一种新型城市路网与交叉口交通设计与交通控制方法.pdf

一种提高交叉口通行能力与路网交通容量的交通组织设计与交通控制方法，属于交通设计与交通控制领域。该方法利用主路口周边的路网形成一个微循环系统完成各个方向上的转向任务；采用禁止左转、单向行驶等手段简化交叉口的交通冲突，提高交叉口的通行能力；利用“绿波”交通减少停车次数与行车延误。该方案道路功能合理分工，不同等级相互搭配，布局匀称，间距相当，科学细致地进行交通组织设计，它比传统的稀疏、无秩序的路网设计方案具有更高的效率，能更好地适应不同层次、不同出行方式的出行需求，实现城市交通的和谐发展。

1.  一种提高城市路网交通容量和交叉口通行能力的交通设计与交通控制方法，其特征在于：主路口只允许直行车辆通过，主路口的所有转向车辆利用主路口周边的路网形成的微循环系统完成各个方向上的转向任务；采用禁止左转、单向行驶等手段简化交叉口的交通冲突，提高交叉口的通行能力；利用“绿波”交通减少停车次数与行车延误。

2.  根据权利要求1所述的新型“立交平做”信号控制交叉口交通组织设计方案，其特征在于它将传统的“立交平做”交通组织形式的双向行驶匝道改为单行，所有的左转弯车辆和右转弯车辆都必须在主交叉口前匝道进口道处右转进入匝道，在匝道进出口处都设立信号灯进行控制，形成四个副交叉口和一个主交叉口，在匝道进口道处右转车辆根据行人流量的大小采用让行控制或信号控制，在匝道出口处车辆利用主干路红灯时间完成左转、直行与右转，主干路上三个路口的直行车辆采用信号“绿波”协调控制，保证直行车辆通过这三个连续的交叉口时最多停车一次。

3.  根据权利要求1所述的单环绕行十字信号控制交叉口交通组织设计方案，其特征在于该技术方案在每条主干路左右两侧都修建一条平行的辅道，四条辅道在主干路交叉口四周合围的环内组织单向交通，绕主交叉口逆时针方向绕行，主要为主干路的转向车流服务，辅路的其余路段可采用双向交通，辅路主要为公交车、非机动车和行人交通服务，也可服务于短距离的机动车出行，主干路主要服务于长距离的机动车出行，两条主干路相交的交叉口内禁止所有转向车辆，只允许直行车流通过，所有的转向车辆在离主交叉口前一定距离右转进入单向行驶的转弯匝道，然后绕主交叉口按逆时针方向行驶，然后利用主干路直行车辆的红灯时间完成各自的转向任务。

4.  根据权利要求1所述的双环绕行十字信号控制交叉口交通组织设计方案，其特征在于该技术方案针对单环绕行十字信号控制交叉口交通组织设计方案只有一条逆时针方向单向行驶线路、顺时针方向的交通需求绕行距离太长的缺陷，在每条主干路左右两侧各修二条平行的辅道，靠近主干路内侧的四条辅道合围成的环构成内环，外侧的四条辅道合围成的环构成外环。内环上的所有机动车辆绕主交叉口按逆时针方向行驶，外环上的所有机动车辆绕主交叉口按顺时针方向行驶，外环与内环相互平行，车流行驶方向正好相反，组织配对行车，内环与外环之间的联系道路采用双向行驶，起作沟通内外环之间交通流的作用。双向行驶的路段上都禁止左转，所有的交叉口的信号控制都采用二相位控制，并尽量组织“绿波”交通。

5.  根据权利要求1所述的新型方格型城市路网交通组织设计方案，其特征在于该技术方案它将双环绕行十字信号控制交叉口作为组件进行组合，由四条主干路合围而成的面积大约四平方公里的区域构成了新型方格型城市路网的一个基本组成单元，它在单个主干路交叉口微循环的基础上组织起更大的循环体系，即由任意相邻的两个主干路交叉口的外环构成一个更大的外环，这个大外环与相邻的大外环刚好车流行驶方向相反，正好组织配对行车，两个大外环之间通过双向行驶的道路联系，实现两环之间交通流的交换。

