陸振中

(無(wú)錫市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇無(wú)錫 214072)

0 引言

平面交叉口是城市道路的“咽喉”，道路交通在平面交叉口進(jìn)行合流、分流，交叉口的擁堵問(wèn)題往往是由點(diǎn)發(fā)展到線，再由線發(fā)展到面，甚至有可能導(dǎo)致整個(gè)路網(wǎng)的癱瘓[1]。也就是說(shuō)，整個(gè)城市的路網(wǎng)交通運(yùn)行質(zhì)量與交叉口的通行能力有著不可分割的聯(lián)系[2]。因此，如何合理設(shè)計(jì)交叉口直行待行區(qū)，對(duì)減少交叉口延誤和交通事故，提高交叉口的通行能力，避免交通擁堵，都有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者對(duì)平面交叉口直行待行區(qū)的設(shè)置問(wèn)題進(jìn)行了大量研究。Ousama[3]研究表明設(shè)置左轉(zhuǎn)專用車道的交叉口可以有效地組織進(jìn)入交叉口的左轉(zhuǎn)車流。高樹(shù)曉[4]結(jié)合實(shí)例針對(duì)直行待行區(qū)二次啟動(dòng)燃油消耗、尾氣排放增加以及對(duì)人體健康的影響等相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了研究。尚德申等[5]對(duì)直行待行區(qū)的設(shè)置方法進(jìn)行了研究，并針對(duì)仿真輸出的交通運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析，得出交叉口的運(yùn)行效益。楊明[6]在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的兩種研究方法的基礎(chǔ)上，首次提出了直行待行區(qū)信號(hào)交叉口增加的通行能力的計(jì)算公式，并針對(duì)典型交叉口通過(guò)模擬計(jì)算驗(yàn)算了公式，為待行區(qū)的應(yīng)用提供了理論支撐。研究表明，設(shè)置左轉(zhuǎn)和直行待行區(qū)的路口，可以平均提高路口的通行能力8%～10%。

本文總結(jié)了平面交叉口直行待行區(qū)的設(shè)置條件，結(jié)合調(diào)研的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)平面交叉口直行待行區(qū)的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并通過(guò)Vissim對(duì)比分析直行待行區(qū)設(shè)置前后的仿真效果。

1 直行待行區(qū)的設(shè)置原則和應(yīng)用條件

1.1 直行待行區(qū)定義

直行待行區(qū)是在直行機(jī)動(dòng)車停車線前施劃一塊區(qū)域作為等待區(qū)，當(dāng)相交道路左轉(zhuǎn)信號(hào)燈綠燈亮?xí)r，直行機(jī)動(dòng)車隨著左轉(zhuǎn)彎車輛同時(shí)或延后一段時(shí)間進(jìn)入交叉口，運(yùn)行至路口內(nèi)的一條或多條待行區(qū)車道中，待直行綠燈亮?xí)r再通過(guò)交叉口。

直行待行區(qū)無(wú)需再對(duì)現(xiàn)狀路口進(jìn)行改造，只需在現(xiàn)狀路口劃分待行區(qū)標(biāo)線，并增加待行區(qū)信號(hào)。直行待行區(qū)既無(wú)需增加直行相位的有效綠燈時(shí)間和直行進(jìn)口車道數(shù)，又充分利用交叉口的路口區(qū)域，減少直行信號(hào)的時(shí)間，使交叉口的整個(gè)待行周期縮短。這樣的放行過(guò)程可以看作是時(shí)間和空間相互轉(zhuǎn)換的結(jié)果，在利用平面交叉口時(shí)空資源增加一個(gè)相位內(nèi)車輛通過(guò)交叉口的數(shù)量的同時(shí)，又利用交叉口內(nèi)道路空間增加了路口蓄車能力，從而提高了通行能力，且無(wú)需信號(hào)燈管理和工程性改建。

1.2 直行待行區(qū)的設(shè)置條件

直行待行區(qū)設(shè)置的基本思想是充分利用交叉口的時(shí)空資源，讓下一相位的車輛在不影響上一相位的情況下，在紅燈末段提前進(jìn)入交叉口等待，從而增大交叉口的通行能力。其設(shè)置應(yīng)具備以下幾個(gè)條件：

（1）為了確保有足夠的車道數(shù)和直行待行區(qū)長(zhǎng)度，盡可能選擇干道與干道相交的平面交叉口，且優(yōu)先將待行區(qū)設(shè)于次干道上；

