交通设施|为道路分配车道,需要建立基本意识

官阳
2020-06-15 16:55
来源:澎湃新闻

很多时候,道路拥堵并非因车多或人多,而是车道没用好。无论城乡,如果车道分配不合理,都会导致道路运输效率低下,甚至造成事故。

在道路空间内分配车道,调整车道在路段和进入路口时的数量,决定车道使用方式和使用者,包括车道宽度、车道划分与隔离及打开的方式与位置,是建立交通秩序、确保道路运输安全和效率的关键。

6月10日,复兴中路顺昌路口的车道。澎湃新闻记者 周平浪 图

但这项工作常处于含混状态——包括责任主体、依据原则、技术手段,乃至资金保障和劳动力训练等,都有很多需完善之处。需要知识和共识来保障政策和资源,也需要技能和训练来保障实施质量。分配车道所需的基本意识,本文梳理如下:

-交通流如水, 要尽量减少阻碍;

-不同位置和不同速度的交通流需分置,分置交通流就是交通控制,控制力度是逐步升级的;

-一条车道的能力有极限,但充分挖潜的意义大于增加车道;

-交叉口越大,通过效率很可能越低;

-没有落实到车道、时间段、车型的流量特征数据支撑,很难做到有效的车道分配;

-提供充分的资源保障非常关键。

交通流如水,要尽量减少阻碍

无论开汽车、骑车还是步行,出行需求都会形成交通流,就是英文“traffic”,像水一样,自高向低流,起始点是高点,目的地是低点:遇到阻挡会外溢和绕行,堵住就会堆积;哪里阻力小就会往哪里流,哪里空间大就会自由散漫;连续的、流畅的、受约束的水流比跌宕起伏、忽快忽慢、忽大忽小的水流更易控制和分配,需要的控制资源会更小。

由此,在路上施划车道,目的就是建立一条条连续和流畅的、尽量排除各种阻碍并受约束的“水道”,以建立秩序和节省控制消耗。“水道”过宽会导致输送放缓,过窄则导致运输溢出。宽窄适当是车道与道路的关键。最怕的是允许两辆车抢一个车道的宽度。

交通流和水流的运动特征非常像。以运动轨迹交叉为特征的各种角度的交织冲突、改变运动轨迹(变道和转弯)导致的额外操作、匀速遇到减速、高速遇到低速,是最典型的交通流阻碍,而关注导致变道、减速、低速的因素,是梳理交通流的关键点。

交通流如水,流畅是关键。无论转弯还是变换轨迹,加速还是减速,都要考虑流畅性和难度。其因素包括车道的线型、操作是否轻巧易控。

不同位置和不同速度的交通流需要分置,以减少相互干扰;分置交通流就是交通控制,控制力度逐步升级

交通流有运动速度,速度会挑战人的处理能力,一旦运动时的操作任务需求高于人的应对能力,就可能出现操作错误,引发事故或延误。交通流里每个参与单元,都需要被控制,以提高完成运动任务的质量和效率。竞赛场地内,长跑的途中跑不用分配跑道,短跑必须按跑道分配;长跑要超越对手时,必须另选跑道超越,是相同的道理。

从位置讲,交通流控制完成的是空间分配,包括车(人)前后和左右的间距与次序。前后位置的控制,就是速度和间距。视距正由此而来。速度越快,人单位时间跨越的距离越长,要处理的任务就越多。压力由此产生。

左右的位置,是与并行交通流和障碍物的间隔,如另一条车道的车辆、自行车,路侧护栏。不同流速的交通流,如果放在同一个车道,就会形成阻滞和溢出,即变换车道和超车。所以,车速不均匀之时,要考虑超车需要。

国际交通工程界很早就建立了车道概念。交通法规很早就有慢行靠右、超车只能从左侧超越、车速高到一定程度才可进入右侧车道、大型车辆必须靠右行驶等基本规则,违反了就会受罚。车道的宽窄也与此呼应。这都是交通流分置需求使然。

交通流前后分置的技术手段,主要是速度管理和视距保障。速度管理技术,不仅包括限速标志和法规措施,还有车道宽度。车道宽度越窄,速度越低;速度越低,随车间距就越小,单位长度里车辆密度就越大,容纳的车越多。高速度时,车与车相随,需要3秒,低速时,一般2秒就够了。车道越宽,越容易鼓励车速和插队,当车道接近容纳两个车宽时,很容易导致秩序混乱。

交通流左右分置的技术手段,包括交通规则、车道标线、轻隔离、重隔离、空间基础分离等。隔离方式选择的依据,主要是交通流特征与控制需求,以及道路几何条件。分车道标线需要影响速度、指示何时何地可变换车道、车道内车辆和准备进入车道的车辆哪个有优先路权(下图)等信息,需要传递是否要进入路口、是否可变换车道等信息,需要传递接下来的车道操作条件和规则等信息;隔离措施,要权衡常规约束力度、容错需求和安全需要、紧急状态时的跨越宽容度等;重隔离,实际是切割的道路空间,往往在车道外有高风险元素时使用。空间基础分割,国内常说的“三块板”路就是典型。

B车要给A车让路。在很多城市快速路的入口段,常见这种情况,饱和交通流时,B车只要给超过自己的A车让路,就会形成一次一辆车交替通行。

一条车道的能力虽有极限,但相比增加车道,充分利用已有车道意义更大

车道能力,常被理解为通行能力或容量,是有极限的,决定因素是速度和密度。基本条件下,多车道公路路段上的道路通行能力因自由流车速而异,100公里时速,能力为 2200 pc/h/ln(辆/时/道),90公里时速,能力为 2100 pc/h/ln;80公里时速,2000 pc/h/ln;70公里时速,1900 pc/h/ln。车速降低,也导致车辆密度加大。

