道路交叉口非机动车左转通行交通组织设计方法

黄晓磊 杨林山 邱猛 张卫华

摘 要：道路交叉口内非机动车左转涉及交通安全和通行效率等问题，从空间设计的角度分析了慢行共板道路、机非同行道路、设置右转渠化岛及前置非机动车待行区四种不同交叉口形式的非机动车左转通行交通组织模式及其适用性。以四相位信号控制交叉口为例，从通行效率、安全性等方面对不同交通组织方法应用效果进行比较分析，研究表明，针对交叉口行人、非机动车流量以及交叉口空间大小的不同，非机动车左转过街应选择不同的交通组织模式。

关键词：非机动车左转；机非冲突；交通组织；资源优化

Design method for left-turn traffic organization of non-motor vehicles at road intersections

HUANG Xiaolei1，YANG Linshan1， QIU Meng2，ZHANG Weihua2

（1. Traffic Police Division of Huainan Public Security Bureau， Huainan232000，China； 2. School of Automotive and Traffic Engineering， Hefei University of Technology， Hefei230009，China）

Abstract： Turning left of non-motor vehicles at road intersections involves traffic safety and traffic efficiency. From the perspective of spatial design， this paper analyzes the traffic organization modes and their applicability of four different types of intersections： slow-moving common-board roads， motor vehicle and non-motor vehicle parallel road， set right turn canal and front non-motor vehicle waiting areas. Taking four-phase signal-controlled intersection as an example， the application effects of different traffic organization methods are compared and analyzed from the aspects of traffic efficiency and safety. The research shows that according to the different pedestrian， non-motorized vehicle flow and size of the intersection， the non-motorized vehicle should choose different traffic organization modes to turn left and cross the street.

Keywords： Non-motor vehicle turn left；conflict of vehicles and non-motor vehicles；traffic organization；resource optimization

信号灯控制交叉口是城市道路中最为常见的交通组织管理形式，也是城市道路交通流汇集、分流、混杂的瓶颈之处。随着城市交通拥堵及低碳绿色出行方式的倡导，非机动车出行比例大幅增加，致使交叉口非机动车通行能力不能满足实际通行需求，大量非机动车无规则通行，造成交叉口机非冲突严重，大大降低机动车通行效率，进一步加剧车辆排队拥堵，进而影响整个区域交通。

道路交叉口作为城市路网中机动车与行人及非机动车“争夺”通行权的重要区域，在该区域发生的人车干扰与冲突是影响其交通安全和通行效率的重要因素，尤其是交叉口左转非机动车流因其通过距离长、流线复杂、与机动车流冲突点多、冲突严重，对交叉口的运行状态具有重要影响。而针对非机动车左转过街已有的多种组织方法及其适用条件模糊，相互之间缺乏系统比較。因此对信号控制交叉口非机动车左转交通运行特征和交通组织方法及适用性进行深入研究可以为交通管理和交通设计提供一定的理论依据，具有重要的现实意义。

1道路交叉口非机动车交通流特征分析

1.1 非机动车交通流过街运行特征

与机动车交通流相比，非机动车在骑行时具有以下特征：

（1）不稳定性。由于非机动车轮胎与地面接触面积仅为30-50cm2，骑车人须随时调整重心以维持运动中的平衡。因此非机动车在静态时无法稳定直立必须用脚撑架住或由骑车人用脚撑立[1]。当非机动车运行时人车合成系统的中心将升高，不及时自我调整将会失去平衡。

（2）成群性。非机动车在行驶时一般不像机动车那样有规则的纵向行驶，而是一队一队成群的前进[2]，特别是在交叉口，由于受到信号灯的影响，红灯期间到达的非机动车，在绿灯开启时刻会成群地涌进交叉口内形成了非机动车群。

（3）多变性。非机动车骑行过程中随机性较大，其速度、方向、运行轨迹常常发生变化。在交叉口处常常存在一些骑车人在骑行时脱离原先的群体，偏离运行轨迹，单独行驶，而部分非机动车骑行者则加速插入群体中，车流中出现你追我赶的局面。

