吳波，王春萱，李木子

（1重慶市建設委員會 重慶 400014 2重慶交通大學 重慶 400074）

重慶市城市道路信號交叉口機動車交通特性研究

吳波1，王春萱1，李木子2

（1重慶市建設委員會 重慶 400014 2重慶交通大學 重慶 400074）

在城市道路網(wǎng)中，平面交叉口是城市道路通行能力和交通安全的瓶頸。由于社會經(jīng)濟、文化背景、道路環(huán)境等的不同，不同地區(qū)的交通活動表現(xiàn)出不同的行為特征。本文采用視頻技術(shù)和人工觀測技術(shù)，研究了重慶市機動車在市政道路信號平面交叉口時的交通特征，為交叉口立體空間設計和信號配時優(yōu)化提供了基礎數(shù)據(jù)。

信號交叉口；機動車；車頭時距；交通特征

1 引言

截至2007年，重慶市機動車擁有量已達到141萬輛，并以年均18%的速度增長。相對于機動車擁有量的快速增長，道路基礎設施的建設與交通管理相對滯后，交通需求與交通供給之間產(chǎn)生尖銳矛盾，道路擁擠現(xiàn)象突出。重慶主城區(qū)多數(shù)信號平面交叉口都存在通行能力不足的情況，特別是在早晚高峰期，平面交叉口處交通堵塞嚴重，是交通安全事故的高發(fā)地點。因此，為了實現(xiàn)平面交叉口的信號優(yōu)化，最大限度地取得既有交叉口的最大利用效率，有必要對信號交叉口的機動車交通特征、行人交通特征以及交通沖突特征進行研究。

本文主要立足于重慶市主城區(qū)信號交叉口，采用視頻技術(shù)和人工觀測技術(shù)，研究了機動車在道路信號平面交叉口時的交通特征。

2 城市道路平面交叉口交通特征點分析

在城市道路網(wǎng)中，平面交叉口是城市道路通行能力和交通安全的瓶頸。交通流進入交叉口時，由于車輛行駛方向不同而產(chǎn)生分流，車輛在分流時，駕駛員往往先要減速觀察行進方向的交通情況，并判斷分流的可能性，從而影響了車輛進入交叉口的通暢性。分流方向越多，干擾就越嚴重；交通流從出口道路引出時要產(chǎn)生合流，車輛需減速緩行，同時對交通產(chǎn)生干擾。另外，來自不同方向的直行、左轉(zhuǎn)交通流在交叉口內(nèi)交叉，形成沖突點；車輛通過沖突點時有相互擠、碰、沖撞的可能。沖突點越多，對交通安全及道路通行能力的影響越大。從產(chǎn)生沖突點的交通狀態(tài)分析可知，沖突點對交通的干擾和引發(fā)交通事故的可能性比分流點和合流點都大。

平面交叉口的沖突點隨著相交道路數(shù)量的增加而急劇增加（如表1），嚴重影響平面交叉口交通順暢性和安全性。因此，可采用立交、交通渠化、物理隔離等措施在空間上減少交通沖突，提高交叉口的通行能力和交通安全性。

表1 信號控制交叉口沖突點數(shù)目

3 平面交叉口機動車交通特性分析

3.1 信號交叉口機動車的車頭時距

3.1.1 車頭時距的測量方法

車頭時距是指前后兩輛車通過車行道上某一點的時間差。一般以兩車的(前)保險杠通過該點的時間差來度量。車輛進入引道后，如果為紅燈信號，則要在停車線前排隊等候(如圖1)，一旦綠燈開始顯示，則排隊車輛順次駛過停車線。以停車線為基準，可以觀測到車輛駛過停車線的車頭時距。第一個車頭時距定義為綠燈顯示開始時間到第一輛車(前)保險杠駛過停車線所經(jīng)歷的時間，第二個車頭時距定義為第二輛車與第一輛車的(前)保險杠越過停車線的時間差，以此類推，可觀測到其它車頭時距。

圖1 信號交叉口進口道車輛排隊示意圖

由于進行數(shù)據(jù)采集的路口大部分都劃分了機動車左轉(zhuǎn)專用車道，故在此分別對直行專用車道和左轉(zhuǎn)專用車道的車頭時距進行調(diào)查和分析。

