典型十字路口交通组织优化设计——以某市法院路口为例

高建杰，韩怡

（四川警察学院 四川泸州 646000）

典型十字路口是城市道路交叉口的常见形式，两条相交道路接近正交，夹角一般在70°～90°。作为城市道路的重要节点，一般至少有一条道路为城市主干道，道路通行条件好，但交通需求量大。随着城市的发展或者周边道路交通组织的调整，交通流运行不定期变化，就需要及时应对，开展交通组织优化设计工作。目前的交通组织优化设计往往只是应对交通流运行变化中产生的现实问题，“头痛医头，脚痛医脚”，缺乏系统性思维方法的指导，不能从宏观层面系统性地看待问题。

从目前研究的交叉口交通组织优化设计理论[1][2][3]来看，技术方法不断在更新，大数据、仿真技术应用较为广泛，但优化设计的工作流程仍较传统，多倾向于“实地调查获取数据→现状问题诊断→设计方案→评价”的工作过程，大局意识难以体现，缺乏系统性思维方法的指导。交通组织优化设计工作应该发散思维、灵活应对交通流变化，也应做到系统、科学、合理。本文以提高交通组织优化设计的工作效率和准确性为目标，对典型十字路口交通组织优化设计的工作流程进行了设计，体现了从宏观到微观的系统性逻辑思路，主要包含概略设计和详细设计两个阶段，概略设计主要是从宏观层面确定交叉口优化改进的方向，详细设计主要是从微观层面明确交叉口精细化设计的具体方案。按照该设计思路，运用道路交通组织与控制基本理论和方法，利用VISSIM仿真手段，以某市法院路口为例，提出了包括交叉口渠化设计、信号配时设计、出入口控制等综合性改善措施和方案，并验证了设计方案的有效性。

一、设计的工作思路

（一）设计内容

1.概略设计。概略设计主要是提出交叉口优化设计的思路方向，可以有若干个概略设计方案，通过综合比较，最终确定一个最优方案。内容包括交叉口渠化设计、信号控制设计，并确定设计指标。进行该阶段设计时要优先考虑行人、公共交通、和非机动车交通。

2.详细设计。详细设计是在概略设计的指导下，精细化设计优化方案。主要包括：行人过街详细设计、交叉口渠化详细设计、信号配时详细设计、出入口控制详细设计等。行人过街详细设计包含行人过街交通组织方式、行人过街设施设计、行人过街信号配时设计等内容，交叉口渠化详细设计包含各进口车道划分、渠化岛设计、交通流组织方式、配套管理设施设计等内容，信号配时详细设计包含相位相序设计、信号配时方案设计等内容，出入口控制详细设计主要包含邻近交叉口的出入口控制方式、出入口交通流线设计等内容。

（二）设计原则

交叉口交通组织设计的目的是为了促进交叉口道路交通条件、交通运行方式与交通流特征及需求相适应，以推动道路交通有序安全运行。依据《城市道路交叉口规划规范（GB 50647—2011）》《城市道路交通组织设计规范（GB/T36670—2018）》等相关规范[4][5]，针对典型十字路口的交通组织优化设计，需要遵循以下原则：1.充分保障各类交通流有序流动，适应交通流特征及需求；2.合理利用道路设施空间；3.明确不同交通流的行驶轨迹；4.实现不同交通流分离，减少混合运行和互相干扰；5.饱和度均匀。

（三）设计的工作流程

首先，要在设计对象路口开展实地调查，获取道路基础结构、交通量、信号配时等基本数据，并通过定性与定量相结合的方法分析交叉口现状存在的问题。其次，运用交叉口交通组织相关理论对交叉口进行概略设计，主要包含交叉口渠化与信号配时两个方面。然后，在概略设计方案的指导下，对交叉口进行详细设计，具体包含行人过街、车道渠化、信号配时、出入口控制等内容。最后，对设计方案进行效果评价，以验证所提交通组织优化设计方案的有效性。具体工作流程见图1。

图1 设计的工作流程

二、某市法院路口现状分析

某市法院路口位于某市中心地段，由主干道龙透关路、酒城大道与次干道丹霞路、怡景路交汇而成，毗邻法院、政务服务中心、大型超市、公园等，对于整个城市的交通运行有很大的影响。

