4.6 城市道路平面交叉交通设计
道路平面交叉是道路交通网络中的关键节点，反映在以下几个方面。
在交通方面，大多延误都发生在交叉口或源于交叉口，大多数交通事故也发生在交叉口。正因为这些原因，交通工程师总希望交叉口越少越好。在进行交叉**通设计时，尤其是比较繁忙的道路上，交通工程师设计的主要目标是满足高峰时段交通的需求。然而，在城市空间的层面，交叉口则充满了生机。显然交叉口的可达性较高，它可由多个方向到达并能向多个方向分流。因此交叉口周围是大型建筑选址的上佳位置。交叉口也是一个地区自然的路标。不管是用机动车还是步行和非机动车，它们都通过交叉口来寻找其目的地。在交叉口设置地标性的建筑或其他有特点的设施，如大众艺术品，就非常合适。这就要求在对交叉口进行交通设计时，要使其在交通方面的功能和公共空间的功能达到一个良好的平衡。
交叉口经常是多方式交通混合的地方，为非机动车交通——尤其是行人——提供方便是交叉**通设计的重要内容之一。如果过多地强调其通行能力和交通安全，尤其是机动车的通行能力而看轻其城市空间的功能，则设计出的城市很难有吸引力。
方便安全的过街设施是交通设计的另一个重要方面。过街天桥、地下通道对行人和自行车来说很不方便，尤其是地下通道容易使人缺乏安全感。过街天桥的引桥占地影响人的视觉，会对环境造成负面影响。比如，在道路的通行功能比较重要时，如果不得不提供过街天桥或地下通道，其位置应选取在行人的期望线上，尽量短（可设置电梯或自动扶梯），有充分的宽度（见图4-27）。
图4-27 地下通道
1.交叉口间距
交叉口间距在很大程度上受最小停车距离的影响。最小间距应大于以正常车速的85%速度行驶的车辆的制动距离。是否设置交叉口不仅要考虑最小停车距离，还要通盘考虑其他因素，包括道路的等级、通行通达的需要、土地开发区块大小的影响、与上下游交叉口的关系及对道路安全和延误的影响等。
2.视距三角形
视距三角形（XY距离）是用来保障主路和次路相交交叉口的安全视野。如图4-28所示，X边距离是从次路停车线（或次路中线和主路路缘延长线相交点）向后测算的距离。Y边距离是从次路中线延伸与主路相交点车流反方向测算的距离。Y距离是将要上主路的次路车辆能看到主路上的距离，也就是主路上的停车距离。在英国，在建成区建议采用的X值是2.4m，基本上是车前保险杠和驾驶人之间的距离。当采用大的距离，如4.5m时，次路上可能会有两辆车同时利用主路同一车头间距进入主路。过大的X值容易造成次路的车辆抢道进入主路。Y值见上节。在该三角区域中，主、次路的车辆应能无遮挡地相互看到对方。
图4-28 视距三角形
3.交叉口形式
交叉口形式类型（见图4-29）可分为以下4种：
●优先权交叉口；
●环形交叉口；
●信号控制交叉口；
●立体交叉口。
广义地讲，道路的不连续点也可以定义为交叉口。这些包括：
●行人过街处；
●道路变窄，拓宽点；
●道路合并和分出段；
●铁路平面交叉口。
在英国及欧洲，交叉口的形式很多，随历史、地势的影响而设，其形式灵活多变。这些没有被机动化所放弃，更没有用千篇一律的规整的十字交叉口来代替，有效地保护了城市历史、形态和文化风貌。
图4-29 平面交叉口的形式
不同的交叉口形式可以通过组合设计出更适合当地情况的交叉口。例如，信号控制和环形交叉口相结合。这尤其在交通量比较大的时候可能产生更好的效果。网络的交通组织策略也会对交叉口的形式选择产生影响。图4-30表示不同的交通量范围可能采用的交叉口形式。图中，交通量是日平均值。需要注意的是，这个划分范围没有考虑交叉口转向交通量的不同，尤其是左转交通量的大小，也没有考虑各交叉口形式中具体设计的差别。在具体设计时，需要按具体的需求和道路条件设计出适合当地情况的交叉口。
交叉口设计要考虑的主要问题有安全性、通行能力、延误、对油耗的影响、污染和噪声等。此外，还要考虑交通组织的要求，包括与周边建筑的关系及可能的单行道设置。设计的目的是减少、减轻事故，提供适合需求的通行能力以减少过大造成的资源浪费和过小造成的延误，保障各道路用户的需要，通过减少车速变化和停车启动的次数来减少油耗，进而减少对环境的影响，减少交叉**通的需求与周边建筑可达性需求的冲突。
图4-30 交叉口形式和交通量
