城市道路平面交叉口設(shè)計(jì)的探討

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          城市道路平面交叉口設(shè)計(jì)的探討
[摘  要]本文從交通工程設(shè)計(jì)角度出發(fā), 在廣泛參照國內(nèi)外先進(jìn)設(shè)計(jì)理論和方法的基礎(chǔ)上, 結(jié)合作者在深圳市從事城市道路設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)分析探討了城市道路平面交叉口設(shè)計(jì)中有關(guān)沖突點(diǎn)、通行能力、進(jìn)口車道設(shè)置及其幾何設(shè)計(jì)等方面的設(shè)計(jì)理論和方法，提出了一些設(shè)計(jì)思路和方法，以供參考。
[關(guān)鍵詞]城市道路   平面交叉   沖突點(diǎn)                                     
1 前言                                
城市道路系統(tǒng)多為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是道路網(wǎng)密度高，路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)——交叉路口數(shù)量多，交叉路口已成為城市道路系統(tǒng)的重要組成部分，且近年來各城市普遍存在的交通混亂、交通阻塞、道路交通事故頻發(fā)等交通問題，很多是由于交叉路口交通干擾嚴(yán)重及交叉路口通行能力極度下降所造成。如何充分發(fā)揮現(xiàn)狀道路系統(tǒng)的交通功能，提高道路交通效率，目前應(yīng)是各城市重點(diǎn)關(guān)注和解決的問題。這項(xiàng)工作的重點(diǎn)是對道路實(shí)行科學(xué)有效地交通組織管理，而組織管理的重點(diǎn)又是對道路交通能力起控制作用的道路交叉結(jié)點(diǎn)的處理，尤其是城市干道系統(tǒng)的主要交叉路口。對這些主要路口規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)施科學(xué)的交通組織手段能夠最大限度地提高主要交叉口的通行能力，從而提高路網(wǎng)的整體容量，為此在交叉口渠化的基礎(chǔ)上，應(yīng)充分利用自動化、信息化、智能化等科技手段，并充分考慮交通網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性，提出科學(xué)的交通組織管理手段及其實(shí)施方案。本文的道路平面交叉口設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思路和方法予以分析探討。
2 平面交叉口車輛沖突點(diǎn)分析
2.1平面交叉口車輛沖突點(diǎn)分析及計(jì)算
   與路段上順流交通截然不同的平面交叉口范圍內(nèi),其交通流由進(jìn)口分流、路口內(nèi)交叉(或交織)、出口合流所組成。交通流線進(jìn)入交叉口時, 由于車輛在分流時往往先要減速, 以便觀察行進(jìn)方向的交通情況，并判斷分流的可能性，這樣就影響車輛進(jìn)入交叉口的通暢性，從而干擾交通，分流方向越多，干擾就越嚴(yán)重；交通流線從出口道路引出時產(chǎn)生合流，此時車輛加速和插行，也會對交通產(chǎn)生干擾；此外，進(jìn)入交叉口不同方向趕行、左轉(zhuǎn)車流以較大的角度（≥45º～90º）相互穿行時會形成交叉，交叉時車輛可能發(fā)生互相碰撞，碰撞點(diǎn)處則為沖突點(diǎn)，沖突點(diǎn)越多，對交通安全及交叉口通行能力的影響就越大。從產(chǎn)生沖突點(diǎn)的交通狀態(tài)分析可知，沖突點(diǎn)對交叉口的行車安全和交通影響遠(yuǎn)比分流點(diǎn)和合流點(diǎn)要大。若相交道路均為雙車道時，全轉(zhuǎn)向道路交叉口沖突點(diǎn)數(shù)可按（1）式計(jì)算：
Pn= n2(n-1)(n-2) /6        ……(1)
式中：Pn---沖突點(diǎn)數(shù)，個：
n—相交道路條數(shù)。
三岔路口：P3= 32(3-1)(3-2) /6 =3
 
