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  • 李克平:城市智能交通缓堵应注重道路交叉口规划设计控制一体化

    2016-08-05 09:49:39 来源:www.its114.com 评论:
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    (本文系同济大学李克平教授在2016中国城市智能交通管理暨科技创新论坛上的主旨发言,文章为速记稿,未经演讲者审定)

      尊敬的各位领导、各位来宾大家好。非常感谢大会主办者邀请我来做这个报告。下面将与大家一起分享和交流关于城市交通拥堵和道路交通信号控制问题的一些心得体会。

      大会的主题是“城市智能交通缓堵科技创新”。今天交流的第一个问题是城市道路交通的文化设计与计划。这是一个传统的问题,智能交通要在这个基础上发挥它的作用。第二个问题是这几年信号控制领域取得的一些市场成果。同时将介绍《安徽省城市道路信号控制设计规范》,包括一些案例。

      首先来讨论一下城市交通拥堵问题。大家知道,交通拥堵主要发生在城市道路交叉口。城市交通拥堵问题在我国一二三线城市都愈发严重,一线城市尤其如此。

      一、交通拥堵的成因与影响

      首先来看看交通拥堵造成的经济和社会损失,这里有一些中国和欧洲的调查数据。交通拥堵导致成百上千亿的经济损失。像北京、上海等大城市的交通拥堵既给城市居民生活、工作带来不便,又造成了重大经济损失。


      北京、杭州、广州、济南、大连、上海、重庆、成都等城市的拥堵指数都非常高,二线城市花费在拥堵上的时间基本上占出行时间总时间的50%以上,带来的代价是很高。造成交通拥堵的主要因素有人口密度大、城市功能不足、汽车的保有量增加、交通方式构成(公交和机动车的交通比例)以及道路布局。交通拥堵带来的危害则包括时间燃油损失、环境污染、交通事故增加。

      下面将详细分析造成交通拥堵的主要因素,刚才分析人口的密度和城市功能的分布和使用,可能是占城市交通拥堵成因的主要的部分。同时,路网的结构、容量和主干、支干的比例及配合,功能的布局是否合理。有些城市快速入口地面道路的衔接有问题,主干道和次干道、支干道、支路功能的比对,网络规划出现问题,这些都会造成严重的拥堵。此外,公交的枢纽、公交设施的合理性,公交系统的容量也会对交通拥堵产生很大的作用。公交水平、公交的转换成为城市交通拥堵的核心和关键问题。

      另外,交流几个城市道路规划设计和控制管理一体化的问题。主要交通节点是造成城市交通拥堵的原因之一。交通管理的好可以缓解交通拥堵。产生交通拥堵有各种方面的原因,包括政策、法规。上海市前两个月进行了交通大整治,初步大整治能够使出行者更好的遵守交通规则,乱停、乱行、抢道的这种现象会大大减少,这对保持交通的有序、高效的运行非常重要。

      交通政策的作用非常大。政府的财政投入对交通的影响很大,交通是一个花钱的事情。交通经济,要有总量的保证,现在交通投入在机动车方面的不多,但在公共交通方面投入的更多,此外,开始对干线交通重视起来。

      前几天据说有新的规范标准出台,要加强慢行交通在城市交通系统中间的地位和作用,在城市道路网中,包括节点、路段上是否改善自行车、行人、交通设施的混乱都是交通政策带来的影响。这个影响是非常深远的,现在对全民交通意识的培养至关重要,交通问题是一个全民、全社会的问题。

      国内现在才刚刚开始关注个人行为对整个城市的交通这种重要性。而西方很早就开始了。另外还有其他的原因,包括非常态突发事件,对交通也会产生重大的影响。

      二、交通拥堵的对策

      分析城市交通拥堵的原因是想办法处理、改善交通拥堵的基石。下面将提出一些改善城市交通拥堵问题的措施。根据前面的分析,从人口的规模、开发的密度,要进行某种控制,不能无限的来进行城市用地的开发。关于路网的布网的逐步完善、交通需求的逐步管理,完善公共交通的设施,包括整个的服务水平、换乘等等,提高公交的吸引力,来吸引更多的居民进行公交出行、完善正常的结构,道路交通的设施设计、工程设计、规划设计一定要同步进行。跟规划控制、信息管理一体化,往往在工程上,规划设计跟运行要是互相脱节会产生很多的问题。


