導流島

在我國城市道路平面十字交叉口，多普遍採用兩相位信號燈控制，對於左轉流量比較大的交叉口則普遍採用多相位 ( 三相位或四相位) 信號燈控制。按照我國現行交通法有關規定，全屏燈的紅燈亮起時，右轉車輛在不妨礙被放行的車輛、行人通行的情況下可以通行，除非有“紅燈亮起時不能右轉”的標誌牌才禁止右轉。即通常情況下，全信號週期內，右轉車輛在滿足上述的情況下均可以右轉通行。因此一般交叉口均存在三類右轉交叉衝突，分別為: 右轉機動車與直行非機動車、右轉機動車與直行行人、右轉非機動車與直行行人三類交叉衝突。此3 類右轉交叉衝突，對於T 型交叉口則存在10 處，對於十字交叉口整個信號週期一共存在24 處。本文主要針對右轉交通衝突進行分析，左轉交通衝突暫未作分析; 另本文主要針對交叉衝突進行統計，交叉口合流衝突與分流衝突可通過設置專用車道予以解決，本次暫未作統計。

2.1 平面交叉口渠化方法分類

目前城市道路在平面相交路口一般都進行交叉口渠化設計，通過一系列方式增加交叉口進、出口機動車道數 ( 與標準路段車道規模相比) ，有條件時進口道可分別設置左轉、右轉專用車道，並滿足其交通量所需的車道數要求，直行車道數仍能與上游路段基本持平或略少; 出口道增加的車道可用於設置公交停靠車道或便於相鄰設有右轉專用車道的車流無交織駛入。交叉口渠化方法與道路紅線寬度密切相關，可分為不拓紅線和拓寬紅線兩類。

(1) 交叉口不拓紅線

通常情況下，若不展寬交叉口道路紅線，在滿足現行規範要求及交通安全的前提下，通過壓縮中央分隔帶、車道寬度、不設路緣帶等方法僅能增拓一條車道，出口道車道數不變; 若通過進一步壓縮慢行系統通行空間的措施，仍可以增拓出機動車道數，但從“以人為本”、“綠色交通”等角度出發，這些極端措施應摒棄。

(2) 交叉口拓紅線

通常情況下，交叉口若需增拓兩條進口車道、增拓一條出口車道，在不壓縮慢行系統通行空間的條件下，一般均需展寬紅線。

2.2 右轉交通組織方式分類

關於平面信號交叉口存在的3 類右轉交叉衝突，可以通過採用一定的交通組織方式或者交通管理手段，使右轉交叉衝突的時間和空間發生變化，以減少或減緩部分交叉衝突，從而提高路口的通行能力和安全性。目前針對右轉交通組織方式主要有兩類: 設置“導流島”、“常規交通組織” (稱之為方式a)，而對於前者又可根據非機動車運行方式的不同細分為2 種:

(1)非機動車必須兩次經由導流島與行人一起通過交叉口，大部分時間需推行;

(2)非機動車騎行通過交叉口。

2.3 右轉交通組織特性分析

2.3. 1 交叉口不拓紅線

選取了兩條主幹路平面相交的典型交叉口進行交通組織特性對比分析，為了便於分析，假定其紅線寬度均為50m，車道規模雙向6 快2 慢，橫斷面佈置完全一樣。在不拓紅線的前提下，採用不同的交通組織方式。

2.3. 2 交叉口拓紅線

對於紅線拓寬交叉口，本次研究統一按照進、出口道均拓寬3. 5m 考慮。

2.3. 3 右轉交通組織特性對比

通過對比分析，信號交叉口設置導流島的渠化方式主要優點:

(1) 將右轉交通流與直行交通流實現較好分離;

(2)將右轉車道與直行車道分開，使部分右轉車輛提前通過交叉口，避免設置直右車道阻擋後續右轉車輛;

(3)將機動車與非機動車、行人在一定程度上實現了較好的分離，大大縮小了機－非、機－人衝突面;

(4)有效規範了車輛行駛路徑，減少了過多的路面區域，提高了交叉口綠化率;

(5)為行人和非機動車提供二次過街等待區域，提高了行人和非機動車過街安全。

信號交叉口設置導流島的渠化方式主要缺點:

(1)交叉口用地大大增加;