6.  根据权利要求1所述的单环绕行六路信号控制交叉口交通组织设计方案，其特征在于该技术方案针对传统六路交叉口交通组织形式需要六个信号相位才能满足要求，交叉口交通冲突严重，交通状况混乱，安全性很差等缺陷，对六路交叉口周边的路网进行适当的调整，利用六路交叉口周边的路网构成一个绕主交叉口逆时针方向行驶的环路，主交叉口采用三相位控制，只允许直行车与右转车辆通行，所有的左转车辆在离主交叉口前一定距离右转进入单向行驶的转弯匝道，然后绕主交叉口按逆时针方向行驶，利用主干路直行车辆的红灯时间完成各自的转向任务。

7.  根据权利要求1所述的双环绕行六路信号控制交叉口交通组织设计方案，其特征在于该技术方案针对单环绕行六路信号控制交叉口交通组织设计方案只有一条逆时针方向单向行驶线路、顺时针方向的交通需求绕行距离太长的缺陷，沿经纬方向的两条主干路左右两侧各修二条平行的辅道，靠近主干路内侧的四条辅道合围成的环构成内环，外侧的四条辅道合围成的环构成外环。内环上的所有机动车辆绕主交叉口按逆时针方向行驶，外环上的所有机动车辆绕主交叉口按顺时针方向行驶，外环与内环相互平行，车流行驶方向正好相反，组织配对行车，内环与外环之间的联系道路采用双向行驶，起作沟通内外环之间交通流的作用。主交叉口采用三相位信号控制，其它交叉口都采用二相位控制，尽量组织“绿波”交通。

8.  根据权利要求1所述的新型方格+对角线型城市路网交通组织设计方案，其特征在于该技术方案为了解决方格型城市路网对角线方向的交通需求，在方格型城市路网对角线方向添加一条主干路，将双环绕行十字信号控制交叉口和双环绕行六路信号控制交叉口作为组件进行组合，同时对路网结构进行相应的调整，该方案保证只有经纬方向的主干路与对角线方向的主干路相交时采用六路交叉的方式，六路相交的交叉口都禁止左转，左转车辆都通过交叉口周边的环路完成转向任务，采用三相位信号控制，次干路和支路与主干路相交时都采用十字相交的方式，并且组织单向交通，采用二相位信号控制，路网另一对角线方向上的交通联系通过一条双向行驶中央分隔的道路来连接，该条道路采用车辆靠左行驶的规则。

一种新型城市路网与交叉口交通设计与交通控制方法
技术领域
本发明涉及一种提高城市路网交通容量和交叉口通行能力的交通设计与交通控制方法，属于交通设计与交通控制领域。
本发明是按照车辆靠右行驶的交通规则来组织论述的，在车辆按左行驶的国家或地区使用本技术方案时只需要将“右”改为“左”，把“左”改为“右”即可。
背景技术
在讨论提高方格型城市路网交通容量之前，我们从提高交叉口的通行能力开始着手。城市道路交通的瓶颈大多集中在交叉口，交叉口是城市道路交通的咽喉，是造成行车延误的主要因素。据统计，在城市路网中，车辆在交叉口耽误的时间占全程行程时间的31％。同时各个方向的交通流在交叉口处不断地产生交叉、合流、分流冲突，使交叉口成为交通事故的多发点，在城市道路上发生的交通事故有60％以上发生在平面交叉口上。因此，正确地设计交叉口，并合理地组织交通，是保障城市道路交通安全与畅通的关键。
