孙瑶

（深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司，广东深圳 518000）

0 引言

近年来，我国城镇化进程日益加快，国民经济水平不断提升，城市人口及汽车保有量均迅猛增长，导致交通需求超过原有城市交通设施的承载能力。在城市交通中，道路交叉口的通行效率直接影响整个城市道路网络的通行能力，成为提升城市通行能力的瓶颈。当前，城市道路交叉口普遍存在冲突点多、交通流量大、运行速度低、混合交通干扰严重等缺陷，不仅影响交通效率，也存在比较明显的安全隐患。从实施交通信号控制的角度着手，以较低的成本实现较好的城市道路交叉口疏导效果，已经成为改善城市道路交通问题的重要手段。

1 城市道路交叉口的交通冲突分析

城市道路交叉口汇集了多个方向的交通流，承载着连接路网、疏导交通、减少交通冲突等功能。交通冲突指的是在交叉口中，不同车流轨迹线呈交叉型的交汇点，是影响交通效率、诱发交通事故的根本因素，城市道路交叉路口的基本冲突点包括交叉冲突点、合流冲突点、分流冲突点三种基本类型。其中，合流冲突点、分流冲突点统称为交织冲突点。交叉口交通冲突方式如表1 所示。

从信号相位角度分析，交通冲突主要包括以下五种基本类型：

一是直行车流、左转车流冲突。驶来的车辆在左转过程中，会与对向车道直行车辆之间存在通行冲突，这一冲突在实践中属于两相位交叉口的主要冲突。

二是右转车流、左转车流冲突。左转车辆在通行过程中需要与通过交叉口出口的右转车辆合流，此时就会产生一定冲突。

三是直行车流、右转车流的分流冲突。在右转时，车辆需要减速，而直行车辆没有减速需求，双方在同一车道行驶时可能产生冲突。

四是直行车流、右转车流冲突。该冲突指的是在出口车道较少的情况下，相邻入口的直行车流、右转车流可能由于合流需求产生一定冲突。

五是直行车流、左转车流的分流冲突。在左转时，车辆需要减速，而直行车辆没有减速需求，双方在同一车道行驶时可能产生冲突[1]。

城市道路交叉口交通信号控制的根本目的是对交通冲突进行控制，在实践中需要分清主次，遵循特定的控制原则：一是将交叉冲突点转变为交织冲突点；二是将随机冲突点转变为固定冲突点；三是减少冲突点数量；四是降低冲突风险；五是缩小冲突范围。

2 信号控制交叉口交通流特性分析

2.1 机动车车流运行特性

在当前的城市道路交通中，机动车是交通通行的主体，其数量相对较多，属于交通理论研究的主要对象。机动车流进入交叉口之后，会呈现出一定的运行特性。主要表现为：第一，交通量在时间分布上的不均匀性。城市道路交通车流量高峰大多集中在早晨、中午、晚上三个时间阶段。第二，流量大。交叉口属于交通流的集散地点，是各方向交通流的集中点，因此交通量比路段交通流量大很多。第三，交通密度大。交叉口需要对各个方向车流的通行权进行分配，在遇到红灯时，车辆需要暂停等候，因此其交通密度相对较高。

2.2 机动车损失时间

在实际运行过程中，当绿灯亮起时，车辆从停车状态转变到正常行驶状态需要消耗一定时间，这一损失时间会随着车辆数的不断增加而减小，一般而言，当第五辆机动车启动时，通常不会对车头时距造成比较明显的影响，而是会稳定在一个确定的数值附近。

2.3 非机动车运行特性分析

非机动车也是城市道路交叉口车辆通行研究的主要对象，在实践中，非机动车会抢夺机动车通行的时空间资源，其运行特性主要体现在以下两个方面：一是摇摆性。在通过城市道路交叉口时，非机动车驾驶者往往存在畏惧心理，在实践中可能会导致车辆运行轨迹的偏移，影响其他驾驶员的判断。二是群体性。非机动车体积较小，能够通过机动车中间的空隙，大量聚集在停车线处，绿灯信号发出后，短时间内会有大量的非机动车同时涌进交叉口，进而影响车流的正常运行[2]。

3 城市道路交叉口的交通信号控制设计

在实践中，城市道路交叉口的交通信号控制设计需要充分考虑机动车、非机动车的运行特性等信息，在此基础上进行优化设计。

3.1 设计目标与原则

城市道路交叉口的交通信号控制设计目标为，通过对交通信号进行合理调整，提升交叉口不同交通流运行的安全性与高效性，在保障通行安全的基础上适当提升通行速度。

城市道路交叉口交通信号控制的设计原则为：一是需要尽可能增加交叉口进口车道数量；二是需要优化渠化设计，在信号配时设计上分秒必争，合理分配和利用时间资源；三是明确交叉口内不同流向的交通流在时间、空间上的通行权；四是在充分考虑机动车的同时，还应满足行人、非机动车的通行需求[3]。

