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多因素影响下畸形平面交叉方案设计张利（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西太原0 30 0 32）摘要：畸形平面交叉在公路网中以多种形式存在，合理的交叉布置方案有利于提高公路网整体通行能力以及安全性，提升服务水平。技术经济指标结合社会环境指标可以更全面地对畸形平面交叉方案进行深入的分析，同时运用方案排队法可以对畸形平面交叉方案的优劣进行排序并作为决策依据。关键词：畸形交叉；方案设计；方案排队法；技术经济；社会环境中图分类号：U412.35Design of deformed planeintersection schemeunder theinfluence of multiple factors(Shanxi Transportation Planning Suevey and Design Institute Co.,Ltd.,Shanxi Taiyuan 030032 China)Abstract:The abnormal plane intersection exists inmany forms in the highway network,and the reasonablearrangement of the intersection is beneficial to improve theoverall traffic capacity and safety of the highway network,improve service levels.Technical and economic indicatorscombined with social and environmental indicators canbe more comprehensive in-depth analysis and study ofabnormal plane crossover program,at the same time,thescheme queuing method can be used to rank the meritsand demerits of the abnormal plane intersection schemeand serve as the basis for decision-making.Key words:malformed crossover;conceptual design;scheme queuing method;techno-economic;socialenvironment0引言我国公路建设经过多年发展，在公路平面交叉口设计方面积累了一定的经验，在常规的三路、四路及多路交叉设计中，通常采用加铺转角、拓宽路口、环形交叉等方案。而畸形平面交叉设计缺乏规范、通用的方案，通常根据相交道路等级采用“扭正”被交路、增设左、右转弯共用车道等方案。在一些畸形平面交叉中，存在相交道路等级较高、转向交通量较大，采用“扭正”被交路方案或增加转文献标识码：A弯车道难以解决转向需求的问题，需要对特定畸形平面交叉口进行针对性方案设计。1方案研究畸形平面交叉存在个体特性差异性，不同的畸形平面交叉具有不同特点，借助北方地区某一畸形平面交叉设计工程实例，综合考虑交通组成、转向ZHANG Li交通需求，提出不同影响因素下畸形平面交叉设计方案。国道2 0 8 和省道2 0 6 穿过朔州市由两条分离式道路并行驶向大同市，见图1。朔州市省道2 0 6国道2 0 8朔州市图1国道2 0 8、省道2 0 6 线位国道2 0 8 和省道2 0 6 均采用双向两车道二级公路省道2 0 6大同市收稿日期：2 0 2 2-11-0 4国道2 0 8作者简介：张利（198 6 一），男，河南确山人，硕士研究生，高级工程师，研究方向为公路路线交叉。-64-图2 现状国道2 0 8 与省道2 0 6 交通转换示意图省道2 0 6山东交通科技技术标准，路基宽度为12 m，两条道路在并行以后间隔12 km，以类似于中央分隔带开口的形式完成两条道路之间的交通转换，见图2。但是因两条并行道路距离较近，交通组成中重型货车比例较高，交通转换效率低，交通拥堵频发。国道2 0 8 和省道2 0 6 改建计划提出，研究在两条道路并行前增设一处交叉完成交通转换，并行段由原来两条双向通行的两车道公路调整为一条双向通行的四车道公路的方案，见图3。省道2 0 6国道2 0 8图3国道2 0 8 与省道2 0 6 改建后车辆通行方式示意图通过对两条道路交通组成的调查和转向交通需求的预测，结合地形以及拆迁规模等因素，共研究布设了“双T型平面交叉”“环形平面交叉”以及“简易立交”三个方案。