瓶颈路段交通组织设计.docx
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瓶颈路段交通组织设计
4瓶颈路段交通组织设计
4.1交叉口瓶颈交通组织设计
4.1.1交叉口瓶颈的解决方法
要想消除和控制交叉口交通流之间的冲突，从而减少由其引起的交通延误、消除事故隐患、改善交通运行秩序，提高通行能力，就必须对交通冲突的特性进行分析研究。
交叉口交通冲突点越多，车流间相互干扰越大，行车越不安全。
不同类型的交通冲突会引发不同类型的交通事故，交叉冲突最危险，容易引发较为严重的碰撞事故，其次是合流冲突，交通事故类型以刮蹭和追尾为主，分流冲突危险性最低。
在车速影响方面，交叉冲突与河流冲突对其影响最大，会导致车辆延误的增加和交叉口通行能力的下降。
因此，在处理交叉口交通冲突问题时，要重点对交叉冲突与合流冲突进行控制。
交叉口交通冲突点的控制原则是:
a.将交叉冲突点变为交织冲突点;
b.将随机冲突点变为固定冲突点;
c.尽量减少交叉口范围内冲突点个数;
d.降低交通冲突点上的交通冲突次数。
e.缩小冲突范围
解决信号控制交叉口各种交通流的交通冲突，首先要分析各交通流在时间与空间上的通行权，并将时间分离、空间分离和控制管理进行组合应用，从而达到解决和控制交通冲突的目的。
（1）交通冲突点的空间分离
可以通过对交叉口的渠化设计来引导、隔离和管制不同速度、不同流向交通流的运行，从而使各种交通流安全、高效、有序地通过交叉口。
通过交叉口的交通渠化，可以利用交叉口的各种设施及标志标线，如导流带、导向线、导向车道以及停车线、人行横道，使交叉口内的随机冲突点固定下来，并达到尽可能缩小交通流冲突范围，减小不同车种和方向车流间相互影响的效果，从空间上最大限度的减少冲突点数量，为下一步使用时间分离法打好基础。
（2）交通冲突点的时间分离在采取空间分离法不能有效控制和消除交通冲突点的情况下，应该考虑采取
交通信号控制的方法，在通行时间上来控制和分离交通冲突点。
可以说，多相位信号控制方案能够有效地消除或减少交通冲突点，但考虑到相位设置太多，会增加车辆通过交叉口的延误时间，所以相位并不是越多越好。
在交通组成复杂的混合交通情况下，对不同车种与流向的交通流进行分离，需要在交警的辅助下，才能有效分离冲突点上不同车种和流向的交通流，考虑到交叉口的运行效率，相位设计应该充分考虑其对交通流冲突的分离效果〔‘31。
（3）交通冲突点的管理控制同一信号相位中不同车种与不同流向的车流在通过同一交通冲突点时，各车种的速度差会增加不同车种通过交叉口的延误损失时间，所以，最好按车种，对交通冲突点上的不同车流分别放行。
对于已经越过交叉口停车线的车辆，其通行将不再受交通信号的控制，因此要想避免其与其它车流形成交通冲突点，首先要处理好其通行问题，这就需要对交通突点上车种、流向进行分离来实现。
4.1.2交叉口瓶颈设计的目标和原则
1设计目标通过设计使交叉口内的空间、时间资源得到更加有效地利用，提高交叉口不同交通流运行的安全性、高效性和有序性，这是城市道路交叉口交通信号控制设计的基本目标。
2设计原则
1在交通信号控制的空间环境设计中，为了使交叉口入口处的通行能力与路段上的通行能力相匹配，需要采取各种措施尽量增加交叉口进口车道数。
2在渠化设计上尽量做到寸土必争，充分利用交叉口有限的空间资源。
在信号配时设计上尽量做到分秒必争，合理分配和有效利用时间资源。
3尽量简化标志、标线和优化信号控制的相序、相位及周期时长，明确交叉口内不同流向交通流在空间和时间上的通行权;
4既要保证交叉口内空间设计和时间设计能使各种交通流高效、有序地运行，同时，也要保证行人通行的便捷性和安全性。
4.1.4针对机动车流的交通渠化设计
