城市道路建設(shè)重要節(jié)點設(shè)計分析

莊 翔

（大同市強(qiáng)毅工程設(shè)計有限公司，山西 大同 037009）

城市交通節(jié)點的合理性，直接關(guān)系到相應(yīng)線路的功能，甚至關(guān)系到道路交通的全過程。這對道路通行能力和城市交通安全有較大影響。由于中國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和汽車工業(yè)的加速發(fā)展，中國的汽車擁有者數(shù)量急劇增加。為改善城市交通條件，需要建設(shè)城市主干道，城市道路節(jié)點的規(guī)劃、設(shè)計、改造和管理無疑是非常重要的。

1 城市道路概況

城市道路是以網(wǎng)絡(luò)形式分布在城市當(dāng)中。由于道路的不同功能和地理位置的差異，道路之間的節(jié)點和連接處也不盡相同。節(jié)點是道路之間的交點，道路在正常狀態(tài)下的行駛方式是同一平面下的直接連接，不同道路間的連接創(chuàng)造了不同的節(jié)點區(qū)域。

節(jié)點問題是由共享道路時空資源引起的流量沖突。因此，解決流量沖突對于解決節(jié)點問題具有重要意義。總結(jié)目前的節(jié)點形式，我們可以發(fā)現(xiàn)，到目前為止，只有三種措施可以解決節(jié)點沖突，即：控制，整合和立體分離。控制是指使用控制手段，如信號燈，及時將沖突雙方分開，并定期將沖突轉(zhuǎn)化為單方向連接。整合措施通過結(jié)構(gòu)和組織措施整合交通流。為了消除或緩解沖突，立體分離是指通過三維結(jié)構(gòu)節(jié)點分離交叉流，從而消除一般沖突。

2 城市道路節(jié)點的分類

2.1 無信號控制平面節(jié)點

在任何道路系統(tǒng)中，不受紅綠燈控制的平面節(jié)點是最常見的節(jié)點形式。特別是在我國城市路網(wǎng)中，沒有控制信號燈的節(jié)點，占到了90%以上。實際上，無信號控制平面節(jié)點有兩種：二路停牌平交節(jié)點、全停牌平交節(jié)點。根據(jù)節(jié)點的運行特點，二路停牌節(jié)點中，車輛在主干道上有優(yōu)先權(quán)，全停牌節(jié)點則不存在優(yōu)先權(quán)。

2.2 信號燈控制平交節(jié)點

信號燈控制平交節(jié)點在道口設(shè)置信號燈。為了改變紅綠燈的顏色，需要控制節(jié)點的流量分布，確定通行流量和終止流量，并及時劃分沖突流量，這增加了節(jié)點的安全性和效率。城市道路網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，通常是具有信號燈，交叉道路分時連接。由于紅綠燈周期性地在某個方向上交叉交通，因此特定車道上的車輛只能利用通行時間通過該單元，而在另一時間，則必須等待綠燈，當(dāng)信號燈變綠時，排隊等候在等候線外的車輛開始通過節(jié)點。在最初的幾秒鐘，當(dāng)綠燈信號打開時，流量變化明顯，然后逐漸穩(wěn)定；當(dāng)綠燈結(jié)束時，變成黃色和紅色，下一輛車等待停車，等待下一個綠燈通過，從而間歇性地產(chǎn)生節(jié)點中的流量。

2.3 平面環(huán)行節(jié)點

平面環(huán)行節(jié)點是道路連接到一個環(huán)島的節(jié)點。對于正確的交通規(guī)則，環(huán)路是僅逆時針操作的單向環(huán)路，并且車輛必須通過輸入和輸出節(jié)點逆時針右轉(zhuǎn)完成移動功能。平面環(huán)行節(jié)點的特點不是連接道路的圓形特征，而是組內(nèi)車輛的單向環(huán)。

實際上，平面環(huán)行節(jié)點包含了一個處理流量沖突的優(yōu)化環(huán)，它允許不同的流量適應(yīng)相同的流向和下游方向，在合并替換中交叉沖突，可以改善節(jié)點的流量狀況。

2.4 立交節(jié)點

立交節(jié)點是不同道路、不同方向的交通流量分別通過不同高度的節(jié)點。立體交叉是解決流量沖突的最終方法，也是能夠完全消除沖突的最完整、最簡單的解決方案。立交節(jié)點的主要特征之一是道路之間的三維相交。過去，立交節(jié)點的分離既復(fù)雜又不科學(xué)，并沒有反映出它們之間的區(qū)別，特別是幾何形狀的分離導(dǎo)致流量交叉的混亂，使駕駛者迷失方向。

3 基于三步優(yōu)化方法的規(guī)劃設(shè)計方法

3.1 節(jié)點匹配度

節(jié)點匹配度是指節(jié)點之間的相容性或?qū)?yīng)性程度。在節(jié)點命名的語境中，有廣義和狹義之分。節(jié)點匹配度通常包括節(jié)點與道路之間的符合程度、節(jié)點與交通之間的符合程度、節(jié)點與服務(wù)之間的符合程度，以及節(jié)點與道路網(wǎng)絡(luò)之間的對應(yīng)程度。由于交通需求的彈性是可變的，因此很難獲得節(jié)點與相對實體節(jié)點之間的對應(yīng)關(guān)系的常值。連接道路的節(jié)點匹配度可以反映在節(jié)點合規(guī)性、交通合規(guī)性和流量合規(guī)性的程度上。得分越高，兩者之間的對應(yīng)性越好，道路交通的效率也就越高。

3.2 節(jié)點可靠性

節(jié)點可靠性是在不確定因素影響事物穩(wěn)定性的一個指標(biāo)。節(jié)點可靠性只考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即連接網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的能力，這反映了兩個節(jié)點保持連接的可能性。工作時間的可靠性是指旅客能否在一定時間內(nèi)到達(dá)目的地。

3.3 節(jié)點重要性

節(jié)點重要性用以衡量節(jié)點變化對系統(tǒng)整體運轉(zhuǎn)性能的影響。節(jié)點重要性分析通常用于可靠性設(shè)計、故障診斷和不同系統(tǒng)的改進(jìn)。從流量需求的角度看，節(jié)點越重要，節(jié)點可靠性就越高，反之亦然。

4 城市道路節(jié)點改造規(guī)劃設(shè)計

中國的城市正在發(fā)展中，隨著對車輛需求的增加，城市道路網(wǎng)仍在繼續(xù)發(fā)展。城市道路的建設(shè)與改造可分為三種類型：一是現(xiàn)有道路的更新和現(xiàn)代化，二是現(xiàn)有節(jié)點的交通狀態(tài)改變，三是現(xiàn)有道路網(wǎng)上新建道路。在城市道路建設(shè)或改建過程中，節(jié)點規(guī)劃設(shè)計必須首先保證交叉道路的功能要求。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，首次確定了節(jié)點的三項指標(biāo)，按照三級改進(jìn)的方法解決匹配度和可靠性問題，當(dāng)需要提升整體交通水平時，根據(jù)節(jié)點的重要性選擇節(jié)點進(jìn)行改造，使結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足要求。

5 結(jié)語

道路節(jié)點規(guī)劃設(shè)計是城市交通建設(shè)的重要準(zhǔn)備工作，也是解決運輸問題的主要辦法。當(dāng)前城市道路節(jié)點規(guī)劃設(shè)計是一種基于定性分析的試驗方法。城市道路節(jié)點規(guī)劃設(shè)計難以保證理論合理性，導(dǎo)致節(jié)點不便，交通需求增加時帶來的不便更為嚴(yán)重。