(2)非機動車與行人過街距離增加;

(3)導流島方式b:非機動車與行人在導流島中等待信號相位過街，相互干擾嚴重，非機動車大部分時間需推行，且電動自行車在非機動車的佔比逐年提升，其質量大、速度快，在綠燈通行相位時容易對過街行人帶來較大安全隱患;

(4)短直車道在紅燈相位時一般只能供1 ～3 輛小汽車排隊，交通量大時易阻擋後續右轉車輛。

(5)交叉口上、下游進、出口直行車道數不完全匹配，出口道少一條車道，且缺少漸變段，導致合流交織衝突。

2.4 “導流島”交通組織優化設計

針對導流島“短直行車道”、“短右轉車道”的缺陷，特別是右轉車輛很大的交叉口，可進一步優化設計，避免“短直行車道”超載後直行車輛繼續排隊阻擋後續右轉車輛。可以通過兩種方法來進行優化:

(1)增加交通標線———禁止停車網狀線;

(2 )變“短直行車道”為“長右轉車道”。

對於不拓寬紅線的交叉口，受車道佈置所限，不宜設置長右轉車道。

設置長右轉車道導流島交通組織方式有如下優點:

(1)結合了導流島與常規交通組織的優勢，相當於設置了一條專用右轉車道的導流島渠化方式，進一步規範了最外側直行車輛與右轉車輛的交通運行;

(2)將原“短直行車道”改為綠化併入導流島，交叉口綠化率進一步提升;

(3)交叉口上、下游進、出口直行車道數完全匹配。

通過上述對比分析，3 種方式各有利弊，需根據道路實施條件、道路功能定位和交通流特性採用合理的交通組織方式。一般而言，導流島主要設置於幹路－幹路平面交叉口，幹路－支路、支路－支路很少採用。主要是因為城市支路交叉口車道規模不大，支路交叉口處紅線也較少拓寬，路內渠化後車道規模一般為兩進一出，從交通流量、車道匹配、導流島佈設空間等方面考慮，通常採用常規交通組織a。對於幹路 －幹路、車道規模三進兩出以上的平面交叉口，基本具備導流島的佈設空間。採用導流島交通組織方式同時還需考慮如下控制要素:

(1) 交叉口用地限制

採用導流島交通組織方式其紅線轉角圓曲線半徑均大於常規交通組織，交叉口占地亦大於後者。若控制性詳細規劃階段道路紅線控制時，其紅線轉角圓曲線半徑僅能滿足安全視距、機動車右轉最小半徑、特種車輛最小轉彎半徑等要求，並未為導流島的設置預留空間，且道路實施時與周邊用地難以協調時，導流島將無法落實，只能採用常規交通組織方式; 若交叉口用地可以協調，則可根據其他控制要素採用合理的交通組織方式。

(2)道路功能定位

當交叉口用地不作為最主要控制因素，新建道路當缺乏具體的交通流量預測數據時，只能依據道路功能定位定性分析，選取合適的交通組織方式。

(3)交通流組成特性

當新建道路具有充足的交通流量預測數據或改建道路具有詳細的交叉口機動車流量流向、非機動車流量流向等數據時，可根據交通流組成特性選取合適的交通組織方式。

通過典型交叉口的右轉交通組織特性分析，明晰了導流島交通組織方式的優劣，提出了導流島設置的定性適用條件。由於時間倉促，加之作者水平有限，有待進一步完善。 ^[1] 

設置導流島後，信號交叉口的總體運行狀況發生了一定變化，需要對其運行效果進行評價，用以明確導流島設施對信號交叉口交通流運行的影響．運行效果評價是衡量交通設施運行狀況，它既是交通設施規劃、設計、管理的依據，也是交通設施運行狀態評價的重要環節和內容．國內外對交通設施的運行效果評價一般是通過建立評價指標體系，對各個指標進行權重計算; 或者建立評價指標與道路條件的關係，採用迴歸分析的方法進行評價．過多的評價指標會導致可操作性較差，另外各指標權重的確定帶有很大的主觀性．目前，用於評價運行效果的指標很多，如延誤、飽和度、通行能力、交通事故率、交通噪聲、大氣污染等．本文選取通行能力和延誤兩個指標對設置導流島前後的信號交叉口運行效果進行評價．