机动车的交通渠化设计主要包括左、右转机动车流的渠化设计、机动车在交叉口内部通行区的渠化设计（主要包括左转待转区、导流线和停车线的设计）。
1右转机动车流的渠化设计
交叉口机动车右转交通流量较大时，容易产生交通冲突，主要包括机动车间的冲突、机非冲突及机动车流、行人间交通干扰。
解决的方法是通过设置右转专用车道，设置依据是直行车流量与右转车流量所达到的比例。
根据国内积累的经
验，若在交叉口入口处，直行车流量与右转车流量分别达到允许通行能力的70%
以上与35%以上时，应该在交叉口入口设置专用右转车道，以减少各类车流间的相互干扰，提高交叉口的通行能力。
在交叉口进口行车道宽度不足的情况下，增设右转弯车道可以通过对进口道右侧进行拓宽处理来实现，具体实现方式有如下两种：
1在进口道外侧增加平行车道
这种方式适合右转交通车流量比较小的情形。
增设右转车道后，可以有效消
除或减少直行车辆与右转车辆之间的相互干扰。
如图4-1所示
图4-1进口道外侧增加平行车道示意图
增设右转车道时，拓宽的车道在长度上应满足一定的要求，即,在高峰时段
时，右转侯驶车辆可以全部驶入拓宽的车道。
拓宽车道的长度按如下公式计算：
丫二n?
Ln+Lk（4-1）
式中:
n—高峰时段，一个信号周期内（红灯时间）进口车道所积累的右转车辆数；Ln—右转侯驶车辆的平均车头间距（m），—般取6-9m;
Lk—右转车辆从其他车道驶入拓宽车道所需要的距离，一般可以取
12-15m。
2存在渠化岛的右转专用分离式车道
这种右转专用车道适用于右转交通量较大或相交道路速度差比较大的情况。
右转专用分离式车道的组成包括减速车道、匝道与加速车道。
其中，减速车道的长度和加速车道的长度一般在40-60m范围内选取。
渠化岛的位置要依据车速来进
行确定。
右转专用分离式车道如图4-2所示
图4-2右转专用分离式车道示意图
设置这种右转专用分离式车道，在采取的交通流的渠化措施时，应视具体情况而定，一般采用划线的形式来对交通流进行渠化，而较少选用实体交通岛的形式。
2左转机动车流的渠化设计
有前述中的交通冲突分析表明，在交叉口交通流高峰时段，左转车流的运行容易对直行车流的运行产生较大的干扰，致使交叉口的通行能力降低。
为了消除交叉口内左转车辆引发的交通冲突，可以采用设置左转专用车道的方法。
具体设置条件为：
城市道路信号控制交叉口，每个信号周期左转车辆大于3-5辆，且直行方向的车流量较大或接近饱和流量。
设置左转专用车道，可以提高交通流运行的有序性，有助于交通安全和提升交通运行效率。
设置左转车道时，如果入口处行车道宽度不足，可以采用移动道路中心线或减小车道宽度、去除或压缩分隔带以及去除停车带的方法，来增设左转专用车道，具体实施方法如下：
①移动道路中心线或减小车道宽度将交叉口进口处的道路中心线向左侧偏移一定距离，若增加的宽度不够，可以考虑将进口处的其他车道宽度进行压缩，以确保有足够的宽度来增加左转专用车道。
同时，要配备导流线，以引导左转车进入左转专用车道。
如图4-3所示
②取消或压缩中央分隔带
当信号交叉口入口处有较宽的中央分隔带时，可以通过取消或压缩中央分
隔带的宽的方式来增设左转专用车道。
如果中央分隔带的宽度不够时，可以压缩
进口各车道的宽度。
分别如图4-4、图4-5所示
图4-4取消或压缩中央分隔带增设左转专用车道示意图
图4-5取消中央分隔带、缩小车道宽度增设左转专用车道示意图
3取消路侧停车带
如果交叉口入口处路侧配有停车带，那么可以通过取消停车带与缩减入口其他车道的方式，增设左转专用车道。
如图4-6所示
图4-6取消入口处的路侧停车带增设左转专用道示意图
3交叉口内部机动车流的渠化设计
以上渠化设计主要是针对交叉口外围区域的机动车渠化设计，下面将对交叉
口内部通行区的机动车流进行渠化设计。