据统计，有一半以上的交通事故发生在交叉口。因此，交叉**通设计的一个重要原则就是尽量把有冲突的交通流分开。这不但包括机动车和机动车之间的冲突，更包括机动车和非机动车及行人的冲突。此外，还包括对车速和视野的设计。几何设计应有一致性和连续性，不要让驾驶人感到意外，尽量避免交叉口的形式变化过多。
通行能力和延误与交通拥堵紧密相关。延误由两个方面造成，其一是几何设计和控制方法的使用造成的延误叫作几何延误，如没有优先权需要停车造成的延误，转弯半径小对机动车的延误会比对转弯半径大的延误要大；长周期的信号控制延误比短周期要大。另一个延误是由于交叉口拥堵造成的延误，叫作拥堵延误。当交通量接近通行能力时，拥堵延误开始直线上升。正常运行的交叉口延误应该以秒计算，个别延误多的交叉口也不应多于2分钟。但是如果一条出行线路上有众多的交叉口，这些延误的总和可能是相当可观的。当路网延误较大时，则应考虑网络的组织优化的策略，包括公交优先，或采用某方向的禁行而延误或排队移到其他地点。
交叉口的几何设计和控制方案密不可分，而其前提是基于对需求的分析。交叉口的交通设计通常采用通用的软件来辅助完成。英国交通研究所（TRL）有一系列的交叉口设计软件，如PICADY、OSCADY和ARCADY，它们分别用来为让行通行的交叉口、信号控制交叉口和环形交叉口进行设计。
4.过街设施
过街设施在我国当前交通设计中是一个容易被忽略的道路设计内容。为行人和自行车过街提供方便不但能够减少事故，增加道路通行能力，还能增加道路街道周边的吸引力。过街设施应设置在行人的期望线或靠近期望线的位置，这样也能减少使用护栏，避免交通混乱。过街设施有很多形式，包括：
●灯控过街设施；
●人行横道线；
●抬高路面；
●行人岛和路沿外延；
●其他非正式的过街设施。
灯控过街设施可以和上下游交叉口的信号相协调，如绿波，以减少车辆延误。为减少行人延误，行人过街信号周期可以设置成上下游交叉口信号周期的一半再来协调。
人行横道线是用来给行人优先通行权的手段之一，我国《道路交通安全法》第四十七条规定：机动车行经人行横道时，应当减速行驶；遇行人正在通过人行横道，应当停车让行。机动车行经没有交通信号的道路时，遇行人横过道路，应当避让。但遗憾的是，由于各种原因，尤其对法规的轻视，在人行横道线内通行的行人的路权得不到保障，引发了“中国式过马路”。
抬高路面到路缘石高度可以降低车辆速度，给行人优先的暗示，帮助行人过街。路中的行人安全岛提供二次过街的机会，既可以减少行人过街的延误，还可以提高过街的安全性（见图4-31）。在支路上，把道路变窄的设计可以减小过街距离，同时能够降低车辆的通过速度。图4-32所示为使用车辆减速拱、安全岛和降低路缘高度设计的过街设施。
图4-31 二次过街设计
图4-32 行人过街设施
5.优先权控制交叉口
用优先权来管理和控制的交叉口是针对城市道路交通量较低的次要道路（支路）与主路衔接的一种形式。支路上的车辆等到主路车流有空隙时进入主路。这种形式不需要信号控制，维持费用低，占用空间较小。在设计中，应采用些办法来使主次更加分明，在次路上增加车速控制设施，如减速卧拱（见图4-33），或者抬高路面（见图4-34），尤其是后者，由于抬高了路面，既对支路上车辆有抑制作用，又给行人和非机动车通过提供了方便。
需要注意的是，当主路交通量增加时，可插车间隙变小、变少，次路上的车辆不易进入，容易引发交通事故。
图4-33 减速卧拱
图4-34 抬高路面
优先权控制的交叉口有3种基本类型：
●三岔交叉口；
●偏移交叉口（staggered junctions）；
●十字交叉口。
①三岔交叉口。两个平面相交的道路大约以垂直的角度相交，如图4-35所示。
图4-35 三岔口让行控制
②偏移交叉口。3条道路相交平面，主路连续，另外两条次路与主路相向错位交汇，如图4-36所示。
③十字交叉口。两条平面道路垂直平面相交，如图4-37所示。
图4-36 位移交叉让行控制
图4-37 十字交叉让行控制
根据主路的特点，还有以下4种变化：
●让行控制交叉口；
●有导流岛的让行控制交叉口；
●加装局部分隔带的让行控制交叉口；
●有分隔带的让行控制交叉口。
①让行控制交叉口。在主路上没有物理或以标线形式标出的导流岛，在次路上也没有渠化，仅用让行标线表示，如图4-38所示。
图4-38 有导流岛的让行控制
②有导流岛的让行控制交叉口。常是三岔交叉口或有偏移的交叉口，在主路上有标出的导流渠化岛以引导交通流。
