时间：2023-05-28 09:16:15
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关键词：平面交叉口， 交通拥挤自动判别方法，自适应信号控，VISSIM，交通仿真
中图分类号：C913.32 文献标识码：A 文章编号：
0 引言
解决交通问题特别是交通拥堵问题非常重要，一方面规划阶段要做好交通规划，一方面要优化城区的信号控制方式，使其从目前的定时信号控制逐步过渡到联动控制和自适应控制。所以有必要运用一定的数学算法定量分析交叉口之间的交通流关系，把提高路段车速和防止路段出现车辆过多造成的拥堵作为配时研究的主要方向，通过实时协调控制交叉口信号灯，以期获得提高两交叉口之间平均车速的一种配时，同时达到减少拥堵的效果。
1自适应配时优化模型的建立
1.1优化的指标确定
根据客观要求确定优化方案指标构成要素：
密度K，车辆到达数Ni，排队长度L，车辆分布特征估计。
1.2配时策略的确定
假设路段之间只用十字交叉口作为连接形式，通过分层优化，首先以路段为基础，研究优化路段两端信号配时情况用来达到提高路段平均车速，车流平均分布的目的；再通过交叉路口相邻的路段所形成的配时数据为依据，根据与交叉路口相邻的各个路段的实时交通量之间的关系，通过一种算法给出交叉口配时优化方案；然后把相互之间交通流相关的交叉口之间看做一个黑箱，主要考虑交通流在黑箱区域的输入和输出情况，结合前两层的配时方案，通过对总量相关的各信号交叉口实施配时方案进一步修正，达到配时区域进出总量小于通行能力，从而提高平均车速，减少拥堵。
1. 3配时方法的确定
配时策略：
STEP 1:
如果一个行车方向路段两端都是绿灯。
When 路段车辆预测将达到临界密度Kj，且超过临界密度导致拥堵出现，进口段给红灯时间Ru，出口段不变灯。
此时红绿灯时间具体算法：设路段现有密度为K0，路段预测达到临界密度Kj所用时间T0，给定进口段单位绿延时间：
STEP 2:
如果当一个路段的进口段是红灯，出口端是绿灯时
当路段内车辆密度降低到自由流密度K1（使得车辆可以保持稳定的速度v0）进口段配绿灯时延长时间，使得时间内增加的交通量能够顺利通过路段，且保持稳定速度V1。
出口端有两种选择策略:
1，当预测时无车流存在，或达到绿灯极限时间Gmax时，出口段给红灯时间R1，其时间确定依据下一个车流到达时间ts和绿信比λ1确定。
R1=ts+aλ1(a为加权因子。)
2，当预测时，没有达到绿灯极限延长时间Gmax，且预测排队车辆通过时间t1小于绿灯极限时间Gmax，出口段维持绿灯时间，维持绿灯时间由t1决定：
G=a*t1 (a为配时修正系数。)
STEP 3:
如果两端都是红灯
When段内车辆数N少于一次停车数N0，车辆N通过时间为T，进口段给绿灯时间G1，
G1=Ts+，
转到STEP 4
else
段内车辆数N> N0，出口端给红灯时间R2后变绿灯，到STEP 2.
STEP 4：
If进口段绿灯，出口段红灯
When：路段饱和度(v/c)达到一定值（0.9左右）平均车速V0
2自适应配时程序设计
2.1VISVAP简介
在Vissim中，信号控制可以设置成VAP类型，VisVAP增强了自由定义的信号控制逻辑的使用，它提供给用户一个便捷的工具，使用VAP程序语言（Vehicle Adaptive Programming），通过程序流程框图来建立和编辑程序逻辑。VisVAP中控制文件为VAP程序设计，依据RiLSA 1992(德国信号控制规范)， PUA文件为其主要的信号控制文件。
*PUA设计文件如下：
SIGNAL_GROUPS
$
K1 1
K2 2
$STAGES
$
Stage_1 K1 K2
Stage_2 K2
red K1
Stage_3 RED K1 K2
Stage_4 K1
red K2
$STARTING_STAGE
$
stage_1
$INTERSTAGE 1
length[s] :5
from stage :1
to stage :2
$
K1 -127 0
K2 2 127
$INTERSTAGE2
Length[s] :5
From Stage :2
To Stage :3
$
K1 2 127
K2 -127 0
$INTERSTAGE3
Length[s] :5
From Stage :3
To Stage :2
$
K1 2 127
K2 0 127
$INTERSTAGE4
Length[s] :5
From Stage :3
To Stage :4
$
K1 2 127
K2 2 127
$INTERSTAGE4
Length[s] :5
From Stage :4
To Stage :1
$
K1 -127 0
K2 2 127
$END
2.2对照仿真实验
运行VISSIM软件，通过对两个交叉口之间进行定时配时仿真和自适应配时仿真，比较 车辆平均行程时间、平均排队长度、平均停车次数、平均延误以及行人平均行车时间进行评价分析，用来评判自适应程序设计。
2.3仿真结果对比分析
2.3.1仿真数据分析
仿真数据对比分析
检测的主要数据是道路的平均速度，自适应控制时的平均速度比定时控制时的平均速度提高了15%左右。这是由于在自适应控制的信号设计过程中，充分考虑了主干道的交通量变化，当主干道交通量变大时，主干道得到的绿灯时间也将相应的增大。
两种配时方法仿真后经过对比，自适应控制车速波动小，车流稳定，原因是自适应配时方案控制了交叉口之间的路段进出入交通量，从而容易形成稳定车流，有利于平稳车速。
3结束语
论文对两个交叉口进行自适应信号控制优化设计，通过VISSIM仿真，验证了论文所提出的自适应信号控制方法明显优于定时控制方法，这也说明本文的设计思想是可行的。
4参考文献
[1]姜桂艳.道路交通状态判别技术与应用[M].北京：人民交通出版社，2004.9：103-160.
[2]刘智勇.智能交通控制理论及其应用[M].北京：科学出版社，2003:192-208.
[3]王炜.交通工程学[M].南京：东南大学出版社，2002:36,244,337-352.
关键词：MEDS 交叉口 竖向设计
中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（c）-0044-02
MEDS是Municipal Engineering Design System的简称，中文名称为“市政道路与给排水工程综合协同设计系统”。它是以AutoCAD为平台开发，适应市政行业设计特点的一款专业软件，界面友好，人机交互性好，在市政道路排水设计中得到广泛的运用。
MEDS平面交叉口设计模块采用特征断面法确定各道口控制点，根据等分法绘制高程计算线网。MEDS提供了三种路拱形式：直线、二次抛物线和三次抛物线来加密设计高程。三种路拱形式的数学表达式如下：
直线：
二次抛物线：
三次抛物线：
式中：h―高程计算线两端的高差；B―车行道宽度；ih―路拱横坡；x―计算点到路脊交点的距离。
1 优化案例
某平面交叉口由AC路和BD路十字相交，AC路为城市次干路，BD路为城市主干路，道路等级相近，交角接近90°，道路中线可作为路脊线。各道口设计指标见表1。
交叉口中心点设计高程为21.981m竖向路拱拟采用三次抛物线形式。根据上述参数，MEDS生成道口竖向设计图如图1所示。
图1中在交叉口的中部位置，等高线凸点明显，不够平顺圆滑，意味着在交叉口中部局部范围内不够平坦，主要行车方向上高程起伏较大。BD路道口横坡1.5%与AC的纵坡0.3%差距较大，BD路穿过AC路时横坡发生较大扭转，高程变化过急。考虑到交叉口内径向横坡不小于0.3%即可满足排水要求，该交叉口有条件将边界线整体抬高，即各弧顶处特征点高程有调升的余地。
由此，将道口横坡参数调整为：A、C道口横坡0.5%，B、D道口横坡1.0%，并设置路段横坡向道口横坡渐变过渡段，取横坡渐变率p为1/250，那么各道口渐变段长度为：
LAC=7.5×（1.5%-0.5%）/p=18.75 取5的整数倍20m
LBD=12×（1.5%-1.0%）/p=15
交叉口设置横坡渐变过渡段后的设计结果如图2所示。
比较图1和图2可以看出，图2中交叉口中部等高线较优化前明显平顺圆滑，交叉口更加平缓，AC和BD两个行车方向上高程变化均衡。
2 结语
使用MEDS在交叉口竖向设计中，通过整体抬高交叉口边缘弧顶特征点高程，并在道口路段设置横坡渐变过渡段，能明显优化交叉口竖向，使其既保证行车平稳顺畅又满足排水要求。
参考文献
[1] 杨少伟.道路勘测设计[M].第三版.北京：人民交通出版社，2009.
