信控能否拯救复杂环岛?
南充市五星花园五叉环岛为例
五叉环岛交叉口因其几何形态特殊,交通流向复杂,冲突点多,车辆通行时间较长,信号配时方案优化困难,高峰期间路口饱和度较高,延误较大,常常容易成为城市交通中的事故黑点和堵点。南充市五星花园五叉环岛位于最繁华的市中心,路口车流量、人流量巨大,早晚高峰时段处于超饱和状态。南充市公安局交通警察支队联合广东振业优控科技股份有限公司对环岛实施改造,通过采取相关管控措施,提高路口通行效率。本案例从信号优化设计、停车管理、行人联动等方面为城市环岛信号交叉口的控制方案优化设计工作提供了借鉴思路。
现状及问题分析
南充市五星花园五叉环岛始建于 1949 年,位于南充市最繁华的市中心,由文化路、涪江路、人民南路、模范街和人民中路交汇而成,周边区域汇集着众多医疗、教育、商业等资源,路口车流量、人流量巨大,早晚高峰时段处于超饱和状态。由于五星花园环岛周边及文化路、人民中路地下行人过街设施即将封闭,周边行人过街需通过地面予以组织。为了最大限度减轻地下行人通道封闭给城市交通带来的影响,确保道路交通畅通和安全,需要对五星花园环岛路口及周边道路的交通组织进行优化改造,并对改造的交通组织制订匹配的信号控制方案。
主要问题
岛内秩序混乱
五星花园环岛路口地处市中心繁华地段,车流大,环岛采用“控进不控出”的策略(即只控制入环车流,不控制出环车流)及两相位的信号控制方案,交通秩序混乱,存在严重的车辆冲突和交通安全隐患。
进口道排队过长
早晚高峰环岛路口处于饱和状态,通行能力有限,达到路口承载极限,排队过长造成交通拥堵。
南出口商场出入交通干扰大
人民南路出口靠近公交站及新世纪购物广场,购物广场周边出入口车流及路边停车上下客对车流阻碍较大,车流消散缓慢。
人民路通行存在瓶颈
人民路建有下穿通道,路面道路从下穿处缩窄,从 3 车道缩窄为 2 车道,车流通行受道路变窄影响大。
掉头车辆影响出口车辆通行
由于道路条件有限,人民路出口为3车道,掉头车辆需要横跨2条车道,与出口处其他通行车辆交织严重,阻碍环岛车流的疏散。
行人设施改造后测算人流量较大
经调查测算,五星花园周边 11 个行人设施正常情况下每小时通行约 8000~14000 人,若遇重大节假日或邻近春节期间,行人流量将达到每小时 30000 人以上;改造后,11 个地下行人出入口将变为 5 个地面行人过街设施,预计每个行人过街设施每小时需通行约 2000 人。
优化思路
由于环岛路口流量已超出路口自身通行能力,原有环岛交通设计已不能满足交通现状需求,需要配合封闭地下行人设施,在五个进口道增设路面行人设施的改造工程,一并对环岛进行优化设计,主要优化思路如下:
设施改造、严管停车
针对大流量的过街行人,增设人行横道及行人过街信号灯,分离人车冲突,保障过街安全;同时严管停车以整治商场周边秩序,防止商场进出口车辆随意停靠。
出入环岛车流信号联动
针对岛内秩序混乱、安全隐患、出口车流交织等问题,保留现有环岛控制入环车流的方式,在环岛内新增信号灯,增加出岛车流的控制,从而分离冲突交通流,同时优化配时方案,控制单位时间入环车辆数。
行人过街(外层)与环岛(内层)信号联动
为避免出现环岛内车辆空放或交通锁死等现象,需要综合考虑各进口道的行人过街放行与环岛的车流放行,在分离人车冲突的基础上,保障交通畅通。
环岛周边区域联动控制
针对通行瓶颈、排队过长等问题,协调联动周边信号控制路口,平衡区域车流分布。
优化措施
路口改造设计
1)对环岛五个进口道增加行人过街设施。人民中路、人民南路、文化路、涪江路、模范街五个进口道路面增设行人过街设施及信号灯。人行横道宽度 10 米,并区分人流流向,防止过街行人的相互冲撞;各人行横道增设隔离桩,防止车辆随意掉头和左转。
2)严管停车。文化路全路段、人民中路全路段、五星花园环岛内、人民花园环岛内禁止机动车停放,配套违法停车电子警察摄录系统。
3)岛内增设停止线及出环信号灯,控制车流驶出,消除车流冲突。
4)保留五星花园周边原行人过街应急开口。
信号联动控制
新建的行人过街设施需与环岛灯控实现联网协调控制,具体设计如图 8 所示:
一是入环车流的控制与出环车流的控制结合,减少车流交织;二是在进行环岛及周边行人过街相位设计时,将其作为一个整体,环岛信号灯为内层,各进口道新增行人信号为外层,其相位方案设计如下:
