十字形交叉

四岔道路呈“十”字形的平面交叉

十字形交叉指的是四岔道路呈“十”字形的平面交叉。只从进口分析，十字交叉每个路口都是分三个流向，左转，右转与直行。其中左转流与对面的直行流有冲突点，和交叉向的直行流及左转流有冲突点，另外交叉直行流之间也有冲突点，一个十字交叉口共有16个冲突点。这也是在设置信号和对交叉口进行渠划设计的一个依据，当然更重要的依据是这个交叉口的各个方向车流量大小。

优化设计

概述

近些年来，随着小汽车保有量的增加，城市道路交通量也呈现出大幅的增长，并且出现了大量的道路及交通设施问题，严重影响了正常的出行以及交通活动，平面交叉口的原有设计已严重不能满足交通需求。以此同时，大部分平面交叉口设计过于简单，交通设施不完善，且与现状交通实际情况不尽匹配，严重影响了交叉口的通行能力。因此，对城市道路平面交叉口进行优化研究，具有非常迫切的实际意义。

方案设计与比较

根据交叉口的交通量、设施投资和地理条件综合考虑，初步设计以下三种交叉口形式：现代环形交叉口渠化设计、十字形信号控制交叉口和十字形全无控制交叉口三种方案。由于张家口市历史悠久，道路形成相对较早，道路面积不足。故不适合采用现代环形交叉口渠化设计方案；大十字路口交通流量大也不适合采用十字形全无控制交叉口方案；所以结合经济、道路面积、安顺市当地实际情况考虑适合采用十字形信号控制交叉口。其优点表现在：道路使用面积少，投资成本不高，仅进行适当渠化并配置相应信号控制装置。提高了交叉口交通秩序，增加了交叉口通行的安全性。满足远景年的通行能力。有信号灯，行人过街便捷、安全。

交叉口进口道车道数的计算

在概略设计阶段中，车道数根据交通量、交通控制方法、交叉口处用地及车道的通行能力等条件确定，通过公式初步计算交叉口进口道车道数，并画出进口道车道数设计简图。从渠化交通考虑，交叉口最好按方向和车种分别设置专用车道，以使非机动车和直、左、右机动车能在各自的专用车道上排列停侯或行驶。

当n 值接近整数时取整数；小于整数时，多余直行交通量与右转或左转交通量可组合在直右、直左车道上。高峰小时一个信号周期进入交叉口左转车辆多于3 或4 pcu/h（小交叉口为3，大交叉口为4）时，应增设左转专用车道。高峰小时一个信号周期进入交叉口右转车辆多于4 pcu/h，应增设右转专用车道。

直行车道设计通行能力初拟信号配时为三相位，周期60s，其中取每个信号周期绿灯时间为27s，黄灯时间为3s，to=2.3s，ti=2.5s，σ=0.9，则依据上面公式计算得，一条直行车道的设计通行能力：Cs=3600×0.9[（27- 2.3）/2.5+1]/60=588（pcu/h）

高峰交叉口进口道车道数计算对早高峰时段进行交叉口进口道车道数的计算。设计交通量应取2020 年远景交通量，已计算，信号周期取60s，根据上述公式可计算得东西南北四方向进口道的车道数。

东进口道直行车道数：n= =203/588=0.345Cs高峰小时一个信号周期进入交叉口左转车辆数：N=226/60=3.76> 3，设专左车道；高峰小时一个信号周期进入交叉口右转车辆数：N=324/60=5.4> 4，设专右车道初步分析，在东进口车道可以设有一条直行车道，一条左转专用车道，一条右转专用车道。

南进口道直行车道数：n= =892/588=1.517Cs高峰小时一个信号周期进入交叉口左转车辆数：N=48/60=0.8<3，不设专左车道；高峰小时一个信号周期进入交叉口右转车辆数：N=234/60=3.9<4，不设专右车道；初步分析，在南进口车道可以设有一条直行车道，不设右转和左转专用车道。

西进口道直行车道：n= =216/588=0.367Cs高峰小时一个信号周期进入交叉口左转车辆数：N=193/60=3.21> 3，设专左车道；高峰小时一个信号周期进入交叉口右转车辆数：N=313/60=5.22 > 4，设专右车道；初步分析，在西进口车道可以设有一条直行车道，一条右转和左转专用车道。

