张福生 | 作者YGG | 编辑
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在众多交通管控手段中,交通渠化应该是诞生最早、最直接有效的的方法之一。早在1700年左右,欧洲的道路上就出现木桩方块相间的道路标记,这也许是交通渠化最早的雏形。上世纪20年代,美国开始大规模推广使用交通标线,如实线、虚线、双黄线、交叉路口提醒线等方式进行道路渠化。并明确规范了线条的宽度、间距、颜色等,制定了一系列标准。
近年来,以信息技术为主导的智能交通领域手段成为行业关注焦点,以全量感知、数据驱动、算法求解、信控优化为代表的技术路径似乎成为了解决交通问题的不二法门。
但是,从路权的时空特性上看,优秀的交通控制手段应该既包括时间路权分配,也包括空间路权分配。其中,时间路权分配依靠信号规则与信号配时完成,而空间路权分配主要靠渠化设计实现。
从狭义的角度上看:空间渠化决定了路口通行能力上限,而时间控制会影响路口通行能力的综合利用效率。因此,只有时空协同,一体优化才能达到综合交通改善与提升的目标。
渠化设计是一个规则经验、灵感创意相结合的领域,是有很有挑战性、颇具艺术性的和神秘色彩的领域;它即可以是 “一桶油漆一把刷子”就能完成的简单工作,也可以复杂到需要综合了解道路工程、交通工程、车辆工程、人因工程、环境工程等多领域知识才能胜任复杂工作。
只有对道路空间特点、交通流运行特性、用路人行为习惯、交通工具运行特征有深刻体会的经验丰富的交通工程师才能做出完美设计。
长期以来,国内关于渠化设计的标准与权威指南性资料一直很欠缺。实践中,很多城市道路交通渠化是完全无设计状态,道路上的渠化措施基本上是刻板套用标准、简单案例模仿或凭朴素直觉经验进行直接施工的结果。因此低级的常识性错误、严重的设计缺陷比比皆是。
其结果不仅造成道路交通资源严重浪费,甚至人为制造了大量交通安全隐患。在低质空间设计的基础上,再先进的智能技术也无法发挥作用。
NCHRP 279 报告发表于1985年,是关于交通渠化设计的最经典最权威研究报告之一。这本手册通过几个章节分别对交通渠化目的目标、考虑因素、功能实现、设计原则与手段进行了详尽的阐述。
虽然这份报告发表距今已经40年,某些设计参数已经历多次修正,但其阐述的渠化设计基本思想、原则、方法至今仍被各种标准规范大量引用。绿皮书、交通信号配时手册等很多权威文献中也多处引用这份指南的内容作为其论述基础依据。
报告开篇的前言部分关于路口渠化阐述了三个核心观点:1)要关注路口几何形状与驾驶人心理预期;2)要避免过度渠化,简单的设计更易实施,更易被用路人理解;3)要关注路口区位特点,专注不同位置的交通需求与交通运行优先事项。
报告第二章从交通冲突特征、用路人特征、车辆特征、交通环境特征、路口交通事故规律、路口通行能力因素等方面综合分析了渠化设计过程中需要综合考虑的相关要素。
例如,考虑到驾驶人心理预期特征,路口渠化设计要“避免在车道前方出现车道陷阱”,例如直行车道前方突然出现的专用转向车道对驾驶人操作和交通流运行都会带来巨大干扰;考虑路口同行车辆构成因素,路口渠化设计要根据车辆的加减速与运行轨迹特征,综合设计主车道与加减速车道之间的衔接过渡;对于“停”“让”控制路口要重点关注路口视距、停车视距等等。
虽然路口运行质量主要是指安全、服务水平、延误,以及用路人对路口舒适性和易用性的感受。但是,安全方面不仅仅与事故频率相关,还与事故严重性相关。好的路口渠化设计能让不熟悉路口的驾驶人凭其驾驶经验,以最小的延误,安全并轻松的通过路口。
报告第三章提出了路口渠化设计的两个关键基本目的:首先,路口设计和交通控制方案应能优化通过路口交通流的运行质量;其次,设计应尽量减少路口事故及其带来的不利后果。