传统的方格型路网的交叉口多为十字交叉，在十字交叉口中由于左转车流的存在，一般必须设置两个左转机动车专用相位，信号相位的增多导致了信号损失时间的增加，同时大大降低了路口的通行能力。当交通量超过路口的通行能力时，以往通常的解决方法有两种。一种是通过造立交、高架的做法来解决问题，这不仅需要占用大量的资金，还对城市景观造成极大的影响，在土地资源十分紧张的中心城区已不大可行。另一种是通过禁止左转来提高路口的通行能力，但是往往由于没有对路口周边路网进行科学合理的交通组织设计，左转车辆往往需要绕行很长的距离才能到达目的地，不仅增加了左转车的行车延误，还因绕行而增加了路网的负荷。因此借助科学化、现代化的交通设计与交通控制技术，通过构思、优化、整合现有的交通设施，充分利用现有道路面积提高交通通行能力，使现有道路交通设施发挥最大作用已成为一个十分急迫的问题。
北京交管局的翟忠民先生在其2004年所著的《道路交通组织优化》一书中对城市道路交通组织设计进行了很多有益的探讨，在该书121页对传统的“立交平做”技术方案进行了详细的阐述，如图1所示，传统的“立交平做”也被称为平面立交或街坊绕行，是一种利用路口周边路网条件的十字交叉口交通组织形式，实质是个平面的苜蓿叶式立交，相同的是它和苜蓿叶式立交桥一样有四条互通式匝道，不同的是相交道路是一个平面路口，而不是分成上下两层互相分离。图1所示的北京西长安街上的西单路口是一个典型的传统“立交平做”的交通组织形式。传统的“立交平做”交叉口的交通组织形式是利用路口周边街坊的四条匝道来完成各方向的左、右转向，其中每个方向上的右转弯车辆直接利用匝道完成右转，左转弯车辆先直行通过该路口，再利用匝道经过连续三次右转后再直行通过该路口才能完成转向，在主路口处的车道全部为直行车道，因此信号相位设置简单，仅需两相位即可满足要求，并且右转弯机动车和非机动车提前分流到匝道上，在主路口处没有了右转机动车对直行非机动车和行人的交叉冲突，可以明显地改善主路口的秩序，节约管理警力，并有效地提高了主路口的通行能力。
传统的“立交平做”交通组织形式虽然在一定程度上改善了主路口的交通秩序，部分地提高了主路口的通行能力，但是左转弯车流绕行的距离太长，如图1所示，左转弯车辆必须绕行转弯街坊的整个周长的距离才能完成转向任务，这不仅增加了左转弯车流的延误，还因为左转弯车辆必须两次通过主路口，增加了主路口的负荷，并且主干路各个进口道上的车辆如果要掉头就必须先与左转弯车辆一起先直行通过主路口，经过连续三次右转弯后返回另一条主干路，再直行通过主路口后经过连续三次右转弯，然后直行通过主路口才完成掉头任务，总共需要绕行两个街坊周长的距离，连续三次直行通过主路口，另外匝道周边街坊的交通可达性很低，匝道上车流双向行驶，交通秩序比较混乱。
发明内容
本发明在汲取了前人研究成果的基础上，针对传统的“立交平做”交通组织形式存在的缺陷，设计了一种新型“立交平做”信号控制交叉口交通组织设计方案，提出了单环绕行十字信号控制交叉口交通组织设计方案与双环绕行十字信号控制交叉口交通组织设计方案，将双环绕行十字信号控制交叉口进行组合，构成新型的方格型城市路网交通组织设计方案，并针对方格型城市路网对角线方向交通联系相对不便的缺陷，在方格型城市路网对角线上添加一条主干路，同时对路网结构进行适当的调整，提出了单环绕行六路信号控制交叉口交通组织设计方案和双环绕行六路信号控制交叉口交通组织设计方案，将双环绕行六路信号控制交叉口进行组合，构成新型方格+对角线型城市路网交通组织设计方案。以上路网与交叉口设计方案都遵循如下原则：
