质的交通流在时间上的分离，再结合渠化设计对不同性质交通流在空间上的分离，最终实现交叉口内交通流的有序、高效运动。

2.2多路交叉口改善流程

多路交叉口的改善目标是确定研究边界的重要依据，收集的资料是现状分析的基础，对于现状问题的分析立足于交叉口所在路网，重点把握相交道路，满足相关设计规范，制定合理的改善方案。多路交叉口改善一般流程如图1所示。

图1　多路交叉口改善一般流程图

3　案例分析

本文结合康定市下桥多路交叉口工程实例，阐述多路交叉口改善基本方法与流程。

3.1改善目标

结合康定市老城区的交通组织规划，对下桥交叉口进行改善，改善后要求达到：

(1)符合交通组织规划方案，优先解决公交出行，其次再考虑社会车辆的通行；

(2)尽量减少车辆在下桥上的停车，避免桥体结构变形；

(3)合理处理交叉口渠化问题，规范各方向的行车轨迹；

(4)解决行人过街问题，提高行人过街安全性。

3.2现状分析

(1)下桥交叉口现状

沿河东街(西段)入口处两个车道，沿河东街(东段)入口处3～4个车道；沿河西街(西段)处2车道，沿河西街东段处禁止车行；西大街为双向2车道；下桥采用定时信号控制；沿河东街(西段)与沿河西街为(西段)单向交通组织。

图2　下桥交叉口现状渠化图

(2)下桥交叉口存在的问题

①去往木格措景区的道路为2车道，比较狭窄，且道路两边车辆违规停放，易造成交通拥堵，引发事故。

②居民交通法规、安全意识不强，调查中发现在信号灯控制处行人闯红灯现象严重。

③进出口车道数量不匹配，行车流线混乱。

④存在车辆路边乱停乱放的现象，影响车辆正常行驶。

⑤车辆在从沿河东街通过下桥到沿河西街时，存在交织段，而桥段偏短导致车辆不能完成变道，容易出现拥堵情况，见表2。

⑥相邻的转弯点距离较近，会使车辆运行速度降低，导致通行能力下降。

表2　下桥与沿河东街、沿河西街交叉口高峰期交通流量统计表

3.3改善方案

在康定老城区内道路资源非常有限，且有河流分隔道路，所以在考虑改善方案时，主要考虑交通组织优化、渠化设计、信号控制这三种方法。

(1)交通组织优化

①沿河东路(西段)设置为单向交通，并且设置公交专用道；沿河东路(东段)到新市前街段为双向通行；

②沿河西路(西段)设置为单向交通，并且设置公交专用道；沿河西路(东段)禁止通行；

③西大街为双向通行，但是只能右转到沿河西路(西段)。

(2)渠化设计

①对相交道路车道宽度、车道功能进行科学、合理的分配。

②适当把交叉口停车线、人行横道往前移，缩小交叉口面积，减小车辆通往交叉口的时间；沿河东路(东段)社会车辆停车线比公交专用道停车线后移2 m。

③下桥桥面采用适当形状的禁止停车带。

渠化设计方案如图3所示。

图3　下桥交叉口现状渠化图

(3)信号控制

采用定时信号控制方式，根据历史交通流数据进行信号配时，结合渠化设计进行相位设置，最大程度减少车辆延误，提高交叉口的通行效率。配时方案及相位设置如图4所示。

图4　改造设计信号配时图

3.4方案评价

本文采用VISSIM软件对改善方案进行仿真评价，仿真图见图5。

图5　方案仿真图

利用仿真数据对改善方案进行评价，选取的评价指标主要有各类冲突点数量、复杂度及交叉口平均延误，评价指标对比如表3所示。

表3　改善方案评价指标对比表

从表3可以看出，采用本文的改善方法对下桥进行改造后，规范了各方向的行车轨迹，减少了交叉口内的冲突点，大大降低了交叉口的复杂度。由于设置了公交专用道，导致交叉口的平均延误增加了4 s，但是实现了公交优先，提高了路网对人流的运载效率，减少对城市环境的污染，这也符合一个旅游城市出行需求模式的构建。

4　结语

多路交叉口连接多个方向道路，往往是城市道路网的重要节点，是改善城市交通状况的关键，但其较一般交叉口复杂程度更高，是交通改善的难点。本文综合工程改造措施、交通组织优化、渠化设计、信号控制设计四种改善措施制定交叉口改善方案，并且采用仿真手段对方案实施效果进行评价，通过对下桥交叉口的改善实践，验证了本文所提出方案的可行性。

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[4]张卫华，王召阳，张胜凯.五路交叉口交通改善方法及其应用[J].交通科技，2011(1)：96-99.

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[10]霍忠民.道路交通组织优化[M].北京：人民交通出版社，2004.

Multi-way Urban Intersection Improvement Method Study and Case Analysis

HUANG Yi-hai

(Dejiang County Transportation Authority，Tongren，Guizhou，565200)

Multi-way intersection connects the roads in multiple directions，it is an important node in ur-ban road network，and also is the key to improve urban traffic conditions，however，it has higher com-plexity than general intersection，which is the difficulty for transportation improvements.Starting from their own characteristics of multi-way intersections，this article analyzed their existing traffic problems，and combining four kinds of improvement measures including engineering reconstruction measures，traffic organization optimization，channelization design，and signal control design，it developed the intersection improvement plan，and then in combination with Xiaqiaoduo Road intersection engineering example in Kangding City，it conducted the simulation evaluation on the implementation effect of improvement pro-gram by using the VISSIM software，and verified the feasibility of proposed program.

Multi-way intersection；Method study；Case analysis；VISSIM simulation

U412.35

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.03.024

1673-4874(2016)03-0091-05

2016-03-08

黄燚海(1973—)，工程师，研究方向：公路工程、市政道路工程。