1.1双T型平面交叉“双T型平面交叉”是在两条道路并行前设置一段横向连接线分别与国道2 0 8 和省道2 0 6 以T型平面交叉的形式相接，见图4。横向连接线的位置及长度根据转向交通量需求预测结果和地形地貌等因素确定。本项目中横向连接线设置长度为140 m，为单直线单元，横向连接线与国道2 0 8 和省道2 0 6 的交叉角度分别为8 2 和8 6，在T形平面交叉范围内根据行车方向分别设置了右转专用车道和左转车道，右转弯速度均采用30 km/h，左转弯速度根据车型不同，采用5 15km/h。朔州市朔州市图4双T型平面交叉方案“双T型平面交叉”设计方案较好地解决了交通流转向的需求，以常规的平面交叉设计方案解决了2023年第5期畸形平面交叉的问题，该方案的优势是交通组织相对简单，工程规模相对较小，占地较少；缺点是转向车辆在较短的距离内需通过两处平面交叉，交通延误时间长，车流量较大时，横向连接线蓄车能力与其长度密切相关，不易确定。1.2环形平面交叉在畸形平面交叉方案设计中，通常考虑将环形平面交叉作为解决方案之一，环形平面交叉一般不需进行信号控制，所有车辆可同时连续不断地单向运行，减少了车辆在交叉口的延误时间，车辆在环省道2 0 6岛内行驶的车流方向一致，避免了交通冲突点 ,环形平面交叉设计中环岛半径及车道数的设置需根据交通量及地形因素确定。本工程实例中环岛半径采用40 m，环岛内基本车道数为2 条，车辆交织频繁段落增设一条车道。环形平面交叉范围内设计行车速度采用2 0 km/h，采用人环车辆避让环内车辆的交国道2 0 8通组织方式见图5。朔州市朔州市图5环形平面交叉方案环形平面交叉方案很好地解决了本工程实例中畸形平面交叉的交通转换问题。采用环形平面交叉方案的优点是车辆可以连续不间断运行，交通转换时间延误时间短；缺点是占地规模较大，进出环岛车辆交织频繁，车流量较大时，环岛内车辆运行速度低，通行能力较差(。根据交通量预测结果，该项目主线服务期末年高峰小时交通量为2 7 33pcu/d，其中7 5%的车辆省道2 0 6具有交通转换需求，交通组成中中大型车辆占比达57.76%。根据资料，环形交叉适应的高峰小时交通量为50 0 10 0 0 pcu/d，当交通量较大时，环岛会出大同市现严重拥堵【1。因此，环形平面交叉在该案例中适用性较差。国道2 0 81.3简易立交一般情况下，互通式立体交叉的通行能力、通行效率以及通行安全系数较高，同时，互通式立体交叉的工程规模以及造价相较平面交叉方案也较高。因此，在本工程实例中，考虑设置简易互通立交，-65-大同市国道208张利：多因素影响下畸形平面交叉方案设计即通过设置两条定向匝道完成交通转换，见图6。定向匝道采用单向双车道匝道，设计速度40 km/h，路基宽度10.5m。朔州市朔州市采用简易立交方案进行交通流转换的优点是交通组织简单，所有过往车辆均不需停车等待，通行效率高，不存在交通冲突点，交通事故率低；缺点是因为仅布设了两条定向匝道，该区域内所有过往车辆不能掉头行驶，另外，因存在匝道相互穿越，需增设跨线桥，对通行的非机动车不友好。所引用的工程实例中设计人员共研究布设了三个方案解决畸形交叉交通流转换的问题，每一个方案仅从通行效率、交通组织及工程规模方面进行了分析比较。在工程实施阶段，仅从这些方面还不足以评判交叉方案的优劣，还应考虑社会环境因素，如环境协调性、大众意见符合性等，因此，应采用系统的评价方法对方案进行全面的论证。2方案评价在畸形平面交叉方案研究设计阶段，方案比选一般选用技术经济比较法，即将路基土石方数量、防护排水工程数量、路面面积、占地面积以及建安费等指标进行比较。技术经济指标法具有直观、技术经济指标可直接获取、简单易行等优点，但是方案与环境协调性、大众意见符合性、可持续发展适应性等指标均不能体现，因此，提出方案排队法进行方案比选。方案排队法是根据系统工程学原理建立的一种解有限个方案的多目标决策方法。当同时有数个方案时，将所有方案在各个评价指标下成对进行比较，再根据综合评价结果对各方案按优先次序进行排队，从而选出最优的方案 2 。比较的方法是利用矩阵列出两两方案之间的优先关系，假设方案数目为m，则方案集X（X=(x i,X2 xixm)）的优先关系矩阵R为m方阵，见公式（1）,对每一个指标都按公式（1）列出矩阵，然后将每个矩阵的结果聚合起来，建立一个新的优先关系矩阵，-66-即可得出综合的比较结果 2 。