      交通规则必须是考虑整个交通构成的系统性,必须进行一体化考虑,提高关键节点的通行能力也是一个重要的对策。

      三、交叉路口规划的重要意义

      关于交叉口的规划设计,它主要是考虑安全、效率、环境以及经济性。经济性包括设施建设、系统回顾的经济性,所有交叉口规划设计的管理或标准就是要实现这几个目标:安全、效率、环境和经济。

      (一)我国城市道路交叉口的突出问题

      1、规划设计方面的问题

      关于规划设计方面,现在普通存在的问题是简单化、概念化。交叉口的冲突区域非常大,那么往往有一个误区,就是以为交叉口容易产生拥堵,拥堵可能就是空间不够,那么把交叉口的空间做的大也不一定可以缓解交通拥堵。有些地方可能交通冲突区域过大,可能会引起交通冲突的可能性也会越大。这里往往会有误区。交叉口的通行频率和路段的通行频率有对比率。跟水流一样,路段的通行频率大,到了交叉口形成了拥挤,它们通行频率不匹配,就非常容易产生拥堵问题。所以应该在规划上做一些分析和考证。

      《城市道路交叉口的规划设计规范》提出交叉口要展开,能够相对的跟这个城市道路路段的通行能力和交叉口的通行能力要匹配,这样才能减少拥堵,才能充分发挥道路设施的作用。交叉口通行能力和路段通行能力的匹配是一个非常关注的问题。

      关于行人和自行车通行建设的问题,如果不把行人和自行车的问题处理好,那么机动车的问题也很难处理好。因为道路可能会由于行人和自行车的随机性、随意性导致拥堵,交通要是不可控的话,它的效率和安全都会受到影响。所以把城市的非机动车、慢行交通规划好、处理好非常重要。

      2.交通组织和控制方面的问题

      在交通组织和控制方面,国外的经验是自行车出行有专用车道,方案要规划好,左转车辆比较容易引起交叉口拥堵。但是中国现在由于慢行交通比例非常高,大量自行车的存在导致右转机动车跟行人和非机动车发生冲突,有时比左转机动车引起的冲突还大,所以在规划上要很好地考虑到右转车辆与行人、自行车的冲突。在控制方面,现在有些城市也慢慢开始意识到可以用信号来中止右转车辆和行人之间的冲突。

      3.运行管理方面的问题

      不少专业人员也在想怎么缓解右转车辆形成的冲突,在运行管理方面需要采取一些措施。因为国外交通治理比我国起步早,所以国外的一些经验可以借鉴,但是具体问题要具体分析,不能全盘照抄国外的经验。要实事求是、因地制宜地考虑各种规划设计控制的措施。

      四、道路交叉口规划设计控制一体化

      (一)道路交叉口规划设计若干问题

      下面讲一些比较具体的交叉口规划设计一体化的问题。2013年公安部和住建部共同发布的文件指出道路交叉口的规划设计要一体化,要建立完善交通信号和道路设计同步建设验收的字据。道路设计和控制管理要一体化,而不能说是规划的归规划,设计的归设计,中间的分裂带来很大的问题。

      1.交叉路口通行能力分析

      分享一个案例,按照道路通行能力的分析,一条车道要是被充分利用,每小时可通过1550-1750辆小车。三条车道每小时则可以通过4650辆车。但因为里面的信号是要分时的,在城市道路的交叉口是共同分享的,不是一个方向独占。一个信号配制图,比如南北方向通行的时候,东西方向怎么样承担?南北方向通行的时间只有三分之一,因为有三分之二的时间,要给左转车及其他方向的车流通行。所以,这个道理是显而易见的。


      在城市道路的节点上有很宽的马路,但是过交叉口的时候,通行能力只有路段的三分之一,这是一个矛盾,因此就要对道路的广阔、路段和节点出行能力做一个立体化的设计,使得这个矛盾尽量地减少。在交叉口规划的过程当中,也做了非常多的讨论。得出的结论是交叉口的进口道应该要展开。比如干道三条车道的道路交叉口要展开到五条车道,甚至六条车道。但是,这个就要求在规划阶段,给足交叉口的用地。如果交叉口的通行能力是自然不匹配的,则可以展开交叉口的进口道,使得它的通行能力能够匹配,或者在宽路段上减少几条车道。

