城市快速路匝道与平交叉交通组织优化研究

宁华晶

(合肥学院 建筑工程系，合肥 230000)

城市快速路匝道与平交叉交通组织优化研究

宁华晶

(合肥学院 建筑工程系，合肥 230000)

针对国内建设城市快速路过程中，由于部分出口匝道距离平面交叉口，引起交叉口范围内交通量增加；加之车辆的交织行为，导致车辆排队阻塞、交通紊乱、车速降低、延误增加等，这已成为不可忽视的交通问题。针对衔接段距离不足而导致的平面交叉口范围内的交通问题进行研究分析，探究其拥堵原因，并结合一个典型交叉口的工程实例提出改善衔接段内交通冲突的对策，改善交通环境。

匝道；交叉口；交通冲突；交通疏导

0 引言

城市快速路出口匝道衔接路段, 指高架下匝道接地点至前方交叉口车辆排队队尾的一段距离[1]。城市快速路出口匝道的衔接段是城市道路的重要组成部分。在此衔接段内，由于距离相对较短，车辆量较大，加之车辆在车道上车辆的合流交织行为，如处理不当，往往会引起交通流紊乱，甚至会引起交叉口拥堵，存在交通隐患。此路段还会造成行车速度降低，延误增加，形成城市道路系统通行能力的“瓶颈”地段。

出口匝道衔接路段的运行与交织段有着密不可分的关系。所谓交织就是行驶方向相同的两股或多股交通流沿着相对长的路段，不借助交通控制设施进行车道变换的过程。产生交织的相对长的路段就成为交织区或交织段[2]。在出口匝道设计和建造过程中，国内常见的做法是将出口匝道设置于交叉口附近，将出口匝道与交叉口进口道衔接，让车辆尽快完成交织，以便于交通流汇集与疏散。但一旦交通量增大，衔接段长度不足，将会导致出口匝道的车辆由于缺乏必要的交通组织空间，在进入交叉口范围时出现交织冲突，出现排队拥堵现象，将在匝道内积压排队，严重影响快速路系统的通行能力。尤其是在早高峰和晚高峰的时候，如果信号配时未能充分考虑车流量大时交叉口的疏散能力，那么交通堵塞在所难免。道路设计者有时虽然考虑到了交叉口的疏散能力有限，不过现在城市道路中，一般都是在原有的道路上修建的，由于原有道路和建筑物的影响，很多衔接段的长度不足，不足以满足匝道车流量较大时，车流顺利完成从出口匝道到前方交叉口的交织变换。当车流量增大到一定程度时，以早晚高峰尤为严重，势必会造成拥挤排队，严重影响城市快速路系统的通行能力和服务水平。

国内外已有学者对衔接段区域进行了研究，如陈峻等[3]建立了衔接段车流的模型；杨晓光等[2]重点研究了在此区域内，不同的交通组织方式对交通运行的影响；1995年，Papageorgiou M[4]最早提出了城市快速路与地面道路优化控制的思想；美国各州多从经验角度出发，对衔接段的长度做了相关规定，各州取值差异较大，缺少相关的理论支撑。本文针对我国城市的快速路系统，如图1所示，分析衔接段长度不足的情况下，其拥堵原因及采取必要的解决措施，对于保证整个城市道路系统的通行能力和服务水平都有着十分重要的意义。

图1 衔接段示意图

1 拥挤主要原因分析

城市快速路及其下部的地面道路同属城市主干道，担负着大量的交通，在两者的地面联结段处流量更集中，需要较大的道路容量保证其正常运行。但受到地面实际用地的限制，经常出现衔接段内交通拥挤的现象，探究其拥挤的原因，有以下几个方面。

(1) 出口匝道与地面道路车道数不匹配，出口匝道与地面车辆的交织，将造成局部拥堵。车辆变换车道时，需要一段距离的路段完成车辆的合流交织行为。衔接段距离不足，将导致合流交织行为很难在短距离内完成，车流的混乱将影响下游交叉口的通行能力。

(2) 衔接段的布置紧靠前方交叉路口，受交叉口周期性红灯影响，高峰时衔接段常被排队淹没，造成拥堵。

(3) 下匝道与地面道路的转向车流存在冲突，使衔接段实际上成为交织段, 车辆短距离的强迫性转换车道过程不仅使交织段自身服务状况恶化，紊流加剧，而且使前方进口车道的饱和流量值降低。

(4) 衔接段内公交停靠站的设置将对衔接段的通行能力产生影响。公交进出停靠站对后续车流影响甚大,且开口的设置方法及位置对衔接段也有着重要的影响，如何设置公交停靠站及开口位置成为衔接段内一个较为重要的问题。

