城市道路交叉口左转优化设计研究

付美玲

(南昌铁路勘察设计有限责任公司,江西南昌 330013)

城市道路交叉口作为城市道路网络交通流集散和分流的重要节点,在城市道路交通系统中有着不可或缺的作用,设计合理的平面交叉口可以高效地实现大量车流的集散,通行效率会大幅度增加,减少出行燃油费用及尾气污染等。传统的缓解左转车流在交叉口处的冲突策略和组织方式有设置环岛、利用街道实现连续右转、设置左转专用道和专用相位、禁止左转等。

移位左转(Displaced Left-turn Intersection,DLT)交叉口是一种非常规的交通流组织方式,由Mier F D 等人最早提出“移位左转”的概念[1],在1960年,“移位左转”平面交叉口交通管理与控制在墨西哥得到应用[2],同时也得出了许多具有实际意义的研究成果。在设计实施方面,深圳交警在2017 年10 月实施了全国首个采取“移位左转”[3]交通组织模式和平面渠化设计的十字型平面交叉口(深圳彩田—福华路口)后,国内学者迅速投入此被誉为“全世界前沿的交通组织优化设计手段之一”的研究方向,并取得了一定理论研究成果。

通过对于交叉口交通流特性的基础性分析和研究,可以更加合理科学地掌握机动车、非机动车、行人交通特性的不同特点以及交通冲突问题,有利于更有针对性地提出更加行之有效的交叉口优化设计方法。

城市道路交叉口的车流左转是产生交叉口拥堵的重要影响因素,对通行效率、运行安全、环境污染度有较大的影响。首先,左转车辆转弯的行驶速度相较直行和右转车辆都更慢,车头时距较大,饱和流率较小,通行能力较小。当左转车流量较大时,就意味着信号配时需要分配更多给左转相位才能适应需求。其次,左转车辆以大角度进入交叉口且行车轨迹为曲线,分合流时容易发生侧碰,这就需要交叉口设计合适的转弯半径才能保证运行安全。最后,左转车辆需多次地变换车道至专用左转车道位置,不仅对直行车流造成横向干扰,而且车辆尾气排放也会相应增加,对城市道路环境造成空气污染。

交通冲突是影响交叉口通行安全和效率的关键点,只有通过信号相位控制或者禁止某一流向车辆才能更好地分离冲突点,保障交叉口的正常运行。从交叉口内车流产生交通冲突的方式划分交通冲突的不同类型,可将其分为交叉冲突点、分流冲突点和合流冲突点三种,而后两种又被统一称为交织冲突点[4]。在无信号控制状态下,常规十字交叉口和T 型交叉口的机动车辆交通冲突情况如图1(a)、(b)所示。通过对无交通信号控制状态下的T 型和十字型交叉口进行交通冲突分析,可以发现,当没有交通信号控制时,交通冲突点非常之多。因此,本文分析了城市道路交叉口中对于机动车左转常用的交通组织和渠化设计方法中的禁止左转和移位左转的交通冲突情况,冲突示意图如下图1(c)、(d)所示,并将冲突情况分析结果汇总于表1。

表1 无信号控制交叉口机动车交通冲突分析汇总

图1 交叉口交通冲突示意图

当交叉口进行移位左转或者禁止左转后,冲突点个数会有所下降,并当进行信号控制时,主交叉口分离所有交叉冲突点所需信号相位个数也会减少,减少相位意味着可以提高交叉口内的时间资源利用率,通行效率会有所提高。

3.1 禁止左转

组织方法:当十字型平面交叉口处于严重拥堵状态时,可采取禁止某些进口道或者全部进口道车辆进行左转的方法,能让交叉口相位数更加简单明了,提高交叉口信号时间和道路空间资源利用率和通行效率。

适用条件:禁止左转交通组织措施适用于交叉口进口道左转交通量较小、主路直行交通量非常大,并且周边有合适路网可以组织交叉口左转车辆进行绕行的情况,但距离不宜过长,且绕行路线饱和度较低,否则不仅会增加左转车辆行程时间和延误时间,而且会造成交通拥堵转移,以至于不容易权衡其利弊。

3.2 借道左转

组织方法:借道左转具体实施方法是在距离交叉口合适长度距离的位置,在进口道靠近道路中心线一侧设置一个左转车辆进入口,并在合适位置设置一个普通信号灯或智能LED 灯,通过交叉口内的主信号和开口处的预信号相互协调,待主交叉口左转绿灯亮起后引导进口道左转车辆进入邻向出口车道,以此组织左转车辆完成左转[5]。

适用性分析:交叉口首先必须是信号控制平面交叉口,且进口道有保护左转相位;
再者,进口道左转车道数(含借道)应当与左转对应的出口道车道数相匹配,甚至是出口道车道数更多,不仅一定程度保证左转车辆的转弯半径要求,而且可以完全消除左转车辆合流带来的冲突。

