基于慢行交通的平面交叉口交通组织设计

吴志海 贺 禹 涂 宇

（1.长沙市轨道交通运营有限公司，湖南 长沙 410133；2.湖南交通工程学院，湖南 衡阳 421001）

0 引言

目前，我国在交叉口组织设计上偏向于整个路网的协调性，从而忽略了不同交通方式之间的协调性和慢行交通对交叉口交通流的影响，导致交通流相对混乱，各种交通流的道路权益分配不合理，交通流之间的冲突严重[1]。通过分析我国的道路使用情况，在我国大多数城市里，慢行交通的出行空间长期被机动车所霸占，慢行交通出行者的舒适感很差。而慢行交通作为未来最具潜力的出行方式，不仅有出行方便、花费低、强身健体等优点，还可以有效节约资源[2]。因此，慢行交通的出行需要得到充分重视。

该文对交叉口进行实地考察，分析了交叉口现存问题，再通过提出方案、设置设计和画出布局图来解决交叉口实际问题，利用一定的评价体系对衡阳市城区给予评价，并总结归纳现状存在问题，同时对问题进行研究和相关设计指引，对衡阳市城区交叉口慢行交通组织设计进行指导。

1 慢行交通的基本特征及主要问题

笔者对比慢行交通与其他各种交通出行方式的特征可知，慢行交通有低速、占地面积少、载人少、出行成本低、绿色环保等特点[3]，但是慢行交通也存在出行安全度低、容易与机动车发生冲突、影响交叉口通行效率以及难以管理等问题。该文将针对这些问题，提出切实可行的解决方案，使交叉口慢行交通与机动车的交通冲突减少、提高交叉口的通行效率以及交通安全等[4]。

目前我国的交叉口规划设计理论还不够完善，慢行交通流在交叉口处还存在许多问题有待解决。例如大多数城市进行城市道路规划设计时，没有考虑到慢行交通出行的需求，使多数道路上非机动车道数量严重不足，人行道的设置离交叉口太远，在行人流量较大的交叉口处，没有加强对行人和非机动车之间的隔离，甚至有些交叉口还缺少设置行人过街信号灯，又或是红绿灯的设置时长不合理，这些都极易引发交通事故[5]。

2 交叉口概况及存在问题

该文以衡阳市雁峰区蒸阳南路-衡州大道交叉口作为主要的研究对向，对其自身的几何特征、信号配时以及交通量进行分析，并提出改进建议、画出改进后布局图。

2.1 交叉口概况

蒸阳南路-衡州大道交叉口位于衡阳市南北主干道蒸阳南路和东西主干道衡州大道的交汇处。该交叉口周围学校社区众多，诸如交叉口以南的衡阳市商业技工学校、衡阳市第五中学、以东的新家名居社区、以北的首峰小区、雁峰区中南路小学等。除此之外，蒸阳南路-衡州大道交叉口四周店铺林立，其位置示意图如图 1所示。

图1 蒸阳南路-衡州大道交叉口示意图

由图1可知，该交叉口不是一个完全对称的十字交叉口，东西方向和南北方向均为主干路。交叉口东西方向和南北均有8个车道，北面、西面、南面均设置5个进道口、3个出道口，东面有4个进道口和4个出道口，进、出口道外侧设置有非机动车道。

从该交叉口的卫星图上来看，该交叉口不是一个完全对称的十字交叉口，东西方向和南北方向均为主干路。交叉口东西方向和南北均有8个车道，北面、西面、南面均设置有5个进道口、3个出道口，东面有4个进道口和4个出道口，进、出口道外侧设置有非机动车道。

2.2 交叉口信号相位方案及配时

2.2.1 现有信号相位

蒸阳南路-衡州大道交叉口一共设有3组信号相位如图2所示。

图2 交叉口现状信号相位图

现有信号配时方案。根据现场调查所得出蒸阳南路-衡州大道交叉口设有三相位红绿灯，总周期时长是158s。东西方向直行绿灯72s，红灯83s；东西左转绿灯62s，红灯93s；南北直行绿灯28s，红灯127s，南北左转绿灯48s，红灯110s。交叉口信号配时示意图如图3所示。

图3 交叉口现有信号配时示意图

2.3 交通需求

在实地调查中，会遇到各类不同的车辆，如果不加换算将导致不便于统计以及计算量巨大等弊端，所以为了方便统计与计算，将其他车辆换算成数量最多的当量小汽车量进行计算[6]。各车辆类型的量小汽车换算系数如表1所示。

