高速出入口多路交叉口改造方案研究

唐曉輝，呂麥霞，潘 鑫，趙偉忠，李振輝

（西安市政設計研究院有限公司，陜西 西安710068）

0 引 言

由于環形交叉口交通組織相對簡單，便于塑造城市景觀，因此在城市開發初期，或者在城市外圍高速出入口附近，在交通量不大的情況下，采用環形交叉口交通組織形式較為多見。

隨著城市的發展、路網結構的變化以及交通量的增加，環形交叉口的一些缺陷開始顯現。由于環形交叉口一般不設置交通管制，因此往往會造成更多的沖突點。如：三路交叉口沖突點為3 個；十字路口沖突點為16 個；五路交叉口沖突點達到45 個，其中交織沖突點有15 個，交叉沖突點有30 個[1]。此外，環形交叉口除了有機動車沖突點外，還有機動車與非機動車、機動車與行人之間的相互干擾，導致繞城出入口通行效率低下，且交通安全難以保證。本文對現狀環形交叉口交通特性進行分析，根據路網規劃建設情況，近期對高速出入口地面五路環形交叉口進行改造提升，遠期結合快速路建設對其進行立交改造。

1 項目背景

曲江大道轉盤交叉口（以下簡稱“轉盤交叉口”）位于西安市曲江新區中部，是由曲江大道、曲江池北路、南三環東西方向輔路、曲江高速出入口構成的一個五路環形交叉口（見圖1），是西安市東南方向對外交通的重要節點。現狀交叉口采用雙重信號控制環形交叉口方式來進行交通組織。隨著交叉口北進口上游道路快速路西延路高架橋的建成通車、轉盤節點周邊區域的開發成熟以及區域景點活動的增強，本來運行不暢的交叉口變得更為擁堵。因此，在此基礎上提出改造曲江大道轉盤交叉口。圖2 為項目區域節點規劃示意圖。

圖1 現狀交叉口路網圖

圖2 項目區域節點規劃示意圖

2 現狀調查與分析

2.1 轉盤交叉口道路設施及周邊用地現狀

該轉盤交叉口為不規則五路交叉口，其轉盤半徑為75 m，交織段長度為90～120 m，交織段寬度為13～20 m。曲江大道為城市路基段快速路，紅線寬80 m，雙向6 車道，與西延路高架相連接，為西安市快速路二環與三環連接線。南三環為城市快速路，紅線寬度70 m，主路雙向4 車道，上跨曲江大道轉盤交叉口，地面輔路為雙向6 車道。曲江池北路為城市次干路，紅線寬30 m，雙向5 車道。三兆路為城市次干路，紅線寬30 m ，雙向4 車道，與曲江高速出入口共同組成交叉口南進口。道路最小夾角由曲江池北路與南三環構成，為30.9°；最大夾角由曲江大道與南三環構成，為112°。

轉盤交叉口十字周邊用地種類較多，有大型住宅、商鋪、幼兒園、武警倉儲、市政設施以及規劃綠地等多類用地。

2.2 流量調查與分析

轉盤交叉口改造前，對現狀最不利情況晚高峰交通流量進行了調查（見表1）。

表1 交叉口晚高峰交通流量調查統計表 單位：pcu/h

（1）轉盤交叉口進口道晚高峰總交通流量為10 607 pcu/h，根據信號控制環形交叉口設計通行能力分析[2]，計算轉盤交叉口最大通行能力為9 600 pcu/h，晚高峰小時飽和度為1.10，晚高峰交叉口擁堵，南、北進口排隊長度在1 km 以上。

（2）平面環形交叉口的通行能力較低，一般不適用快速路和主干路的交叉口。當進入交叉口的混行交通流量超過2 700 pcu/h，或者交叉口任何一個交織路段的交通流量超過1 400 pcu/h 時，不易采用平面環形交叉[3]。進入現狀轉盤交叉口的混行交通流量和各交織路段交通流量遠遠超過2 700 pcu/h 及1 400 pcu/h，現有的信號燈只是為了在高峰時間段不讓交織流“鎖死”該節點。