為了對比設置導流島前後的通行能力變化情況，需對比分析同等條件下設置導流島前後的通行能力的變化情況．採用VISSIM 仿真對設置導流島前後的通行能力進行對比分析．仿真採用假想的設置導流島和未設置導流島的信號交叉口．交叉口採用典型四相位信號控制，信號週期為120 s，直行相位綠燈時間為35 s，黃燈時間為3 s;左轉專用相位綠燈時間為19 s，黃燈時間為3 s，右轉信號常綠，交叉口坡度為0，各個進口左轉、兩個直行、右轉車道寬度分別為3. 5 m、3. 5 m、3. 5 m、4. 5 m．設置導流島的通行能力變化主要體現在行人、自行車交通量和右轉車道長度對右轉通行能力的影響．因此，分不同的行人和自行車交通量和不同的右轉車道長度這兩種情況對比分析設置導流島前後的通行能力變化情況．

1.1 不同的行人和自行車交通量

因為只考慮行人和自行車交通量對右轉通行能力的影響，假設右轉車道長度不限，仿真時輸入不同的行人和自行車到達率，對比設置導流島前後右轉車道通行能力．仿真時選擇車型為小客車，各個進口左轉流量為350 pcu / h，直行車道流量1 200 pcu / h，右轉車道流量為1 200 pcu / h．

在行人和自行車交通量比較小的交叉口，設置導流島後的信號交叉口右轉通行能力比設置導流島前右轉通行能力大; 但隨着行人和自行車交通量變大，設置導流島的信號交叉口右轉通行能力下降速度加快，其通行能力低於設置導流島前的通行能力．這是因為設置導流島後行人和自行車不受過街信號控制直接經過右轉車道到達導流島; 而設置導流島前行人和自行車受過街信號控制，只能在直行綠燈相位過街．行人和自行車交通量變大後，設置導流島後的機非衝突次數大大增大，從而導致右轉通行能力下降．

1.2 不同的右轉車道長度

為儘量減少行人、自行車對右轉車道通行能力的影響，輸入各進口行人、自行車到達率分別為300人/ h、300 輛/ h，仿真時變化右轉車道長度，對比設置導流島前後右轉車道通行能力．仿真時選擇車型為小客車，各個進口左轉流量為350 pcu / h，直行車道流量600 pcu / h，直右共用車道流量為1 500 pcu / h，右轉比例50% ．

設置導流島的信號交叉口右轉車道長度為0 ～60 m 時，右轉通行能力隨右轉車道長度增加而明顯增大;右轉車道長度在80 m 以上時，增幅變小．而無導流島的信號交叉口隨右轉車道長度的增加而明顯增大;右轉車道長度在120 m 以上時，增幅變小．右轉車道長度小於120 m 時，設置導流島的信號交叉口右轉通行能力比設置導流島前右轉通行能力大．這可能是由於設置導流島的信號交叉口提前右轉，在車道長度較短的情況下，能有效提高右轉車道通行能力．綜上所述，在行人和自行車交通量較小、右轉車道長度較短的交叉口設置導流島能提高右轉車道通行能力．

延誤是反映信號交叉口通行效率、評價交叉口服務水平的重要指標．信號交叉口的車輛延誤是指由於車輛受到交叉口信號控制的影響而引起的行駛時間損失．通過延誤計算可以直接得到車輛行駛過程中損失的時間，為評價交叉口阻塞程度、服務水平、交叉口交通設施改善的前後對比分析、交通運輸經濟分析、掌握行車延誤的變化規律等提供重要的定量依據．長期以來，國內外學者給出了許多信號交叉口延誤分析模型 其中影響較大的美國HCM給出的延誤由均勻延誤d₁和增量延誤d₂構成，該方法是在提出了基於短時間間隔的車輛到達和離開流曲線，突破了排隊積累為三角形的限制．Strong 等對Robertson 提出的方法進行了修正和補充，同樣也是基於短時間間隔的到達和離開模型，被稱作排隊增量累積方法(Incremental Queue Accumulation，簡稱IQA)，該方法仍然沿用了Webster 延誤模型的思想，但不受Webster 延誤模型中假設條件的限制．Kyte 等 利用美國聯邦公路管理局的 NGSIM項目在加利福尼亞州洛杉磯市採集的車輛軌跡數據，通過實地測量的延遲、IQA 方法計算延誤和美國HCM 方法計算延誤進行對比，建立了IQA 法用於保護允許左轉衝突模型．王煒 分析了延誤交叉口延誤曲線的確定方法，建立了基於延誤曲線的交叉口通行能力道路條件及交通條件修正模型．邵長橋 分析了信號交叉口均勻延誤、增量延誤，建立了控制延誤模型，並探討了停車延誤、引道延誤和控制延誤之間的關係．劉光萍和翟潤平 將信號交叉口進口交通狀況劃分為非飽和、臨界飽和、過飽和3 種狀況，推導出各種交通狀況在一定條件下的進口道延誤計算公式．韓印等 根據信號交叉口行人通過右轉車道存在隨機和聚集兩種情況，應用隨機分佈理論分析右轉車輛穿越行人流的兩類延誤模型．劉巖人 分析了信號交叉口短車道情況下車輛溢出導致的延誤問題，建立了過飽和狀態下的延誤模型，並與經典延誤模型進行對比分析表明短車道對延誤有很大影響．

