□文/王志华

传统十字形平面交叉因造价低、占地少等诸多优点成为我国常用的平面交叉形式，但当直行和左转交通量较大时，车辆行驶冲突严重，信号周期及各相位绿灯时长急剧增加，严重影响了平面交叉的服务性能；若改建成立体交叉的形式，虽然能一定程度上缓解道路交通拥堵问题，但会导致占地面积增加、拆迁量加大，特别是在我国一些大城市路网已经成型的情况下，改移周边建筑物异常困难，不具备可实施性。

鉴于此，深圳市吸收了国外先进经验，结合当地交通情况，对传统平面交叉进行了改进，在彩田-福华路口的彩田路南北双向建成了国内首个移位左转平面交叉口；一段时间的跟踪统计表明，彩田-福华路口的通行能力增加了29%，其中最拥堵的南进口通行效率提升了57.6%，排队长度缩短215 m，有效缓解了交通拥堵问题[1]。

目前国内有关十字形平面交叉的研究更多集中在优化信号配时、增设左转待行区及合理的人工引导等方面[2～4]，对移位左转平面交叉等非传统交通组织方式的研究则相对较少。

1 移位左转平面交叉口概述

移位左转平面交叉口CFI（Continuous Flow Intersection）是近年来美国常用的一种新型平面交叉形式，它通过合理组织道路横断面的形式，节约了道路用地，彻底改变了传统平面交叉左转车流的运行方式，使左转车流在达到主交叉口之前通过中央分隔带转移到对向车流最外侧的专用车道，使左转车流与直行车流一同放行，从而消除了主交叉口的左转专用相位，提高了交叉口处车辆的运行效率，减少了行车延误。见图1。

图1 移位左转平面交叉口左转车辆的运行方式

2 平面交叉口临界车道流量计算模型

2.1 临界车道流量法

在研究传统十字形平面交叉的交通流量问题时，通常采用临界车道流量法（CLV）进行分析[5]，即通过车道利用率（LUF）加以转化使之分解为各行车方向单车道的交通量。

早在1963年，Drew，D R[6]就提出利用临界车道流量法来指导平面交叉相关设计；近些年Kar P P 等[7]的相关研究进一步表明采用临界车道流量法可以显著提高平面交叉口的通行能力，减少行车延误；通过此方法确定出的交叉口服务水平甚至可以和VISSIM 软件的仿真结果相媲美[8]。

本文以此方法为基础，对传统的十字形平面交叉和移位左转平面交叉分别进行计算。

2.2 传统十字形平面交叉临界车道流量

通常需要将某行车方向的交通总量转化为单车道交通量，要考虑交通流占比、车道数及交通管理等因素的影响。在应用时若依据实际统计的交通量并充分考虑上述因素，将严重影响工作效率。故本文采用标准车道利用率来反映平面交叉车道的使用情况，见表1[9]。

表1 标准车道利用率

依据临界车道流量法，各行车方向的交通总量乘以车道利用率便可得到不同行车方向的单车道交通量

式中：vi——某行车方向的单车道交通量，辆/（h·车道）；

Vi——某行车方向的交通总量，辆/h；

LUFi——车道利用率；

i——交通流的类型以及车道类型。

计算时，必须明确路口车辆冲突的组合与类型，这是临界车道流量法分析计算的基础。故依据传统十字形平面交叉各方向的交通流向来确定其冲突运动的组合类型，见图2和表2。

图2 传统十字形平面交叉交通流向

表2 平面交叉冲突运动的组合与类型

由表2可知：右转弯车辆与其右侧的左转车辆存在合流现象。因此在计算平面交叉总的临界车流量时，必须对右转交通量进行调整，参考表2中的冲突运动组合进行比较计算，从而获得平面交叉临界车流量CLV。

2.3 移位左转平面交叉临界车道流量

移位左转平面交叉设计目的是通过在道路上设置几处交叉节点，在左转车辆达到主交叉口之前实现分流，减少左转车辆对直行交通的影响，降低主交叉节点的临界车道流量。参考传统十字形平面交叉临界车流量的计算方法，类似可得移位左转平面交叉的临界车道流量CLV。