(5) 交通标志、标线的设置也将影响衔接段长度。其中地面标线和标志不清楚，标志、标线设置得过少、过多以及设置位置都将影响驾驶员的认知识别，影响驾驶员的操作行为，造成时间损失或者延误。在道路施工养护阶段，地面的标志标线不清楚，加之衔接段车流量大时，使得原本拥挤的道路情况变得更加复杂。标志标线不清楚时，驾驶员的约束性降低，在交叉口范围内随意变道，对向行使的车道数不规范等也都将造成交叉口混乱而造成延误。

(6) 机动车非机动车的相互影响冲突，将对衔接段范围内产生影响。机动车和非机动车之间没有采取硬隔离措施，机动车和非机动车相互影响严重，非机动车在机动车排队的时间内随意穿越道路，不但有安全隐患还会影响机动车的行驶。

(7) 交叉口渠化以及信号控制设计不合理。交通工程的设计在交叉口范围内至关重要，要充分考虑到各道路各方向在高峰时段的通行量，尽可能使交叉口通行能力提高。信号周期、组合相位也应根据各方向流量实时调整，避免造成的交通延误。

(8) 有支路出口进入衔接段，一部分车辆的汇入将造成交织，增加衔接段内的交通量，加重交叉口的通行负担，在交叉口范围内产生冲突。要充分考虑支路的通行能力，以及各转向车的比例。特别是在早晚高峰时段，支路上的车辆会严重影响衔接段的通行。

(9) U-turn道路对衔接段长度的影响。

(10) 城市道路中交叉口布设的太多太近，会对临近的衔接段产生影响。在城市道路中，随着机动车数目的增加，信号交叉口越来越多，如果交叉口布设的距离太近不合理，将会造成车辆连续积压排队，造成拥堵[5]。

2 对策研究

对于城市道路快速路出口匝道及近交叉口的交通问题，主要依靠交通组织来改善。交通组织应同时兼顾城市规划设计、道路工程设计和交通管理三个方面，通过合理的组织改善，使交通流更均衡合理地利用道路资源，避免道路资源的浪费，避免造成交通拥堵[6]。从交通组织的三个阶段提出改善衔接段交通拥挤的建议。

2.1 城市道路规划阶段

加强城市交通的整体布局，优化交通结构。优先发展公共交通，建立公共优先网络，只有发展公共交通才能消减交通总量，优化空间资源配置，同时合理布设公交停靠站及沿线的出入口，优化交通组织，减少主要道路及交叉口的交通压力。降低交通需求，限制私人车辆出行，实行高密度车辆(HOV)优先等。

建立健全道路功能分级系统，完善城市道路等级结构，同时兼顾与相邻道路衔接组织，明确各级道路的功能。通过设置栏杆、护栏等手段，降低车辆混行程度，缩减延误，提高时效性。增强中心区路网密度，使功能分区更加合理[7]。

2.2 道路工程设计

对现有的平面交叉，根据人流量的情况增设地下人行通道或者过街天桥，非机动车干扰较大的交叉口，也可以将非机动车分离在地下通道通过，以减少对交叉口机动车的影响，同时也减少了机动车的停车等待时间。

利用车行道外可利用的空间进行交叉口的拓宽，可利用右侧的分割带、中央分隔带、人行道绿化带或交叉口处部分房屋的后退等，增设车道和右转车道数，增强交叉口的通行能力。

在地面道路条件满足的情况下，可以增加衔接段长度，让匝道车流和地面车流充分交织后进入交叉口，或者物理隔离这两股车流[8]。

2.3 交通管理与控制

优化交叉口的信号配时，信号配时与道路的交通状况实时配合，根据早晚高峰的情况进行配时调整，增大交叉口的通行能力。

通过智能交通系统最大限度地利用现有道路资源，主要包括匝道控制和车辆诱导两个方面。具体措施包括：建议出行者绕开特定的区域或者改变出行时间；建议出行者保持一定的车速；采用合理的出入口匝道控制方法等使得城市快速路交通流运行保持在相对畅通的状态[9]。

对现有的交叉口进行更具体的渠化设计，综合交警的建议，针对各情况不同的交叉口，设置合理的交通标线、标志和交通岛等。

禁行左转车流，让其在前方路段掉头，或者在下游交叉口左转，将左转车流变为右转加掉头，减少交叉口范围内的冲突，提高交叉口的通行能力和服务水平，将矛盾分散转移至周边道路。

3 工程实例

工程位于新模范马路与中央路的交叉口，该节点向东接玄武湖隧道，连接新庄立交、玄武大道，通过绕城公路沟通长江二桥和沪宁高速公路，向西连接古平岗立交，沟通城西干道，东西方向连接鼓楼与中央门立交，其功能和地理位置十分重要。玄武大道快速化改造建成通车后，大量的高速连续车流将通过玄武湖隧道积压到本交叉口，交叉口车流高峰时段经常排队进入隧道，交通矛盾非常突出。对此节点进行改造优化，具体改造内容主要包括四个方面，即：扩建环道、增设右转弯车道、信号控制、优化公交线路及站点。