（一）道路几何结构

某市法院路口道路情况良好，但受到道路资源的限制，各对向进口道均呈现不对称特征。具体道路几何结构数据如表1所示，交叉口渠化现状如图2所示。

表1 道路几何结构数据

图2 某市法院路口现状渠化示意

龙透关路进口：对向车流使用中央护栏分隔，以减少对向行驶车辆的干扰，降低行车风险。且法院出入口正门口设置开口，使车辆能够不驶入交叉口就可以实现提前掉头，但掉头的车辆以及进出法院车辆对该进口道排队车辆造成极大的影响，有交通拥堵的现象。进口处利用道路几何条件渠化出一条右转专用车道，车道宽度为6m。进口左侧专用车道为两条，展宽段长度为47m，展宽渐变段长度为21.2m，减小了左转车辆的排队长度。

酒城大道进口：对向车流使用中央绿化带分隔，并在距离进口道停止线49m处截断设置掉头，增强了城市道路环境的美观，也避免了对向车流的干扰。人行横道约15.5m处施划有行人安全区的标线，安全区长度为8m，宽度是2.8m，未有防护措施。

怡景路进口：未设置中央分隔设施。进口处利用道路几何条件渠化出一条右转专用车道，车道宽度为6m。左转专用车道设置有两条，且有一条直左车道，高峰时段左转车辆通行需求大，排队长。

丹霞路进口：进口处未设置中央分隔设施，至停止线35m处开始设置中央护栏进行分隔。进口处利用道路几何条件渠化出一条右转专用车道，车道宽度为6m。（因交通管控，在07:00—09:00与17:00—19:00这两个时间段，禁止直行，三条进口车道都用来作为左转车道。）

（二）交通量

研究时段选择应至少包含早高峰、平峰、晚高峰三个典型时段，本实例目的仅为展示研究过程，故只选择平峰和晚高峰两个时段展开描述。

交通量的数据采集，采用摄像为主、人工为辅的计数方法，得到法院路口平峰（10:00—11:00）和晚高峰（18:00—19:00）的交通量，根据《城市道路工程设计规范（CJJ37—2016）》[6]中的相关规定，实地观测采集的分车型交通量数据应换算为当量交通量。换算系数见表2。

表2 各种车辆对标准车的换算系数

通过数据整理，得到交叉口各时段交通流量统计表如表3 所示，晚高峰流量流向图如图3所示。

表3 各时段进口道交通流量统计（单位：pcu/h）

图3 晚高峰流量流向

（三）信号配时

法院路口现状的平峰、晚高峰信号配时方案不同，但均采用四相位控制方式。具体信号配时方案如表4、表5所示。

1.平峰（10:00—11:00）

表4 平峰相位

2.晚高峰（18:00—19:00）

表5 晚高峰相位

（四）VISSIM现状仿真评价

本文以《道路通行能力手册》（HCM2010）[7]中提出的车辆平均延误和服务水平关系表作为评价依据，将通过VISSIM仿真软件模拟输出的平均停车延误数据作为基础，对照标准分析出各个进口道的服务水平。信号控制交叉口服务水平分级标准如表6所示，交叉口各进口道服务水平评定结果如表7所示。

表6 信号控制交叉口服务水平分级标准

表7 交叉口服务水平评定结果

（五）现状问题诊断

综合上述数据图表，结合实地调查结果分析，研究路口目前存在主要问题如下：

1.实地调查发现，法院路口在转角位置设置有分隔车流的导流标线，并作为行人驻足等待的行人等待区，在人行横道上施划有供行人二次过街的安全区标线，但未有安全防护设施，且行人过街与左转车流存在冲突，行人过街安全得不到保障，也影响左转车流的通行效率。

2.晚高峰时，各个进口都有不同的拥堵情况，主干道龙透关路进口道和酒城大道进口道直行车辆排队长度大，拥堵严重。次干道怡景路进口道左转车辆排队长度大，车辆等待通过交叉口的时间基本大于两个信号周期。怡景路进口道拥堵情况见图4。