①左转待转区的设置
交叉口左转待转区是一种渠化优化措施，它是在左转专用车道的前提上进
行设置的。
左转待转区的设置条件可以分别从交叉口空间和时间上进行分析。
从
空间上分析，左转待转区的增设不应影响对向直行车流的通行，判断方法是左转
待转区与对向直行车流的轨迹不可以相交。
从时间上分析，多相位信号控制交叉口，先放直行再放左转，另外，要把左转车辆在待转区时间与侧向车流的放行时间错开。
图4-7交叉口左转弯待转区示意图
②导流线
设置导流线的主要目的是明确不同流向交通流在交叉口内的行驶轨迹，是
交通流运行有序，减少不同流向车流间的相互干扰，从而提高交叉口交通运行的
有序性和安全性。
导流线使用情况主要有以下几个方面：
a.直行车流在进出口间的行车轨迹不平顺时，为减少机动车流间的相互干扰，应该设置直行导流线。
b.减小左转车流与对向车流间的冲突面积，通过设置导流线明确他们的行车轨迹尽量接近直角。
c.
交叉口面积大时，为防止车流任意穿行，可以标出车流禁止驶入的区域,更加明确不同流向车流的行驶轨迹，从而提高车流运行的安全性。
图4-8各种导流线的设置形式示意图
4.2城市高架道路与地面道路衔接处交通组织设计
城市高架道路在车辆合流后及分流前会产生交织。
所谓交织（interlace）是指
行驶方向大致相同的两股或多股车流，沿着相当长的路段,不借助于交通控制设施进行交叉运行。
在一个或多个进口紧接着一个或多个出口的路段上易形成交织区，如图4-9。
I
交织区
图4-9交织区拥堵机理分析示意图
交织区的交通流状态变化过程：
流量一般呈现出较小—较大—高峰—较大—较小一,,的周期性变化。
交织区在拥堵过程中存在2个临界点：
第1临界点，
上游交织流量对交织区的需求长度等于实际交织区长度时；第2临界点，当交织流量在第1临界点的基础之上继续增加，极限情况为交织区已完全被排队段挤占交织区长度为0,此时正好为交织区拥堵的第2临界点。
4.2.1交织区拥堵影响因素分析
交织区段道路条件主要包括高架倒路出口匝道与常规道路衔接方式，交织区
段长度、宽度、车道数、车道功能划分情况及前方交叉口信号配时等因素，影响融合段道路条件的因素主要包括：
交织流量及交织率；交织段长度；交织车流速度；常规道路的通行能力。
其中，除交织流量及交织率与交织区通行能力呈负相关关系外,其它3个因素均呈正相关关系。
4.2.2交织区优化控制方法
基于以上问题，本文根据“以时间换空间”和“以空间换时间”的理念，提出了4种交织区优化控制思路、9种具体实施方法，并对每种控制方法进行分析评价，希望能得到一套比较完整的科学的交织区优化控制方法（图10）。
图4-10交织区优化控制方案示意图
（1）以空间换时间
以空间换时间，即在空间上对道路设置或者交通路径进行调整，以达到减少延误、节约总通行时间的目的。
（2）充分利用路网解决拥堵
对驶入拥堵段的交通流进行管制，诱导其绕道而行，从而可以在解决该区段拥堵的同时使整个交通流在路网上的分布趋于均衡，提高整个路网的交通效益。
基于这种思路，优化方案主要有2大类：
a）
交叉口流向限制，禁止直行或禁止右转。
一般在交叉口禁左之后，会设远引左转。
图11为化左转为右转，图12的方式解决左转车流的流向问题。
图4-11远引左转布局示意图
交叉口禁左
1
1
1
I
1
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HP
i
口匝道
1
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1d
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1