3.1 总体疏导思路

将玄武湖隧道出来的左转车流改为直线，通过芦席营路口掉头，右转进入中央路，中央路路口相应拓宽，增加通行能力。将交叉口南侧的16条公交线路的公交站台南移，并在交叉口北侧设站分流，如图2所示。

图2 总体改造方案图

3.2 改造方案

3.2.1 交叉口东侧改造方案

由于交叉口距离隧道口只有165m，左转车辆经常排队进入隧道，从而影响其它方向的车辆的通行。设计将原玄武湖出口车道由三左一直两右改为一左四直两右，其中左转只限公交车，其它社会车辆只能直行，通过前方芦席营路口进行掉头，如图3所示。

图3 交叉口东侧改造方案图

3.2.2 交叉口北侧改造方案

将道路东侧100m范围内的原非机动车道改为机动车道，使出交叉口车道变更为三条道，非机动车上原人行道行驶，在原人行道外侧新建人行道。在道路西侧距交叉口50m位置，新建40m长的公交车停靠站，分流交叉口南侧的公交车线路，道路外侧右转车道允许公交车直行，如图4所示。

图4 交叉口北侧改造方案图

3.2.3 交叉口西侧改造方案

将交叉口至芦席营路口段北侧道路变更为4个车道，压缩现状非机动车道宽度，芦席营路口展宽段由原来的1左2直1右变更为1直右、1直、1左、1掉头车道，增设允许掉头标志及掉头信号灯。

在道路南侧交叉口端，将原2左3直1右变更为2左2直2右，增加右转车道数，如图5所示。

3.2.4 交叉口南侧改造方案

从交叉口至公交总公司段，将道路两侧的非机动车道，变更为机动车道，增加进出交叉口的车道数，非机动车上原人行道行驶，在原人行道外侧新建人行道；将道路西侧公交站台向南移80m，新建站台，缓解公交车排队对交叉口的影响；将进交叉口车道划分为1左3直2右，如图6所示。

图5 交叉口西侧改造方案图

图6 交叉口南侧改造方案图

4 结论

针对城市快速路出口匝道与相邻近交叉口的衔接段长度不足所暴露出的交通拥挤及发生冲突的现状，分析了其产生原因，并从交通组织的三个方面提出了解决矛盾冲突的可行性建议。

通过典型实例进行具体分析，希望能够对城市快速路的规划建设、运行管理及改造提供参考。

[1] 张旭渂.城市高架路下匝道衔接道路通行能力研究与模型建立[J].规划师, 2007(10):40-42.

[2] 杨晓光,狄姗.城市高架道路出口匝道衔接路段交通组织方法研究[J].交通运输工程与信息学报,2003(2):49-53.

[3] 陈峻,於昊,王炜,等.城市高架道路下匝道地面衔接段交通分析与评价[J].中国公路学报,2003(3):69-72.

[4] Papageorgiou M. An integrated control approach for traffic corridors[J].Transpurtation Research Part C.,1995(1):19-30.

[5] 李爽爽.城市快速路出口匝道辅路控制参数优化方法研究[D].长春:吉林大学,2007.

[6] 李自林,申文杰.天津交通组织优化研究[J].天津城市建设学院学报,2008(1): 27-30.

[7] 王双文.城市中心区交通特性与交通组织研究[J].山西建筑,2006(23): 55-56.

[8] 张海军,杨晓光,赵建新.城市快速路交通衔接组织研究[J].城市交通,2005(3): 51-55.

[9] 陈学文.城市快速路匝道优化控制策略与方法研究[D].长春:吉林大学,2008.

(责任编辑：孙文彬)

Optimal Study on the Traffic Connection and Operation of Urban Intersection Connected with the Off-ramp

NING Hua-jing

(Building Engineering College, Hefei University, Hefei 230000, China)

The problems resulted from the close connection design between the off-ramp and the intersection nearby are analyzed. They cause traffic increase greatly, if coupled with vehicles weaving, will also lead to traffic congestion, traffic chaos, speed reduction, delays and so on. It has become a traffic problem which can not be ignored. Then, the improvement measures are given in order to explore the reasons for its congestion and how to alleviate traffic conflict in the connection segment. Based on a typical project, feasible suggestions will be given in order to reduce the conflict and improve the traffic environment. The paper will be helpful for both the traffic organization between off-ramp and intersection and the development of urban traffic system.

off-ramp; intersection; traffic conflict; traffic dispersion

2017-03-22

合肥学院基金项目(0395071440)

宁华晶(1984-)，女，内蒙古呼伦贝尔人，硕士，主要从事道路与铁道工程研究。

U49

A

1009-7961(2017)03-0060-05