图4 怡景路进口道拥堵情况

3.法院出入口正门口设置开口后，车辆能够不驶入交叉口就可以实现提前掉头，且方便了法院车辆出入。法院出入车辆和掉头车辆极大地影响了龙透关路进出口道的直行车辆，造成了路段的严重拥堵。另外，行人利用开口随意横穿马路，存在安全隐患。

4.信号配时方面，龙透关路进口道和酒城大道进口道左转转向比例均低于其他转向比例，车辆在一个信号周期内均能通过，但由于对向车流不对称，造成车道有4～5秒的空放现象，造成信号配时上的浪费。

三、某市法院路口交通组织优化设计

（一）概略设计

1.交叉口渠化设计。（1）怡景路进出口道设计。怡景路进口道主要在晚高峰时左转车流量最大，且每信号周期左转车平均到达约23辆，远大于2条专用左转车道的设置条件，现状设置的2条专用左转车道、1条直左共用车道也满足不了左转需求。受道路条件限制，也难以进一步展宽该进口道，因此，考虑在法院路口怡景路进口道设置“借道左转”[8]，充分利用出口道空闲的空间资源，以提高交叉口左转通行能力。（2）龙透关路进出口道设计。从现状问题诊断来看，该进口道主要考虑解决法院出入口对进口道的影响问题，关闭法院开口能够大大增加该进口道的通行效率，关闭开口的同时，也应合理设计进出法院车辆的通行路线。另外，怡景路进口道增加左转车道后，龙透关路出口车道数应与之匹配。因此，该进口道车道功能应重新划分。

2.交叉口信号配时设计。通过实地观察，且利用VISSIM仿真输出参数可知，交叉口当前的信号配时不合理，主干道车流量因为不对称存在4～5秒的空放，高峰时段次干道也因为左转车流量过大且绿灯时间短，不能在一个信号周期内完成左转。另外，行人过街与左转车流存在冲突，既有安全隐患，也影响了左转车流的通行效率。因此，考虑行人二次过街的组织方式重新设计该路口的信号配时方案。

（二）详细设计

1.行人过街安全岛设计。安全岛基本设置形式有地面标线式、栅栏式、台式三种，为保障行人通行安全，法院路口的行人过街安全岛建议采用混合型，即：两端是台式，既能为行人提供驻足地，又能设置人行横道信号灯，还能对行人起到一定的防护作用；中间是梭状，可以供非机动车和行人通行，也能在下雨天排水，避免积水影响通行，还能为特殊人群提供便利；安全岛的长度与人行横道宽度同宽；同时，在两端台子周围设置由反光材料做成的护栏，确保在光线不足的条件下，提醒驾驶员注意过街行人[9]。设置安全岛是为了帮助行人养成“二次过街”的习惯，先进入安全岛驻足观察，绿灯时间充裕则继续通过，绿灯时间不足则等待下一次绿灯时间通过。安全岛的简易形式如图5所示。

图5 行人过街安全道简易形式

2.交叉口渠化设计

图6 法院路口渠化设计

（1）实体交通岛设置。根据《城市道路交叉口规划规范（GB 50647—2011）》的规定，交叉口内各流向交通流行驶轨迹所需空间之外的面积，宜构筑标线交通岛或实体交通岛。实体交通岛的面积不小于7.0m2，且交通岛间导流车道的宽度宜以车辆通过交叉口的需要确定。转角交通岛兼作行人及非机动车过街安全岛时，不包括岛端及尖角标线部分的岛面积应满足行人与非机动车待行的需求，不应小于20m2。通过实地调查数据得知，法院路口四个行人等待区的面积都大于20m2，且行人等待区边缘与道路边缘之间的右转专用车道宽度为6m，满足各类型车辆右转通行需求。因此，可以将交叉口内部的导流标线区域改建为实体交通岛，既有效保障行人通行安全又规范车辆的行驶轨迹。改建后的示意图见图6。