（4）遵章性差。非机动车骑行者在通过交叉口时存着寻求近路和间隙的心态，在信号交叉口若无人监管经常会出现闯红灯和抢行的违章现象。

1.2 非机动车过街排队等待特征

非机动车左转排队等待特征与其流量大小有密切关系，具体表现为：平峰时期，多数停在停车线后，只有少数越过停车线停车；高峰时期，由于非机动车到达比较密集，此时非机动车相较机动车没有明确的车道划分以及穿插骑行的灵活性，后到达车辆容易绕过前车进行停车，从而产生交叉口内部范围的“梯形停车”和“扇形停车”[3]。这种类型的停车严重影响了机动车的通行，降低了机动车在交叉口内的通行效率。

基于上述特征分析，对交叉口区域非机动车左转交通组织与管理进行研究具有现实意义，文中重点对信号控制交叉口内非机动车左转交通组织设计方法及其适应性进行探讨。

2道路交叉口非机动车左转交通设计方法及其特征分析

2.1 非机动车随行人通行的交通组织设计

2.1.1设置右转渠化岛的非机动车交通组织设计

设置右转渠化岛的交叉口，非机动车左转采取二次过街方式，将非机动车和行人看作一体的交通流，在同一绿灯相位左转的非机动车和行人共同过街[4]。如图1所示，黄色虚线表示非机动车在这种左转过街模式下的骑行轨迹，如图1所示，当南北方向绿灯亮时左转非机动车随直行非机动车运行至对面的渠化岛内，待东西方向绿灯亮时再通过完成左转过街，整个过程经过3个渠化岛。

（1）优势分析

① 车辆右转提前。右转车辆提前转弯，不需要通过交叉口转弯。

② 等候时间减少。行人与非机动车在通过较大交叉口时等候红灯的时间减少，过街安全得到进一步保障。

③ 空间资源优化。交叉口内交通设施可全部置于渠化岛内，通过实体岛种植低矮绿化，提高了交叉口的景观效果以及交通设施的可视性。

（2）存在问题分析

① 等候空间限制。非机动车在通过交通岛过街时，不可避免会遇到红灯或者多相位禁行的情况，岛内可供行人与非机动车等候区域大小直接影响到交叉口相交道路行人与非机动车的通行是否顺畅。如果等候区内面积不足，最直接影响的就是相交道路绿灯相位通行的非机动车及行人。

② 适应性较差。对交通需求动态变化的适应性较差，尤其是涉及右转车道调整时改造成本高。

③ 右转车速较高。右转半径较大、右转车速度较高，容易与行人和直行非机动车产生冲突，右转车道可靠性较低[5]。

（3）适用条件

设置右转渠化岛的交叉口内非机动车二次过街模式适用于相交道路红线宽度较宽，道路等级高且行人及非机动车较少的交叉口，一般设置在城市外部环线及大型车辆右转需求大的道路。

2.1.2不设置右转渠化岛的慢行共板交通组织设计

不设置右转渠化岛的交叉口非机动车左转也同样采取二次过街方式。如图2所示，黄色虚线表示非机动车在这种左转过街模式下的骑行轨迹，当南北方向绿灯亮时位于等候区的左转非机动车随直行非机动车运行至对面的待行区内，待东西方向的绿灯亮时再通过交叉口完成左转过街。

（1）优势分析

① 减少交通冲突。消除了左转非机动车与机动车之间的干扰，提高非机动车及机动车通过交叉口的运行速度与通行能力。减少交叉口内部干扰，规范交叉口通行秩序，确保人、机、非路权明确，降低非机动车与机动车碰撞事故的发生率，安全性较高。

② 节约空间资源。采用慢行共板可以使行人与非机动车在有限的空间里互相利用，大多数情况下可以相互调剂、补充，在有限的红线宽度内可以节约空间资源。

③ 安全性能较高。交口右转弯路缘石采用实体岛隔离（人行横道线处断开），防止交叉口范围行人与非机动车随意穿越道路，提高安全性的同时增加了景观效果。右转半径较小，车辆右转时需要减速通行，安全性较高且右转车待行区空间感清晰。