3.3 移位左转

3.3.1 十字型交叉口移位左转

组织方法:移位左转具体的交通组织方法是在交叉口进口道上游合理位置设置次级交叉口,并设置与主交叉口信号相互协调的预信号进行控制,引导指示左转车辆到达指定移位车道位置排队等候,待到同向直行绿灯亮起,进口道直行和在移位左转车道处排队的左转车辆同时放行通过交叉口,如图2 所示[6]。

图2 十字型交叉口移位左转示意图

适用性分析:由于十字型移位左转交叉口在车道数较多情况下运行会较为流畅,因此交叉口需要一定规模,首先道路断面渠化范围不能太小,最好是主干道与主干道、次干道平交形成的这类较大型交叉口,不然花费大量成本修建移位左转车道得不偿失;
再者,左转交通量需要较小,因为移位后的进口道左转车道并不能容纳很长的排队车辆,左转交通量太大容易溢出交叉口或者造成车辆停车次数增多延误增大,反而达不到移位左转的建设目标。

3.3.2 T 型交叉口移位左转

组织方法:T 型交叉口的移位左转是通过对次路的进口道和出口道进行相互对调,并在次路合适位置设置一个移位左转交叉口,并在交叉口位置设置信号灯控制和分离两个方向的车流,以此达到在T 型交叉口中主路和次路左转车流同时放行,进而由常规三相位减少为两相位,以此提升整个T 型交叉口时空资源利用率的交通组织模式。

适用性分析:当T 型交叉口主路或者次路左转交通量很大,并且主路直行交通量也很大的情况下,通过简单拓宽交叉口增加车道数,以及对交叉口常规一直行和两左转的三相位模式进行信号配时优化都难以缓解交叉口的交通拥堵时,可以采取此种交通组织模式。

4.1 设计范围

本文进行优化设计方法实际应用的交叉口群位于广东省深圳市光明区龙大高速楼村区域,交叉口群包含三个交叉口,分别表示为楼村立交交叉口、河堤路交叉口、公明北环大道交叉口。

4.2 交叉口左转运行状况分析

4.2.1 楼村立交交叉口:龙大高速取消收费后,对楼村立交衔接道路造成冲击影响,现状楼村立交交叉口高峰时段西进口左转、北进口左转均已超饱和运行,但整体交叉口服务水平仍已经达到最低F 级,交通拥堵经常发生。

4.2.2 河堤路交叉口:北进口道左转已超饱和运行,交通拥堵经常发生。

4.3 交叉口左转设计优化

根据前文的交叉口左转运行状况分析,公明北环大道交叉口运行现状相较良好,故本文主要针对河堤路交叉口和楼村立交交叉口左转做出交通设计优化。

4.3.1 楼村立交交叉口

(1)拓宽增加车道数

根据楼村立交交叉口周边土地利用情况,可以利用西进口道的机非分隔带拓宽增加一条左转车道,变为三直三左;
北进口道拓宽增加一条左转车道,变为三左一右。

(2)移位左转

将楼村立交交叉口这个典型平面T 型交叉口的次路(即龙大高速连接线)进行移位左转交通组织,即将原先的北进口道改为北出口道,北出口道改为北进口道,并在次路的原龙大高速楼村收费站位置设置一个移位左转交叉口,交叉口位置设置一个信号灯,指示车辆和分离车流交通冲突。

4.3.2 河堤路交叉口

河堤路交叉口南进口道道高峰时段交通量为300pcu/h 左右,但是由于南进出口道仅有30m 左右的长度是四条车道,往南依然是双向两车道,河堤路交叉口往南仅有180m 左右就形成了一个错位交叉口,并且高峰时段拥堵不堪,为此难以在河堤路交叉口南进出口道位置设置移位左转交通组织模式,只能采取禁止左转措施,缓解公常路干道直行的交通拥堵以及保障行人和非机动车在此过街需求。

河堤路交叉口四个进口道方向禁止左转后,交通信号控制将变为东西、南北直行两相位,减少信号相位意味着交叉口时间资源利用率大大提高,将大幅度提升公常路在此交叉口东西向直行的通行效率。

禁止左转后,各进口道左转车辆可以通过绕行路线到达目标路段,周边路网均有绕行路线并且饱和度很低,绕行至其他道路后对其交通运行影响极小。具体如图3 所示。

图3 河堤路交叉口进口道左转车辆绕行示意图

本文研究了城市道路交叉口左转的优化设计方法,分析了交叉口车流特点及交叉口的冲突特性,介绍了交叉口禁止左转、借道左转和移位左转的组织方法和适用条件,同时对深圳市光明区龙大高速楼村区域的交叉口进行了左转运行状况分析,重点改善交叉口的左转冲突问题,并提出了交叉口左转设计优化方案。

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