北进口道直行车道：n= =745/588=1.267；Cs高峰小时一个信号周期进入交叉口左转车辆数：N=223/60=3.72>3，设专左车道；高峰小时一个信号周期进入交叉口右转车辆数：N=48/60=0.8<4，设专右车道；初步分析，在北进口可以设有一条直行车道，一条左转专用车道，不设右转专用车道。由于左转车辆较多而发生折减等原因，设计通行能力不符合要求，需进行增设。因此，南进口增加一条直行车道和一条专左车道以及一条专右车道，北进口增加一条直行车道和一条专右车道。

通行能力

概论

无控环形交叉口在我国早期城市建设中应用较为广泛，其设计简单，结构美观，但是无控交叉口只能适用于较小的流量。一般当交通量大于3 000 pcu /h，无控环形交叉口将不再适用。此时，一些早期建设的大型无控环形交叉口将被改建成四相位控制的十字形交叉口或是左转两步信号控制的环形交叉口来提高通行能力。为了能够准确的判断应该选用的交叉口类型以及具体的建设方案，在交叉口建设前需要对两种交叉口通行能力进行评价与分析，以此来决策交叉口的类型，为制定具体的建设措施提供依据。

相关理论

2．1 四相位控制法

对于一组互不冲突的交通流同时获得通行权所对应的信号显示状态，为信号相位，简称相位。一个交通信号控制方案在一个周期内有几个信号相位，则称该信号控制方案为几相位的信号控制。一个路口采用几相位的信号控制应有该路口的实际交通流状况决定，如果相位数设计得太少，则不能有效地分配好路口的通行权，路口容易出现交通混乱，交通安全性下降; 如果相位数设计过多，会导致路口的通行能力下降。通常交叉口设置为两相位，当道路上交通量很大，并且左转车比例增大时，需要给左转车设置单独的通行权，交叉路口就有两相位变成三相位或者四相位。其中四相位信号控制的四个相位分别是东西直行、东西左转、南北直行和南北左转，以此来有效的组织各方向的车辆安全的通过交叉路口。

2．2 左转两步控制法

左转两步控制法适应于大型环形交叉口，要求交叉口环岛直径较大，环道上有足够的空间容纳左转车在环道上进行排队。该方法是将存在冲突点的各项左转车流与对向直行和左转车流在时间和空间上进行分离，左转车辆经过两次停车控制通过环形交叉口。第一停车线设置在各进口道处，采用两相位控制，结合进口道直行车和左转车流量的比例采用迟起早断的方式对左转车道绿灯时间进行设计，使车辆数刚好达到环道的容量。第二停车线设置在本进口道左转车与对向车道左转车和直行车发生冲突的环道处，也采用两相位控制，该处的左转车辆利用进口道处两相位之间的绿灯间隔时间通过。

仿真分析

3．1 相关参数设定

(1)交叉口设定

为方便分析，环形交叉口和十字形交叉口各进出口车道数和相关几何尺寸等参数设置相同，由两条双向6 车道主干道组成，各进口道拓宽为4 车道，直行2 条，左右转各1 条。环形交叉口环岛直径50 m，环道为4 个，左转、直行和右转环道数分别为1、2、1。

(2)流量设定

仿真总流量取值范围为3 000 ～7 000 pcu /h，每隔1 000 取值一次，分别为3 000、4 000、5 000、6 000和7 000 pcu /h。东西南北四个进口道流量比取为1∶1∶1∶1，左转车比例分16% 、20% 和24% 三种情况，右转车和左转车流量相等。(3)相位相序设定十字形交叉口采用常见的四相位控制法。环形交叉口采用左转两步控制法，第一停车线处的左转车信号设计采用迟起早断的形式。

结语

由于左转车道容量的限制，只能改变交叉口的几何条件才能使其通行能力更大，而十字形交叉口可以避免，通过增大左转绿灯时间和延长周期即可提高通行能力，所以在左转车流量较大时环形交叉路口有一定的局限性，需要慎重选用。

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