城市道路平面交叉口优化设计研究

胡云平

（中国市政工程西南设计研究总院有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

城市交通道路是城市基础设施网络的重要组成部分，城镇化的不断发展也促使交通道路的不断完善和进步。道路工程的建设是城镇化建设中的重要环节，建设步伐也在不断加快[1]。现代化城市的建设和发展形成了不同等级道路的相互交错，多条道路的交叉汇流和分流成为交通工程领域需要重点关注的内容。通常情况下，各种车辆和人流集散往往在道路交叉口区域表现得更为明显，因此其设计质量直接影响到路网的运行情况。平面交叉口设计不合理不仅会影响交通出行的安全性和舒适性，还可能造成严重的交通拥堵，出现交通瘫痪的局面，严重时甚至会导致安全事故的发生[2]。

城市道路作为强化各地区之间相互联系的纽带，相互交叉的情况不可避免，也是影响道路交通的重中之重。因此，在交通道路的设计过程中，尤其是对于城市道路平面交叉口，设计者必须把控好设计的质量管理，减少交叉道路之间的相互影响，进而保障车辆行驶的畅通。但是，对于当前平面交叉口的设计，仍然存在部分交叉口面积过大，路口车道数量划分不合理以及信号灯设置不规范的问题，在一定程度上阻碍了城市的建设和发展[3]。

目前，在城市规划和建设持续深化的背景下，进一步提升交通路网的通行能力，优化提升平面交叉路口的设计成为研究的重点领域。通过改造路网、拓宽道路等措施可以减少或避免出现交通不畅的情况，还可以通过对交通标志、信号灯等基础交通设施的科学渠化，优化交通信号配时，从而提升城市路网的通行效率。本文通过分析城市道路平面交叉口交通特性，分析其存在的问题，总结交通组织设计的优化措施，同时结合四川省某交叉口的交通情况，基于VISSIM软件探究平面交叉路口优化前后的通行情况的变化，为城市道路平面交叉口优化设计的研究奠定基础。

1 城市道路平面交叉口交通特性及常见问题

1.1 平面交叉口交通特性

行人、车辆、道路以及交通环境等综合因素共同组成了错综复杂的城市道路交通系统，影响着交通出行的情况，而道路交叉口作为城市交通的关键区域，往往也会出现交通量分布不均匀以及空间狭窄的基本特点。与此同时，道路交叉口不同交通流之间的综合制约和影响，使得此处的交通特性更为复杂多变，为交通管理带来了问题[4]。交通流量较大是常见的城市道路平面交叉口的重要特点，同时其均匀性还会受到通行时间段的影响。从交通流之间的交织方式和行驶方向看，合流点、分流点和冲突点三种形式共同组成了交通流行驶迹线。在忽略信号控制和交通管理对冲突点数量影响的情况下，不同类型的平面交叉口的冲突点数量[5]见表1所示。由表1可知，随着城市道路平面交叉口相交道路数量的增加，内部冲突点的数量也会随之增多，事故发生的可能性也就越大。

表1 不同类型的平面交叉道路口冲突点的数量

1.2 平面交叉口常见问题

作为城市道路的重要道路枢纽，平面交叉口在城市交通中发挥了重要的作用。目前，在其规划设计和管理过程中仍然面临许多诸如合理性和高效性存在不足的问题，导致出现交通流混乱等问题，造成交通拥堵。

1.2.1 左右转车道设置不合理

为了减少交通拥堵情况的出现，多数的城市均会在主要道路规划时设置左、右转专用车道，但是由于车辆的逐渐增加，导致交叉口拥堵的情况经常发生。直行车道直接转换成左、右转车道，同时展宽过渡段缺失或者长度不足是导致出现此类情况的主要因素，因此，大量转弯机动车辆对直行车辆造成了很大程度的影响，这也就直接导致直行车辆等待时间延长，形成拥堵。

1.2.2 标志标线设置不匹配

在城市道路平面交叉口进口处，存在部分道路标志和地面标线指示信息不匹配的情况，即虽然左转专用车道的地面标线显示左转和掉头，但是道路中间还会出现禁止掉头的标志，对道路交叉口行驶车辆的交通行为产生误导，驾驶者无法辨识交通标志的信息，存在一定的安全隐患。因此，在城市道路的设计和管理过程中，需要规范道路的标志标线，避免出现信息指示混乱的情况。

1.2.3 交叉口进出口道不合理

目前，许多城市道路平面交叉口的问题出现在渠化流线设计方面。通常情况下，为了保障道路交通流的合理性，平顺的直线或者弧线应该是直行流线交叉口前后一段距离内的主要形式，不宜设置为偏折角等形式。因此，如果道路交叉口存在大量的偏折角（或直角）转弯的情况，极易降低执行车流行驶过程的安全性和通行效率。

1.2.4 信号灯设置不规范

信号灯的设置在不同的地区和城市均具有不同的地方标准和相关的要求，造成了各城市的道路信号不一致的情况，交通领域各部门一般会制定适用于本地的设置要求和规范。因此，不同地区的信号灯设置方面可能存在着不同程度的路权冲突或者交通规范之间的矛盾，这种冲突或者矛盾往往会引起城市交通道路平面交叉口的交通流控制混乱，直接降低了交通道路的通行效率。因此，信号灯设置的统一性和规范性也是交叉口优化设计的重要内容。