（3）轉盤交叉口進口道晚高峰總交通流量為10 607 pcu/h，其中：直行交通流量為5 430 pcu/h，占總交通流量的51.20%；左轉交通流量為3 180 pcu/h，占總交通流量的29.98%。主流交通方向為南北向直行和東進口、北進口左轉方向。

（4）轉盤交叉口所處的城市高速出入口位置，貨車比例相對較高，占總交通流量的11%。

（5）轉盤交叉口行人過街和非機動車交通需求量相對較小，高峰小時最大截面交通流量在北進口曲江大道人行橫道，最大量為206 人次/h。但是，由于轉盤半徑較大，且人行橫道靠近轉盤，因此部分人行橫道處于轉盤車輛交織區域，行人過街距離長，不利于交通安全。

（6）轉盤交叉口周邊共有公交停靠站點4 個，停靠站點全部為直線式，有3 條公交線路，公交換乘需求較小。

綜上，北進口曲江大道連接線西延路高架的修建完成以及南進口高速出入口ECT（電子不停車收費系統）的改造提升，導致南北進口車流量激增，使得原本運行效率不高的轉盤交叉口交通壓力更大（見圖3、圖4）。

圖3 轉盤交叉口改造之前交通流量圖（單位：pcu/h）

圖4 轉盤交叉口改造之前交通擁堵圖

3 交通改善思路

根據路網節點規劃，節點規劃為一處互通式立交。由于轉盤交叉口連接高速出入口，并且目前附近再無高速出入口，若倉促進行互通式立交建設，進出城交通難以分流，勢必加劇該節點交通擁堵，進而由節點擁堵發展為區域性路網擁堵。因此，在節點改造時，采取近、遠期相結合的方式：近期，將轉盤交叉口改造為信號燈十字交叉口，提高其通行能力，同時規劃修建節點東側2 km 處的金花南路高速出入口；遠期，在金花南路高速出入口修建完成后，可以對高速出入口交通流量進行分流時，再進行該節點互通式立交升級改造。

改善思路如下：

（1）合理組織交通流線，簡化相交道路數，五路相交變四路相交，轉盤交叉口變十字交叉口，采用信號燈控制以減少交通沖突點，按照匹配原則合理確定車道數。

（2）設置導流島，縮短交叉口通行距離，提升通行效率，同時保障行人及非機動車通行安全。

4 交通改善設計

4.1 方案設計

設計方案將轉盤交叉口改為十字平交，原五路交叉優化調整為四路交叉，弱化南三環西側地面輔路功能。十字交叉主體為：南北向——曲江大道- 曲江高速出入口；東西向——曲江池北路- 南三環（東）。南三環西出口地面輔路出口取消，進入南三環的西向車流需要經過片區路網繞行；曲江池北路進口道車輛進入交叉口時，右轉車輛采用信號燈控制進入收費站，左轉車輛與南三環西輔路進口道左轉車輛一起采用信號燈控制。

對十字交叉口進行導流島渠化設計，右轉車輛提前分流。交叉口進口道總車道數為44 個，出口道總車道數為26 個（見表2）。轉盤交叉口交通組織改造為十字信號燈控制，其交通組織變化較大，并且進口車道數較多，考慮到以上因素，在進行交通安全設施設計上，標志、標線都設計為三級誘導信息提醒。圖5、圖6 分別為改造完成之后的效果圖和部分交通設施圖。

表2 改造后交叉口進、出口車道數統計表 單位：條

圖5 改造完成后效果圖

圖6 改造后部分交通設施圖

4.2 微觀交通仿真

根據現狀交通調查情況，結合道路交通設計方案，特別是交叉口進口道設計，采用交通信號協調及配時設計軟件SYNCHRO 對信號燈進行配時。交叉口信號配時采用4 個相位：第1 相位為南北直行，時長60 s；第2 相位為南北左轉，時長30 s；第3 相位為東西直行，時長35 s；第4 相位為東西左轉，時長35 s。周期共160 s，以南北向為主流向。

采用交通仿真軟件VISSIM 對改造后的交叉口進行仿真分析（見圖7），模型采用車輛換道模型。交叉口北進口車輛通行最大延誤由300 s 縮短為120 s，最大排隊長度由1 000 m 縮短為110 m。交叉口西進口、東進口、南進口服務水平為F 級，北進口為E級。改造后，交叉口各進口道通行能力有所提高，相比轉盤交叉口交通運行情況大有改善，并且交通組織井然有序。