(1)保证主干路直行车地通畅。主干路在城市道路网有着特别重要的地位，承担着大部分的长途出行，改善主干路运营状况是提高城市路网交通容量的关键，因此要尽可能改善主干路直行车的运行环境，减少对直行车的干扰。上述方案都禁止主干路上的车辆直接左转，利用主干路交叉口周边的次干路与支路构建两个车流行驶方向相反的单向行驶环路，连接两环的道路双向行驶，实现内环与外环车流的交换，主干路之间的所有转向任务都通过这两个环路完成。
(2)尽量减少信号控制的相位数，实现“绿波”控制。信号相位数越少，信号损失时间越少，有效绿灯时间越多，通行能力越大，信号周期长度的调节弹性越大，越容易做到交叉口之间的协调控制，实现“绿波”交通，上述方案由于禁止了所有双向行驶道路上的左转车流，并且在环路上组织了单向交通，所有十字交叉口都可以采用二相位信号控制，六路交叉口采用三相位控制，并且由于交叉口之间的间距大致相等，很容易实现“绿波”协调控制。
(3)尽量减少交通冲突点。冲突点越少，交通安全性越高。对于不能减少的交通冲突点可用时间分离与空间分离两种办法来处理。上述各方案中主交叉口都只有直行车流之间的冲突点，通过信号控制予以分离，而左转车流、右转车流则通过空间分离转移到副交叉口，利用主干路红灯时间完成转向。次干路及支路之间由于组织了单向交通及禁左措施，交叉口的冲突点都大大减少，利用二相位信号控制都可以实现时间上的分离。
上述路网设计方案利用主路口周边的路网形成一个微循环系统完成各个方向上的转向任务；采用禁止左转、单向行驶等手段简化交叉口的交通冲突，提高交叉口的通行能力；利用“绿波”交通减少停车次数与行车延误。该方案道路功能合理分工，不同等级相互搭配，布局匀称，间距相当，科学细致地进行交通组织设计，它比传统的稀疏、无秩序的路网设计方案具有更高的效率，能更好地适应不同层次、不同出行方式的出行需求，实现城市交通的和谐发展。
附图说明
图1是北京西长安街西单路口的“立交平做”交通设计图
图2是新型“立交平做”信号控制交叉口交通组织设计图
图3是新型“立交平做”信号控制交叉口信号相位设计图
图4是单环绕行十字信号控制交叉口交通组织设计图
图5是双环绕行十字信号控制交叉口交通组织设计图
图6是双环绕行十字信号控制交叉口交通组织示意图
图7是新型方格式城市路网交通组织设计图
图8是新型方格式城市路网交通组织示意图
图9是单环绕行六路信号控制交叉口交通组织设计图
图10是双环绕行六路信号控制交叉口交通组织设计图
图11是双环绕行六路信号控制交叉口交通组织示意图
图12是新型方格+对角线型城市路网交通组织设计图
图13是新型方格+对角线型城市路网交通组织示意图
具体实施方式
为了叙述方便，下面将接合附图依次对上述各设计方案进行详细的解释。
新型“立交平做”信号控制交叉口交通组织设计方案：
该技术方案如图2所示，它将传统的“立交平做”交通组织形式的双向行驶匝道改为单行，所有的左转弯车辆和右转弯车辆都必须在主交叉口前匝道进口道处右转进入匝道，在匝道进出口处都设立信号灯进行控制，形成四个副交叉口和一个主交叉口，在匝道进口道处右转车辆根据行人流量的大小采用让行控制或信号控制，在匝道出口处车辆利用主干路红灯时间完成左转、直行与右转，信号控制相位图如图3所示，图中在车流箭头线画一条粗横杆表示该向车流停止前进，没有横杆表示该向车流允许前进，主干路的直行车辆设置三条停车线，主干路上三个路口的直行车辆采用信号协调控制，即所谓的“绿波，，控制，保证直行车辆通过这三个连续的交叉口时最多停车一次。