赵长锐
苏交科集团股份有限公司深圳分公司 广东深圳 518000
摘要：城市道路交通的颈瓶主要集中在交叉口，尤其是繁忙的大城市。平面信号交叉口设计的优劣，直接关系到整个城市交通的效率和安全。本文针对城市道路交叉口拥堵的现状，探讨了如何通过合理的几何设计来增加城市道路平面信号交叉口的通行能力、服务水平、以及安全性的措施。
关键词：交叉口；通行能力；服务水平
1.研究现状
一直以来，我国在城市道路平面交叉口通行能力的研究方面，落后于西方国家很多年。虽然我国将交通工程学引入国内后，做了不少关于城市道路交叉卡通行能力方面的研究，但是由于经费少，起步晚等原因，目前我国在该方面的研究还存在局限性，没有形成整体的理论和框架。
我国交通部、大专院校、设计院等单位对公路的通行能力进行了研究，取得了不少的成果，但是对于城市道路一般还停留在参考国外的参数和指标阶段。
2.交叉口通行能力基本理论
关于道路标准路段通行能力的定义：在某一特定的时间内，在给定的道路几何、交通、环境条件和控制条件下，某一断面通过的车辆和行人的最大流量。对于城市道路交叉口而言，其交叉口的通行能力主要是指每一个方向的进口道通行能力之和，它和交通设施的几何特征、信号配时、交通特性有关。对于信号交叉口而言，其本质就是为了分离在同一时间同一地点，可能产生的冲突交通流，给不同的交通流以明确的路权分配。配时的合理性对交叉口的通行能力至关重要。
服务水平是衡量交叉口运行状况的概念，它是对行驶速度，驾驶自由度，交通等待，舒适程度，以及是否方便的一种主观的衡量标准。
交叉口服务水平反映的是司机在交叉口通行过程中的舒适程度，它与控制延迟相关。延迟是衡量交叉口服务水平的主要标准之一，与交通控制、交叉口几何条件、交通流特性等因素相关。
我国参考美国的标准，将服务水平分为A至F六个等级，从A到F拥挤程度逐渐增加。其中A级时交通量最低，延迟也最小，每辆车的平均延迟在10秒以内。A级服务水平提供给交叉口最理想的信号配时，理想状态下，绝大多数的车辆会在绿灯相位到达，许多车辆通过交叉口时完全不需要停车。以此类推，F级服务水平，多数乘客将经历难以接受的延迟，车辆到达流率超过了车道组的通行能力，糟糕的信号和长时间的信号配时会加剧等待的时间。
交通特征点有3种类型，分别是合流点、分流点和冲突点。当车辆进入交叉口时，由于车辆行驶方向不同要产生分流，需要进行减速，以便观察行进方向的交通情况，正是因为减速才影响了车辆进入交叉口的通畅性，干扰了交通。
解决以上干扰的方法主要原则是：变随机冲突点为固定冲突点、变交叉冲突点为交织冲突点；减少冲突点个数，减少冲突点上的冲突次数，减少冲突点上的冲突能量，缩小冲突范围。 对于平面信号灯交叉口来讲，控制冲突点的方法首先是对交叉口进行渠化，这样可以从空间上分离和固化冲突点；然后是通过信号控制，在时间上进一步分离控制消除冲突点。城市道路信号控制平面交叉就是通过对不同方向的交通进行时空分离、路权分配，来达到提高交叉口安全性和通行能力的目的。
3.城市道路信号交叉口优化设计
对城市道路交叉口进行优化设计的目的就是要，增加交叉口的通行能力，通过空间和时间上的设计来减速冲突点，城市道路交叉口优化设计的根本在于消除和减少冲突点，最有效的方法就是采取各种物理分离的措施，使不同方向的车辆各行其道，互不干扰，即渠化交通设计。 渠化交通设计是以消除交叉口不同方向相互干扰、保证交通顺畅、安全为目的，运用标志标线和隔离设施对交通流进行分流和导向设计。
交叉口渠化设计原则：平面交叉口平面内应采用导流线、交通岛及交通标志等进行渠化设计，过长的人行横道过街要设置安全岛；交通流行驶轨迹外的多余面积用标线或实体做成导向交通岛；车道的宽度不宜过大，避免引起车辆并行、抢到现象；右转专用车道应按转弯半径大小设计车道加宽。 交叉口面积也不宜过大，避免车流行驶轨迹范围变大，增大冲突的区域，不利交通流的运行与控制。