【关键词】市政道路工程；交叉口；优化设计
我国各个大中城市拥堵现象十分严重，影响城市居民的生活质量。城市拥堵与城市人口、车辆的急剧膨胀密切相关，但不合理的交叉口设计也是导致拥堵的一大诱因。在市政道路工程中，我们具备了一定的交叉口设计经验，在公路交叉口设计具有较高实用价值。为了提升市政道路工程的交叉口设计水平，本文对相对成熟的市政道路交叉口设计进行了探讨，希望对公路交叉口设计有一定的启发。
一、市政道路工程交叉口的概况
修筑道路的目的是为了满足人们的通行需要，但道路上的行人、车辆以及非机动车相互干扰，形成冲突，降低道路的通行能力。交叉口作为道路交通的交汇点，如果其通行能力不能达到一定的要求，那么不仅仅是两条道路四个方向的通行能力会下降，也会影响到其支流道路的通信能力，甚至造成大堵塞。一般情况下，道路拥堵首先发生在交叉口，因为交叉口承载着四个方面车流的通行需求，而一般道路只是两个方向，这也是交叉口的通行能力远远低于普通路段的深层次原因。提升交叉口的通行能力不仅能有效提升道路的通行能力，还能提升道路的运输效益，确保车辆以各安全、合理的速度行驶。交叉口的类型分为错位交叉、环形交叉，其与交通组织方式、周围的建筑物性质以及交叉口的用地的相关，其决定因素是交通要求和道路性质。错位交叉由两个T型交叉口组成，由于这两个交叉口距离较近，可认为是一个错位交叉口，主要道路是顺直的，交通具有优先权，次要道路的车辆进入交叉口时应减速缓行[1]。两条主干道交叉后在交叉口中间设置中心岛，这种交叉口称作环形交叉，主要是为了让左转车辆与右转车流进行有效的汇集和分流，减少冲突。交叉口的类型应根据设计交通量、交通组成、交通功能以及行车速度进行选择，实现主要道路与相交道路通行能力的平衡。此外，投资、当地地形、用地也会影响到交叉口的类型，也是交叉口设计中应考虑的问题。对交叉口进行改善时，应根据交叉口事故发生的原因以及相交道路交通量未来的增长情况，选择最合适的改善方法，交叉口的改善或设计应充分考虑经济效益和社会效益，既要交叉口的通行能力，又要尽量降低对现有道路的影响。
二、市政道路工程交叉口的优化设计
1、合理设计左转弯
我国车辆靠右行驶，交叉口直行和右转对交叉口通行能力的影响并不大，但左转弯车辆对交通的影响非常大，右车道的左转弯车辆会与左车道的右转弯车辆形成冲突，继而导致交叉口通行能力的降低。对于左转弯的车辆可采用以下交通组织设计：①为了减少与右转弯以及直行车辆的冲突，可设置专供左转车辆行驶或等候的车道，专用车道应紧靠行车道中线。②实行交通管制，对于车流量比较大的交叉口可禁止左转，或在高峰期禁止左转，也可通过信号等或交警对左转车辆加以控制。③变左转为右转，可通过环形交通、绕街坊以及远引交叉实现。对于环形交通，是通过在交叉口中央设置交通岛，让左转车辆与左转车辆汇集在一起，减少冲突，然后在环岛逆时针行驶的过程中，逐步分流，继而完成各自的转向。对于绕街坊，主要适用于桥头引道坡度大、道路扩宽困难的十字形交叉口，前者由于车速较大，左转车辆与左转车辆极容易的冲突极容易发展成交通事故，后者主要的城区已非常成熟、齐整，通过扩宽道路减缓交通压力需要付出较高的代价[2]。街坊行会导致左转车辆形成的增加，不宜用于左转车辆较多的交叉口。远引交叉很少采用，是利用中间带开口进行绕行来完成左转。
2、组织渠化交通
渠化交通非常适用于畸形交叉口，通过交通岛、绿化带以及车道划线来对车辆、人流以及非机动车进行分流，使其按规定行驶在相互独立的道路上，使各个交通主体互不干扰，能有效降低交通冲突，使的交叉口的通行更加顺畅。渠化交通的设计应遵循以下原则：①根据车流量以及流向来确定、划分交叉口的分流车道数。②根据车流特点确定交通岛的形状和位置。③根据其它设备设施来设置分隔带以及进行道路画线，使它们相互能有效衔接，避免出现不和谐的现象[3]。渠化交通的设计应注意以下事项：①为了保证交叉口的通行能力，应尽量减少发生车辆冲突的路面面积。②为了减少车辆发生冲突的几率，应尽量加大交通流的交叉角。③把车流的分合流角度控制在10-15°，是车流的聚合和分流更加的平滑，建设冲突的发生。④为了减少车辆在交叉口的滞留时间以及交通事故的发生，应便于车辆驶离交叉口时加速，进入时减速。⑤渠化交通应保证主要道路进入交叉口时优先行驶，引导次要道路减速缓行。⑥渠化交通应能引导车辆正确行驶，交通岛的位置、形状以及配套交通组织应能给予车辆明确的提示，防止误入禁行位置和方向。⑦应能有效保障横穿行人以及车辆的安全，⑧为了便于左转弯车辆转向和变速，对于交通量大、车速快的交叉口，应在交通岛周围设置变速车道和候驶车道。⑨交通岛应具备一定的扩展性，能根据后期的需要增设新的交通设备。
交通岛是渠化交通的核心，根据作用的不同，交通岛可分为方向岛、中心岛、分隔岛、安全岛。方向岛又称导流岛适用于复杂的交叉口，能有效组织交通，使车辆按规定方向和车道就行行驶，使车辆转弯时减速，减少或消除交通冲突。方向岛是最主要的交通岛，几个简单的方向岛就能对车辆进行很好地控制[4]。中心岛设在交叉口中央，主要是为了便于车辆的左转以及对对向车流就行分割。分隔岛既可以是实体的，也可以是部分划线的路面，主要作用就是对快车和慢车、机动车以及非机动车进行分割，以避免交通事故的发生。安全岛主要是用来保障行人过街安全，适用于宽阔、繁忙的交叉口，在人行道上设置安全岛可为行人提供一个安全可靠的候行地方。
3、其他设计
对于扩建困难的老城区或者道路改造成本高的成熟街区，可通过调整交通组织来维系交叉口的通行需要，具体措施有限制车辆行驶，组织单向交通，简化交叉，改变交通路线，封闭一些主干道上的支路，控制行驶方向等[5]。此外，实行信号管制。对交通信号指挥系统进行优化，使其具备利用面控、线控、点控等分流车辆，让交叉口的通行更加顺畅。
结束语
随着经济的发展，城市的交通压力会越来越大，作为城市道路的节点，交叉口的设计会越来越重要。鉴于当前市政道路工程中交叉口设计存在的问题，应加强交叉口设计的研究，重点是道路左转弯的合理设计、渠化交通的合理组织等，根据车流量以及道路的具体情况选择最适合的交叉口设计，减少交通冲突。同时，还应制定完善的信号管制度，科学组织城市车辆合理出行，进而提高道路交叉口的通行能力，确保城市道路的通畅性。
参考文献
[1]贾炜.道路工程中平面交叉口设计的型式及其适用性[J].科技与企业，2013，（9）：218.
[2]刘红琼.关于市政道路工程交叉口设计的思考[J].建筑工程技术与设计，2014，（15）：520-520.
[3]祖凤亮.市政道路工程交叉口设计探究[J].中外企业家，2014，（15）：88.