為對比分析設置導流島前後的信號交叉口運行效果，本文以均勻延誤作為評價指標．考慮到設置導流島後，信號交叉口的主要變化在行人、自行車與右轉機動車的衝突發生了變化，因此，採用IQA 方法計算設置導流島前後的延誤．選擇福州市中心城區的烏山西路與二環路交叉口、古田路與五一路交叉口、福州市金山新區的金山大道與洪灣路交叉口、金山大道與建新路交叉口，這4 個交叉口的幾何條件比較接近、信號相位相序一樣．其中烏山西路與二環路交叉口、金山大道與洪灣路交叉口為設置導流島的信號交叉口．選擇高峯時段(17:30—18:30)、平峯時段(15:00—16:00)對這4 個交叉口的東進口進行調查，根據實地觀測數據，應用IQA 方法計算均勻延誤，計算結果如表1 所示．根據右轉機動車交通量、與右轉機動車發生衝突的非機動車交通量，分3 種情況討論設置導流島前後的延誤．

1)烏山西路與二環路交叉口、古田路與五一路交叉口高峯時段

這種情況右轉機動車和過街行人、自行車交通量都很大，設置導流島的烏山西路與二環路交叉口延誤值比未設置導流島的古田路與五一路交叉口延誤值大．原因是行人、自行車到達交叉口後即通過右轉車道進入導流島，交通量大時衝突增多，導致機動車延誤增大．

2)烏山西路與二環路交叉口、古田路與五一路交叉口平峯時段，金山大道與洪灣路交叉口、金山大道與建新路交叉口高峯時段這種情況右轉機動車交通量比較接近，過街行人、自行車交通量有一定差別，從數據上看，設置導流島的兩個交叉口延誤值較小．

3)金山大道與洪灣路交叉口、金山大道與建新路交叉口平峯時段，這種情況右轉機動車交通量和過街行人、自行車交通量都較小，設置導流島的金山大道與洪灣路交叉口行人交通量較大，但其延誤低於未設置導流島的金山大道與建新路交叉口延誤．

以上分析可知，總體來説，設置導流島後的信號交叉口延誤比設置導流島前延誤小，只有在交通量很大的情況下，設置導流島後的信號交叉口延誤變大．因此，在交通量較大的交叉口，如果高峯持續時間較短，可以考慮設置導流島; 如果交通量較大，且高峯持續時間很長，則要慎重考慮是否設置導流島．

選用通行能力和延誤兩個指標對設置導流島的信號交叉口運行效果進行評價．通過仿真對比分析設置導流島前後的通行能力，結果表明: 車道較短、行人和自行車流量較低時，有導流島信號交叉口的通行能力比無導流島信號交叉口通行能力值大;車道較長、行人和自行車流量大時，有導流島信號交叉口通行能力低於無導流島信號交叉口通行能力．對比美國HCM 推薦的Webster 延誤模型與基於IQA 的延誤模型，應用IQA 方法計算設置導流島前後信號交叉口延誤，結果表明: 設置導流島後信號交叉口延誤比設置導流島前的延誤小，只有在交通量很大的情況下延誤比設置導流島前大． ^[2]