1过街距离分析
在过街行为方面，3种设计模式交叉口的最大差异莫过于慢行一体化与非一体化设计。在慢行一体化设计模式下，非机动车与行人共板，非机动车左转二次过街；而非一体化设计模式下，非机动车与机动车共板，非机动车左转一次过街。这两个差异在慢行交通过街方面，主要影响行人的过街距离和非机动车的左转距离。
1.1行人过街距离
非一体化设计模式下，行人的过街距离是道路两侧人行道缘石间的距离。慢行一体化设计模式下，行人的过街距离为道路两侧机非分隔带缘石间的距离，相对非一体化设计模式，减少了两倍的非机动车道宽度。因此，实施慢行一体化设计模式，行人的过街时间也必将会缩短，过街效益是非常显著的，如表2[2]所示，为慢行一体化相比非一体化设计模式行人过街时间缩短量表。
1.2非机动车左转距离
由于慢行一体化的非机动车左转二次过街，相对非一体化的一次过街必会增加一定的绕行距离。相关学者对此进行过研究[3]，以20m宽道路相交形成的交叉口为例，左转非机动车的绕行距离如表3所示。从表3可以看出，当交叉口相交道路的交角接近90度时，非机动车的绕行距离并不大。行人可以接受的绕行距离，对非机动车交通来说也应该是可以接受的。为了降低左转非机动车的绕行距离及等待时间，在管理上可将非机动车交通视为行人交通，亦即允许非机动车反向推行，则可进一步改善非机动车交通的绕行状况。
2通行能力分析
在信号配时不变的条件下，通行能力的主要影响因素有两个，饱和流量和有效绿灯时间。以下即从这两点进行通行能力分析。在信号控制交叉口，3种设计模式对机动车通行能力的影响主要体现在两相位信号控制时，直行和右转机动车通行能力以及四相位信号控制时，右转机动车通行能力。这两种情况同样受左转非机动车过街方式影响。由于慢行一体化和渠化岛设计模式，非机动车过街方式相同，那这里选取慢行一体化为代表，与传统设计模式进行通行能力的比较。假定这两种不同设计模式的交叉口，模拟其基本参数如表4所示。这里假定左转非机动车流量为变量x。假定信号配时有两种情况：（1）信号相位为基本两相位j=2，周期C=60s，总损失时间L=6s，总有效绿灯时间Ge=54s，绿信比λ=0.45。（2）信号相位为基本四相位j=4，周期C=90s，总损失时间L=12s，总有效绿灯时间Ge=78s，直行绿信比λ=0.3，左转绿信比λ=0.13。其他参数：转弯半径R=15m，道路纵坡G=0，大车率HV=0。
2.1两相位信号控制机动车饱和流量
根据饱和流量的计算公式，左转非机动车流量变化时，传统设计模式下的直行机动车进口道饱和流量会随左转非机动车流量增大而减小，而慢行一体化设计模式下的直行机动车饱和流量基本不变。右转机动车进口道饱和流量两者相近，且受左转非机动车流量影响较小，说明原左转一次过街的非机动车改成二次过街后，对右转机动车进口道通行能力影响不大。
2.2四相位信号控制机动车饱和流量
左转非机动车流量变化时，直行阶段慢行一体化设计模式下的右转机动车进口道饱和流量会随左转非机动车流量增大而略微减小，这主要是因为非机动车左转二次过街，增加了直行的非机动车流量，必增大对右转机动车的干扰；左转阶段传统设计模式下右转机动车进口道饱和流量会随左转非机动车流量增大而骤减，而慢行一体化设计模式下的右转机动车饱和流量基本不变，这主要是因为非机动车一次左转干扰造成的。
2.3有效绿灯时间
根据之前分析，传统设计模式下，自行车采用一次过街实现左转，过街时间较长，因此在相应的信号配时中，需要考虑左转自行车的清空时间，即增加了损失时间，减少了有效绿灯时间ge。对于慢行一体化设计模式，自行车采用二次过街实现左转，过街时间距离短，时间少，因此在相应的信号配时中，清空时间也相应缩短，最终增加了有效绿灯时间ge。在通行能力的计算中，增加有效绿灯时间对提高通行能力有很好的效果。
3土地利用分析
3种设计模式中，传统设计模式与慢性一体化设计模式在土地利用方面差异不大，仅仅在于非机动车的行驶高度不同而已，对交叉口整体面积影响较小。渠化岛设计模式则不同，无论是物理渠化岛，还是标线渠化岛都对交叉口占地面积有着重要的影响。因此，这部分重点讨论渠化岛和非渠化岛设计模式（传统设计模式和慢行一体化设计模式）对交叉口面积的影响。假定现有两种设计模式交叉口——渠化岛设计模式和非渠化岛设计模式，两者几何参数除转弯半径外全部相同，具体如下：4个进口道的机动车道、非机动车道和人行道总宽全部为L，非渠化岛设计模式转弯半径为R1，渠化岛设计模式转弯半径为R2，为了满足右转车辆在岛内转向，因此R2>R1。则交叉口面积计算公式为：S1=(L+2R1)2–pR12S2=(L+2R2)2–pR22S=S2–S1交叉口面积的增加随着L和R的关系如表5所示。可以看出，渠化岛设计模式的占地面积明显高于非渠化岛设计模式，这也说明渠化岛设计模式较适用大面积交叉口。然而，在同一区域，相同土地单价的情况下，渠化岛设计模式的经济指标，即花费也是非常高的。对比物理渠化岛和标线渠化岛这两种设计模式，物理渠化岛常影响右转专用车道的使用效率，而且在岛内与过街的慢行交通存在交织，使慢行交通受到高速行驶的右转机动车威胁，存在安全隐患。同时，当设置路侧式公交专用道，或需要调整进口道车道功能时，物理渠化岛的改建工程与投资都是非常大的。因此相比之下，标线渠化岛在土地利用方面优于物理渠化岛。
4结语
根据3种设计模式在交通安全、过街距离、通行能力三方面的理论分析，总结出上述3种设计模式在有序、通畅、安全、效率四方面的特征，如表6所示。通过对3种设计模式交叉口的比较研究，得出各自的特点。综上，在目前我国交通高速机动化发展的时期，本研究为交叉口合理的改善提供了新思路，同时为设计者合理选择交叉口设计模式提供了科学的参考。
作者： 史玉茜 杨晓光 杨静 单位：同济大学 交通运输工程学院