关键词：城市道路；交叉口；通行能力
上世纪90年代以来，随着社会经济的不断发展，人民生活水平的日益提高，全社会交通出行急剧增长。在城市内部出行中，除部分轨道交通出行外，城市道路的交通出行占主导地位。近年来，各地相继编制城市交通规划、路网规划，兴建、完善城市路网，但由于城市道路的建设周期较长，投资较大，路网的完善也非一蹴而就的事。交通量的日益增加，使城市道路交通状况日趋紧张；同时，路网结构不合理、交通设施不完善、交通秩序不遵守等原因，加重了城市道路的交通压力。
国内外研究普遍表明，城市道路平面交叉口是城市道路网的瓶颈、咽喉（建筑工程基地出入口与城市道路连通处可以看成特殊的平面交叉口）。路段上一般不会发生阻塞和拥挤现象，交通拥堵主要发生在道路交叉口。因此，对城市道路交叉口的优化，能够显著提升城市路网的通行能力，提高路网服务水平，将给城市发展带来巨大的社会和经济效益
影响信号控制交叉口通行能力的因素
信号控制交叉口是指用交通信号灯组织指挥相冲突交通流运行次序的平面交叉口。在正常道路、交通、信号条件下，单位时间内通过交叉口的最大交通流率，称之为信号交叉口通行能力。由此看出，影响信号控制交叉口通行能力的因素包括：
（1）道路条件 交叉口形式、进口道数量、车道宽度与转弯半径、车道坡度以及车道功能划分等；
（2）交通条件 交叉口进口道交通量、流向分布、车型组成，行人及非机动车交通量等；
（3）信号条件 信号周期、信号相位与相序、信号配时、控制类型等。
这些影响因素中任一因素发生变化都将导致通行能力的变化。
提高信号控制交叉口通行能力的措施
改善交叉口道路设计，遵循交叉口进出口道通行能力与其上游路段通行能力相匹配的原则。
以两条双向四车道次干路相交的交叉口为例，假设采用常见的四相位的信号控制，按路A直行+右转、路A左转、路B直行+右转、路B左转组织交通，则一个信号周期内，各个进口道的通行时间为
T/4-ts
式中，T，信号周期（s）；
ts，总损失时间（s）。
由此可知，一条进口道在交叉口的通行时权仅为总时间的1/4不到，故交叉口一条进口道通行能力约为路段上一条车道通行能力的1/4。按照通行能力匹配的原则，交叉口进口道数应展宽到上游路段的4倍，即使受用地红线、下游出口道数、人行横道设置等的制约，进口道数设置为上游路段车道数的2倍也较为适宜，而不做交叉口展宽渠化，则将极大地限制整条道路的通行能力的发挥。
对于主干路-主干路、主干路-次干路十字相交，采用四相位信号控制的情况，交叉口进口道展宽为路段车道数的2倍都是可行且适宜的。
对于主干路-支路相交，原则上按支路右进右出设计，当确需沟通两侧支路时，通常支路展宽为2个进口道，主干路在保证进口道直行车道数与上下游路段车道数协调的前提下，展宽1个左转、1个右转专用车道为宜。
次干路-支路相交的情况，基本与主干路-支路相交一致。
支路-支路相交，当用地允许时，宜展宽为2个进口道，根据各向交通流合理设置车道方向。
交叉口各方向的进口道数量宜根据各流向交通量比例合理设置。以一条双向四车道道路在十字交叉口展宽为4个进口道（单向）为例，通常直行车辆占主导，4个进口道划分为1左转+2直行+1右转。但某些特殊地点，可能左转交通量占多数，1个左转车道无法满足左转交通通性需求时，宜增加进口道左转车道数量，进口道可布置为2左转+1直行+1直右或2左转+2直行+1右转。
过去在交叉口设置中，通常将右转车道设置成直右车道，直行与右转设置在同一个相位。但实际运行中，由于机动车与行人和非机动车同时放行，直行的慢行交通与右转车辆相互交织冲突，当直行的行人和非机动车交通量非常大时，右转机动车通行较为困难，导致同一车道直行车辆也无法驶离。有鉴于此，当条件允许时，设置右转专用车道还是有必要的。
对于一些人流密集的大型交叉口，为减少机动车与慢行交通的冲突，宜设置人行天桥或地道，分离、消灭冲突点，提升交叉口通行能力。
一个设计合理的城市道路交叉口，只有设置同样合理的信号控制系统，才能充分发挥其效益。
各方向交通流在交叉口相互交织冲突，交通信号灯通过一套相位相序设计来分配各交通流通行时权，将各主要交通冲突流分离。理论上，较多的信号相位能将各个冲突点消灭，但其同时也将增加信号损失时间，降低绿信比，增加交叉口延误。因此，在信号相位设置时，应综合考虑各方面的影响因素。以左转交通为例，当左转交通量较小时，可将左转与直行交通设置在同一个相位放行，左转交通通过对向直行交通的“空隙”通过；当左转交通量较大，或直行交通量大到不足以给对向左转交通提供间隙时，宜将左转交通与直行交通分开设置相位。实际应用中，干路进口道常常设置为直右、专用左转2个相位，支路进口道常常设置为单个直左右相位，即这个原因。
同时，在城市路网中，协调相邻交叉口间的信号控制，形成主要道路的绿波带，对于减少车辆排队，提高道路服务水平，也是至关重要的。
结语
城市道路信号交叉口是城市道路网的蜂腰、瓶颈，优化信号交叉口的设计，可通过交叉口展宽，机动车与慢行交通分离，信号灯配时优化，相邻交叉口信号灯协调控制等，显著提升整个城市路网的服务水平。
参考文献
[1]《城市道路交叉口设计规程》（CJJ152-2010）
[2] 浙江省工程建设标准，《城市道路平面交叉口规划与设计规范》（DB33/1056-2008）
[3]《道路通行能力手册》（HCM2000），美国交通研究委员会
[4]虞华，城市道路平面交叉口设计的探讨，山西建筑，2009.09
关键词：城市道路；交叉口；交通设计；计算机辅助设计
中图分类号：U491.114；TP391.72文献标志码：A
Computer aided design system for urban road intersections
WU Zhizhou, YANG Xiaoguang
(Key Lab. of Road & Traffic Eng. of Ministry of Edu., Tongji Univ., Shanghai 200092, China)
Abstract：To improve road capacity, the computer aided design system for urban road intersections is designed and developed with software engineering idea, which is based on traffic design theories and methods for Chinese urban roads. Its data structures are designed reasonably, which can provide interfaces for the generation of traffic control scheme and development of traffic simulation and evaluation software. An example shows that the core models are consistent with the characteristics of Chinese urban roads and the efficiency of plane road intersection design can be improved greatly.
Key words：urban road; intersection; traffic design; computer aided design
0引言
交通问题已成为制约城市发展的关键因素之一，如何针对我国混合交通流的实情给出合理的应对策略已成为迫切需要解决的问题.[1]交叉口是道路交通系统的重要组成部分，是道路网的节点和枢纽，在城市道路网中的重要地位不言而喻.虽然交叉口的存在增加了交通流组织的复杂度，但保证交叉口的通畅，仅从道路的“平纵横”和“路基路面”等土木工程方面进行设计远远不够，只有依据道路的实际交通需求特征，以通行能力最佳化、交通安全为目标，从道路的空间和交通管理与控制结合方面进行交通设计，才可确保其功能的充分发挥.[2]
交通设计的内容和程序相当复杂，需要量化的工作繁多.如何进行交叉口的优化设计？如何对交叉口设计进行科学评价？如何将设计和评价有机地结合？在国内还没有完备的手段和工具，特别是没有针对中国城市道路与交通特点开发的交通辅助设计工具.因此，如何结合道路平面交叉通设计工作的特点，开发一套较为完善的交通设计与配时优化设计辅助系统，并提高设计的效率和科学性有着广泛的需求和实用价值.
1系统总体设计
1.1设计原则
该系统是“城市道路平面交叉通设计评价系统”的后续研究，结合实际交叉口设计的工作，系统从渠化方案的生成、信号控制方案的生成、方案的评价及方案的输出几个方面展开进一步研究.总体设计按照如下原则[3]展开：
(1)功能完备性原则.该系统应该包括一般软件系统的数据管理、存储功能和交叉通设计的各种优化调整功能.
(2)标准化原则.主要是指系统设计应符合计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)的基本要求和标准，同时系统所使用的专业术语、模型等也应符合国家规范或相关规程.当然，系统本身也具有推动交通设计工作标准化的功能.
(3)系统性原则.系统的各个功能模块应有机结合，便于系统未来的升级与发展.这一点在系统数据结构的设计上显得尤为重要.