      2.交叉路口的两种基本模式

      这是一个看起来比较小的点,但还是有不少问题。所以,本着精益求精的态度,精细化才能做好设计。那么这个事情,往往可能是在道路规划设计的时候,道路设计单位对这个问题并不太重视,或者是在这个道路设计当中,对交叉口的设计关注的比较少。这个可能是存在的一个问题,这里面比如说有两种不同的交叉口的模式,一种是比较常见的,一般采用这种方式,这种方式有利有弊。我们左边的交叉口的规划设计,采用了三角安全岛,把运转提前分离,这样交通阻滞,交叉口的冲突区域的面积相当于它的四分之一。冲突面积越小,冲突的严重性就会减少,交通的秩序就会越好。像这样的设计,可能会引起的冲突更多。所以,在一般情况下,最好采用左边的模式设计。


      当然,左边的设计会给左转自行车带来不便。那么如何避免这种不便是一个很重要的问题。如果自行车很多,也许不得不采用右边的模式。因此要因地制宜,一种交通的结构采用一种模式。如果自行车的量比较少,采用左边的这种交叉口设计规划方式,是更好的。

      这里有一个城市交通杂志封面上的照片,设计非常不错。它既考虑了自行车的通行,也考虑了机动车的通行的需求,交叉口做的非常好,基本上刚才推荐的左边这种交叉口的设计模式。它的自行车的执行左转分开,这样可以把自动车和机动车的中心需求,能够平衡的比较好,但遗憾的是中间缺乏一个过街安全岛,关于这个安全岛的问题,曾经也有过非常多的争论,一直到现在,相信在座的各位行业,特别是交警,在一线做交通管理的特别有体会。就是中间要岛还是不要岛,有岛好还是没有岛好?做岛是不是有利,或者是不是值得去建一个岛?因为大家知道做一个这个岛是需要花空间的,在这个情况下,基本上要占一条车道的空间。

      在道路交通设计方面比较推荐德国的方式,用各种交通岛来隔离机动车,给行人过街提供方便。像规模不是很大的交叉口,行人过街有30s的时间。在中国往往称它为二此过街,即中间有一个岛是二次过街。但是二次过街的说法其实是不确定的,因为信号工程好的话,实际上是一次过街。道路交叉口的规划使得通行的机动车、行人和自行车的空间很明确。走的路径有非常明确的画线来进行引导,这样可使机动车、自行车、行人各行其道。

      数据有一定的灵活性,城市道路设计者往往追求道路的对接、道路的直线。其实车辆经过交叉口既使是走弧线,也不会造成不便。只要有弧的标线、画线隔离,交叉口的线是可以弯曲的。这样可以保证给设计带来很大的灵活性。

      这在中国的交叉口设计当中称为中心线偏移。通过交叉口的中心线不一定是连续的,是可以对接的,甚至是可以弯曲的。这个并不会引起多大的问题,这样可以使得交叉口的车道布局的时候有更大的灵活性,可以实现进口道、通行能力匹配,帮助实现交叉口的规划设计。这里是一些交叉口的案例,它的车道是很偏的,不是说一条直线走到头,中间布置了一些安全岛,这些安全岛可以提供对接的方便,可以隔离机动车的弧线,另外对交通设施的设置提供空间的支持。总的来说,使得交通整个运行更有序,这是用各种交通岛来进行隔离。

      3.交通岛的设置规范

      当然,要做这些交通岛要有严格的依据。首先保证各种不同大小的车辆,特别是转向车辆的空间需求,这是经过严格的计算,要给转向车辆,特别是大型车辆留足够的空间。这就需要一些严格的分析计算。《城市道路交叉口规划规范》强制性规定,进出国道、机动车道一定要规划人行过街横道必须设置安全岛,规划展开必须在此基础上再增加两米。这两米的距离就是要给行人过街安全岛留下一个空间。

      缩短行人过街的距离保障安全性。行人过街的空间便于进行行人过街信号控制,减少行人信号清空的时间,提高信号控制的灵活性,提高整个交叉口运行的安全性和效率。如图,因为现在车流多,所以把交叉口的设计的比较宽,因为车道需要比较多。像40米、60米的行人过街道是很常见的。前面说到的行人的清空的问题,绿灯亮起,行人刚刚走上斑马线,要保证行人走过这个绿色的空间,在行人完成过街之前,不能放行机动车。这个就是所谓的行人过街清空时间,交叉口越宽,行人过街时间越长。按照规范标准,给予行人过街的时间,是宽度除以速度,即每秒钟的人步行速度。上图中,信号设计中间是灾难性的,即没有办法给足行人清空时间。要给南北方向40秒的清空时间,两个清空时间就将停止。以信号控制是没有办法实现的,解决这个问题的普遍做法是不考虑行人清空的安全性。这边的行人刚走上斑马线,机动车的绿灯就亮了,这就造成了信号方案中间行人和机动车的冲突。设计的过程当中,本身就没有考虑到这个冲突,才会导致行人没有清空就直接给机动车绿灯这样的情况。

