商丘火車站站前交叉口交通組織方案設計與評價

周 徉，韓鳳春

（中國人民公安大學 交通管理學院，北京 100038）

引言

交叉口作為城市交通中敏感地點，合理的交通組織優化對城市道路交通運行效率起著決定性的作用。商丘市火車站是全市最大的鐵路車站，站前交叉口交通問題較突出，交通擁堵常發。因此，針對站前兩個關鍵交叉口進行交通組織設計，對改善商丘市站前道路交通狀況具有重要的現實意義。

在交通渠化設計方面，美國的MUTCD 手冊[1]，主要介紹了不同交叉口所對應的渠化方法和渠化理論。陳洪仁[2]提出了交叉口渠化的具體措施。在交叉口信號控制方面，美國《交通信號配時手冊》[3]中提出了“結果導向”式交通信號配時流程。李汝楠[4]運用VISSIM軟件仿真對延誤和排隊時間進行分析，對信號交叉口改善前后的延誤水平與服務水平進行分析。在禁限措施方面，CIPRIANI 和 FUSCO[5]提出了禁限措施需要基于整個路網最優；盧健等[6]在禁左措施對交通影響做了系統分析并提出了禁左措施的實施流程。車道功能劃分方面，馬周等[7]提出從機動車道、公交車道、公交停靠站以及路內停車等方面進行優化設計；易軍偉[8]提出在站前區域采取人車分離和接送客車輛單向通行等措施。

1 交通調查與問題分析

1.1 現狀調查

神火大道與站前路交叉口是一個T 字型非信控交叉口，有東、西、南三個進口。站前路東口一幅路，六車道；站前路西口一幅路，五車道；神火大道南口三幅路，雙向八車道，道寬為3.5 m，設有0.5 m寬的中央隔離護欄，并設有機非隔離綠化帶。站前路旁無停車位，未施劃非機動車道，未設立中央分隔欄，無行人過街安全島，路面標線缺失。交叉口渠化見圖 1。

圖1 站前路（東西）-神火大道（南北）交叉口渠化現狀/m

神火大道與民主路交叉口位于火車站以南120 m，十字交叉口。東、西進口為單幅路，設有中央隔離護欄，北進口為二幅路，設有中央隔離護欄和機非隔離綠化帶，南進口為三幅路，設有中央隔離綠化帶和機非綠化帶。交叉口渠化現狀見圖 2。

圖2 民主路（東西）-神火大道（南北）交叉口道路渠化現狀/m

1.1.1 交叉口信號配時調查

神火大道與民主路交叉口為單點定時信號控制。相位一南北直行和南北左轉同時放行，相位二東西直行放行，相位三東西左轉放行，周期150 s。交叉口信號配時見圖 3。

圖3 神火大道與民主路交叉口信號配時/s

1.1.2 交通量調查

選擇17 ∶05—18 ∶05 晚高峰時段，對兩個交叉口的交通流量進行調查，交叉口高峰小時交通量見表 1、表 2。

表1 神火大道與站前路交叉口機動車高峰小時當量交通量

表2 神火大道與民主路交叉口機動車高峰小時當量交通量

1.2 問題分析

1.2.1 站前路與神火大道交叉口問題分析

（1）交叉口內標線缺失，站前路段車道功能劃分不明確，車輛混行嚴重。出租車待客區指引信息缺失，待客區空間不足，大量乘客行車道攔截出租車，影響其他車輛的正常通行。（2）《城市道路交通設施設計規范》（GB 50688—2011）[9]規定快速路和主干路上人行過街設施的間距宜為300～500 m。由圖1 可知，站前路西進口設置了兩個人行橫道，間距為50 m，東進口兩個人行橫道，間距83 m，不符合上述國標規定。（3）火車站附近的站前路段未設置非機動車道，非機動車駛入交叉口后與機動車混行，存在安全隱患。

1.2.2 神火大道與民主路交叉口問題分析

（1）南進口左轉車道數與左轉交通流量不匹配。南進口左轉高峰小時交通量達380 pcu/h，而南進口僅一條左轉掉頭合用車道，導致左轉車輛排隊長度長，延誤大。（2）南北進口左轉車流未設置左轉保護相位，直行和左轉車輛交織，造成交叉口內擁堵。南北直行左轉相位無全紅時間，南進口左轉尾車與行人、北進口直行車輛產生沖突。（3）該交叉口的非機動通行需求大，高峰時等待區域不能滿足非機動車輛等待的需求，直行和左轉非機動車混雜在等待區中，放行速度和效率較低。

2 方案設計與評價

2.1 站前路交叉口交通組織設計

2.1.1 站前道路實行單向通行，禁止站前路西進口車輛直行

站前路自西向東單向通行，禁止西進口車輛直行，統一右轉進入神火大道。交叉口實行禁限措施需要考慮路網系統、交通流向流量、道路路段等條件[10]。現狀中西進口直行高峰小時交通量僅104 pcu/h，設計方案中該部分車輛右轉駛入神火大道，在民主路-神火大道交叉口北進口掉頭繞行進入站前路東段。

2.1.2 合理劃分車道功能、完善標志標線

合理劃分車道功能，明確公交車、社會車輛和出租車通道，施劃即停即走車道，以解決交通秩序混亂的問題[11]。

2.1.3 調整站前路東段公交車位置，合理設置出租車上客點和下客點

西進口原有的出租車待客區改為下客點，原東口公交車站位置改為出租車上客點，設置指引標志，東進口公交車站從道路左側移至道路右側。

2.1.4 增設非機動車道，合理設置人行橫道

單向通行方案使得站前路有足夠的道路空間設置非機動車道。將站前路東側、西側的四個人行橫道拆除，東、西側人行橫道設置在行人通行距離最短的位置，方便行人過街。交叉口渠化見圖 4。