(4)兼容性原则.数据应具有可交换性，即应该选择标准的数据格式，实现数据与其他相关软件的交换共享.
(5)实用性原则.系统设计中的数据组织应比较灵活，可以满足不同应用分析的需求，真正做到能够解决用户所关心的问题，为生产实践和科研教学服务.
(6)可扩充性原则.系统的总体设计应该采用模块化结构设计，模块的独立性强，模块的增加、减少或修改均对系统影响很小，便于对系统进行改进和扩充.
1.2系统总体构架
系统采用项目管理的方式，每一个交叉口采用一个数据库进行管理，主要内容包括：项目的基本参数、交叉口的交通需求参数(如流量、流向等)、交叉口的空间位置参数(如红线宽度、路段长度等)、时间设计参数(信号控制方案的参数)、方案评价参数(通行能力、排队长度、总体延误、服务水平等).系统后台集成成熟的交通设计理论和模型，通过函数库、规则库和优化算法库支持系统功能的实现，总体结构见图1.
结合交叉口设计的实际流程，系统逐步生成交叉口的设计方案，在实际应用过程中，用户可以根据具体需要调整相应的参数.系统也将结合评价的参数和规则库，辅助用户生成决策方案.其实现流程见图2.[4]
2系统功能模块设计
在总体设计原则指导下，在功能设计上系统遵循以下原则展开：
(1)功能结构的合理性.即系统功能模块的划分要以系统论的设计思想为指导，合理进行集成和区分，功能清楚、逻辑清晰、设计合理.
(2)功能结构的完备性.根据系统的应用目的要求，功能齐备，适合各应用目的.
(3)系统各功能的独立性.各功能模块应相互独立，各自具备一套完整的处理功能，且功能相互独立，冗余度最小.
(4)功能模块的可靠性.各模块的稳定性好，操作可靠，数据处理方法科学、实用.
(5)功能模块操作的简便性.各子功能模块应操作方便，简单明了，易于掌握.
遵照设计原则和总体框架，系统研发共包含6大模块：基础信息输入模块、渠化方案生成模块、配时方案生成模块、方案优化分析模块、方案评价分析及辅助决策模块和方案输出模块.
2.1基础信息输入模块
该模块输入的主要信息包括工程基本信息和交叉口的描述信息，流量信息(机动车、非机动车、行人等)，交叉口空间参数及准静态参数设置；基本配时参数(相位、相序、基本参数)，优化配时参数和优化目标参数，方案评价参数(车道宽度校正、坡度及重车校正、左转校正、右转弯半径校正、行人影响校正、自行车影响校正参数等).实现的基本功能主要包括数据编辑(删除、修改)，部分数据的可视化显示与交互式操作，数据的容错性分析及提示等.
2.2渠化方案生成模块
该模块在红线宽度的范围内，根据各进口道的流量与流向分布，生成初始的渠化方案，包括车道数、车道功能(组合)、车道渐变段的长度等.应用于该模块的基本理论及方法主要包括交叉口进出口道车道匹配理论、流量比均衡理论、饱和流量及通行能力计算方法等.该模块主要生成交叉口渠化设计初步方案，并作为配时优化设计的输入参数.
2.3配时方案生成模块
该模块设计中打破传统配时方案设计过程中的对称性设计原则，其主要存在以下3个问题：(1)信号阶段间不均衡性，即没有按照交通需求配置通行时间；(2)信号阶段内不均衡，即信号阶段内某些车流提前放完造成时空资源浪费；(3)信号阶段连接处时间损失，即相位相序单一，缺乏对交通对象特征的分析.基于不对称原则、信号阶段内均衡原则和灵活合理的相位相序原则进行组合相位的设计，系统开发时则采用相位相序模板实现上述技术原理.
2.4方案优化分析模块
该模块结合评价参数和用户优化目标，从系统自带的模型库中给出相应的优化建议，用户可通过半自动或手工方式完成对控制方案各参数的优化，其应用的主要核心技术有信号周期优化模型与算法、绿信比优化模型与算法、多目标优化函数建模等.
2.5方案评价分析及辅助决策模块
该模块主要实现以下基本功能：节点交通需求基本分析、进口道饱和流量分析、节点通行能力基本分析、节点服务水平基本分析、节点综合评价分析等.选用的评价指标有通行能力及饱和度、延误及服务水平、停车率、排队长度等.在对上述指标的评价过程中，根据实践经验的积累，提出合理的辅助决策建议供用户参考，通过调整相应的参数用户可以得到更加合理的设计方案.评价分析模块设计流程见图3.
2.6方案输出模块
该模块主要实现下述输出功能：节点交通需求基本分析、节点通行能力基本分析、节点服务水平基本分析、节点综合评价分析、节点优化方案相位相序图、优化方案各类参数表等.同时，为了满足用户统计报表的需要，系统还提供将基本参数及评价结果直接导入到Excel表格中的功能.
3系统数据结构设计
数据结构是整个系统设计的重点和难点，好的数据结构将使得后期的系统开发事半功倍，且易于系统维护和升级.
一个完整的城市道路平面交叉口的交通设计方案主要包括交叉口的道路条件(包括渠化及附属设施等)、交通条件(各车流和行人的组成结构、流量流向、到达规律等)、信号控制方案(相位相序、各信号相位的控制车流、控制参数等)等3个方面的对象数据及其相互间的关系.结合系统的数据流和操作流，总结国内外一些交通控制系统的先进经验，可以设计出系统的数据结构.
需要指出的是，由于采用面向对象的程序设计方法，因此基本采用面向对象方法的类/对象/实例(包括类的属性和方法)进行数据结构的表达，而不是一般数据库常用的ER图.
图4给出系统数据结构的最高层数据抽象，共包括3大部分，即路段类LinkList，交叉口类IntersectionList和交叉口群类GroupList.其中TJSIG为城市道路交叉口的基础父类， GroupList用于存储优化设计的交叉口群的基础索引数据(目前系统的开发只是针对单个交叉口，该数据项为将来的系统扩展留有数据接口)；IntersectionList主要用于存储交叉口总体层面的数据(如综合评价数据等)，为衔接交叉口群与进出口道道路的名称提供索引，并存储交叉口信号控制方案的数据，提供信号控制方案与所控制的对象车流(或客流)之间的对应索引；LinkList主要用于存储交叉口的进出口道名(索引ID)、各向车道数、车道功能、车道基本参数(含几何参数和交通条件修正参数等)、流量流向条件等数据，并提供各进口车道、各车道分担流量、各流量组的信号控制相位3者之间的相互关系索引.
4系统模型应用与评价分析
4.1规划模型建立过程与实例化
为了验证系统模型的科学性和有效性，结合广中路―中山北一路交叉口的实际情况，运用上述模型进行信号方案设计.
具体思路如下：通过对交叉口现场调研发现，由于交通信号控制方案的不合理造成车辆排队过长，导致高架道路下匝道车流无法及时疏散，是本次交通问题症结之所在.因此，在这种情况下，燃油消耗与机动车尾气排放量不是主要考虑因素.为了简化问题，本次设计将这两个因素在目标函数中的权重值取0(选取交叉口车均延误最小为优化目标)，这样处理更能反映问题的本质.其他约束条件如下：
(1)安全性约束条件.通过分析可知南北向行人过街最短绿灯为20 s，东西向行人过街最短绿灯为17 s.
(2)服务水平约束条件.改善后整个交叉口的服务水平应不低于D级.
(3)可靠性约束条件.控制各股车流的饱和度不超过0.9.
(4)不出现超长排队.经实测，内环线高架道路下匝道长度为250 m，下匝道距离广中路―中山北一路交叉口约200 m.因此，如果要控制车辆排队不影响高架道路主线运行，排队长度应不超过450 m.以高架道路出口匝道的直行车流量为准计算得C
4.2核心原则体现及对混合交通流的考虑
系统信号配时的两个原则即信号阶段间均衡原则和信号阶段内均衡原则，主要体现在相位相序的安排和设计上，经过系统模型计算推荐得出的方案见表1.
图 5系统操作主界面通过分析可知：经过该系统生成的设计方案取得的效果很好，达到预期目标.同时，也充分验证本系统内核模型的实用性.