（2）怡景路进口“借道左转”设计。为缓解怡景路进口左转压力大的问题，经调研怡景路进口符合设置“借道左转”的基本条件，设置方案如下：由于丹霞路进口道实行限制直行的控制方式，怡景路出口道的车流主要来源于酒城大道左转车流和龙透关路右转车流，车流量较小，因此，借用怡景路出口道靠近道路中心线内侧车道设置为逆向可变车道，转换过渡时间为早晚高峰（7:30—9:00、17:00—19:00）。配套的在怡景路道路中央设置中心护栏，从怡景路段向外延伸处设置开口，引导左转车流进入潮汐车道。具体优化设计图如图6所示。

（3）龙透关路进出口道设计。龙透关路进口道晚高峰每信号周期左转车平均到达约8辆，应设置左转专用车道，接近设置两条左转专用车道的条件[10]。前文所述将怡景路出口道靠道路中心线内侧车道改建为逆向可变车道后，上游同一相位流入龙透关路出口道的车流股数有4条，而龙透关路出口只有三条车道，因此，为保障交通流的有序流动，应缩减一条左转专用车道，增加出口车道数，车道宽度不变，适应交叉口交通流特点。优化设计图见图6。

3.交叉口信号配时设计。本文主要在交叉口渠化设计的基础上，运用Webster算法，进行信号配时设计。

（1）平峰（10:00—11:00）。为避免行人过街与左转车流的冲突，缩减行人过街清空时间，设置了行人二次过街的交通组织方式，如图7所示：

图7 平峰机动车信号灯与行人信号灯相位相序示意

根据《城市道路交叉口规划规范》（GB50647—2011），行人过街步速按1.0m/s 计算，按照Webster信号配时算法的思路，信号配时结果如图8所示：

图8 平峰机动车信号灯、行人信号灯信号配时

现状的配时方案中，在行人信号灯1、2、3、4处都需要等待83s的时间，而优化之后只有行人信号灯1、4处需要等待69s的时间，整体的行人过街等待时间有所缩减，行人通行效率得到了提高。

（2）晚高峰（18:00—19:00）。同理，晚高峰信号配时方案如图9、10所示：

图9 晚高峰机动车信号灯与行人信号灯相位示意

图10 晚高峰机动车信号灯、行人信号灯信号配时

晚高峰现状南北方向行人过街时，在行人信号灯1、2、3、4处都需要等待88s的时间，而优化之后只有行人信号灯3处需要等待88s的时间，整体的行人过街等待时间有所缩减，行人通行效率得到了提高。

4.交叉口邻近出入口控制。平峰由于交通量小，法院出入口对龙透关路进口道影响不大，但晚高峰进出法院车辆和掉头车辆对龙透关路进口车流造成的影响大，且开口后，法院上班人群为节省时间横穿马路，行人过街危险系数增大，因此，关闭开口是最有利的措施。法院出入车辆的左转需求和龙透关路车辆的掉头需求可以通过绕行方式实现，即车流通过龙透关路右转专用车道行驶至怡景路，在怡景路段末掉头，跟随怡景路左转车流实现左转需求。出入口车辆的流线图如图11所示。①为中级法院“左出”车辆的流线图，②为中级法院“左进”车辆的流线图。

图11 出入口车辆流线

（三）设计方案效果评价

主要运用VISSIM 仿真手段，输出交通流运行相关指标，与现状进行对比，以分析设计方案的效果。

表8 优化后交叉口服务水平评定结果

表9 服务水平提升前后对比

从车辆平均延误指标可以看出，交叉口各进口道服务水平有所改善，消除E 级服务水平的进口道。平峰时段交叉口的通行效益略有下降，但空放现象、行人过街安全性得到改善。晚高峰时段交叉口的通行效益提升明显，整个交叉口的服务水平提升到了C级。

四、结论

从概略设计到详细设计的工作流程是先宏观再微观的系统性研究方法的具体体现，在应用中应尤其注意概略设计思路的方向性掌控，概略设计应由经验丰富的交通管理专业技术团队集体研讨形成，再来指导详细设计，以提高工作效率。具有主干道特征的典型十字路口因其在城市道路网中的重要性，均应按本文的工作流程开展交通组织优化设计工作，两条支路相交的十字路口可以综合考虑路口的重要程度和人力资源情况，选择性的开展概略设计工作。