为达成上述两个基本目标,报告还对渠化设计功能目标进行了总结,包括:1)降低潜在冲突,满足高效运行;2)降低冲突复杂度;3)限制冲突发生频率;4)限制不可避免冲突的严重程度。
面对众多形态各异、千差万别的路口,在具体的设计中该如何理解并把握不同交通需求、实现设计目标?279报告分别给出了九条渠化设计原则与七项设计要素。其中:
九条渠化设计原则包括:1)应阻止或禁止路径不理想或路径错误的交通流;2)利用路口的所有设计元素明确定义车辆的理想行驶路径;3)路口设计应鼓励交通流按期望的安全速度运行;4)路口渠化设计应尽可能分离冲突点;5)交通流应尽量以垂直角度交叉,以平顺的角度合流;6)路口设计应有利于拥有更高优先权的交通流运行;7)路口设计应利于交通控制方案的有效实施;8)路口应为高速车道之外的减速、慢速或停止车辆提供容纳空间;
9)应为行人、残疾人和其他非机动用路人提供远离机动车的安全庇护场所。
七种常用的设计要素包括:1)车道设计(车道排列方式与功能分配);
2)交通岛(类型、尺寸、形态);
3)中央隔离带;
4)路口转角半径;
5)入口道几何设计(包括平面线形和纵面线形);
6)道路与车道的渐变与过渡段;
7)交通控制设施(标线、标志、信号等)。
报告对上述七种设计要素与九个设计原则之间的关系进行了表格化的梳理;同时利用大量篇幅,通过丰富的图例、照片、数据分析对每一条设计原则的作用、适用场景进行了详尽的分析说明。
实践中,每一个路口都可以同时采用多种设计原则。有效的设计会针对路口具体情况选择最重要的设计原则与设计目标。
显而易见的是,对于不同的路口来说,优化服务水平与提升安全的需求是不同的,路口功能分类、所处位置、交通流特性以及环境特点决定了可接受的安全与延误水平。这些因素反过来又会影响选择哪些适用原则、原则相对的优先级,以及如何将设计元素结合起来以达成所需的运行结果。
在接下来的第四章中,279报告以交叉口渠化设计指南的方式讨论了路口运行条件与优先事项之间的巨大差异,以及应该采取的不同设计方法。
路口设计者应该在自己的经验、当地实践和可承受成本的背景下应用对应的指导方针。交叉口设计是十分复杂的工作,不可能同时满足所有这些适用条件和设计准则。指南旨在帮助设计者和交通工程师做出正确决策,并为评估其设计的效果提供基本技术依据。
认真审视这些指导方针可以发现,它们对公路交叉口的功能分类、所在位置和环境条件、交通量和混合交通流构成以及常规的或大多数车辆速度等全部因素都很敏感。
在报告第4章中,指南分别从路口交角、路口平纵线型、左转车道、右转车道、转角半径、行人设施、交通岛、本地道路接入等方面的设计进行了详细分析,并结合道路、车辆、环境以及行业经验给出了设计参数建议。
引用报告中的一段话:路口渠化设计过程中,一个经常被忽视但十分重要的方面是路口的整体外观。平滑和流畅的线条不仅在审美上令人愉悦,而且符合渠化的基本原则。一个与车辆自然运行路径紧密匹配的设计总是正确的。这个看似简单的设计原则,实现起来其实并不容易。
在我早期阅读过的NCHRP报告中,812报告(信号配时手册) 和 279报告(渠化设计指南)是给我最多启发的两份基础报告。特此编译梳理,供同行参考。
同行们在阅读这份笔记时,可各取所需,即可以忽略其中枯燥的数据,只泛泛了解其设计理念、设计手段;也可以认真研读文中设计数据的背后原理(但在具体设计实践中不必拘泥于这些参数);无论哪种方式,相信都会有所收获。
后续我还会结合279报告及其他相关资料,分别就左转弯、右转弯、慢行、适老化等几个与交通渠化设计相关的话题进一步展开讨论。
*《NCHRP 279 路口渠化设计指南读书笔记》英文原版下载地址:https://onlinepubs.trb.org/Onlinepubs/nchrp/nchrp_rpt_279.pdf*本文节选自《NCHRP 279 路口渠化设计指南读书笔记》,作者张福生