（2）設(shè)置直行待行區(qū)的進(jìn)口處必須有專用的左轉(zhuǎn)車道；

（3）進(jìn)口車輛直行交通量較大，直行占整個(gè)交叉口流向流量的比例足夠大；

（4）與相鄰交叉口間距足夠，且相鄰交叉口具有相應(yīng)的消化能力，防止拖尾與待行形成堵塞；

（5）十字平面交叉口在無(wú)禁令措施條件下的信號(hào)配時(shí)至少為四相位；

（6）待行區(qū)設(shè)置時(shí)不得封閉交叉口內(nèi)任一方向的進(jìn)、出口，應(yīng)為特種車輛在交叉口內(nèi)的通行預(yù)留空間。

2 直行待行區(qū)的交通組織

2.1 渠化設(shè)計(jì)

渠化是通過(guò)導(dǎo)流島與路面標(biāo)線相結(jié)合的方式，以分隔或控制沖突的車流，使之進(jìn)入一定的路線，從而滿足平面交叉的基本要求。目的是通過(guò)渠化來(lái)減少?zèng)_突或明確分開(kāi)沖突，控制交通流，調(diào)整沖突角度，減少不必要的路面鋪裝。經(jīng)過(guò)渠化設(shè)計(jì)的平面交叉在時(shí)間、空間上得到了充分利用，提高了交叉口的通行能力，并增加了其安全性[7]。

常用的渠化方法有拓寬進(jìn)口道、在交叉口內(nèi)部設(shè)置左轉(zhuǎn)導(dǎo)流線、設(shè)置渠化島及在人行道拐角處作無(wú)障礙處理等等。

2.2 信號(hào)控制設(shè)計(jì)

交叉口信號(hào)控制中，最大的問(wèn)題是左轉(zhuǎn)與對(duì)向直行的沖突，因此，可以通過(guò)優(yōu)化直行待行區(qū)信號(hào)相位來(lái)解決直行進(jìn)口車道利用率以及周期過(guò)長(zhǎng)等一系列問(wèn)題。通常，直行待行區(qū)信號(hào)相位設(shè)置主要有兩種：一是先直行后左轉(zhuǎn)時(shí)的直行待行區(qū)設(shè)置，二是先左轉(zhuǎn)后直行的直行待行區(qū)設(shè)置。前者信號(hào)相位通常是“直左直左”布局，左轉(zhuǎn)相位時(shí)，相交道路直行車輛進(jìn)入待行區(qū)，待直行相位開(kāi)啟時(shí)離開(kāi)交叉口；后者信號(hào)相位通常是“左直左直”布局，左轉(zhuǎn)相位時(shí)，該方向直行車輛進(jìn)入待行區(qū)，待直行相位開(kāi)啟時(shí)離開(kāi)交叉口。

設(shè)置直行待行區(qū)的進(jìn)口道設(shè)有直行相位，與其相鄰的進(jìn)口道有專左相位。信號(hào)控制為相鄰進(jìn)口道先左轉(zhuǎn)，而后該進(jìn)口進(jìn)入直行待行，待相鄰進(jìn)口左轉(zhuǎn)綠燈結(jié)束后，該進(jìn)口綠燈亮起。

3 實(shí)例分析

3.1 交叉口基礎(chǔ)概況

以重慶市某典型的十字交叉口為例，該交叉口為四相位交叉口，第一相位為西進(jìn)口直行25 s，左轉(zhuǎn)17 s，第二相位東進(jìn)口直行23 s，左轉(zhuǎn)15 s，第三相位為南進(jìn)口直行30 s，左轉(zhuǎn)15 s，第四相位為直行30 s，左轉(zhuǎn)15 s。高峰小時(shí)流量及相位示意如圖1所示，未設(shè)置直行待行區(qū)前路口的一些仿真參數(shù)如表1所示。

圖1 交叉口交通流量及相位示意圖

表1 設(shè)置直行待行區(qū)前路口仿真數(shù)據(jù)

3.2 交叉口直行待行區(qū)的交通組織

3.2.1 直行待行區(qū)設(shè)計(jì)

直行待行區(qū)的設(shè)置是建立在相鄰進(jìn)口道有左轉(zhuǎn)專用相位的基礎(chǔ)上，設(shè)在直行專用車道前端，伸入交叉口內(nèi)部，伸入長(zhǎng)度應(yīng)保證在此范圍內(nèi)待行的直行車輛不與相鄰進(jìn)口左轉(zhuǎn)車輛發(fā)生沖突。