5结束语
在很多城市的道路网络中，平面交叉口成为路网容量和通行能力的瓶颈.日常的交通拥挤，大部分是由于平面交叉口的通行能力不足造成的.如何提高平面交叉路口的通行能力是国内外普遍关心的话题.本系统开发的目的在于探索适应我国城市道路交通实际的单个交叉口优化设计理论与模型，以充分挖掘城市道路交叉口时空资源和提高服务水平为基本目标，以灵活、稳定、安全和节约资源为宗旨，以交通设计技术、交通流理论及交通控制与管理理论为基础展开研究，提出交叉口优化设计与信号优化配时理论、模型及应用技术，并最终采用计算机辅助系统的形式加以集成应用，为城市建设和管理部门提供技术支持，达到提高我国城市交通运行效益的目标.
系统从现有平面交叉口和规划平面交叉口两方面进行分析，主要针对十字交叉口和T型交叉口，研究成果使交叉口的优化设计与分析进一步科学化、系统化、效率化，并对规划和设计工作起指导和反馈作用，对于平面交叉口规划与设计方案的优选及完善也有重要意义.系统界面友好，功能完备，提高了交通设计的效率和科学性.通过系统测试和具体应用，验证其科学性和实用性.在后续开发中，系统将基于GIS平台进一步展开研发.
参考文献：
[1]杨晓光. 城市道路交通设计指南[K]. 北京: 人民交通出版社, 2003.
[2]同济大学, 上海市交巡警总队. 城市道路平面交叉口规划与设计规程[S]. 1999.
[3]杨晓光, 王乐志, 刘h. 信号控制交叉通设计计算机辅助系统及其实现[J]. 交通与计算机, 2003, 21(5)：3-6.
关键词：城市道路；交叉口；优化设计；渠化；冲突
中图分类号：F291.1 文献标识码：A 文章编号：
一、引言
随着城市化建设进程的不断加快，城市道路网的规模也在不断扩大。平面交叉口作为城市道路网中最为重要的一个节点，是行人、车辆的汇合、转向、分流的地方，是道路网灵活性的关键所在，但同时由于交叉口处交通量大、冲突点多，是交通事故多发地。我国对国内城市的交通事故抽样统计表明：发生在交叉口的交通事故数约为30%。由此可见，对交叉口进行优化设计，使其发挥最大效能显得尤为重要。
城市道路系统多为网状结构，其主要特点是道路网密度高，路网节点——交叉路口数量多，交叉路口已成为城市道路系统的重要组成部分，城市道路系统整合设计是目前道路发展的最高层次，是可持续发展思想在道路设计行业的体现，它要求道路设计方法要进行观念的调整、目标的调整，以及系统结构的调整。
二、现状城市道路交叉口存在的主要问题
道路设计要避免孤立单一的设计思路，要把它放在现有道路网系统、交通系统中审视和考察与现有道路网系统的协调和融合。
1．交叉口车道渠化不合理
在城市道路设计中，支路与支路相交一般不需进行交叉口渠化设计，除此以外的其他道路相交，都需要对等级较高的道路或者两条道路进行渠化设计。通过渠化设计，设置专用左转道、右转道，保证交叉口的车流处于有序状态。从现状调查的城市道路交叉口来看，大多数平面交叉口的渠化存在不合理或者没有渠化的现象。
2．路口车道数划分不合理
交叉口进出口车道数对整个道路网系统通行能力有较大的影响。因此，交叉口进出口的车道数一般多于标准路段（比标准路段多1 到2 个车道）。进口直行、左转及右转流向的车道数，应按流量比分配。现状存在交叉口进口车道数与标准路段一样，或直行车道数少于出口车道数，使得交叉口处的交通流不畅，造成交叉口通行能力低，增加交叉口处的交通隐患。
3．非机动车及行人过街干扰成为瓶颈行人、非机动车过街设施不完善或设置不合理，使得行人、非机动车过街困难，甚至出现行人和非机动车交通对道路的穿越与机动车交通之间存在严重的相互干扰，如右转机动车与行人过街，造成交通混乱，影响交叉口通行能力及安全。
4．标志标线设置不合理
目前，每个城市几乎都有自己的一套交通工程做法，没有严格按照相关规范进行设置。现状存在的交叉口标志标线设置不合理的地方主要有：路口标志标线设置缺失、不清晰或者设置错误，旧牌作废后也没有及时更换；标志牌字体小。
5．公交站点设置不够合理
为了方便居民乘坐公交车，一般将公交车站设置在道路交叉口的出口道，少部分情况设置在进口道。但是，现状设置在交叉口处的公交停靠站存在不合理的现象，如：公交停靠站设置在出口道时，其位置不符合《城市道路交叉口设计规程》（CJJ 152-2010）中的规定，甚至公交停靠站直接设置在无展宽的出口道等。公交车辆的停靠站设置不合理，导致其他车辆不能快速的驶出交叉口，造成道路节点通行能力的下降，从而影响整个道路网的通行能力。
三、交叉口平面设计原则
（1）交叉口是交通冲突地点，为提高交通安全和通行率，在无信号控制的交叉口需要实行“路权”分配的标志和标线设置措施。
（2）为改善交通安全，交叉口需对机动车、行人、自行车交通采用规范化的交通安全和交通控制设计。
（3）新建平面交叉口，应以交叉口红线为依据，根据相交道路的类别以及设计车型、车速、交通流量流向，并考虑到未来发展的可能性进行设计。
（4）各类道路交叉口的进出口道应为行人安全过街或方便残疾人使用和通行提供必要的条件。
（5）平面交叉口转角处规划红线应做成圆曲线或切角斜线、并须满足视距三角形要求。视距三角形范围内，不得有任何高出道路平面标高1.2m 的视线障碍物。
四、交叉口平面设计步骤及方法
1．交叉口平面设计步骤
城市道路交叉口平面设计步骤一般如下：
图1 交叉口平面设计一般步骤图
其中，在考虑交叉口渠化问题时，应结合交叉口进、出口车道数、左转车道及右转车道设置一并考虑。
2．交叉口平面设计方法
这里介绍交叉口平面设计方法时，按照设计步骤进行阐述。
（1）确定渠化参数：按照《城市道路交叉口设计规程》（CJJ 152-2010），根据不同等级的道路，确定渠化段及展宽段长度，对于新建道路宜取大值，改建或者条件受限取小值，这里一般结合公交站台的设计一并考虑。在进行渠化时，增加进口车道数的方式一般有压缩侧分带及中分带、道路中心线左移、红线拓宽等。
（2）根据交通流量的分析，确定是否单辟左转、右转车道，车道宽度根据《城市道路交叉口设计规程》（ CJJ152-2010）进行确定。
（3）按照交叉口计算行车速度（按各级道路设计行车速度的0.5~0.7 倍计算，直行车取大值，转弯车取小值），确定交叉口缘石最小转弯半径，从而确定侧分带岛头位置。
（4）对于相交道路中的一条或者两条道路宽度较大，行人通过距离较长，考虑设置四个三角型安全岛，这是缩小交叉口通过距离的最有效方法。渠化三角导流岛是在交叉口渠化过程中，当设置完平滑的车道线后，交叉口四角处产生的机动车不通行的“多余”地带，他们成为行人和非机动车通过交叉口的安全岛。
（5）确定人行横道及停止线的位置，根据《道路交通标志和标线》（GB 768.2-2009）确定人行横道线的宽度、线宽等，另外，当人行横道长度大于16m 时，应在人行横道中央设置行人二次过街安全岛（宽度不应小于2m，困难情况下不得小于1.5m）。
（6）在穿越居民区的道路两侧，采用路侧立体绿化等措施，横断面布设上在有条件时考虑非机动车与行人与机动车的绿色隔离，绿化物种在满足景观需要的同时也应考虑作为噪音废气的屏障，以减少和降低行车废气及噪音直接对人群的污染。
五、结语
城市道路系统整合设计明确了道路建设的意义已不仅是解决好交通问题，同时要解决道路沿线的土地利用、生态环保、景观旅游等多重问题，道路设计和建设更人性化。城市道路及其所在城市道路网络作为城市系统的有机构成部分，在可持续的现代城市发展理念下，要与开放的自然、生态、城市社会系统的协调和融合
关键词：城市道路；交通组织；优化设计
Abstract: In the city area, through large-scale civil engineering means to solve the problem of traffic jams by land use, economic investment and other factors. Through a series of optimization design of traffic organization, such as: regional traffic organization optimized design, intersection, pedestrian crossing optimization design and operation of traffic management measures, to improve traffic conditions in the city, especially to alleviate the city center area traffic congestion, have investment little, the effect of significant features. This paper focuses on the intersection and trunk road pavement design optimization, and analysis of an example to demonstrate the feasibility of optimized design, and strive to achieve a reasonable, economic purpose.
