平面交叉口时空一体化设计研究

摘 要：平面交叉口时空一体化设计是指通过梳理平面交叉口空间资源和时间资源的基本组成，建立二者之间的互为影响关系，最大限度地实现平面交叉口时空资源的充分利用和优化配置。在平面交叉口的规划设计过程中，应将行人与非机动车的过街安全的重要性视在车辆通行之上，妥善处理机动车、非机动车、行人的通行需求。

关键词：平面交叉口；时空一体化；设计研究

1 时空资源分析

交叉口的时空资源包括：（1）空间资源；（2）时间资源；（3）时空通道。

1.1 空间资源

平面交叉口的空间资源是指交通主体的通行空间。可以将其进一步划分为三个空间范围：（1）机动车通行空间；（2）非机动车通行空间；（3）行人通行空间。空间资源配置是平面交叉口规划设计的首要任务。

1.2 时间资源

平面交叉口的时间资源是指交通主体在其通行空间内获得的通行时间，它们包括：（1）机动车绿灯时间；（2）非机动车绿灯时间；（3）行人绿灯时间；（4）机动车黄灯时间；（5）非机动车黄灯时间；（6）行人绿闪时间。

1.3 时空通道

交叉口的时空通道是一个动态概念，它的定义是：交通主体在其划定的空间范围和时间段内的交集。由此可见，时空通道是对交叉口空间资源和时间资源的有机整合，充分体现了二者之间的互动关系。

安全、高效地分配不同交通主体的时空通道是交叉口时空一体化设计的核心工作。

2 交通冲突分析

交通冲突是平面交叉口的基本属性，分离交通冲突、保证交通安全和交通运行效率是平面交叉口规划设计的基本任务。

2.1 交通冲突的类型

确定交通冲突类型是进行信号控制方案设计的必要准备工作。交叉口任意两股交通流的运行轨迹之间存在交点时，认为这两股交通流之间存在交通冲突，它们运行轨迹的交点称为冲突点。对于信号控制交叉口，根据冲突交通流的时空资源占用关系，可以将其分为两种类型。

完全冲突（第一类冲突）：非右转交通流之间形成的交通冲突。此类冲突必须通过信号控制手段分配冲突交通流的通行权和通行时间。冲突交通流具有专用进口道和专用相位。对于直行交通流与对向左转交通流或左转交通流与对向直行交通流形成的交通冲突，当左转交通量较小时，应归属于部分冲突，当左转交通流较大时，应归属于完全冲突。

部分冲突（第二类冲突）：右转交通流与其他交通流形成的交通冲突。此类冲突可以利用优先规则分配冲突交通流的通行权和通行时间。

2.2 交通冲突区

交通冲突区是指不同交通主体的共用通行空间范围（如图所示），可以将其进一步划分为四个区域：

（1）机动车冲突区，图中红色区域；（2）机动车、非机动车冲突区，图中绿色区域；（3）机动车、行人冲突区，图中黄色区域；（4）非机动车、行人冲突区，图中蓝色区域。

3 行人与非机动车交通时空一体化设计

妥善处理行人与非机动车过街问题是行人与非机动车交通时空一体化设计的核心工作，也是机动车交通时空一体化设计的前提条件。

行人过街安全岛：行人红灯违章率过高是引发机动车与行人冲突区内人、车干扰严重、进而导致机动车通行能力下降的主要原因。行人红灯违章率增加的根源在于行人等待时间过长。

相关研究显示，信号控制人行横道处，强行穿越机动车流的行人比例随行人等待时间的增加而增加。李克平等人建立了行人等待时间与行人交通流可控性的逻辑关系，其中涉及2个行人等待时间的概念。

行人最大等待时间：一个信号周期内，行人等待行人绿灯启亮所需的最长时间，它等于信号周期时间与行人绿灯显示时间的差值。行人可接受等待时间：对行人交通流可控性的一种描述，与行人红灯违章率密切相关。行人最大等待时间小于行人可接受等待时间时，认为行人基本能够按照信号灯色通行，行人交通流的可控性较好，反之，行人红灯违章率较高，行人交通流的可控性较差。

由此可见，减少行人最大等待时间是增强行人交通流可控性的内在推动力。设置行人过街安全岛是提高行人交通流可控性的有效途径，集中体现在两个方面（以一个典型“十字形”交叉口的西进口车道为例进行说明）。

（1）缩短行人最大等待时间。设置行人过街安全岛后，行人清空距离缩短行人绿闪时间减少行人绿灯时间增加行人最大等待时间减少行人交通流可控性提高。注：行人通行时间包括行人绿灯时间和行人绿闪时间。

（2）提高行人过街的安全性。设置行人过街安全岛，有利于增强机动车驾驶员对行人过街的视认性；为老人、儿童、残疾人等提供驻足等待区域，避免其因过街较慢而与下一相位机动车发生冲突。

4 机动车交通时空一体化设计

机动车交通时空一体化设计是在充分考虑行人和非机动车通行空间和通行时间的基础上，对机动车交通时空资源的优化配置过程。

机动车交通时空一体化设计的其他主要工作还包括：（1）交叉口拓宽设置方法。（2）左、右转专用机动车道的设置方法。

5 结束语

文章提出了“以人为本”的交叉口规划设计思想，梳理了交叉口时空资源的基本组成，分析了不同交通主体的冲突类型以及冲突区范围对交叉口规划设计的影响，明确了行人与非机动车交通时空一体化设计、机动车交通时空一体化设计的主要工作。