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1<|
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1
图4-12化左转为右转示意图
优点：
消除交叉口左转与直行车流的冲突，交织区的冲突点减少；信号相位简化，车辆通过交叉口的延误降低；平均排队段长度会明显下降，交织区长度增加，车辆交织变道容易。
缺点：
仅适用于左转或直行流量较小的情况，必须依赖于问题区段具有完整的路网。
b）匝道车流限行，使其绕道而行避免在交织区拥堵，从而达到交通流在整个路网的时空上均匀分布。
优点：
使交织流量减少，交织区通行能力提高，车辆交织容易。
缺点：
大大增加驾驶人的行车时间及距离；费用提高；有可能会激起公众的强烈反对；追尾事故的可能性增加。
（3）进口道功能调整
由于匝道及普通道路车辆的交织与进口车道数量及功能有很大关系，因此,可以通过进口道功能调整来改变车辆交织状况，提高交织区通行能力。
有以下调整方案：
a）在匝道与辅路车流的融合段设置栅栏，使匝道和普通道路车辆各行其道车流交织完全消除，如图13。
优点：
融合段通行能力几乎和路段通行能力相等，车流在融合段交织顺畅。
缺点：
在未设置右转专用相位时，若右转及直行车流受同一信号控制，存在辅路右转与匝道直行车流的冲突。
b）左转车道居中，这是一种反常规的车道设计方案，即左转车道居中，两侧为直行及右转车道，如图14。
分流点沖表点合流点
图4-14左转车道居中示意图
优点：
增加左转车辆的转弯半径，方便左转车辆通行；匝道与辅路车流冲突点由为调整时的3个减少为左转道居中时的2个。
缺点：
本方案适用于辅路直行车流较大的情况。
c）交织区方向的进口道内侧拓宽一个车道，即占用一个出口车道，如图
15。
图4-15拓宽车道示意示意图
优点：
增加了排队段和交织段的宽度，缓解长度不足的问题缺点：
对于车流量较大的情况，效果不是特别显著。
（4）匝道衔接位置调整
间断流设施交织区匝道与常规道路的3种衔接方式：
a）如图16,城市高架路驶出匝道落地点设置于常规道路外侧右转或直行车道上，这种设计方式在实际中最为普遍，但这种方式中驶出匝道左转车流与普通道路右转，直行车流存在严重的交织问题，交织区能力成为一个重要的限制瓶颈。
图4-16驶出匝道设置于普通道路外侧示意图
b）如图17,城市高架路驶出匝道落地点设置于常规道路中央，与下游交叉口直行道正对。
这种设计方式适用于出匝道车流中直行车较多的情况。
存在问题为驶出匝道左转及右转车流与普通道路直行车流的交织。
图4-17驶出匝道设置于普通道路中央示意图
c）如图18,城市高架路驶出匝道落地点设置于常规道路内侧左转车道上。
当匝道驶出车流中，左转流量明显多于直行，右转流量时，此方式较好。
但仍然存在驶出匝道右转车流与普通道路左转，直行车流的交织的问题。
（5）以时间换空间将城市高架路匝道与常规道路衔接段看成一个虚拟的交叉口,设置两相位的信号控制,将辅路及匝道口驶出的连续车辆流在信号的交替控制下转变成间断且互补的车辆流,从而由时间上本质的消除了它们的交织。
首先在流量未确定之前,从定性的角度说,这种控制方式主要有3种控制模式:
1.当流量小于第1个临界点的流量值时,无信号控制；2.当流量介于第1个临界点与第2个临界点的流量之间时,信号交替控制；3.当流量大于第2个临界点的流量值时,交织区饱和,区段控制信号关闭。
4.3本章小结交叉口和高架道路与地面道路连接处是影响道路通行能力的关键所在，是道路的瓶颈。
本章针对交叉口以及高架道路与地面道路连接处存在的问题提出了相应的改善措施，从而达到改善瓶颈路段通行能力的目的。
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