圖4 站前路（東西）-神火大道（南北）交叉口渠化設計/m

2.2 神火大道與民主路交叉口渠化與信號配時設計

2.2.1 神火大道與民主路交叉口渠化設計

（1）增加南進口車道，南、北進口重新劃分車道

南進口破除中央綠化帶改為中央護欄，并拆除部分機非隔離綠化帶，偏移道路中線，縮減出口車道和其他進口車道的寬度，增加進口車道，增設后南進口為兩條左轉車道、一條直行車道、一條直右車道。

站前路實施禁左后，繞行車輛會增加北進口的掉頭掉頭需求，因此需要設置掉頭車道。將原本一條右轉車道、三條直行車道、一條左轉車道改為一條直右車道、二條直行車道、一條左轉車道、一條左轉掉頭合用車道。

（2）拆除東進口渠化島，各進口區分非機動車左轉、直右車道

拆除東進口渠化島，在四個進口設置非機動車等待區，并區分左轉和直右非機動車道，分離左轉非機動車與直行非機動車，減少不同流向非機動車之間的影響，有效提高非機動車的通行效率。

南北進口距離停止線10 m 處破除中央隔離護欄，施劃中心黃色虛實線，指示掉頭車輛提前調頭，不進入交叉口，并設置行人過街安全島。交叉口的渠化設計圖，見圖 5。

圖5 民主路（東西）-神火大道（南北）交叉口渠化設計/m

2.2.2 神火大道與民主路交叉口信號配時優化

采用Webster 方法計算信號配時，綜合當前流行的早啟遲斷思想對信號配時進行調整。

確定黃燈和全紅時間。黃燈時長[12]：

式中：A—黃燈信號時長，s；t—駕駛員反應時間，s，一般取值為1 s；v—車輛在進口道的速度，m/s；a—汽車減速度，m2/s，沒有實測數據時取3 m2/s;g—坡度。

全紅時長[12]：

式中：r —全紅信號時長，s；w—從停車線到遠端對象沖突車道的距離，m；l—汽車標準長度，通常取5～6 m；v —車輛通過交叉口的速度，m/s。

經過計算得到各個相位的黃燈時長、全紅時長見表 3。

表3 各相位全紅時間/s

根據交通調查得到的數據，計算得到各進口方向車道的流率比見表 4。

表4 各進口方向的流率比

設置左轉保護相位時，經常給兩個對向的左轉車流分配相同的綠燈時間，當兩個對向左轉車道流率比相差較大時，對稱式左轉保護相位會造成通行效力降低。常采用的是早啟或遲斷式信號控制方案[12]。

西左轉流率比明顯高于東左轉流率比，西直行流率比略高于東直行流率比，因此，考慮在四相位信號配時的基礎上使用早啟遲斷再次優化信號配時。

采用西直行“遲斷”，西左轉“早啟”。由于南北直行和左轉相位與原相位保持不變，相位3、4、5 的關鍵流率比y3,4,5=max｛(e1,3+e1,4)，(e2,3+e2,4)｝，最終得到各關鍵車道（組）的流率比，見表 5。

表5 各關鍵車道（組）的流率比

得到Y=y1+y2+y3,4,5=0.702。通過韋伯斯特公式簡單計算可得周期C0=138 s。南北直行、左轉放行結束后，東、西直行綠燈同時啟亮，東直行先斷，緊接著東左轉啟亮，西直行比東直行遲斷4 s，東左轉比西左轉早啟4 s。信號配時見圖 6。

圖6 信號配時/s

2.3 方案評價

使用Vistro 軟件對兩個交叉口進行方案評價，民主路-神火大道交叉口的評價結果見表 6。

表6 神火大道-民主路交叉口評價結果對比

站前路-神火大道交叉口服務水平由D級提升至C 級，西進口車輛延誤由50.6 s/pcu 降至20.3 s/pcu，神火大道南進口車輛延誤37.1 s/pcu 降至18.6 s/pcu。神火大道與民主路交叉口服務水平由F 級提升至E級，交叉口延誤由111.11 s/pcu 降至70.20 s/pcu，南進口延誤由207.25 s/pcu 降至78.79 s/pcu，東、西進口延誤基本不變，北進口的延誤有一定幅度增加，但整體來看交叉口運行效率有顯著的提高。

3 結語

以商丘市火車站站前的兩個交叉口為研究對象，進行交通調查，獲取交通流數據、道路渠化數據等。分析了商丘市火車站站前交叉口的運行特點，找出所存在的交通問題，從交叉口渠化、信號配時、禁限措施等方面展開研究，提出兩個交叉口的交通組織設計方案。站前路實行單向通行，對站前路西進口采取禁左措施，對道路斷面、交通設施進行改進；優化民主路-神火大道交叉口渠化和信號配時方案，將南北進口車道重新劃分、改善慢行交通、采取早啟遲斷信號配時方案等。評價后發現，站前路西進口車輛延誤由50.6 s/pcu 降至20.3 s/pcu，神火大道南進口車輛延誤37.1 s/pcu 降至18.6 s/pcu，服務水平由D 級提升至C 級；神火大道與民主路交叉口交叉口延誤由111.11 s/pcu 降至70.20 s/pcu，服務水平由F 級提升至E 級，交叉口的運行效率有著顯著的提高。