济南交警赵景春：信号主导下的交通组织设计一体化模式探究

一、引言

随着我国社会经济的快速发展，城市机动车保有量不断增长，交通拥堵逐渐成为各大城市的通病，而交通拥堵的病症往往体现在交叉口处。

我们迫切需要找准病症对症下药，目前在交管工作中交通信号优化和交通组织设计是缓解交叉口拥堵的“两味良药”。

由于理念、部门、工程落地等因素的偏差，二者的结合往往不是很充分，在交通组织设计阶段考虑信号优化较少，由于信号优化的灵活性，容易被放置在最末端，这恰恰也限制了信号控制效果的发挥，不利于信号控制与交通组织设计一体化的发展。

二、交通信号优化与交通组织设计的辩证关系 

（一）基本特性和适应性

一是，交通信号优化。交通信号优化主要是通过信号配时对交通流进行限制、调节、诱导、分流来实现交叉口时间资源的合理利用，起到疏导交通，保障交通安全与畅通的作用。优点是调整快捷、灵活性强，实施成本相对较低；缺点是优化空间有限，有时受道路空间条件约束无法充分发挥最佳效果。

二是，交通组织设计。交通组织设计是在现有的道路空间内，通过设计科学合理地分时、分路、分车种、分流向使用道路，使道路交通处于有序、高效的运行状态，科学的交通组织设计使交通运行更加安全、顺畅、高效。优点是优化力度大、可操作性强；缺点是调整动作大、实施成本相对高、灵活可逆性稍差。

（二）时空资源的互补机理

解决交叉口拥堵工作中，通常都是交通信号优化与交通渠化双管齐下，“时间不够空间补、空间不足时间补”，二者互相补充、相互促进。常见的“时间不够空间补”的优化措施有逆向可变车道控制、潮汐车道控制、借公交车道左转控制、设置待行区等，在现有时间条件下充分挖掘道路空间资源；常见的“空间不足时间补”的优化措施有分区拓展式信号控制、智能可变车道控制、直右可变车道控制等，在现有的空间条件下充分挖掘道路时间资源。

（三）时空资源利用的约束关系

在城市交通节点时空资源挖掘利用方面，交通信号优化和交通组织设计均有各自的优缺点，同时也存在相互补充的地方，但是二者在应用过程中也存在相互约束的情况。

一是，交通组织设计对交通信号优化的约束。常见的约束有直行车道右侧存在左转车道时信号配时不能出现单放相位、有直行左转共有车道时信号配时不能出现直行左转分灯控制等，无法发挥交通信号优化的灵活性。交通渠化设计提升通常涉及到车道数的变化、车道功能的调整、标志标线的更改，调整力度大、实施成本较高，一旦实施调整难度大，这样一来对整体方案存在一定约束。

二是，交通信号优化对交通组织设计的约束。常见的约束有先左转后直行的放行相位时不可设置左转待行区、直行左转分相位放行时不可设置直左合用车道等。但交通信号优化具有快捷、灵活的特点，若时空资源挖掘方案需要，可根据需求随时做出调整，对整体方案约束小。

三、信号主导模式的优势分析

信号主导模式的优势在它的灵活性和强制性，能够在节点交通优化时实现时空资源的最大化利用。

（一）交通信号优化灵活性主导优势

根据交通信号优化调整快捷、灵活性强的特性，能够解除或避免交通信号优化与交通组织设计之间的约束，从而使二者的优化效果得到最大程度的发挥。

一是，低投入解除约束提升整体通行效率。受前期交通组织方案的约束，无法应用最佳的交通信号配时优化方案，多数路口时间资源未能得到充分利用，严重影响交通节点通行效率的提升。采取信号主导的交通组织一体化提升模式，可根据信号方案所需对交通组织进行微调，解除交通组织对信号配时方案的约束，往往这样微小的改造能够获得较大的通行效率提升。

二是，主动避免约束最大化挖掘时空资源。由上述时空资源利用的约束关系中可知，交通信号优化方案可逆性强，对交通渠化设计方案的约束条件可灵活调整。在交通组织一体化改造方案制定时，以交通信号优化为主导可在源头避免出现因约束影响方案整体效果的情况，能够最大化发挥两者的优化作用。