Key words: City Road; traffic organization; optimization design
中图分类号：U491 文献标识码：B文章编号：
1 交通组织设计的重要性
城市道路交通组织设计是运用交通工程技术和管理手段，系统地对区域内道路进行交通分析；根据道路功能，组织、协调、疏导交通流，平衡道路交通流量，使道路通行能力与交通流量基本协调，缓解交通需求矛盾。
常规的道路工程设计，只是依据规划对道路工程本身进行几何设计，对影响道路使用质量的交通组织设计未予足够重视，当建成道路发生交通堵塞或存在交通安全隐患时，交通管理部门只能做些“疏导”管理工作，不能从根本上解决存在问题。
实际上，道路在使用过程中，由于使用条件不同，吸引的交通流也不同，交通流对道路的需求是千差万别，特别是中心城市区道路的改、扩建时，道路工程若不做好交通组织设计，等道路建成后发生问题时再想法进行拓宽改造，则恐难实施，不仅对整个交通系统造成严重影响，而且存在工程重复建设，造成资金浪费等诸多问题。
交通组织设计有别于“交通工程设计”与“交通设施设计”，是近年来为改善城市交通，提高交通效率而提出的“交通设计”的一个组成部分。交通组织设计的重要性在于：做好交通需求分析，合理组织区域交通，充分发挥路网功能，保障交通安全。
2 交通组织优化的基本思路
2.1保持交通连续
交通连续是搞好交通秩序管理的根本保障。保持交通连续即保证大多数人在交通活动过程中，在时间、空间、交通方式上不产生间断。例如，在交通路口渠化方面，路段上的行车道要对应路口直行导向车道，以保证直行车流不变换方向；路口进口导向车道要对应出口车道，以保证车流通过路口连续；信号灯实现绿波带，以保证车流通过整条道路时间上连续；路段天桥建在换乘的公交站之间，以保证换乘连续等等。交通连续组织得好，可以使行人流量减少、车流行驶有序，同时可以减少许多交通违法行为，改善路面交通秩序。
2.2减少交通冲突
当两股不同流向的交通同时通过空间某点时，就会产生交通冲突。而该点即为冲突点，交通冲突可分为交叉冲突、合流冲突、分流冲突、穿插冲突、纵向冲突等。交通冲突是产生交通延误和交通事故的根源。我国的城市交通是典型的混合交通，各车种、各流向的交通冲突严重，减少各种交通的冲突，有利于改善交通秩序，避免交通事故的发生。
减少交通冲突主要是要使不同流向、不同种类的交通流应在交通空间和时间上分离。空间分离靠交通标志、标线来实现，时间分离靠信号相位分配来完成。
2.3均衡交通负荷
城市的用地性质、路网结构、出行习惯等，决定了城市路网中交通流存在时间和空间上的不均匀性，为了充分、合理和科学地使用现有道路，必须设法使交通负荷均衡。即通过对交通流进行科学的调节、疏导，使路网各点交通压力趋于大小一致，不至于由于在时间和空间上的不平衡而造成交通拥堵。
2.4突出以人为本
“以人为本”是现代城市交通管理的最根本的原则。交通组织设计，不能仅从方便管理出发，而是必须优先考虑大多数人出行问题，特别是弱势群体的出行，如行人交通、自行车交通与残疾人交通等。要转变观念，不能把设计、管理的着眼点单纯地放在车行道上，在路口和大型交通集散点行人和非机动车的交通组织应给予充分的重视。交通组织调整，应以方便大多数人出行为准则。
3 交通组织优化的主要措施
3.1交叉口优化设计基本内容
3.1.1平面交叉口基础资料的采集和整理
对于新建的城市道路交叉口设计，因没有现状的交通资料数据，只有规划道路等级、设计车速、道路宽度、车道数、道路沿线的规划用地性质、片区的规划人口以及设计年限内预测的交通量等基础资料。对于改建或者治理性的路口，需要对现状交通量、道路等级、沿线现状出入口、未来可能产生的交通量和交通管理进行一个详细的资料收集。
3.1.2分析现状道路交通安全存在的问题
交通安全存在的问题可能包括车辆交通组织、行人非机动车交通组织、公共交通组织、交通标志、标线和交通管理等方面。
3.1.3交通组织优化设计
确定交叉口中心线。平面交叉口相交中心线在整个路口中地位很重要，通过局部调整线位或相交角度，可以使x形交叉路口或畸形交叉路口转换成十字形交叉口，解决路口的通视性、通畅性和均匀性。2)设计左转车道、直行车道、右转车道、公交专用车道和自行车道等。路口处的交通通行能力一般是正常路段的0.5倍，所以为了能提高路口的通行能力，设置专用车道，增加路口处的车道数量是相当有必要的。根据交叉口的用地条件，通过拓宽路口道路用地红线、压缩道路绿化带和车道宽度等手段，增加专用车道数量，设置减速车道，组织不同行驶方向的车辆在各自的车道上分道行驶，互不干扰。3)进行渠化交通设计，设置导流岛和安全岛。平面交叉口处交通量较大且路口范围内的用地许可时，应作渠化交通设计，即采用交通岛、路面标线等设施疏导车流和人流。渠化设计应简单明了，太复杂的设计容易使车辆误行，反而降低其使用效率。导流车道的宽度应适中，过宽会引起车辆并行，容易引起碰撞事故。导流岛一般采用缘石围成高出路面的实体岛。如果岛的面积较大，应当划分出行人通行部分和绿岛部分；如果岛的面积较小时，可采用路面标线。设置行人二次过街的安全岛应用防撞桩进行保护，防止机动车辆碰撞位于安全岛的行人。交通岛的端部应做成圆形，且在入口端部处使用防撞桶，桶内宜装水或砂，桶身漆反光标线。
3.1.4设计交通标志、标线
在路口处应当特别注意标志、标线的简约、明了，尽量用图表示，少用文字标注(路名牌除外)，同一个牌的信息量不能过于庞大。交通岛的周围应有合理的标志或标线设计，提示行人或车辆注意安全等。
3.1.5设计交通监控系统
单个交叉口定时交通信号配时设计内容应包括：确定多段式信号配时时段划分、配时时段内的设计交通量、初始试算周期时长和交通信号相位方案、信号周期时长、各相位信号配时绿信比、估评服务水平及绘制信号配时图。对于多个路口间距较均匀，信号配时设计应当多考虑连续性，一路“绿灯”。“绿波交通”是一种单向交通干道的信号协调控制，绿波设计的主要参数有周期长度、绿信比和相位差，其中相邻交叉口之间的相位差是其关键设计要素。
3.2主干路辅道优化设计方法
3.2.1辅道公交停靠站优化设计
由于公交停靠站设置于辅道上，须考虑对辅道非机动车的影响以及主路进出辅道、单位开口进出辅路的影响。
设置方法主要是将公交停靠站站台设置于人行横道上，非机动车在公交站台处通过无障碍进入人行横道。在人行横道上开辟短距离非机动车道；根据主干道的设计车速，公交车在停靠站前方20米左右处进人辅道，给辅道上其它通行的机动车足够交织段，公交车出站到进入主路同样需要一段交织距离。
该设计模式主要适用于主干道车流量大，公交需求量高，且辅道非机动车较少，其宽度能够同时容纳一辆公交车与非机动车。
3.2.2辅道进出口优化设计
辅道进出口设计包括主路车辆以及单位、小区车辆进出辅路的开口。主路与辅道之间绿化带开口需考虑辅道周边地块是否有单位、小区开口或者是否需要停车，同时还需考虑辅路公交停靠站的影响。
首先考虑主路进出辅道开口设计方法，对于城市主干道，辅道的宽度一般大于5米，假定机非分割带为3米，开口垂直宽度不能太大，一般不大于8米，通行宽度4米左右，如果宽度过大则有的车辆不遵守交通规则，造成辅道车辆逆行驶入主路。