④降低管理难度。机非隔离绿化带可保证机非分离，消除混合交通流之间的相互干扰，减少放行管理的难度。通过合理优化信号配时、加强机非控制信号协调使交叉口完全能够清空， 避免尾部行驶非机动车影响到机动车的通行，因此交叉口管理难度降低。

（2）存在问题分析

① 影响步行安全。非机动车车速快，最高可达20～30km/h，而且刹车性能上还存在一定的问题。在交叉口行人和非机动车共用的区域，行人路权可能受损，行人与非机动车产生交织时行人需小心行走，提防非機动车的冲撞，影响步行交通的安全性及舒适性。

② 增加过街时间。在多相位放行的交叉口，非机动车二次过街需要等候两次红绿灯，停车次数与过街时间相对于一次过街都有所增长。

③ 影响右转非机车通行。非机动车较多时，排队车辆的尾部可能将整个待行区占满，与右转非机动车相互干扰，容易降低右转非机动车的通行能力。

（3）适用条件

不设置右转渠化岛的交叉口慢行共板模式适用于左转弯非机动流量较低、道路沿线商业用地较小且道路交叉口空间较大、机动车流量较大的交叉口。

2.2 非机动车随机动车通行的交通组织设计方法

2.2.1非机动与机动车同步左转的交通组织设计

非机动车随行人通行的交通组织是我国目前最常见的交叉口非机动车通行管理模式，但在实际情况下也采用非机动车与机动车同步左转的交通组织，就是将非机动车和机动车看作一体化的交通流，将左转的非机动车从交叉口进口道的非机动车群中分离出来并利用机动车的左转相位通行，即交叉口的左转非机动车与机动车以相同方式过街，如图3所示。机非同步左转根据《道路交通安全法实施条例》，左转的非机动车须让直行车辆和行人优先通行，向左转弯时须靠交叉口中心点的右侧转弯。由于我国的交通环境复杂，交叉口存在差异，同时各类交通参与者的交通特性不同，因此下面对非机动车与机动车同步左转的交通组织特点进行分析。

（1）优势分析

① 符合驾驶习惯。同步左转的交通组织设计使得左转非机动车流一次性通过交叉口，较符合骑行者的实际骑行习惯和心理期望。

② 减少车辆干扰。左转机动车和非机动车在同一相位各行其道相互间没有干扰。

③ 方便通行管理。因为左转非机动车没有单独的左转信号灯，按照机动车左转信号灯行驶，便于交通部门对交叉口车辆通行的管理。

（2）存在问题分析

① 右转通行受限。左转非机动车与本向、对向的右转机动车流都存在冲突干扰，降低了交叉口右转机动车通行能力并存在一定的安全隐患。

② 容纳空间较小。当交叉口进口道的非机动车流量比较大时，左转非机动车和直行非机动车相互混合排队，可能会使得非机动车通行时出现混乱，导致延误。

③ 增加行人过街时间。由于同步左转的交通组织设计使得人行横道向交叉口内收缩，其起点和终点均在右转弯路沿石上，相比于路段上的人行横道，行人过街距离增长。在同样行人步速的情况下，其过街时间也相应增加。

④ 依赖信号控制。同步左转的交通组织设计比较依赖信号控制，同时须采用对称放行模式，避免左转非机动车与直行机动车产生冲突，因此需对交叉口的信号配时方案进行优化。

（3）适用条件

非机动与机动车同步左转的交通组织设计适用于左转非机动车流量较大、道路沿线商业用地较小、交叉口空间较大且独立设置左转相位的交叉口。

2.2.2前置非机动车待行区交通组织设计

由于目前的国家标准中并未有非机动车左转待行区的设置标准，参考《道路交通标志标线》[6]中机动车左转的设置标准以及国外的设置形式，可以将非机动车待行区根据设置位置分为两种形式。一种是前置非机动车待行区，将待行区设置在人行横道前面，非机动车通过人行横道进入待行区。另一种是将停车线后退4-5m，在机动车和非机动车道前设置非机动车待行区[7]。由于我国大多数城市道路交叉口采用的是前置非机动车待行区形式，因此只对前置非机动车待行区的交通组织设计进行分析。