进口道设计。进口道展宽段应尽可能为左转、直行和右转车辆分车道行驶创造条件，特别是设置有专用箭头灯时，必须设置相应的专用车道。
进口道设计时，右转车道宜向进口道右侧展宽，左转车道宜向进口道左侧展宽。 进口道总长度由展宽渐变段和展宽段组成，应该满足车辆排队需要。
出口道设计。出口道每一车道宽不应小于 3.5m，条件受限制时，不应小于 3.25m；出口道为干路时必须设置展宽段；在设置展宽的出口道上设置公交停靠站时，应利用展宽段的延伸段设置港湾式公交停靠站；出口道的总长度由出口道展宽段和展宽渐变段组成。
左转专用道设计。左转车流是最易与其他车流冲突而造成交叉口事故的主要的原因，左转专用道将左转车流从直行车流中分离，消减了对交叉口的不利影响。通常来讲，左转专用道的长度被设定为能够容纳可能出现的最大左转车排队长度的95%，在高峰小时，只有5%的情况下左转车的排队长度有可能超过左转专用道的长度。
右转专用道设计。虽然右转专用道对机动车的安全和通行能力有所助益，可以减少因为右转降低行驶速度而造成的追尾事故。但是在步行者和自行车交通量比较大的交叉口，这些好处会部分地被抵消。
渠化岛设计。渠化岛的主要作用是限定车辆行驶区域，降低车辆之间的冲突，缓和车辆合并角度，为行人提供保护。 一般条件下，渠化岛通常与路缘石的高度相等，特殊情况下渠化岛可用标线标出。根据研究，设信号灯和左转渠化能够减少20%的交通事故，仅设置信号灯无渠化仅能减少,6%。
人行过街设计。人行横道都要尽可能短才好，在所有的交叉路口，降低步行者过街时间有助于行人的安全和车流的通畅。
方法一：路缘扩展。
路缘扩展，又称“洋葱头突出（Bulb-outs）”是减少步行者过街距离的良好方法。 路缘扩展缩短了穿行距离，由于在转角提供了额外的空间，使步行者和车辆进入交叉口之前彼此就可以看得见，并使机动车保持与斑马线安全的距离。
方法二：改小转弯半径。
如果有条件限制无法进行路缘扩展，在允许的范围内改小转弯半径也是缩短行人过街距离的好方法。
方法三：人行道安全岛与中央分隔带。
凸出路面的中央分隔带和三角形渠化岛可用作打断过长的人行横道。
4. 城市道路交叉口安全设计
从交叉口空间设计角度，冲突点是危害交叉口安全的主要问题，交叉口空间设计需要尽可能减少冲突来增强交叉口的安全性，安全设计的主要原则有：
1)满足视距三角形。视距三角形界限内，不得规划布设任何高出道路平面标高 1.2m的物体。
2)缩短行人过街距离。行人通过交叉口的距离越长，越容易与其他的交通流产生冲突。应尽可能缩短行人过街距离。
3)改良交叉口几何形态，改良畸形交叉口有助于消除不利因素。
4)正确设置交通标志，具有较高辨识度，有效提高交叉口安全程度。
5.结论
本文主要论述了城市道路信号交叉口的通行能力及服务水平基本理论，对其优化设计方法进行了研究和分析，得出结论如下：
1、解决城市道路交叉口通行能力的主要内容方法就是减少冲突点，通过渠化和设置信号控制的方法来实现车辆交通流的时空分离、路权分配，从而达到提高道路交叉口安全性和通行能力的目的。
2、本文对平面交叉口渠化设计中的进口道、出口道、专用左转车道、专用右转车道、导流岛和人行横道的布置方法分别进行了论述，对交叉口的安全性措施提出了建设性建议。
参考文献
[1] 吴瑞麟，沈建武著 城市道路设计[M].北京：人民交通出版社.2012
[2] GB 50647-2011 城市道路交叉口规划规范
[3] 王 炜，高海龙，李文权等著 公路交叉口通行能力分析方法[M].北京：科学出版社, 2001