表1 量小汽车换算系数

在对蒸阳南路-衡州大道交叉口进行实地调查中，该文每10min统计一次各方向的交通量，得出表2交通流量记录表。

表2 蒸阳南路-衡州大道交叉口的交通流量表

根据车辆换算系数获得蒸阳南路-衡州大道交叉口各方向的交通流量，最后通过对不同方位进行实地拍照，同时结合绘图软件，得出图4交叉口现状布局图。

图4 交叉口现状布局图

2.4 问题分析

笔者对蒸阳南路-衡州大道交叉口的概况、信号相位方案及配时与交通需求的分析，总结出该交叉口的问题：1）交叉口存在非机动车与机动车冲突严重的现象，尤其是机动车不受交规造成的交通冲突较多，严重影响了机动车的正常行驶。2）交叉口处行人存在闯红灯、无视交通信号灯等现象，据观察，闯红灯与无视信号灯的主要群体是中老年人。3）交叉口个别方向车道存在排队长度过长的问题，导致处在后面的机动车驾驶人员须等2次红灯，以至于他们会选择加速通过交叉口，这样严重影响了交叉口的通行安全，形成了一个恶性循环。4）交叉口处的行人过街绿灯信号时长过段，导致许多行人在红灯亮起时还无法过街，使机动车延误增加，导致交叉口内部交通运行秩序混乱。

3 交叉口优化改进方案

3.1 信号配时优化设计

3.1.1 相位方案

蒸阳南路-衡州大道交叉口现存的信号相位存在许多的弊端，例如周期时长过长、时间不能充分利用等问题[7]，因此，对现状交叉口的相位方案优化为南北进口设置左转专用相位，同时放行南北方向的左转直行车，如图 5所示。

图5 交叉口信号相位优化方案图

3.1.2 信号配时

对交叉口来说，其通行效率与多方面因素有关，其中一点就是交叉口的信号配时，不同交叉口的信号配时也各不相同，要想使一个交叉口的通行效率达到最佳，必须要有与之匹配的最佳信号配时方案[8]。该文主要介绍并运用国内的等效交通量法来计算交叉口信号配时方案。

3.1.2.1 等效交通量

式中：Ve—等效交通量（辆/h），直行；V—交叉口进口实际交通量（辆/h）；H—公交车、货车车辆数（辆/h）；L—左转车辆数（辆/h）；n—进口有效车道数。

由公式（1）得

3.1.2.2 信号周期

式中：T—信号周期（s）；P—相位数。

由公式（2），可得采用等效交通量法时的信号周期

3.1.2.3 绿灯时间

式中：tg—总有效绿灯时间（s）；D—相位数；th—黄灯时间（s）；tq—全红灯时间（s）；t—各相位有效绿灯时间（s）。

取周期T=85s，黄灯时间取3s不变并新增全红时间1s，用以解决各个方向的交通冲突，为交叉口创造清空时间，由公式（3）所得总有效绿灯时间。由公式（4）所得各相位有效绿灯时间：

通过上式计算可等出改进后的东西相位有效绿灯时长为37s，南北方向的有效绿灯时长为40s，信号配时如图6所示。

图6 优化改进后交叉口信号配时示意图

3.2 交叉口渠化优化设计及布局图

根据调查结果，针对交叉口现存在的问题，现提出以下渠化方案： 1）设置非机动车二次过街设施。在该交叉口处设置非机动车二次过街设施，使非机动车流无法与机动车流产生冲突，但这会使非机动车流延误有所增加。2）设置左转待转区。该交叉口处可增设左转待转区，使左转车辆能提前进入交叉口，不仅减少了与其他车流的冲突，还能避免隔壁车流影响视距[9]。3）修建人行天桥或过街隧道。采用修建行人过街天桥或者行人过低隧道的方式，避免行人扰乱交通秩序，同时还能为信号相位设计的优化打好基础。4）设置右转车道隔离设施。可对该交叉口的右转车道设置隔离设施，保证右转车流畅行的同时不会影响到其他车流。具体渠化交通优化方案如图7所示。

4 总结

近年来，随着机动车数量的不断增长以及道路交通设施的不断优化，其中的缺点也逐渐显露出来，如慢行交通的权益、出行体验等问题层出不穷，慢行交通的交叉口平面组织设计近年来也逐渐成为城市交叉口规划设计的主流。

该文以衡阳市实际交叉口为例，针对交叉口现状的特点及问题，提出了考虑慢行交通的交叉口信号相位以及设施优化方案，笔者对实例交叉口进行现场调查，得出了该交叉口现存的信号相位及配时，并发现了该交叉口处存在的一些问题。同时根据交通冲突的原理，研究了慢行交通增加对交叉口交通冲突个数的影响及原因，并提出了从相位、信号配时、设施改善等方面进行改善的设计，为减少道路交叉口处慢行交通流与机动车流冲突点提供理论指导和依据。

图7 交叉口渠化优化设计布局图