      如果中间设计一个行人过街安全岛,清空时间就可以减少一半,所以这个行人过街安全岛不仅仅是给行人安全过街的。在信号设计过程当中,它会提供很大的灵活性。反过来说,要是没有行人过街安全岛,大型交叉口的信号设计几乎是没法做的,只能保证交叉口不紊乱,没有办法保证安全。

      (二)典型交叉口设计形式和信号控制模式

      下面介绍在安徽省《交叉口规划规范》中几个典型的交叉口设计形式和信号控制的模式。第一,小型交叉口进口道只有两条车道,甚至是一条车道。小型的交叉口可以采用两相位的模式进行管控。基于《城市道路交通通行规则》和《交通安全法规》当中规定右转车辆在不妨碍其他通行者的情况下是可以右转的,所以右转车辆不受控。

      简单小型交叉口可以用简单两相位进行管理,即一个相位同时通行机动车和非机动车。非机动车跟着机动车的信号走,所以等方向机动车信号基本上是同步信号即行人和机动车是同步的。这里要提出来一个问题是:中国的道路管控是一个比较模糊的概念。德国的控制是基于精确计算,机动车看到绿灯是可以踩油门走的,它跟其他方向的冲突比较少,或者没有冲突。

      后面还会谈到一些箭头信号,绿灯箭头信号表示通行走,沿这个方向通行是不会通到日常冲突的地方。对中国来说,交叉口的通行是基于比较混乱的一种交通情况,所以通过交叉口时有个口号:一看、二慢、三通过。

      另外一种模式是严格按照通行规则来计算,这是两种思路、模式,主要基于中国目前比较混乱的通运行模式来做这样的设计。

      这里说,基于这个考虑,我国自行车、行人和机动车在两向路的时候,基本上做为同步进行放行的。但实际上机动车和自行车、行人的信号是不能同步放的,要用一种基于严格交通规则设计,需要进行独立计算。


      建立一个标准的中等规模交叉口,比如东西方向通道,有三条车道,南北方向的通道是一条车道,自行车走这条车道。交叉口规模比较小,自行车道可能比较窄,这是用做支路,用一个项目来放横。东西方向堵的是一个比较重要的干道,经常会引起左转、右转、空道通行、自行车等车辆的拥堵。这种情况下建议用三相位控制方式直行一个相位,自行车左转一个相位、南北方向跟刚才说的小通入口南北方向,这三个信号可以同等也可以不同等。

      现在碰到比较麻烦的是大型交叉口,这里画了四条车道,干道是三条车道,展开可以变成四条车道。对这样一个大型路口一般可以用四相位控制解决问题和冲突。

      第一种模式比较经典即直行一个相位、左转一个相位,左转的机动车、非机动车、行人按照这种模式来控制。只允许左转,另外一相位也直行左转。

      第二种方式根据流量和交叉口的位置是不是在绿波带上,形成绿波带的需求、拥堵的要求,有可能要求这个交叉口进行所谓的单路口放行的模式即四个进口道,左边进口道是一个独立的相位。

      第三种方式是如果没有其它优势条件,这种方式是最好的方式。直行的相位也有左转机动车,然后侧向右转,这个时候的右转和直行可以把各个方向的交通流最大程度地解开它的冲突点。

      这种所谓右转机动车保护放行的方案也有一些缺陷。东西方向直行用一种相位,但是有时两边交通流是不一致的。比如由东向西交通流大,由西向东交通流少,由西向东车辆还没有走完的时候,由东向西的车辆已经走完了。那么此情景下用这种方式放行,至少损失一半的通行效率。

      还有一个建议是鉴于两边的车流不同,可以加一个东西通行,在西向东那块增加一个通行阶段,因为可能西向东的车流比东向西的车流要大。这是一个组合项目放行模式。这个组合很灵活,包括东向西、南向北、北向南。因为两边交通不平衡,所以可以增加一个项目。这里分享的是定时信号控制的不同模式。关于信号控制的一些问题,后面再说。

      谢谢大家。

      (结束)

  • 关键字: 智能交通 交通缓堵
  •    责任编辑:逐梦女孩
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