張柯宇，賈志絢，范英飛

(太原科技大學 交通與物流學院,太原 030024)

為了提高道路通行能力，實現對交叉口時空資源的有效利用，學者們進行了諸多研究，其中，對左轉車輛進行合理的控制是常用的方法之一：T Elazzony，H Talaa等[1]，Esawey，Sayed Tarek[2]建立了遠引掉頭的微觀仿真模型并取得了較好的成效；沈超群確定了遠引掉頭的適用條件及范圍[3]；翟京、孫海波[4]、林培群等[5]通過實例研究得出禁左設計在優(yōu)化左轉組織中效果明顯；蔡曉萌研究了左轉專用道右置的前提條件及相應設施設置[6]；Wu等提出信號交叉口左轉車流可借用對向出口道的交通組織方式來增加左轉車輛通行能力[7]；朱騰洲等提出了移位左轉的放行方法，讓相對方向直行和左轉車輛可以同時放行[8]?，F階段對于禁左控制方式以及左轉車道位置設置的研究較多，而對于一些新型左轉控制方式還在進一步探索中。

借道左轉作為一種新型的左轉控制方式被逐漸應用到實際中，借道左轉是指通過臨時借用對向出口道內側一條或多條車道作為本向左轉專用道，以提升本向左轉車流通行效率的一種信號控制方法[9]。現階段對于借道左轉的研究主要涉及到借道左轉的設置條件[10]及特性分析[11]，對配套的信號設置及安全性仿真研究較少，本文分析了借道左轉適用條件、提出了借道左轉預信號設置的點位、啟亮時間和綠燈時間的具體量化模型，并以實際交叉口作為案例，進行交通安全仿真驗證，為交叉口的規(guī)劃設計與運營管理提供參考依據。

1 借道左轉適用情況

對于設置了專用左轉相位的交叉口，因左轉車道數有限，在左轉車流很大時，專用左轉車道無法滿足左轉需求，會導致左轉車輛排隊溢出而導致交叉口乃至整個路段的擁堵。借道左轉控制方式為左轉車輛提供了一種“分流”方法，“借用”對向出口道作為臨時左轉車道，加以標志、標線及信號燈等的輔助，實現對左轉車輛的控制。借道左轉能夠在道路資源固定的前提下，充分利用交叉口時空資源，大大提高左轉車輛通行能力。

借道左轉實施過程中需要左轉車輛穿過中央分隔線駛入對向出口道，若設置不合理，不僅無法達到預期效果，還可能導致交通事故的發(fā)生。因此，借道左轉的應用需謹慎，其設置需要一定條件：第一，實施借道左轉的交叉口不能是短間距交叉口，且對向出口道應至少有兩條以上，確保右轉車輛不與借道車輛發(fā)生沖突。第二，實施借道左轉的進口道須有專用左轉相位或交叉口采用四進口輪放的相序。

2 借道左轉輔助設施設置

實際應用中，借道左轉車輛需要越過中心線駛入對向車流的出口道，相當于在某一時段逆行一段距離，為確保安全，需要設置輔助設施。

2.1 標志標線

借道左轉是一個新生事物，需輔以相應的指示標志來引導。該標志應設置在左轉車道上游，內容為借道左轉指示、左轉指示箭頭，也可采用主標志與輔標志相結合的方式。為使標志含義更明確，建議借道左轉指示標志采用LED可變標志形式(如圖1所示)，與借道左轉預信號相協調。實際應用中，常用綠色表示通行，紅色表示禁行。圖1(a)中借道左轉指示標志與文字說明為綠色，圖1(b)中借道左轉指示標志與文字說明為紅色。