为尽量扩大待行区面积，非机动车待行区一般布置在左转和直行车道前方。前置非机动车待行区一般对信号相位有所要求，为减少与对向车辆的冲突，支路进口道相位应采取单口放行的模式。非机动车待行区是在启动进口道单放相位前引导左转和直行非机动车至待行区等候，等单放相位启动后，左转和直行的非机动车凭借其启动速度快、位置靠前等优势，可先于机动车驶入交叉口，减少机非冲突。这种设置非机动车左转形式是从时间角度分离左转非机动车和机动车车流的一种非机动车左转交通组织设计方法。

如图4所示，在常见的四相位信号控制交叉口上（支路相位应采取单口放的模式），在交叉口设置有非机动车待行区时的非机动车行驶轨迹如图中黄色虚线所示，当单口放相位启动前，左转非机动车驶入交叉口非机动车待行区进行等候，单口放相位启动后向出口道行驶完成过街行为。

（1）优势分析

① 优先通行。该方法赋予了非机动车较大的优先权，提升道路通行安全性，符合非机动车驾驶人希望快速通过交叉口的预期，能满足骑行者靠前排队的意愿，总体上各类车辆较为有序，绿灯期间待行区车辆能较快回到非机动车道，对机动车的阻滞干扰较小，可以有效疏导交叉口待行区车辆通行，保障非机动车的人车安全。

② 缩短距离。待行区可以有效将交叉口过街距离缩短1/4以上并且同时通行提升非机动车的通行效率，车辆之间受到较小干扰且能更快地通过交叉口。

③ 减少冲突。减少绿灯期间与右转车流的交叉，将部分甚至全部非机动车引导至待行区内，减少非机动车与右转车流的交叉，能减少抢行现象的发生。

（2）存在问题分析

① 人非冲突。非机动车待行区增大非机动车与过路行人的冲突，主要表现在红灯亮时，非机动车通过斑马线进入待行区，与正处于行人放行相位的行人发生冲突。

② 快慢混合。如果非机动车流非常大，待行区内停满情况下，后续车辆占用行人斑马线区域停车同样影响行人的正常通行，不间断的非机动车流产生可穿越间隙的概率大大减小，导致机动车的延误增加，部分非机动车启动较慢夹在机动车流中增加安全隐患[8]。

（3）適用条件

适用于路面宽度较窄的次干路、支路交叉口，次干路、支路非机动车道宽度不足2m或者无非机动车道、机非混行、非机动车流量不是很大的交叉口，且信号灯相位采取的是单口直行和左转同时放行的模式。

3道路交叉口非机动车左转不同交通组织方法的比较分析

为合理比较不同道路交叉口非机动车左转模式的应用效果，针对慢行共板道路、机非同行道路、设置右转渠化岛三种道路交叉口，按照道路设计的一般模式，以50米道路红线为统一标准进行通行效率、舒适性以及空间利用率等方面的分析，具体断面情况如图5所示。

3.1 非机动车左转通行效率比较

3.1.1过街距离比较

图6为三种道路交叉口的设置形式，通过分段计算得到非机动车左转过街距离分别为80m、88m、61m。

3.1.2过街时间及停车次数比较

为有效比较三种交叉口非机动车左转模式的通行效率区别（假设全部为电动自行车），对车辆在交叉口的运行速度特征和交叉口几何参数进行分析。

（1）信号控制交叉口绿灯放行时，通行的非机动车做匀加速直线运动至离开交叉口后匀速直线运动，按照运动学分析，则有：

式中：S为非机动车的加速通行距离，单位m；v0为非机动车的初速度，单位m/s；a为非机动车的加速度，单位m/s2；t为加速阶段的时间，单位s。

（2）电动非机动车的速度一般为20-30km/ h，因此行驶速度取25km/h（v=6.95m/s），一般电动非机动车加速度a=1.73 m/s2 [9]，从静止状态加速至6.95m/s的时间为t=4s，加速阶段的骑行距离S=14m。

（3）信号控制为四相位，每个相位时间30s，中央驻足区有二次过街红绿灯，非机动车出发时为该方向绿灯亮起时的第一辆车。

按照以上分析和给定的条件，假设不同方式左转过街的车辆到达起点处的时间为刚亮绿灯的同一时刻，以南进口左转非机动车过街为例，南北直行相位刚启动时分别对三种交叉口非机动车左转模式下的非机动车左转过街时间及停车次数进行比较分析，其中过街时间包括起点等待时间以及实际行驶时间。