然后对开口位置设计进行分析，辅道的进口和出口分开设置，且单位进出口与辅道开口错开，在不影响单位进出、主路进出辅路，可以在公交停靠的区段外设置停车位，满足停车需求。一般辅路有公交停靠站时需要在其前后20米处给予开口，并且辅道上有单位或者小区开口，并且相隔较近时需要协调考虑开口的位置及停车位的设置。
3.2.3组合优化设计
路段辅道机动车与掉头开口协调优化设计：
城市道路中，某些交叉口间距较大，不能满足路段上单位或小区机动车辆掉头需求，且主干道上存在某些车辆需要通过掉头进人辅道，所以有必要对路段掉头车道进行优化设计。
辅道开口设计与停车泊位设计方法在前文已描述，这里主要研究开口与掉头车道之间的设计方法。路段设置专用掉头车道，辅道出口与掉头车道停车线要有一定的距离，满足车流交织的长度。掉头车道的设计还需考虑进入辅道的车辆，信号控制行人过街与辅路机动车掉头。
该组合设计模式适用于交叉口间距较大，沿线辅道车辆掉头及掉头进入辅道的车辆需求较大的情况，路段有足够的行人过街需求等情况。
4 实例分析
4.1现状分析
某路是惠州市市区东部的南北方向的重要交通通道，承担了东片区的大量的客货交通量。近年，随着机动车保有量的增加，各类问题日益严重，如交叉口的面积过大、未渠化且进口道数量不够；路段开口过多，人车干扰大，车行不畅；信号配时不合理；公交交通设施简陋；路口占道停车现象严重。最突出的问题是交叉口通行能力不足，通行效率低下等，交通改善刻不容缓。
4.2交通组织优化设计方案
在精细化交通设计理念及相关方法的指导下，本着多实施交通工程设施改造、少实施土建改造的精神，提出交通组织优化设计方案，如表1所列。
表1 交通组织优化设计方案表
4.3实施效果评价
4.3.1 定性评价
进口道：通过增加进口道，所有交叉口进口道由4车道变为6车道，路段上机动车出人口处的进口道由4车道变为5车道，出口道保持4车道不变，提高了交叉口的通行能力，减少了延误。行人过街：优化开口布设、增加信号控制，消除机动车与行人的干扰，保障行人过街安全和道路交通的畅通。
4.3.2 定量分析
通过交通仿真等手段分析得出，在不大的工程量下，提高通行能力平均约15％，降低延误平均约20％ ，提高平均行程车速10％，减少出入口冲突点80％，取得较好的改善效果。
关键词：五岔路口；渠化；交通组织；人非一体；相位；信号配时
现代城市道路平面交叉口以“十”字交叉和“T”型交叉为常见形式，然而在漫长的城市发展历程中，由于种种历史原因，旧的城市路网虽然在形式上不尽合理，但在相当长的时间内仍要发挥其交通功能，不能被完全取代，五岔路口这种特殊的交叉口形式就是在这种背景下形成的，如何优化五岔路口的交通组织，最大程度的提高路口的通行能力，是值得设计者去思考的问题，本文结合合肥市北一环与亳州路、长丰路交叉口工程实例，列举了该路口存在的主要交通问题，并有针对性的提出了合理的交通组织优化方案。
一、现状路口概况
北一环与亳州路、长丰路交口位于合肥市中心城区西北端，属于老城区范围，北一环为城市主干道，呈东西方向，是合肥市环加射路网的重要组成部分，交通量较大，该路口北一环主线双向4车道下穿亳州路，辅道双向4车道；亳州路为城市次干道，呈南北方向，双向4车道，与北一环斜交60度角；此处长丰路只有南向1个方向，双向2车道，机非混行。本交口现状交通组织为：北一环方向西侧5进2出，进口道2左2直1右转；北一环方向东侧6进2出，进口道2左1直1右转；亳州路南北向均为3进2出，进口道1左1直1右转；亳州路方向为2进2出，进口道1直左1直右。
二、存在问题及对策
（一）问题1：交叉口进出车道数及渠化长度与现状交通流量不匹配，不能满足现状交通需求。根据现状早晚高峰小时机动车交通流量调查结果，机动车北一环东进口、亳州路南进口车流量较大，但车道数仅有3或2车道，易发生过长排队，造成较大的延误；同时由于多股车流在一个相位汇集与出口道的2个车道上，造成交叉口内部车流挤压，影响下一个相位的放行，严重时导致交叉口内部拥堵，如北一环东出口的2个车道常常发生拥堵。对策：利用部分机非隔离带及路边宽度，拓宽增加进出口车道数使之匹配。具体措施为：1、亳州路南进口西侧拓3米绿化带，进口道由3车道增到4车道，东侧增设渠化岛提高右转通行能力；2、优化北一环东进口左转和调头交通组织，北一环往亳州路和长丰路方向左转各设置2个车道，并设置独立的调头车道；北一环东出口由2车道增到4车道，缓解多股车流的合流造成的拥堵以及右转与直行的冲突。（二）问题2：行人过街距离较远，中间无驻足岛，安全隐患较大，且机非混行，慢行无专有相位，冲突严重，影响交叉口的通行效率。根据现场调查结果，北一环为合肥市骨架路网的重要组成部分，其主线下穿亳州路，道路断面较宽，行人横穿北一环过街人流量较大，虽有人行灯但却无专有相位，与亳州路方向左转冲突严重，同时机动车无独立车道，机非混行，非机动习惯跟随机动车左转。对策：非机动和行人一体化设计，并设置行人驻足安全岛。具体措施：1、非机动与机动车采用栏杆隔离，如长丰路进口现状机非混行，无专用非机动车道，利用右侧绿化拓出3米的非机动车道。2、设置中间驻足岛，减少一次性过街长度，保证行人过街安全，并在岛上设置专门的行人信号灯，加强对慢行交通的引导。3、非机动和行人一体化设计，采用相同的通行规则，提高通行能力20-40%，降低冲突概率30-50%。（三）问题3：交通语言不正规，且缺乏多级指示。现状交通标志信息量不足，信息不连续，重要的信息未重复提示，如分道行驶标志，道路三级预告标志等，地面交通标线也不完善。对策：完善交通语言系统，增设方向指示和路面文字辅助信息；增加交叉口范围内渠化和导流线，增设左转弯待行区。具体措施：1、分道行驶标志增设道路名称辅助信息，指路标志应配置简洁、清晰、明了的五岔路口图形。2、地面车道标线应有道路名称作为二次辅助提示信息；交叉口内应设置路口导向线，辅助车辆行驶和转向，同时应设置左弯待转区，提高路口通行能力。（四）问题4：交叉口信号控制和设置位置和信号灯型式有待优化。亳州路南向放行与长丰路南向放行交通冲突较大，主要原因是亳州路和长丰路南向左转放行时均有两个方向，因此产生3个冲突点；现状信号灯为立柱式，灯型较矮且距离较远，驾驶员很难看清甚至跟车者根本看不到。对策：设置近远灯，信号灯杆改为悬臂式，优化信号相位相序和配时，提高交叉口通行能力，减少延误。具体措施：1、通过近远灯组合设计，将远灯改为悬臂式，解决了机动车视距问题；2、将现状4相位优化为5相位。相位1为亳州路南北向直行放行，右转不受控，南北向过街人行放行，时长22秒；相位2为亳州路南北向左右转放行，亳州路北进口右转让行，时长25秒；相位3为北一环东西向直行放行，左转待转，东西向人行过街放行，时长25秒，相位4为北一环东西向左右转放行，北一环东西向右转让行，时长51秒，相位5位长丰路但路口放行，时长23秒；5相位信号周期146秒。（五）问题5：停车组织混乱，路边停车和占用人行道停车严重。图2北一环与亳州路、长丰路交叉口优化方案天庆大厦在亳州路进口道和长丰路进口设置了出入口，并在门前设置约50个停车位，影响进出口道通行能力；人行道被占用，甚至还有施画线；交叉口60米范围内出口道路边停车影响其通行能力。对策：取缔不合理停车位，加强交通管理，优化天庆大厦停车场交通组织。具体措施：1、取缔慢车道上的停车位，加强对交叉口范围内的停车管理，减少随意停车现象；2、优化天庆大厦前停车场交通组织，亳州路南出口道上的开口位置南移，合理设置机非绿化开口，长丰路上只设置进口，亳州路上开口为右进右出。通过一系列优化措施，该路口的交通组织得到明显改善，具体见下表1：