③加装局部分隔带的让行控制交叉口。也常是三岔交叉口或有偏移的交叉口，在主路上设有物理分隔以诱导交通流并在中心形成一个停车等待区域，如图4-39所示。
图4-39 有局部分隔带的让行控制
④有分隔带的让行控制交叉口。主路上双向交通设有物理分隔，以类似局部分隔带的让行控制设计诱导交通流，并在中心设计一个停车等待区域，如图4-40所示。
图4-40 有分隔带的让行控制
对不同的交通量，英国道路和桥梁设计手册中给出了大致参考范围，如图4-41所示。
图4-41 车流量和让行交叉口的形式
6.环形交叉口
环形交叉口（环岛），是一个围绕中心环岛单行的交通系统，如图4-41所示。在环岛单行系统中的车辆相对于入口等待进入的车辆具有优先权，同在环岛中左侧行驶的车辆相对于右侧行驶的车辆具有优先权，以方便车辆驶出环岛。环形交叉口的有效运作需要车辆遵守规则，也在一定程度上有赖于驾驶人对环岛中出现的行车空隙有效把握的程度。
环形交叉口的占地面积较大。在交通量不大的情况下，如夜间，车辆不停车经过环岛的机会较多，运行效率因而较高。此外，环形交叉口用来服务掉头车辆非常方便，适于在有连续的中央分隔带的道路上使用，以避免其他不太安全的掉头形式。在道路不太拥挤的情况下，环形交叉口带来的延误相比相应的信号控制的交叉口要小，也很适用于有较大左转车流的情况。但是它不能像信号控制的交叉口那样方便地用来为交通控制管理服务，对非机动车和行人的通过也不太方便。
图4-42 环形交叉口
此外，环形交叉口次路上的车流和主路车流的优先次序一样，这样容易造成主路上车辆排队，使其等待时间相对次路车流要大。这种情况在高峰期会比较明显，因此在某些入口可能需要加装信号控制来加以调整。在环形交叉口安装信号控制还会增加非机动车的安全性。环形交叉口有降低车速的效果，很适合用在道路等级转换的交叉口，但在速度较高的道路终点使用容易造成事故。
环形交叉口的入口应不多于4个，4个以上入口的环形交叉口一般规模较大，车速偏快，这样容易使司机分不清哪个出口。
环形交叉口形式有两种，一是标准环形交叉口（见图4-43），二是微型环形交叉口（见图4-44）。
图4-43 标准环形交叉口
图4-44 微型环形交叉口
标准环形交叉口的中心岛有路缘，直径大于或等于4m，通常入口有展宽。入口一般为3～4条车道。由于需要很大的尺寸，环形交叉口一般不适于建在单向3车道及以上的道路上。对于单向3车道及以上的大型环形交叉口，可以考虑设置信号控制，如图4-45所示。
图4-45 信号控制的环形交叉口
微型环形交叉口环形道的中心是一个直径小于4m的圆形凸起。进口的展宽道可有可无。在英国，微型环形交叉口仅用在车速低于30英里/小时（约45km/h）的道路上。
7.信号控制交叉口
信号控制交叉口的车辆通行用信号灯为冲突车流分配通行时间。信号控制系统的发展使它不但能够对单点交叉口多种需求包括公交、行人等进行优化管理控制，而且还能在网络层面进行优化控制管理。常用的优化策略包括：
●加强道路等级的功效；
●公共交通优先通行；
●为行人、自行车过街提供方便；
●给某些车流提供最大的通行能力，而限制另一些车流的通行；
●对需求和排队进行管理；
●提高交通安全；
●在高峰时段发挥环形交叉口的通行潜力。
信号控制交叉口的使用非常广泛。它占地面积一般比环形交叉口小，可以应对大流量的交通，对行人和自行车相对友好。即使在信号交叉口没有提供专门的相位，由于行人可以在有冲突的机动车流亮红灯时或车辆清空时通过，行人过街相对方便。在英国，信号交叉口的安全性不如环形交叉口。此外，信号设备、灯头、杆件、机柜的安装容易使交叉口显得杂乱。
信号控制交叉口经常可以设置右转专用车道来增加交叉口通行能力。右转车道可以使用让行标志，也可以由信号灯控制。但需要注意的是，由于行人过街增加了一个障碍，会增加行人过街的困难程度。在欧洲，很多信号控制交叉口都设有自行车前置区以方便自行车安全通行。
在高峰时段之外，信号交叉口的延误会比较大，因此应该尽量减少相位数、缩短信号周期以减少延误，或者高峰时段、平峰时段和夜间分别采用不同的信号配时方案。根据交通需求的变化进行自适应信号配时方案是一种先进的信号控制方式，具体内容参见《城市交通管理与控制》。
有关立体交叉交通设计部分，参见第9章城市道路立体交叉交通设计。
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