专业评价车道能力的指标,是道路服务水平(LOS),单位长度内的车辆数量就是密度,也是评价车道能力的重要指标。下表是《美国道路能力手册》列出的不同道路类型一条车道的典型服务水平和密度的关系(时速是英里换算值)。

在车道数量问题上,未达到上述流量数据,就简单增加车道数量,不仅浪费,还会带来很多其他问题。

从车速角度评价有信号灯的公路道路服务水平,列简表如下。

上表可见,E,是车道的极限,70公里限速的路上,车速下降到23公里时,会达到能力极限。但这时路上容纳了更多车辆。由此,道路容量是个动态概念。

交叉口越大,通过效率很可能越低

两点间距离越远,通过时间越长。要谨慎在路口增加车道数量。

路口前增加车道数量,是很普遍的操作。其需求来自交叉口前会出现交通流延误,延误原因是出现路权冲突和分配控制需求:交通流需要转弯让直行,未进入路口的要让已进入路口的,这是基本原则,这些规则会导致交通流延误。所以,评价交叉口的通行能力,主要是评价延误时间。

以增加交叉口车道数来提高单位时间内通过数量,未必在交通走廊和片区里有实际意义,需具体准确评估损失和收益。主要原因是:

车道增加就会出现交通流改换轨迹,这时操作就比路段复杂,因为用路人要谈判,谁先谁后。这种操作指示信息靠标线传递,操作点和选择车道的告知靠标志和标线;

增加车道还易导致增加交叉口宽度,这会延长交叉口横向通过的时间,引发交叉方向的交通流需要更长时间通过交叉口;反过来,这种延误又逼迫继续增加交叉口车道数量。需评估这么做是否划算。很多时候,加宽得不偿失,因为车道利用效率低,上游下来的车不多,本来一个车道就可完成任务,却因路口延误变成三个车道等信号。很多时候都是路口车辆由此积压,但路段没有车。增加车道的前提,一定是车道使用充分饱和。

交叉口还易出现车道错位和减少的问题,通过交叉口后,交通流要重新对齐车道。车道数量一致但对不齐的情况很多,甚至还有上游三个直行车道,过了路口只有两个直行车道的情况。车道错位和车道减少,交通流就会相互谈判而迟疑,导致交叉口内通行效率下降,甚至加重驾驶人任务负担而导致事故。这都是大忌。如果下游没有对应的直行车道数量,就要在交叉口上游前渐变,减少进入交叉口的车道数量,而不是放在交叉口内校对。决定一条交通走廊能力的,是这条走廊里最窄的地方,而不是最宽的地方。

上两图:美国的标准做法。交叉口之间的右侧辅助车道,用点状标线告诉最右侧车道的前方功能发生变化,并示意其他车道的驾驶人可在此变换车道进入最右侧车道。因为最右侧车道的驾驶人被规则要求,必须避让要驶入本车道的右转车辆。左右区别在于,左侧图是两个连续路口间距小于1英里(1600米)时的做法,最右侧车道的上游左侧,不再有绝对路权保护,要避让其他车道的转弯换道需求。

缺少落实到车道、时间段、车型的流量特征数据支撑,很难做到有效的车道分配

按照道路服务水平和通行能力的规则,车道的能力和车速、密度关系很大,简单分配车道数量,不仅导致资源浪费,而且放大的空间会扩大人的行为差异,松绑的交通流会挑战用路秩序。所以,到底几条车道可完成运输任务,需要精确到车道、精确到高峰时段、精确到直行和转弯操作的数据。常规是工作日早晚高峰时间段必须清点每条车道的流量数据,机动车按小时,自行车按15分钟算,是通用做法。中国有大量电动自行车,其速度能力接近机动车,故城市电动自行车数量需要统计15分钟和1小时两种,以发现规律。

路段上和交叉口上下游,要做分车道的数据采集,这些工作任务和数据必须保障,并要根据路口性质和运行情况,定期复检和调整。

如果没有数据,按照美国工程师通常概念,一条车道的能力应按每小时通过1900辆计算,有信号灯控制的,按照50%的绿灯时间,按850辆车计算,是否需要第二条直行车道,这是基础参照,信号配时也要按这个能力调配。当左转弯的车辆每小时超过300辆时,才可增加第二条左转弯车道。

交叉口间距减小,很多交通秩序和安全问题会迎刃而解。

提供充分的资源保障非常关键

上述内容都需要工作量支撑,特别是采集交通流量特征。比如,实际运行的每条车道内的车速、直行车辆数量、左转和右转车辆数据、各种特征在早晚高峰时间段的变化、行人和自行车的数量,交叉口延误状态,走廊上下的状态等,都需要专门的服务人工,以及制度和资源的保障。

按每个路口每天用8个人记录5个小时算,一个路口一天就是40个人工时,一周记录4个工作日,就是160个人工时。这是不能忽视的投入。其后才能展开设计、画图、设施、控制措施评估、信号配时等工作。否则只能导致基础投资的巨大盲目和浪费。

这种资源保障体系,需要制度化和常态化,这也是为什么发达国家行政部门精简,但唯独交通运行管理部门体系庞大、功能丰富——因为交通运输的效率保障,需要动态反应。每一条车道,都是一条独立的运输生命线,需要专业呵护。

(作者官阳系交通从业者)

    责任编辑:王昀