该技术方案与传统的技术方案相比具有如下的优势：左转弯车辆在匝道入口道处先右转进入匝道，在匝道出口道处利用主干路的红灯时间完成左转，再直行通过主交叉口，总共只需一次直行通过主交叉口，减轻了主交叉口的交通负荷，左转弯车辆的绕行距离只相当于传统方案的一半，减少了左转弯车辆的延误，绕行匝道单向行驶，消除了对向车流之间的冲突，改善了匝道的交通秩序，提高了匝道的通行能力，主干路掉头车辆先与左转弯车流一起右转进入匝道，在匝道出口道处与左转弯车辆一起利用主干路红灯时间直行进入下一匝道的入口，再在该匝道的出口处与左转车辆一起左转，然后再直行通过主交叉口，完成掉头，总共只需绕行一个街坊的周长距离、一次直行通过主交叉口就可以顺利掉头，匝道周边街坊的可达性大大提高，具有十分可观的经济效益。
单环绕行十字信号控制交叉口交通组织设计方案：
该技术方案交通组织设计图如图4所示，它实质是从新型“立交平做”信号控制交叉口交通组织设计方案演化而来，两者的基本思想都是一样的，即两条主干路(附图中用粗线表示，下同)相交的交叉口内禁止所有转向车辆(包括左转、右转与掉头车辆)，只允许直行车流通过，所有的转向车辆在离主交叉口前一定距离右转进入单向行驶的转弯匝道，然后绕主交叉口按逆时针方向行驶，然后利用主干路直行车辆的红灯时间完成各自的转向任务。两者的主要区别是单环绕行十字信号控制交叉口交通组织设计方案将转弯匝道沿主干路平行的方向延伸，在每条主干路左右两侧都修建一条平行的辅道(附图中用细线表示，下同)，辅道与主干路的间距在300米以内为宜，四条辅道在主干路交叉口四周合围的环内组织单向交通，绕主交叉口逆时针方向绕行，主要为主干路的转向车流服务，辅路的其余路段可采用双向交通，辅路主要为公交车、非机动车和行人交通服务，也可服务于短距离的机动车出行，主干路主要服务于长距离的机动车出行，从而为建立一个功能层次清楚、快慢交通分流的交通体系打下良好的基础。
双环绕行十字信号控制交叉口交通组织设计方案：
该技术方案交通组织设计图如图5所示，它实质是从单环绕行十字信号控制交叉口交通组织设计方案演化而来，该方案针对单环绕行十字信号控制交叉口交通组织设计方案只有一条逆时针方向单向行驶线路、顺时针方向的交通需求绕行距离太长的缺陷，在每条主干路左右两侧各修二条平行的辅道，各条道路之间的间距相等，在300米以内为宜，靠近主干路内侧的四条辅道合围成的环构成内环，外侧的四条辅道合围成的环构成外环。该方案的交通组织示意图如图6所示，内环上的所有机动车辆绕主交叉口按逆时针方向行驶，外环上的所有机动车辆绕主交叉口按顺时针方向行驶，外环与内环相互平行，车流行驶方向正好相反，便于组织配对行车，内环与外环之间的联系道路采用双向行驶，起作沟通内外环之间交通流的作用。由于组织了单向交通以及双向交通的路段上都禁止左转，所有的交叉口的信号控制都可以采用二相位控制，并且交叉口之间的间距相等，都在300米以内，便于组织“绿波”交通。
新型方格型城市路网交通组织设计方案：
该技术方案交通组织设计图如图7所示，它实质是从双环绕行十字信号控制交叉口交通组织设计方案演化而来，它将双环绕行十字信号控制交叉口作为组件进行组合，由四条主干路合围而成的面积大约四平方公里的区域构成了新型方格型城市路网的一个基本组成单元，该方案的交通组织示意图如图8所示，它在单个主干路交叉口微循环的基础上组织起更大的循环体系，即由任意相邻的两个主干路交叉口的外环构成一个更大的外环，这个大外环与相邻的大外环刚好车流行驶方向相反，正好组织配对行车，两个大外环之间通过双向行驶的道路联系，实现两环之间交通流的交换。
单环绕行六路信号控制交叉口交通组织设计方案：