XX2Xii112TimB=X2212省道2 0 6工国道2 08图6 简易立交方案Xm2mLX2Tmlm2大同市选取工程规模、用地指标、环境协调性、大众意见符合性、可持续发展适应性、通行能力及服务水平六个指标对三个交叉方案进行研究，其中工程规模、用地指标可以直接获取，环境协调性主要是指方案实施对周围环境的影响程度；大众意见符合性是周围群众对项目实施的可接受程度，一般与项目对群众出行产生的影响有关，产生积极的影响则项目可接受程度较高，大众意见符合性则较强，反之则弱；可持续发展适应性则主要体现在项目建设区域与生态红线、自然保护区的关系；通行能力及服务水平主要考虑交通运行质量，即行经该处所能得到的速度、舒适性、经济性等方面的服务程度。经综合分析，各评价指标之间的优先关系矩阵：1.工程规模：XX2X100X21101113.环境协调性：4.大众意见符合性：XX2X110X20101 115.可持续发展适应性：6.通行能力及服务水平：XX2X3X100X211 1L101方案的最后排队即基于聚合的优先关系矩阵，确定各方案排列次序的依据为该矩阵求出的位置指示值。对于方案x，位置指示值：V(x,)=p(x.)-q(x,).式中：V(x)为方案x,的位置指示值；p(x)为方案集X(X=xi,x2,xi,xm)中所有比x,差的方案数目;q(x)为方案集中X(X=(x1,x2,x,xm)所有比x,好的方案数目。:（1）Tmm2.用地规模指标：XX2X3X100X2111LX101XX2X100X2110LX3111XX2X3X101X2111L001.（2)山东交通科技根据计算，方案一的位置指示值为V(x）=2，方案二的位置指示值为V(x2)=-3，方案三的位置指示值为V(x)=1。根据方案排队法原理，V(x)值越大,表示方案排名越靠前，V(x）V(x）V(x 2)，因此，经综合比选，方案一更优。3结语平面交叉口是交通流冲突点集中部位，也是公路交通网络最为复杂、最容易发生交通事故的部位，优秀的平面交叉设计方案能够正确地分配不同方向、不同类型的交通流，做到对不同交通流进行合理的分隔和路权分配。借助工程实例，对畸形平面交叉设计方案进行了对比分析，并采用了技术经济指标2023年第5期以外的环境协调性、大众意见符合性和可持续发展适应性等指标对设计方案进行了评价，虽然通过比选得到了最优方案，但诸如空气、声环境保护、生态资源保护、历史文化体现等因素对方案的影响，交通量增加、交通组成等因素变化后，现有最优方案是否依然具有优势等问题仍然需要进一步研究。参考文献：1周蔚吾.公路平面交叉设计和实施技术手册M.北京：知识产权出版社，2 0 0 8.【2 刘子剑.互通式立体交叉设计原理与应用M.北京：人民交通出版社股份有限公司，2 0 15.（上接第6 3页）由图7 可知，当移位左转车道长度较短时，在每个信号周期内通过交叉口的移位左转车辆有限，大部分移位左转车辆在路段预信号处停车等待，二次停车现象较为频繁，因此整个交叉口车均延误较高，通行能力提升不大。随着移位左转车道长度的增加，车均延误降低，通行能力提高，这是因为通过交叉口的左转车辆随车道长度的增加而增加。车均延误与通行能力在移位左转车道长度达到90 m左右时达到各自峰值，此后车均延误不再随车道长度的增加而减小，通行能力不再随车道长度的增加而提高，这是因为受制于主信号有效绿灯时间的长短。即使移位左转车道长度不断增加，在有效绿灯时间内通过的左转车辆数是一定的，在预信号绿灯时间内进人移位左转车道的车辆无法驶出交叉口，此时移位左转车道出行左转车辆不能清空现象，导致交叉口车均延误提高，通行能力降低。5结语对T型交叉口移位左转车道的设置方法进行了分析，建立了信号配时方案优化模型，分析了主预信号之间的协调关系并确定了相位相序，分析了各流向机动车延误计算方法，给出了移位左转车道长度计算模型。在此基础上进行了仿真分析与敏感性分析，得到结论。（1）在低流量与高流量情况下，交叉口车均延误分别降低了18.2%、17.9%，证明了方法的有效性。（2）移位左转车道长度并不是越长越好。参考文献：1王伟.平面交叉口机动车XDL逆序左转方案研究D.昆明：昆明理工大学,2 0 10.2王旭，安文娟，王少飞，等.T型交叉口移位左转几何设计及信号配时优化J.公路交通技术,2 0 2 2,38（6）：149-155.【3巨金鹏，陈明明.基于移位左转的T型交叉口交通优化设计与仿真J】交通工程2 0 2 0,2 0（6）：7 5-8 0.【4陈攻.城市干道T型交叉口反转通行交通组织研究J.价值工程,2 0 2 3,42（9）:44-46.【5王旭，安文娟,王少飞，等.T型交叉口移位左转几何设计及信号配时优化J1公路交通技术,2 0 2 2,38（6)149-155.6 宋浪，朱，王少飞，等.连续流交叉口信号协调配时及延误模型J，交通运输系统工程与信息，2 0 2 1,2 1(3):55-63.【7 蒋贤才，高苏，张龙洋，一种改进的移位左转车道信号控制方法及其效用分析J.中国公路学报,2 0 19,32(9):152-163.-67-