3.1.2 機動車道排隊車頭時距

在早晚高峰時對重慶市信號交叉口機動車車道的車頭時距進行觀測，得到不同的數(shù)值，然后進行統(tǒng)計分析，見表2。

表2 信號交叉口機動車車頭時距統(tǒng)計表

由表2可以看出，早高峰機動車車頭時距置信度為99%的置信區(qū)間為2.49～3.01，即車頭時距主要為3；晚高峰機動車車頭時距置信度為99%的置信區(qū)間為2.59～3.16，即車頭時距主要為3。早高峰時機動車的車頭時距最大值為9.98，最小值為0.86；晚高峰時機動車的車頭時距為10.63，最小值為0.93。說明兩峰期的車頭時距差別不大，兩峰期車頭時距數(shù)值的變化范圍都比較大，但從置信度分別為95%和99%的置信區(qū)間和圖2、圖3可以看出N值的集中度較好。

圖2 早高峰時機動車車頭時距直方圖

圖3 晚高峰時機動車車頭時距直方圖

通過對某個典型信號交叉口機動車車頭時距進行統(tǒng)計，得到機動車交通流在信號交叉口車頭時距的變化情況，如圖4所示。

圖4 某信號交叉口平均排隊車頭時距折線圖

從圖4可以看出，信號交叉口排隊車頭時距具有以下特點：排隊車輛中前三輛車的車頭時距分布比較分散。這是由于第一輛車的駕駛員必須注意信號顯示轉(zhuǎn)換為綠燈，并對此做出反應，加速通過路口；此外，車輛停車位置也是影響車頭時距分散的原因之一。隊列中的第二輛車，除了在第一輛車開始起動的同時，可部分地出現(xiàn)反應時間和加速時間外，與第一輛車經(jīng)歷的過程相似；第二輛車通過停車線速度比第一輛車速度要快，因為增加了一輛車的空間長度用于加速，它的車頭時距仍然較長；第三輛和第四輛車以同樣的過程通過交叉口，每一輛車的車頭時距都比前一輛短些。一般經(jīng)過五、六輛(根據(jù)觀測地點不同結(jié)果有所差異)車后，車輛運行速度趨于穩(wěn)定。觀測表明，第一輛車的車頭時距相對第二和第三輛車的車頭時距較小，這是由于第一輛車離停車線較近，并且對反應時間估計充分的原因。但其分布的離散程度較大，也反應了駕駛員對信號反應的差異。飽和車頭時距是隨著不同的地點而存在著一定的差異，對具體信號交叉口，應通過實際觀測確定飽和車頭時距。

3.3.3 車輛組成對車頭時距的影響

目前，城市道路上運行的車輛，大體上可劃分為兩種類型：小型車(兩軸小客車或微型車)、大型車(兩軸卡車及大客車)。在混合車流中，大型車對整個車道車頭時距的影響主要有兩個方面：一是自身影響：車身長，行駛速度低、加速性能小，致使這些車輛通過交叉口時間要比小型車長；二是大型車對小型車產(chǎn)生阻滯作用，并由此導致整個車道飽和流量下降。當車隊僅由小型車組成時，車頭時距的波動范圍較小，而當車隊中混入大型車時，平均車頭時距與大型車的比例有關。根據(jù)觀測發(fā)現(xiàn)小型車尾隨小型車的車頭時距較小，一般為2.58秒，這是由于小型車車身較短，車輛機動性能較好的原因；大型車尾隨大型車的車頭時距比小型車尾隨小型車的車頭時距相對要大得多，車頭時距為3.58秒。如表3所示。

表3 不同車輛組成情況下的車頭時距

4 摩托車的交通特性研究

在重慶市城市道路中摩托車和汽車混合行駛，而且摩托車占有一定的比例。摩托車車流與汽車車流在道路上行駛的行為和特征上存在較大差異。摩托車體積較小，運行靈活，可以隨意在機動車車道中穿行。摩托車車流行駛狀態(tài)與汽車車流的運行狀態(tài)存在很大區(qū)別，因此，我們需要對它進行研究。

4.1 摩托車到達方式

當交叉口為紅燈信號，摩托車從上游道路駛?cè)胄盘柦徊婵谶M口道。當駕駛員看到紅燈信號時,開始減速慢行，經(jīng)調(diào)查分析，其開始減速分布區(qū)域如圖5所示。90%以上的摩托車在離停車線100m以內(nèi)開始減速。摩托車一般多集中在道路右側(cè)車道行駛，在接近停車線以后才開始根據(jù)行駛方向要求轉(zhuǎn)換車道。