单环绕行六路信号控制交叉口交通组织设计方案设计图如图9所示，它针对传统六路交叉口交通组织形式需要六个信号相位才能满足要求，交叉口交通冲突严重，交通状况混乱，安全性很差等缺陷，对六路交叉口周边的路网进行适当的调整，它的基本思路与单环绕行十字信号控制交叉口交通组织设计方案相似，利用六路交叉口周边的路网构成一个绕主交叉口逆时针方向行驶的环路，主交叉口只允许直行车通行，所有的转向车辆在离主交叉口前一定距离右转进入单向行驶的转弯匝道，然后绕主交叉口按逆时针方向行驶，然后利用主干路直行车辆的红灯时间完成各自的转向任务。主交叉口信号控制仅需要三个相位即可，大大减轻了主交叉口的交通冲突状况，提高了主交叉口的通行能力。原则主交叉口的左转车辆一律禁止驶入主交叉口，必须利用环路实现转向任务，主交叉口的右转车辆则可以根据具体情况区别对待，钝角方向的右转车辆可与直行车一起通过主交叉口，锐角方向的右转车辆则必须利用环路实现右转，以免对直行车流造成干扰。
双环绕行六路信号控制交叉口交通组织设计方案：
该技术方案交通组织设计图如图10所示，它实质是从单环绕行六路信号控制交叉口交通组织设计方案演化而来，该方案针对单环绕行六路信号控制交叉口交通组织设计方案只有一条逆时针方向单向行驶线路、顺时针方向的交通需求绕行距离太长的缺陷，沿经纬方向的两条主干路左右两侧各修二条平行的辅道，各条道路之间的间距相等，在300米以内为宜，靠近主干路内侧的四条辅道合围成的环构成内环，外侧的四条辅道合围成的环构成外环。该方案的交通组织示意图如图11所示，内环上的所有机动车辆绕主交叉口按逆时针方向行驶，外环上的所有机动车辆绕主交叉口按顺时针方向行驶，外环与内环相互平行，车流行驶方向正好相反，便于组织配对行车，内环与外环之间的联系道路采用双向行驶，起作沟通内外环之间交通流的作用。由于组织了单向交通以及双向交通的路段上都禁止左转，主交叉口采用三相位信号控制，其它交叉口都采用二相位控制，并且交叉口之间的间距相等，都在300米以内，便于组织“绿波”交通。
新型方格+对角线型城市路网交通组织设计方案：
在方格型城市路网中，对角线方向交通联系相对不便，为了解决对角线方向的交通需求，有的城市常常在方格型城市路网对角线上添加一条主干路，如上海的世纪大道，但是在对角线方向添加一条主干路后就造成许多六路交叉口，如果不进行相应的交通组织设计与路网结构调整就会造成交叉口交通冲突严重，交通状况混乱，安全性很差等缺陷，如按传统的交通组织与信号控制方法需要六个相位才能满足要求，信号相位过多造成信号损失时间增多，信号周期变长，交叉口的延误大大增加。新型方格+对角线型城市路网交通组织设计图如图12所示，它实质是将双环绕行十字信号控制交叉口和双环绕行六路信号控制交叉口作为组件进行组合，同时对路网结构进行相应的调整，构成新型方格+对角线型城市路网交通组织设计方案，该方案的交通组织示意图如图13所示。该方案保证只有经纬方向的主干路与对角线方向的主干路相交时采用六路交叉的方式，六路相交的交叉口都禁止左转，左转车辆都通过交叉口周边的环路完成转向任务，采用三相位信号控制即可满足要求，次干路和支路与主干路相交时都采用十字相交的方式，并且组织单向交通，采用二相位信号控制即可满足要求，这样就避免了出现许多六路交叉，无法进行高效的交通组织设计的情况，大大提高了路网的通行效率，增加了路网的交通容量。另一对角线方向上的交通联系通过一条双向行驶的道路来连接，为避免交通流的交织，该条道路采用车辆靠左行驶的规则，如图12所示的a号路段，该路段中央采用分隔带分隔。