2 城市道路平面交叉口设计优化措施

2.1 交通组织优化设计

按照道路实际情况及设计要求，对交叉口进行展宽渠化设计，可以扩大交叉口处交通流通行空间，最大限度地实现道路交叉口综合资源的高效利用。左转交通流通常是交叉口冲突点较多的位置，避免左转车辆的安全隐患，使其能够安全、快速地通过城市道路的交叉口是设计环节需要重点关注的内容，同时也是设计的难点。施画交叉口导流线对左转车辆进行导流，同时设置左转待转区的红绿灯，保障左转车辆的通过率，可以减少道路交叉口的车辆滞留，提升其通行能力。此外，通过车道进口绿化带的优化设计，适当增加进口车道数，为左转和右转车道提供独立的车道也可以进一步提升车辆的通过效率。

2.2 平面交叉口信号控制优化

城市道路平面交叉口信号灯的信号相位设计过程中，不仅需要考虑不同类型相位之间的相互组合，同时还需要确保各相位之间有序衔接的问题。对于道路交叉口的优化设计，需要针对相关的优化重点内容进行充分的分析和评估。首先，不同类型的相位之间需要尽量确保其连续性；其次，对于直行和左转相位而言，需要重点关注与另一方向的直行和左转相位之间相接；然后，可以采取拓宽车道的措施来改善道路交叉口进口左转车道车辆较多的问题，同时宜选择先左转后直行的相序。此外，如果车道的左转与直行轨迹长度存在差异，此时则需要针对避免相位尾首过渡时段导致的车辆拥堵问题进行重点分析和优化提升，减少车辆交通流拥堵的情况出现。

3 平面交叉口优化案例分析

3.1 平面交叉口概况

为了研究城市道路平面交叉口交通流的情况，基于四川省某地一个四路交叉口进行研究，分析交叉口优化前后的交通流相关参数的变化情况。该交叉口由四条道路交叉形成，分别为A道路、B道路（该道路进口处存在绿化带，需要拆除改造）、C道路以及D道路。该路口无禁限措施，A道路和C道路为中央隔离栏隔离；C道路东侧存在一个商场，营业期间存在大量的行人、非机动车和机动车临时停放，对交通流造成严重的影响。该城市道路平面交叉口的改造方案示意图见图1所示。

图1 道路平面交叉口改造方案示意图

3.2 优化措施及结果分析

通过对该道路交叉口现状渠化、配时及不同时段交通流量的调研统计，针对调研所获取的基本数据进行分析和研究，分别从交通管理、渠化设计以及信号控制等不同的维度提出以下优化措施：

（1）将道路交叉口的非机动车停车线提前；

（2）由于C道路进口的左转车流量相对较大，因此设置增加左转专用车道，C道路的右转车流量占其进口流量的比例较高（按照调研数据基本位于50%以上），因此需要增设右转专用车道；

（3）对于信号控制方案的设计和优化需要根据交叉口不同道路的流量数据以及新的车道渠化方案，进而确定信号配时的具体方案，即按照绿灯时间保障车辆延误较少的原则进行优化，将原来的三相位调整为四相位信号控制；

（4）由于行人和非机动车辆较多，加装行人过街信号灯，并加宽人行横道线，确定按照双向行人通行的优化方案。

基于该交叉路口的优化情况，本文以VISSIM仿真平台为基础，对该道路交叉口优化前后的基本运行情况进行模拟仿真，并选择排队长度以及平均停车次数两项指标进行对比评价分析。在进行仿真的过程中，按照道路的交通特性和相关的几何参数确定相关的仿真模型，同时在加入信号配时方案的基础上针对交通量、车道宽度以及相对车流等参数进行标定。

在城市道路平面交叉口研究过程中，车辆的平均排队长度和平均停车次数是衡量交通特性情况的重要参数。该城市道路交叉口优化前后各道路进口车辆的平均排队长度见图2所示。由图2可知，C道路优化前车辆的平均排队长度约为30.6m，通过相关的优化设计提升之后，其平均排队长度约为23.4m，减少了7.2m。与此同时，该交叉口的其他各道路在优化之后其车辆的平均排队长度均出现不同程度的降低，表明优化设计方案对于改善道路进口车辆的排队长度具有一定促进作用。

图2 优化前后进口车辆平均排队长度对比（单位：m）

为了进一步分析交叉口优化前后平均停车次数的变化情况，如图3所示，给出该交叉口各道路进口车辆平均停车次数的对比结果。由图3可知，B道路优化前车辆的平均停车次数约为2.9次，通过优化方案的提升之后平均停车次数降低至1.6次，相对下降了44.8%左右，明显改善了交通流的通行状况。

图3 优化前后车辆平均停车次数对比（单位：次）

4 结束语

本文通过分析城市道路平面交叉口交通特性和存在的问题，提出道路交叉口优化设计的提升措施。基于此，以四川省某四路交叉口为对象，利用VISSIM仿真平台对该交叉口优化前后的交通特性和交通流情况进行模拟分析，得到以下主要结论：

（1）城市道路平面交叉口存在的车道设置不合理、标志线不匹配以及信号灯设置不规范等问题会对交通流产生重要的影响，导致交通拥堵，通过采取交通组织优化、信号灯控制策略优化等措施，可以明显改善交叉口的交通流情况。

（3）针对四路交叉的调研和仿真分析，通过针对交叉口渠化设计以及控制信号的优化，可以明显降低车辆的平均排队长度和平均停车次数，两者最高可以分别降低23.5%和44.8%，为交通状况的改善和提升奠定基础。