當摩托車減速后，在接近停車線時開始采取制動停車措施。圖6是紅燈時段摩托車在停車線前開始制動時離停車線的距離分布。由圖6可以看出，將近90%摩托車制動在30m以內(nèi)，其中42%的摩托車在極慢的速度下才開始采取停車操作，這部分摩托車在已經(jīng)停車等待的汽車邊利用剩余道路空間向前鉆行，并不與汽車一樣在停車線前線性地排隊等待。

圖5 紅燈時段摩托車減速距離分布

圖6 紅燈時段摩托車制動距離分布

4.2 摩托車通過停車線的特征

根據(jù)調(diào)查觀測發(fā)現(xiàn),摩托車在綠燈信號前2～4s開始啟動，車輛由停車線后的堆積狀態(tài)轉(zhuǎn)化為疏散狀態(tài)。至綠燈始亮4～8s之后，摩托車流開始呈現(xiàn)為較穩(wěn)定的疏散狀態(tài)。一般在綠燈亮后2～4s左右存在一個車流小高峰。同一車道寬度下，轉(zhuǎn)彎車道的飽和流量與直行車道一致。在觀測中還發(fā)現(xiàn)車道數(shù)與摩托車的疏散形態(tài)沒有太大的關系，但車道寬度對摩托車的疏散率有直接的影響。

5 結(jié)論

通過對重慶市信號交叉口機動車交通流特性的研究，以及對大量交叉口的實際觀測，可以看出交叉口渠化對交叉口的通行能力的影響很大。左轉(zhuǎn)專用車道是否設置左轉(zhuǎn)彎待行區(qū)，會影響到左轉(zhuǎn)彎車輛的啟動損失。若左轉(zhuǎn)車道設置有左轉(zhuǎn)彎待轉(zhuǎn)區(qū)，則可縮短左轉(zhuǎn)頭車等待對向直行尾車通過的時間，減少啟動損失。是否設置左、右轉(zhuǎn)專用車道，對機動車車頭時距的影響很大。如果交叉口不設置左、右轉(zhuǎn)專用車道，左、右轉(zhuǎn)車輛和直行車混行，致使彼此間互相干擾，不僅車頭時距比較大而且相互間的沖突也很大，延誤增加、通行能力較低。在交叉口機動車組成中摩托車含量相對較大的地區(qū)，需充分考慮摩托車在信號交叉口的停等特性，可設置摩托車專用停等區(qū)，降低摩托車對汽車的干擾。

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責任編輯：余詠梅

參考

最環(huán)保、經(jīng)濟的樓房拆除法

最近，在日本東京的市中心，施工人員正在對一棟20層大樓實施拆除。與傳統(tǒng)的大樓解體工程從最高一層開始自上而下進行拆除的方法相反，此次作業(yè)采用了一種獨特的從一樓開始解體的施工技術(shù)。

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這項拆除新技術(shù)的最大優(yōu)點是，拆除時的粉塵可減少三成，因而有利于城市的環(huán)境保護。由于在低處作業(yè)，粉塵的飄散面積和噪聲的擴散面積也都大大減小。此外，工效提高了，施工人員減少了。工期也可縮短一半左右，而且比起高處作業(yè)來也更為安全。為進一步減少作業(yè)中的粉塵和噪聲，技術(shù)人員正探索在大樓地下實施拆除的可能：只要大樓有地下室，作業(yè)就完全可以在地下進行，由此，既臟又亂的作業(yè)現(xiàn)場就被巧妙地隱蔽起來。

Traffic Characteristics Research of Motor Vehicle atSignalized Intersections in Chongqingng

In urban road network,the intersections are bottlenecks of capacity and traffic safety.Because of the differentsocio-economic,culturalbackgrounds,road environment,the transportactivities showed differentbehavioral characteristics in different regions.In this paper,we used video technology and artificialobservation techniques to study the traffic characteristics of motor vehicle at Signalized Intersections in Chongqing,which can provide basic date for three-dimensionaldesign and signalmatching of intersections.

signalized intersections;headway;motor vehicle;traffic characteristics

TU 984.191

：A

：1671-9107（2010）02-0001-04

重慶市建設科技項目（城科字2007第82號）

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.2.001

2009-12-25

吳波（1963-），男，碩士，重慶市建委總工程師。王春萱（1976-），男，大學本科，工程師。