三、设计要点总结
结合上述案例分析的结果，我们可以归纳出五岔路口的交通组织优化有如下设计要点：（一）通过路口渠化，使路口进出口车道数与交通需求匹配；（二）实行慢行一体化设计，设置安全岛，快慢车道应隔离；（三）设置完善的交通标志、标线系统，重要信息重复提示；（四）合理布设信号灯的位置，优化信号相位、相序和配时；（五）路口范围内的道口应优化交通组织，减少对路口干扰；（六）提高交叉通管理力度，减少路口范围乱停车现象。
四、结语
合肥市北一环与亳州路、长丰路交叉通组织优化方案充分利用现有条件，实现了在最少投资和最小改造范围的条件下对路通组织的最大优化，远期还可通过完善周边路网，对五岔路口的交通量进行分流的方式提高路口通行效率；总体来讲本次归纳的优化设计要点对今后类似五岔路口的优化处理有一定的借鉴意义。
参考文献：
[1]CJJ152-2010城市道路交叉口设计规程[S]
关键词：城市道路；交叉口改造；设计
中图分类号： U412.35 文献标识码： A 文章编号：
一、原有道路存在的问题
原有的道路设计的通行能力经过数年的运行，交通量迅速增长，以现的交通量，该道路满足不了，常堵车。行人、机动车及非机动车非常混乱。具体存在以下问题：
（1）缺乏对整体道路环境及交通特性的分析，没有做到优化设计。
（2）对非机动车流，过街行人，老弱病残等弱势群体缺乏考虑。
（3）交叉口管理措施不到位，不能充分发挥交叉口潜力。
（4）非机动车、行人和机动车相互干扰严重，很多非机动车、行人并未按照交通规则前行，无视标志标线，在机动车之间“见缝插针”，随意穿行，不仅自身得不到保障，还对机动车辆正常行驶造成严重的干扰，造成一片混乱。因此做好交叉口的规划和设计很重要。本文就A路与B路交叉口进行论证分析。
A路与B路交叉口原有现状见图1。
A路与B路交叉口原有现状图
二、交叉口改造方案
从调查情况看，B路与C路为城市主干道，A路与D路为城市次干道。由于历史遗留形成不规则交叉口，本次交叉通改善设计的主要内容有以下几方面。
（1）平交口立面设计
平交口立面设计是平交口设计的一个很重要的部分。立面设计主要足依据纵断面，道路横坡进行设计；设计时要使平交口路面等高线圆滑，没有菱角；各右转车道还应考虑车道横坡方向及大小。如被交路是旧路，立面设计时标高与横坡应与旧路接顺。如旧路设有超高，交叉口应在相接处渐变至同一方向大小的超高。设计时还应考虑整个交叉口的排水，排水不畅，形成积水的交叉口是失败的设计，因此排水设计对交叉口非常重要。排水设计时应考虑排水的方向、坡度及收水口位置，一般交叉口路面水应向四个转角方向汇聚，收水口设置在水汇聚的位置。
（2）交叉口进口车道设计
适当增加交叉口进口车道数，路缘半径，设置交通导流岛，保持交通流畅。
A路由双向2车道拓宽为5车道，人行道与非机动车道在同一平面上，在A路与C路交叉处拆除原有建筑物，增加交叉口转角的缘石半径，通过设计三角形导流岛，实施交通导流线，分隔机动车与非机动车。由此，D路与C路交叉处也设置 1 处导流导，分隔由A路、B路行驶到C路上的非机动车。
（3）平面交叉口渠化设计要点
①进口道适当拓宽，与路段通行能力像匹配
进口道展宽长度 La(见图 2)应由展宽渐变段长度Ld与展宽段长度 Ls组成。主干路最小长度应不小于50―70m,次干路最小长度应不小于 40―50m。理论上讲，两条等级相同的道路相交，车辆通过交叉口的有效时间一般仅相当于路段通行时间的一半左右，依据交叉口的交通需求特性进行交叉口的进、出口道数设计与相连接道路的通行能力相匹配。
图2进口道规划展长度示意
②改造后的交通信号设置及配时说明
a.交通信号设置
在交叉口合理设置交通信号系统。根据道路断面形式及交叉口形状，在A路与B路交叉口东口设置两组信号灯：一组直行箭头灯和一组左转箭头灯；西口设置三组信号灯：一组直行箭头灯和一组左转箭头灯；南口设置两组信号灯：一组直行箭头灯和一组左转箭头灯；北口设置三组信号灯：一组直行箭头灯和一组左转箭头灯；在人行横道线位置设置 8 套人行横道灯。
b.交通信号配时说明
经交通流量调查，C路、B路交通流量约占 60%，A路、D路交通流量约占 40%，此时设置合理的红绿灯相位，尽量避免行人等待时间过长而选择在较小的空隙通过冲突点。对交叉口进行了合理的配时说明。
晚峰时段：24 点至7点，22点至24点。相位周期：75s。相位走向：东西通行（40 s），南北通行（35s），见图3、图4。
图 3 东西通行，南北行人图4南北通行，东西行人
高峰时间：7点至8:30点，17点至19:30点。
相位周期：118s。
相位走向：东西左右（20 s），东西通行（8 s），东西直右（55 s），南北通行（35 s）。
平峰时间：8:30 至 17 点，19:30 至 22 点。
相位周期：98 s。
相位走向：东西左右（15 s），东西通行（8 s），东西直右（45 s），南北通行（30 s），见图5~图8。
图5东西左右转图6东西通行，南北行人
图7东西直右图8 南北通行，东西行人
（4）交叉口视距满足要求
交叉口转角部位红线应规划成切角斜线或圆曲线，并必须满足安全停车视距的交叉口视距三角形界限的要求。视距三角形界限内，不得规划布设任何高出道路平面标高1.0 m、且影响驾驶员视线的物体。
（5）交叉口自行车道合理设计
合理组织自行车在交叉口的交通组织是交叉口渠化的重要内容，本次设计采用斑马线铺设车道，引导自行车通过交叉口，特别是自行车左转问题是解决交叉口自行车交通过街最为头痛的问题。本次设计，是左转自行车同左转机动车同相位，两次过街，在交叉口设置左转自行车等待区导流岛，在直行绿灯时自行车驶入导流岛，等到左转绿灯时通过交叉口。
（6）重视交叉口的景观设计
合理设置交叉口绿化，功能与景观并重是城市交叉口景观设计的重要节点，因此从美学上对交叉口设计提出了更高的要求。除了合理的交通设计、增强交通流的连续性，以及使较少机动车在交叉口延误外，道路绿化、线性等景观设计也是交叉口设计的重要部分。另外，道路绿化能够起到交通管制和诱导交通的作用，导流岛里不宜种植高大的遮挡交通视线的植物，宜种植低矮的灌木。
（7）交通标志标线
在交叉口合理设置交通标线和标志。在A路与B路交叉口，标线设置有道路中心线、车行道分界线、车行道边缘线、人行横道线、停止线、导向箭头、非机动车标线、导向车道线，合理渠化，分流机动车、非机动车和行人的行进路线，促进交通安全管理；标志设置有交叉口标志、分道标志，禁止调头、禁止停车标志、机动车道标志、非机动车车道标志、限速（50km/h）标志。
改造后的A路与B路交叉口见图 9。
图9改造后的A路与B路交叉口图
三、道路交叉口规划设计的发展趋势
首先应注重精细化，高效化，重视现有交叉口的改 造挖潜。其次重视交叉口的管理措施、优化设计，充分考虑非机动车流对交叉口的影响。重视行人过街，老弱病残等弱势群体，还要考虑节约占地，利于环保，与城市环境相适应。目前道路交叉口基本采用的是时空分离法，随着城市快速发展，越来越多的车流量继续增加，将采取壶把式交叉口设计、远引路段掉头左转等设计法（见图10）。
图10交叉口设计方法示意
四、结束语