① 慢行共板交叉口

如图7所示，慢行共板交叉口LAB=49m，LBC=LCD=15.5m。南北直行绿灯开始时根据公式（1）可知左转的非机动车先加速14m以6.95m/s的速度匀速行驶21m后再减速14m到达B点，此路段内骑行时间为t骑AB=4+21÷6.95+4=11.02s，等候时间t等B= 30﹣11.02=18.98s，在B点停车1次。南北左转绿灯开始时非机动车利用行人二次过街红绿灯到达C点，非机动车先加速7.75m后减速7.75m，此路段骑行时间为t骑BC=6s，等候时间为t等C= 30-6=24s，在C点停车1次。东西直行绿灯开始时非机动车先加速14m以6.95m/s的速度匀速行驶1.5m后到达D点，t骑CD=4+1.5÷6.95=4.22s，t等D=0s。故左转非机动车过街骑行时间t骑=t骑AB+ t骑BC+ t骑CD=11.02+6+4.22=21.24s，等候时间t等=t等B+ t等C+ t等D =18.98+24+0=42.98s，总的时间t总= t骑+t等=21.24+42.98=64.22s，停车次数n=2。

② 右转渠化岛交叉口

如图8所示，右转渠化岛交叉口LAB=49m，LBC=10m，LCD=29m。南北直行绿灯开始时根据公式（1）可知左转的非机动车先加速14m以6.95m/s的速度匀速行驶21m后再减速14m到达B点，此路段内骑行时间为t骑AB=4+21÷6.95+4=11.02s，等候时间t等B= 30-11.02=18.98s，在B点停车1次。南北左转绿灯开始时非机动车利用行人二次过街红绿灯到达C点，非机动车先加速5后减速5m，此路段骑行时间为t骑BC=4.8s，等候时间为t等C= 30-4.8=25.2s，在C点停车1次。东西直行绿灯开始时，非机动车先加速14m以6.95m/s的速度匀速行驶15m后到达D点，t骑CD=4+15÷6.95=6.16s，t等D=0s。故左转非机动车过街骑行时间t骑=t骑AB+ t骑BC+ t骑CD=11.02+4.8+6.16=21.98s，等候时间t等=t等B+ t等C+ t等D =18.98+25.2+0=44.18s，总的时间t总= t骑+t等=21.98+44.18=66.16s，停车次数n=2。

③ 机非同行交叉口

如图9所示，机非同行交叉口LAB=61m，南北直行绿灯开始时，非机动车需要在A点停车1次，等待30s后南北左转绿灯启动，根据公式（1），非机动车加速14m后匀速行驶47m，匀速时间约6.76秒。故左转非机动车过街时间总时间为t骑=4+7=10.76s，t等总=30s，t总= t骑+t等=10.76+30=40.76s，停车次数n=1。

其它相位启动时计算方法类似，三种交叉口设置形式下非机动车左转过街时间及停车次数如表1所示。

对表1分析可知，机非同行交叉口非机动车左转的平均骑行时间、等候时间仅为右转渠化岛及慢行共板交叉口所需时间的一半左右，这也从一个侧面反映了部分非机动车出于便捷的原因不遵守交通法规、斜穿路口的现象。

3.2 非机动车左转安全性比较

以四相位控制交叉口为例，如图10所示，选取南进口道左转非机动车为研究对象，则慢行共板交叉口的左转非机动车与机动车会产生四次交通冲突，分別与南进口道右转机动车发生冲突，再与东进口道右转机动车发生两次冲突，最后和北进口道右转机动车发生冲突。右转渠化交叉口左转非机动车与机动车会发生两次交通冲突，分别与南进口道右转机动车发生冲突及北进口道右转机动车发生冲突。机非同行交叉口的左转非机动车与机动车会产生两次冲突，分别与南进口道的右转机动车和北进口道的右转机动车发生冲突。