交叉口的進(jìn)口道面積為38×48（m2）區(qū)域，東西向進(jìn)口道間距為48 m,南北向進(jìn)口道的間距是38 m。根據(jù)調(diào)查的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，交叉口東西向直行交通量較大，直行出現(xiàn)了二次排隊(duì)情況，而且交叉口的空間較大，可以設(shè)置直行待行區(qū)。依據(jù)交叉口直行待行區(qū)的設(shè)置條件，在東西方向進(jìn)口道處設(shè)置直行待行區(qū)。

3.2.2 渠化設(shè)計(jì)與信號(hào)控制

根據(jù)交叉口的調(diào)查現(xiàn)狀：西進(jìn)口直行交通量為780 pcu/h，占整個(gè)西進(jìn)口斷面流量的85.5%；東進(jìn)口直行交通量為648 pcu/h，占整個(gè)東進(jìn)口斷面流量的67.5%；南北進(jìn)口的直行交通量為306 pcu/h、294 pcu/h。事實(shí)上南北進(jìn)口的直行時(shí)間比東西向長(zhǎng)?？紤]其它轉(zhuǎn)向的流量比例，優(yōu)化后的相位變?yōu)椋旱谝幌辔荒媳毕蜃筠D(zhuǎn)18 s，第二相位為東西向直行32 s，第三相位為東西向左轉(zhuǎn)25 s，第四相位為南北向直行24 s。

東西向直行流量比例較大，且右轉(zhuǎn)的交通量較小，因此將右轉(zhuǎn)車道改成直右混行車道，同時(shí)將安全島進(jìn)行相應(yīng)變更。由于在東西進(jìn)口道設(shè)置了直行待行區(qū)，故增加了東西直行次相位，紅燈結(jié)束時(shí)間與南北左轉(zhuǎn)結(jié)束時(shí)間一致，綠燈結(jié)束時(shí)間與東西直行綠燈結(jié)束時(shí)間一致，實(shí)現(xiàn)南北左轉(zhuǎn)時(shí)東西直行車輛進(jìn)入直行待行區(qū)。

3.3 基于Vissim的交叉口仿真

針對(duì)設(shè)置直行待行區(qū)及渠化后的交叉口,以交叉口地形、實(shí)地調(diào)查流量數(shù)據(jù)、信號(hào)配時(shí)等作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，并用Vissim進(jìn)行仿真。仿真建模時(shí)，東西進(jìn)口道處設(shè)置了直行待行區(qū)，東西直行右轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇一煨校瑫r(shí)增加了東西直行次信號(hào)控制器，如圖2所示。

圖2 直行待行區(qū)仿真圖

在該交叉口設(shè)置直行待行區(qū)，并進(jìn)行渠化設(shè)計(jì)和交通信號(hào)優(yōu)化控制，如圖3所示。

圖3 優(yōu)化后的交叉口示意圖

對(duì)優(yōu)化后交叉口的仿真結(jié)果見(jiàn)表2。

將表1和表2進(jìn)行對(duì)比，交叉口東西進(jìn)口處設(shè)置直行待行區(qū)后，飽和度有所降低，除了延誤指標(biāo)以外，延誤、排隊(duì)長(zhǎng)度、停車次數(shù)等幾個(gè)指標(biāo)都較未設(shè)置直行待行區(qū)時(shí)有所改善，尤其是東西進(jìn)口道設(shè)置直行待行區(qū)后，東西進(jìn)口道的延誤明顯減少很多。

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4 結(jié)語(yǔ)

交叉口是城市路網(wǎng)擁堵的關(guān)鍵，改善交叉口運(yùn)行質(zhì)量有利于提高交叉口的通行能力，減少交通事故。設(shè)置平面交叉口直行待行區(qū)可以從時(shí)間和空間上來(lái)提高交叉口通行能力。文章首先介紹了交叉口直行待行區(qū)的含義及設(shè)置的條件，結(jié)合實(shí)例對(duì)直行待行區(qū)的渠化設(shè)計(jì)和信號(hào)控制設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，最后采用Vissim進(jìn)行了仿真，并結(jié)合Vissim仿真分析得到的交通參數(shù)進(jìn)行分析。仿真分析結(jié)果表明，在交叉口設(shè)置直行待行區(qū)后，交叉口的延誤和通行能力等都有明顯的改善，優(yōu)化結(jié)果比較顯著。平面交叉口設(shè)置直行待行區(qū)，可從時(shí)間和空間上提高交叉口通行能力，減少交叉口信號(hào)周期，解決交叉口擁堵問(wèn)題。

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