第一相位:外层放行文化路、人民中路、人民南路车辆进入内层,同时放行涪江路、模范街行人过街;内层 5 号、8 号灯组绿灯放行人民中路、人民南路车辆进入环岛,环岛内 2 号、4 号信号灯放行。
第二相位:外层放行文化路、人民中路、人民南路车辆进入内层,同时放行涪江路、模范街行人过街;内层 5 号、6 号、8 号灯组绿灯放行文化路、人民中路、人民南路车辆进入环岛,环岛内 2 号、4 号灯组放行。
第三相位:内层环岛内部 1 号、2 号、3 号、4 号灯组放行(灯组 1 比灯组 3 迟启动 6s),清空环岛内车流;外层文化路、人民中路、人民南路、涪江路、模范街机动车放行,配合环岛车流清空。
第四相位:外层放行涪江路、模范街车辆进入内层,同时放行人民中路、文化路、人民南路行人过街;内层 7 号、9 号灯组绿灯放行涪江路、模范街车辆进入环岛,环岛内 1 号、3 号灯组放行。
第五相位:内层环岛内部 1 号、2 号、3 号、4 号灯组放行,清空环岛内车流;外层文化路、人民中路、人民南路、涪江路、模范街机动车放行,配合环岛车流清空。
周边路口协调
在环岛增设行人信号灯控制后,预计对区域交通产生较大影响,为了控制路口车辆排队长度,保障区域交通正常运行,必须对周边路口进行协调控制。根据路口间距、交通流特征及道路条件等评估,选择距离环岛花园路口 80~600m 不等的 9 个交叉口,及行人过街信号处作为协调控制路口,以控制路口车辆排队长度,保障区域交通正常运行为目标,控制从文化路、涪江路、人民南路等多个方向进入环岛的车流速率。
为避免路口间距较短造成排队溢出,模范街行人过街路口与模范街-仪凤街路口需协调放行;人民中路沿线两个行人过街路口与人民中路 -三公街路口需协调放行;文化路两个行人过街路口需协调放行;涪江路两个行人过街路口需协调放行。也就是综合采取“外围截流、内部协调”的信号控制策略。
早交通秩序改善
通过对比优化前后同一时间点的环岛秩序,可以发现优化后进入环岛的车流量减少,环岛的秩序得到明显改善。
通行能力提高
从表 1 可以看出,环岛工作日早高峰通行能力提高 12.12%,晚高峰通行能力提高 13.48%。
排队长度减少
改造后,虽然新增五个行人过街信号灯,但沿线各信号交叉口、行人过街路口与五星花园环岛进行协调控制,从而避免了车辆因为信控路口过多造成的连续停车,各进口的排队长度相比优化前均有所减少。
行人过街得到保障
五星花园路口通过与周边行人过街信号协调控制,人民南路在不影响车流通行的情况下,行人过街得到了保障,人民中路的协调也减少了进入环岛的车辆,使环岛运行更顺畅,涪江路、模范街的协调也增加了车流的连续性。
案例总结
本案例选取南充市五星花园环岛交叉口为研究对象,具有较好的代表性。该路口位于最繁华的市中心,周边区域汇集着众多医疗、教育、商业等资源,路口车流量、人流量巨大,早晚高峰时段处于超饱和状态。
研究团队对环岛实施局部工程改造,通过增设各类信号灯、严格停车管理、控制出环车流、联动行人过街与环岛通行信号、协调控制周边路口等措施,整体优化路口控制方案。在“出入环 + 内外层 + 区域”三位一体的信号联动控制下,环岛通行能力、交通秩序和行人过街安全性都有了较大提高。无信号控制环岛实施信号灯控制并进行信号优化设计应重点考虑:
1)针对环岛内秩序混乱、安全隐患突出、出口车流交织等问题,在环岛内新增信号灯,增加对出岛车流的控制,从而分离冲突交通流,优化配时方案。
2) 为避免出现环岛内车辆空放或锁死等现象,综合考虑各进口道的行人过街放行与环岛车流放行的冲突分离,在确保行人安全的基础上,保障环岛交通顺畅。
3) 针对环岛排队过长、车辆积压严重等问题,应协调联动周边信号灯控路口,平衡区域车流分布。
赛文荐书:
本文摘选于《城市道路交通组织精细化典型案例汇编》一书。本书展示了路口交通组织、路段交通组织、重点片区交通组织、信号优化、停车管理等交通管理实战案例,选取电动自行车“蓄水式”放行、快速路匝道交通组织优化、大型综合医院区域交通组织等实施效果明显的案例,从现状及问题分析、优化思路、优化措施、实施效果以及案例总结等方面对每一个精选案例进行深入剖析,以案例的形式体现优秀、科学的交通管理理念和方法,从而进一步促进交通管理精细化。适合交通管理者、科研院所专家、咨询设计单位从业人员等阅读使用。
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