图10 三种交叉口机动车右转冲突性分析

从交通安全的角度对上述三种非机动车左转交通组织进行对比，慢行共板交叉口右转半径较小（一般在15m左右），右转车辆因为离心力的作用，需要主动减速且右转车待行区空间感清晰，右转车辆驾驶员视线与非机动车驾驶员视线基本为45度夹角，便于驾驶员与骑行者之间互相观察，但非机动车在过街过程中产生的冲突数最大（4次），过街安全性一般。右转渠化岛交叉口右转半径较大（一般在25m左右），右转车速度较高，但非机动车在过街过程中产生的冲突数较少（2次），右转车辆驾驶员视线与非机动车驾驶员视线基本为90度夹角，驾驶员之间互相观察较方便，总体安全性可以得到保障，是一种较为安全地过街方式。机非同行交叉口非机动车与机动车产生的冲突数较少（2次），右转半径较小（一般在10m左右），右转车辆驾驶员视线与非机动车驾驶员视线小于45度夹角，驾驶员之间互相观察情况较差，相较而言，交通安全隐患大。

综合分析，右转机动车考虑行驶速度、驾驶员视角、转弯半径、待行区域等因素可知，慢行共板交叉口右转机动车的舒适性最好，右转渠化岛交叉口次之，机非同行交叉口较差。非机动车考虑冲突次数、驾驶员视角、右转机动车速度等因素可知，右转渠划岛交叉口左转非机动车的舒适性最好，慢行共板交叉口次之，机非同行交叉口的舒适性较差。

3.3 非机动车不同左转模式下交叉口空間适应性比较

如图11所示，三种交叉口面积依次是3082平方米、3966平方米、2720平方米，在道路空间有限的情况下采用机非同行交叉口最节约空间资源。此外由于道路周边土地利用以及特殊的历史和社会原因，交叉口的交通流量会发生变化，交叉口形式也会相应进行调整，因此在进行交叉口设计时，需要提高交叉口应对交通需求动态变化的适应性和灵活性，保证交叉口改造更简便易行[10]。

上述三种交叉口形式中，慢行共板及机非同行交叉口改造时只需调整车道功能即可，右转渠化岛交叉口需要对渠化岛进行破除并重新设计，尤其是涉及右转车道的调整，则改造难度进一步增加，改造成本相较于慢行共板和机非隔离交叉口较高。换言之，右转渠化岛交叉口适应性较差。

不同形式道路交叉口内非机动车左转过街交通组织方法比较结果如表2所示。

4结语

研究了信号交叉口内四种不同形式非机动车左转交通组织设计方法，对其安全性、通行效率和适应性进行了分析。研究表明，针对交叉口行人与非机动车流量以及交叉口空间大小的不同，非机动车左转可选择不同的交通组织方式，非机动车左转不同的交通组织模式在提高交叉口通行效率、减少交通冲突点、占用交叉口空间资源等方便具有不同的特点，在实际交通设计及交通管理中应因地制宜的进行选择。

参考文献

[1] 石臣鹏. 电动自行车交通现状分析及对策研究[D]. 重庆：重庆交通大学， 2007.

[2] 杨磊， 张成.自行车骑行行为研究[J]. 道路交通与安全， 2006， 006（008）： 4-6.

[3] 周畅. 混合非机动车交通流特性与骑行时空规划方法[D]. 合肥：合肥工业大学， 2019.

[4] 杨晓光， 杨静， 史玉茜. 信号控制交叉口左转非机动车过街模式适用性[J]. 城市交通， 2012， 10（04）： 65-77+18.

[5] 戈永刚. 城市交叉口交通岛设计浅谈[J] .宁波工程学院学报，2013， 12（25）：26-29

[6] GB 5768-2016， 道路交通标志和标线[S].

[7] 雷升龙.关于非机动车待行区的研究与应用[J].交通科技，2019， （04）： 105-108.

[8] 杨同祥. 平面交叉口左转交通流交通组织方法适应性研究[D]. 成都： 西南交通大学，2016.

[9] 韩宝睿， 马健霄， 仲小飞.电动自行车的交通特性研究[J].森林工程， 2008， （06）： 29-32+48.

[10] 张海雷. 信号控制交叉口转向交通设计适应性研究[D]. 上海：同济大学， 2008.