                          圖1：T型交叉路口
十字交叉口：P4= 42(4-1)(4-2) /6 =16
 
                         圖2：十字交叉路口
五路交叉口：P5= 52(5-1)(5-2)/6  =50
 
                              圖3：五路交叉路口
由（1）式可知，交叉口沖突點(diǎn)隨相交道路條數(shù)增加而成幾何級數(shù)增加，由此可見，在交叉口設(shè)計(jì)中正確處理和組織好左轉(zhuǎn)交通，減少沖突點(diǎn)，能大大提高交叉口的通行能力和減少交通事故。
2.2設(shè)計(jì)采用的措施
（1） 在交通量大或主要平面交叉口采用信號燈管制是目前普通采用的路口交通組織方式。
（2） 對交叉口適當(dāng)進(jìn)行渠化設(shè)計(jì)。通過合理布設(shè)交通島、交通標(biāo)志、地面標(biāo)線，以引導(dǎo)車流按一定方向或路徑行駛，也可達(dá)到減少和控制沖突點(diǎn)的效果。
（3） 限制交叉口某些行駛方向。當(dāng)相交道路等級差別較大，或各向交通流量和重要程度差別較大時，在設(shè)計(jì)中限制次要道路的交通流向，既保證主要道路的交通不受干擾，又提高交叉口的安全性和通行能力。
3  信號管制平面交叉口通行能力分析計(jì)算
3.1 直行車道的通行能力2.2～2.4s；
參考多種有關(guān)研究資料，其通行能力建議采用（2）式：
N直=3600nK〔（t綠－t首）/t間+1〕/t周……（2）
式中:N直-----直行車道的通行能力,輛/h;
     t綠---------信號周期內(nèi)綠燈時間，S；
     t首------綠燈亮，第一輛車起動通過停止線的時間，s,按有關(guān)統(tǒng)計(jì)一般采用2.2～2.4s；
     t閘------車輛通過停止線的平均間隔時間，s，據(jù)觀測，小型車為2.5s，大中型車為3.5s，城市交叉口按已換算小型車采用2.5s；
     K ----- 考慮通行的不均勻性和其它一般干擾因素的修正系數(shù)，一般取0.86～0.9；
     n--------直行車道數(shù)。
式（2）中，（t綠—t首）為信號周期內(nèi)有效綠燈時間，（t綠—t首）/t閘為綠燈內(nèi)通過停止線的時間間隔數(shù)，〔（t綠—t首）/t閘+1〕為綠燈時間內(nèi)通過車輛數(shù)，再剩以每小時周期數(shù)（3600/t間）和修正系數(shù)，即為車道通告能力。
若對面左轉(zhuǎn)車與直行車共用一信號周期相位，直行車與對面左轉(zhuǎn)車將發(fā)生相互干擾，影響通行能力，可將此影響折減至直行車道。據(jù)實(shí)際觀測，綠燈時，對面左轉(zhuǎn)車前1～2輛可搶先本面趕行車通過，而不影響直行車通行，其后路口內(nèi)尚可容納2～3輛左轉(zhuǎn)車等待黃燈期間通行，因此，在一個信號周期內(nèi)不影響本面趕行車通行的對面左轉(zhuǎn)車數(shù)為3～4輛（大交叉口4輛，小交叉口3輛），超過此數(shù)則應(yīng)對直行車通行能力進(jìn)行折減，折減修正系數(shù)可按（3）式計(jì)算：
f=1－（N直 /N進(jìn)）（N左對—N下）……（3）
式中N直----本面直行車道數(shù)；
    N進(jìn)----本面進(jìn)口道通行能力，輛/h；
    N左對----對面進(jìn)口道左轉(zhuǎn)車數(shù)，輛/h；
    N不-----不影響直行車的對面左轉(zhuǎn)車數(shù)；取3～4。
折減后直行車道的通行能力，輛/h：
N直=3600nKf〔（t綠－t首）/t間+1〕/t周
3.2左轉(zhuǎn)車道的通行能力
設(shè)置有專用左轉(zhuǎn)車道的入口，當(dāng)設(shè)有無交叉沖突的信燈相位時，其通行能力計(jì)算與直行車相同，即：N左=3600K〔（t綠－t首）/t間+1〕/t周（輛/h）……（4）
但考慮到左轉(zhuǎn)車一般較趕行車駛條件差，（4）式中修正系數(shù)K值應(yīng)取低值。
若左轉(zhuǎn)車與對面直行車共用同一信燈相位，按前述分析，一個信號周期內(nèi)左轉(zhuǎn)車小于等于4輛，可不受影響；若大于4輛而小于10輛，則需對對面直行車通行能力進(jìn)行折減計(jì)算；若左轉(zhuǎn)車數(shù)大于10輛，或左轉(zhuǎn)車流量相對對面直行車流量占較大比例（如大于40%），一般應(yīng)設(shè)左轉(zhuǎn)專用信號，以避免造成交叉口內(nèi)交通混亂和阻塞。
3.3右轉(zhuǎn)車道的通行能力
右轉(zhuǎn)車輛一般在交叉口內(nèi)不與各向車輛交叉而產(chǎn)生干擾，即無交叉沖突點(diǎn)，而按我國交通管理規(guī)則，大多數(shù)城市不對右轉(zhuǎn)車輛進(jìn)行信號燈管制，僅用交通標(biāo)志限速緩行。此時，右轉(zhuǎn)車輛可按連續(xù)車流考慮，故右轉(zhuǎn)車道通行能力一般按（5）式間單計(jì)算：
N有=3600K/t間（輛/h）……（5）
式（5）中符號意義與前述同。其中車輛平均間隔時間t間考慮到路口緣石半徑大小對車速的影響，其取值范圍為2.5～3.0s,緣石半徑大時取小值,緣石半徑小時取大值。
此外，目前國內(nèi)已有個別城市對右轉(zhuǎn)車輛設(shè)置信號控制（如深圳市）以避免右轉(zhuǎn)車與過街行人的沖突和相互干擾，增加行人過街的安全性，此時，右轉(zhuǎn)車道通行能力計(jì)算與直行車相同，即：
N右=3600K〔（t綠－t首）/t間+1〕/t周（輛/h）……（6）
式（6）中符號意義與前述同。
3.4混行車道的通行能力
在左轉(zhuǎn)車或右轉(zhuǎn)車流量很小, 直行車道通行能力有富余的情況下, 或路口受限無法拓寬增加專用左、右轉(zhuǎn)車道時，往往采用各種混行車道，如直左車道、直右車道和左直右車道。
據(jù)觀測，在直右混行車道中，右轉(zhuǎn)車通過停止線的間隔時間與直行車的間隔時間相等，故直右車道的通行能力可按直行車道計(jì)算，即：
N直右=N直（輛/h）……（7）
在直左混行車道中，一輛左轉(zhuǎn)車會影響后面一輛趕行車，觀測統(tǒng)計(jì)顯示，一輛左轉(zhuǎn)車相當(dāng)于通過1.5～1.75直行，故直左車道通行能力可按（8）式計(jì)算：
N直左=N直（1－a）……（8）
式中：a-----左轉(zhuǎn)車影響的折減率，取值1/2β左～3/4β左，β左為直左車道中左轉(zhuǎn)車所占比例。