3.2 设计准备

在正式进行城市道路交叉口的交通信号控制设计之前，相关技术人员必须做好充足的准备工作。具体的准备工作内容包括：一是基础资料的收集。应当通过多种途径与渠道，收集当前城市道路交叉口交通信号控制相关资料，包括交叉口相交道路等级、交通流运行规律与运行特性、进出口车道功能划分、交叉口周围土地利用情况等相关信息数据，并对其进行详细分析，初步确定当前城市道路交叉口问题的根本成因。二是现场勘察。仅仅停留于理论研究，可能存在一些错漏，对此，相关技术人员应当通过现场勘察的方式进行补足。在实践中，如果单凭资料和数据无法解释问题的根本成因，则通过现场勘察通常能够为相关设计人员提供更加充足的灵感，更明确地弄清问题所在。三是政策研究。在进行设计之前，相关技术人员必须对城市道路交叉口所在城市的基本交通政策及相关法律法规进行研究，如某些城市存在公交优先政策，那幺在进行城市道路交叉口的交通信号控制设计时，就应当为公交车提供一些便捷，如保留公交专属车道等[4]。公交优先背景下的信号控制系统概略设计如图1 所示。

图1 公交优先背景下的信号控制系统概略设计

3.3 概略设计

在准备完毕之后，设计人员需要根据现状资料，形成粗略的设计方案，其目的在于解决设计过程中可能存在的问题，提升后续详细设计的科学性。

概略设计的具体思路为：一是确定设计目标。即根据设计要求、资料内容，确定方案应当达到的具体目标。二是确定初步设计参数。主要包括交通密度、车流速度、绿信比、有效绿灯时间、饱和流量等。三是交通控制方案与交通处理能力的研究。需要从空间、时间两个方面着手，一方面，根据交通运行状况的变化进行基本时段划分；另一方面，根据交通流量数据，制订针对性较强的配时方案，并对通行能力、饱和度进行有效计算，其中，饱和度是信号控制设计的核心参数，一般应当保持在小于1 的水平。四是一般需要制订多套概略设计方案，并根据实际情况进行比较分析，选择最为合适的方案进行详细设计。此时应当注意，某一问题的解决是否会导致继发的新问题出现。

3.4 详细设计

在概略设计之后，技术人员需要在基本设计理念的基础上，将概略设计的内容转化为具体的执行方案，即详细设计。

详细设计的内容主要包括：一是划分车道功能；二是划分停车线、人行横道等重要位置；三是对交叉口内部进行有效的渠化设计；四是在交叉口内部布设完善的、高质量的附属设施；五是进行信号控制相位、时序、周期设计；六是充分考虑渠化设计、配时设计；七是确定最终方案。

笔者对其中几个重点环节进行检验分析。

划分车道功能是交叉口设计的重要环节之一，其目的包括平衡交通负荷、均衡车流量比。在实践中需要遵循进口道与上游路段车道数相匹配、进口道与出口道相匹配、出口道与路段车道数相匹配等基本原则。车道调整的常见措施包括压缩车道分隔带与人行道等空间、减小部分单车道宽度、拓宽交叉口宽度等。

渠化设计是城市道路交叉口交通信号控制设计的重点内容。主要包括左转交通车流的渠化设计、右转交通车流的渠化设计、机动车在交叉口内部的渠化设计等。本文以右转交通车流的渠化设计为例进行分析，当右转交通车流量较小时，通常可以采取在进口道外侧增加平行车道的方法进行解决，能够在一定程度上消除直行车辆、右转车辆的冲突。当右转交通车流量较大或相交道路速度差较大时，可以引进带有渠化岛的右转专用分离式车道，渠化岛的位置可以根据车速确定，减速车道、加速车道的长度一般可以控制在50m 左右[5]。

信号配时设计、信号相位设计是城市道路交叉口的交通信号控制设计的核心内容，两者相互依存，共同发挥作用。信号相位设计需要充分考虑交通安全、交通效率、交通状况、交叉口几何条件、协调控制等，例如，在左转信号相位设计方面，即存在许可型左转、保护型左转、无对向式车流左转三种类型，其中，许可型左转指的是，在交叉口内左转车流穿行通过一个与之相冲突的对向直行车流或行人流时，左转车流可以利用冲突车流的可接受间隙继续前行。信号配时设计需要按照特定流程进行，单点交叉口信号配时设计流程如图2 所示。

图2 单点交叉口信号配时设计流程图

4 结语

文章结合实际情况，提出一种城市道路交叉口交通信号控制思路，技术人员在进行交叉口设计时，可以适当参考本文的研究内容，并加以融会贯通，必然能产生更为智慧的火光，为我国城市交通可持续发展增光添彩。