1）节点位于东向道路中分带上

2）节点位于西向道路中分带上

3）节点位于北向道路中分带上

4）节点位于南向道路中分带上

2.4 移位左转平面交叉节点位置选择

在选择移位左转平面交叉节点的最佳位置时，首先要依据表2对平面交叉各冲突点的临界车道流量分别进行计算，根据计算结果挑选最大值，将交叉按节点布设于此方向道路的中分带上。若临界车道流量较大的位置不止一处，应将第二处交叉节点布设在下一级冲突较高方向道路的中分带上，最后将移位左转平面交叉口的临界车道流量与传统十字型平面交叉进行分析比较，直至将交叉口的临界车道流量值降低到可接受的范围内为止。

2.5 交叉服务水平

服务水平是指道路使用者（包括驾驶员、乘客和行人）从道路交通条件等方面可能获得的服务质量。我国道路设计标准和相应的规范中通常将服务水平分为六级[10]，采用临界车道流量与通行能力的比值（V/C）作为评价道路拥挤程度并划分服务水平的重要依据，见表3。有关信号交叉口通行能力划分标准见表4[5]。

表3 信号交叉口服务水平

表4 信号交叉口相位数与通行能力 辆（/h·车道）

表4是传统的十字形平面交叉口通行能力。在移位左转平面交叉口，依据设置节点数量的不同，情况有所不同，若仅在某一方向的道路中分带上设置一处交叉节点，主交叉口通行能力为1 700辆/（h·车道），若在东西向或者南北向设置两处交叉节点，主交叉口通行能力可达1 760 辆/（h·车道），若在各方向的道路上均设置交叉节点，主交叉口通行能力可高达1 850 辆/（h·车道）。

3 实例分析

为了能够更好地理解临界车流量法在移位左转平面交叉中的实际应用，通过一个实例来说明，假设东西方向和南北方向的交通量和车道数已知，见图3。

图3 平面交叉处交通量和车道数分布

结合图3 和表2 进行分析计算，可以得到各方向的单车道交通量，见表5。

表5 平面交叉各方向单车道交通量

根据式（2）进行计算，可以得到平面交叉东西方向和南北方向的临界车道流量，见表6。

表6 平面交叉冲突运动的临界车道流量 辆（/h·车道）

根据式（3）～（10）进行计算并结合表3 和表4 有关信号平面交叉相位数、通行能力和服务水平之间的联系，可得两类平面交叉性能评价指标，见表7。

表7 平面交叉性能评价指标

由表7可知，平面交叉总的临界车道流量为1 510辆/（h·车道），其中东向左转和西向直行车辆的CLV为860 辆/（h·车道），占比最高，达到了57%，为该平面交叉口的关键冲突点；其次西向左转和东向直行车辆的CLV 值也达到了700 辆/（h·车道），占比同样较高，为次冲突点，因此移位左转平面交叉在设计时必须妥善的解决好这两方向的行车冲突问题。

交叉节点应优先布设于西向的行车道上，此时主交叉口的CLV 降低到1 350 辆/（h·车道），与传统十字形平面交叉相比，采用移位左转平面交叉的布设形式之后，CLV 减少了160 辆/（h·车道）；考虑到西向左转和东向直行车辆之间的行车冲突同样较为严重，应当考虑在东向的行车道上设置另一处交叉节点，此时主交叉口的CLV 降低到1 310 辆/（h·车道），CLV 减少了200 辆/（h·车道），主交叉口的服务水平由之前的四级提升到了三级。若有条件，在各方向的道路上均设置交叉节点后，主交叉口的CLV 可大幅度降低到1 060辆/（h·车道），与传统平面交叉口相比，此时移位左转平面交叉的服务水平显著提高，减少行车延误，从而彻底缓解了平面交叉口的交通拥堵问题。

4 结论

1）基于临界车道流量分析方法，得到了移位左转平面交叉主交叉及各交叉节点临界车道流量的计算模型，在不同的交通量和车道数条件下，分析计算得到了交叉节点最佳位置。

2）结合传统平面交叉通行能力和服务水平的划分标准，以临界车道流量估算方法为基础，提出了移位左转平面交叉服务水平的确定方法，可在移位左转平面交叉设计时简单、快速的确定其整体性能。

3）通过实例的对比验证，进一步明确了移位左转平面交叉的设计优势，为缓解我国平面交叉口的交通拥堵问题提供了新的解决思路。

4）本文只是从理论上对传统平面交叉和移位左转平面交叉进行了分析研究，需要结合具体的交通状况做进一步论证。□■