圖7 VIS S IM 交通仿真軟件截圖

5 項目后評價

5.1 改造后交叉口流量

改造完成之后，對交叉口晚高峰交通量進行交通流量統計（見表3）。統計結果：交叉口晚高峰交通流量為13 005 pcu/h，比改造之前的10 607 pcu/h 提高了22.6%。

表3 改造后晚高峰交通流量統計 單位：pcu/h

5.2 早晚高峰通行情況分析

根據西安交警大數據路況平臺道路通行數據，對轉盤交叉口改造前后各方向路口擁堵指數進行分析，選取改造前10 天和改造后10 天進行對比。擁堵指數是綜合反映道路網暢通或擁堵的概念性指數值。擁堵指數取值范圍為0～10，分為5 個級別，即“暢通”“基本暢通”“輕度擁堵”“中度擁堵”“嚴重擁堵”，數值越高表明交通擁堵狀況越嚴重。以下主要選取交叉口上游路段指標進行分析。

（1）北進口曲江大道方向，上游路段3.0 km 范圍（見表4）。

表4 北進口上游路段交通改善對比表

（2）南進口繞城高速出入口方向，上游路段0.35 km 范圍（見表5）。

表5 南進口上游路段交通改善對比表

（3）西北口進口曲江池北路方向，上游路段0.6 km范圍（見表6）。

表6 西北口進口上游路段交通改善對比表

（4）東進口南三環輔路方向，上游路段2.2 km范圍（見表7）。

表7 東進口上游路段交通改善對比表

（5）西南進口南三環輔路方向，上游路段0.6 km范圍（見表8）。

表8 西南進口上游路段交通改善對比表

根據西安交警大數據路況平臺道路通行數據，主要對交叉口上游路段的擁堵指數和速度進行整體分析。雖然交叉口進口道飽和度及信控延誤數據與相關規范所采用的數值有所不同，但仍然可以看出交叉口節點通行能力的提升對上游路段運行效率的影響，北進口的早高峰和南進口的晚高峰擁堵指數環比下降64.64%以上。

6 交叉口改造提升總結

（1）對現狀交通進行詳細調查并分析。不管是交通設計還是后續仿真，都是在清楚地掌握了現狀交通數據的基礎上進行的。如果缺少現狀交通數據分析，僅憑設計人員的定性分析，很難進行細化設計，項目后評價也無從談起。

（2）利用城市智能化設施，提前做好交通疏導公告。轉盤交叉口改造，使此處的交通組織變化較大，交叉口五路交叉變為四路交叉，南三環西進口與曲江池北路西進口合并，并且封住了南三環西出口，較大的交通組織變更需要提前告知出行者。

（3）做好施工期的交通組織，合理安排工期。在城市進出口、區域關節點進行改造時，施工區域的占道以及施工車輛的進出，在很大程度上影響了原交通通行能力，因此應提前考慮施工期交通組織，避免因施工而造成交通擁堵。

（4）交通安全設施精細化設計。由于交叉口進口道車道較多，且部分交叉口進口右轉方向內置，因此需要通過交通標志、標線進行誘導、指引，最大化消除改造完成初期交叉口通行者駕駛行為障礙問題。

（5）根據交叉口流量特性分析進行信號燈配時設計。由于改造交叉口靠近高速出入口，連接快速路，潮汐現象明顯，特別是在周末及假日，因此交叉口信號配時應根據全天交通流量變化進行多時段信號配時。

7 結 語

五路環形交叉口改造為信號燈控制十字相交的研究及案列分析已經相當成熟，但是在實際設計中，每個交叉口所處的位置、應對的交通問題、區域交通發展時態以及道路條件不盡相同，需要在理論知識的基礎上，結合交叉口實際情況進行優化提升。同時也要認識到，交通組織優化提升是一個持續改進的過程，需要系統地考慮點、線、面之間的動態發展交通關系，只有在靜態道路基礎設施穩定的情況下，根據交通需求的變化，實時調整交通組織，才能設計出高效安全的交叉口。