（二）交通信号优化强制性主导优势

城市交通堵点往往是土地开发程度高、时间优化空间小的路口，一般的优化手段已无法解决拥堵问题。常规的优化策略是根据交通流结构采用可变车道控制，对现有道路资源重复、分时分流利用，从而提高时空资源利用率。然而可变车道的使用必须由交通信号主导制定通行规则，才能安全有序运行。

四、信号主导模式的常见表现形式

目前已有的优化方案中也存在很多交通配时优化主导的交通渠化改造，以下是以交通信号优化为主导的优化方案具体表现形式。

一是，信号相序优化主导待行区合理设置

待行区是交通渠化改造中常见的措施，通常待行区的设置需要考虑空间和时间两个因素，空间就是考虑交叉口内部是否存在施划待行区的区域，而时间就是考虑在配时中是否存在车辆进入待行区的时间。在交叉口满足施划待行区时，由信号配时相序决定最终是设置左转待行区还是直行待行区。

二是，交通协调控制主导车道功能优化

在交叉口时空资源分配过程中，交叉口进口道直行和左转的车道数和绿灯时长是可以互补调整的，在进行干线协调控制时通过增加左转车道压缩左转绿灯时长，使主线直行相位时长增加从而获得更好的协调控制效果。

三是，信号相位优化主导交通禁限管制

根据交通流量结构的不同，交通配时优化时会产生灵活多变的相位组合，当几个主要车流形成组合相位时，可能会与部分小流量方向车流存在冲突，为保证主流量方向的通行效果，可以对车流量较小的方向进行禁行管制。

四是，信号配时优化主导可变车道设置

可变车道是目前交通节点优化提升中较为有效的一类优化方案，是交叉口时空资源深度挖掘的重要手段。主要优化思路是利用交通信号控制，实现交叉口空间资源的可变利用或是重复利用。

五、信号主导模式的案例 案例一：逆向可变车道控制应用

为解决路口左转流量大而道路时空资源受限制的问题，济南交警践行“时空互补”、“小改造大畅通”的交叉口改造理念，本着“时间不足空间补”的时空资源互补原则，以信号为主导提出了“逆向可变左转车道”的交通组织概念。

以舜耕路逆向可变车道控制为例。

经十路与舜耕路路口是经十路沿线重要节点之一，北接泉城广场、泉城路，南邻舜耕山庄、南郊宾馆、山东大厦，西头直接与顺河高架相连。周边土地开发程度高，空间上无法进行路口拓宽设计，现状渠化情况下配时方案已无法优化。为提高节点通行能力，只能从路口内部入手，深度挖掘现有时空资源。

采用逆向可变车道控制技术，以交通信号控制为主导，在同向空间不足的情况下，借用逆向车道进行左转。通过调整信号配时相序为“先左转后直行”，控制车辆在相交道路直行放行时进入可变车道，在对向直行放行前清空可变车道。实现了交叉口时间和空间、顺向和逆向的完美结合，深度挖掘路口内部空间资源，提升整体通行能力。

案例二：协调控制搭接相位应用

在信号协调控制优化时，合理的相位优化可有效提高绿波协调带宽、减少停车次数，使方案获得更加优质的协调效果。因此在信号协调控制优化方案制定时，若方案需要可对交通组织设计做出调整。

以阳光新路干线协调为例。

阳光新路是济南市南北向重要的交通主干道之一，干线场景特征明显，交通信号优化策略为干线绿波协调，以少停车、大带宽为优化目标。

受待行区等渠化条件的，各路口信号配时方案只能采取传统四相位对称放行。协调效果为，南向北停车1次绿波协调带宽44秒、北向南停车1次绿波协调带宽50秒。

　　未采用搭接相位优化时协调时距图

为减少干线协调方案停车次数，增大绿波协调带宽，以交通信号优化为主导去除刘长山路和建新路两个路口南北左转待行区。采取搭接相位对整体协调方案进行调整。调整后协调效果为，南向北一路不停车绿波协调带宽55秒、北向南一路不停车绿波协调带宽60秒。

采用搭接相位优化时协调时距图

对比两套协调方案可知，以信号为主导对交通组织进行调整，采用搭接相位后，整体干线协调效果得到很大提升。