圖1 借道左轉可變指示標志

對于滿足設置借道左轉條件的交叉口，其進口道車道線需重新規(guī)劃：在借道起點應施劃明顯的導流標線，引導車輛駛入所借車道，在所借車道內可施劃可變導向車道標線，所借車道上方應設有車道指示燈，提醒駕駛員需按照車道指示燈的指向行駛。所借車道一般為靠近中央分隔帶的內側車道，外側車道則需要留給右轉車輛通行。為確保右轉車輛能按照要求駛入“規(guī)定”車道，應施劃右轉導向線。

2.2 預信號設置

預信號的設置要考慮三個方面，一是設置點位；二是預信號啟亮時機，啟亮時應保證上一相位車輛完全通過借道路段，確保預信號亮起時不予其他車輛發(fā)生沖突；三是預信號綠燈時間，預信號綠燈時間應保證使駛入借道左轉車道的車輛全部清空。

(1)預信號設置點位

預信號設置點位應在借道左轉路段起點處，借道左轉路段長度L可按下式計算[8]：

L=10N

(1)

(2)

式中：L為借道左轉路段長度(m)；N為高峰小時內每一左轉車道的平均排隊車輛數(pcu)；q為左轉交通量(pcu/h)；C為信號周期(s)；n為左轉車道數。

(2)預信號啟亮時間

為保證上一相位車輛全部通過借道路段，預信號的啟亮時間應較正常左轉車道信號延遲一段時間。延遲時間t1計算公式如下：

(3)

式中：L為借道左轉路段長度(m)；v1為車輛啟動后的速度，即交叉口限制速度(m/s).

(3)預信號綠燈時間

預信號綠燈時間應保證使駛入借道左轉車輛全部清空。因此，預信號應較正常左轉車道信號提前一段時間變燈，將所借車道歸還。提前時間t2計算公式如下:

(4)

式中：L為借道左轉路段長度(m)；v2為車輛路段行車速度(m/s).綜上，借道左轉預信號的綠燈時間為：

t=g-t1-t2

(5)

式中：g為左轉相位信號綠燈時間(s).

3 交通安全仿真

3.1 交叉口現狀

借道左轉能提高左轉通行效率，但必須是在保證安全的前提下才能實施，因此對交叉口進行安全仿真是很有必要的。以蚌埠市東海大道與曹山路交叉口為例，日常交通流量較大，南邊為大學城，高峰時期南進口左轉車輛增多，擁堵情況嚴重。

圖2 東海大道與曹山路交叉口現狀圖

現狀交叉口高峰小時交通量和信號相位配時如表1、表2所示。

表1 高峰小時交通量(pcu/h)

表2 現狀信號相位配時(s)

3.2 交叉口借道左轉設計

因交叉口道路空間資源有限，為緩解南進口左轉車輛造成的交通擁堵，對道路空間進行充分利用成為突破口：將南出口內側車道作為借道左轉車道，增加南進口左轉車輛通行能力。由于該交叉口南北方向為混合放行，無法直接使用借道左轉控制方式，因此對該交叉口的信號配時重新進行計算，根據Webster法[12]計算的信號配時如表3所示：

表3 信號相位配時(s)

對南進口實施借道左轉，需在南進口道上游設置預信號，根據式(1)-式(5)，v1取次干路曹山路的限制速度，為50 km/h，即13.89 m/s，v2取45 km/h，即12.5 m/s，得出預信號設置點位即路段長度L為：

L=10N=60 m

預信號的啟亮時間為：

預信號的綠燈時間為:

t=g-t1-t2=18 s

圖3 交叉口信號配時設置

3.3 仿真結果分析

通過VISSIM[13]對東海大道與曹山路交叉口現狀以及設置借道左轉后的情況進行仿真，選擇追尾沖突、左轉沖突、側向沖突、正向沖突四種沖突類型為指標驗證其安全性，對比數據如表4所示：

表4 借道左轉設置前后交通仿真沖突風險占比(%)

從表4可以看出，采用借道左轉控制方式后，追尾沖突風險減小了1.8%，左轉沖突風險減小了5.4%，沖突風險總體降低了3.6%，安全性得到了提高。較為合理的解釋是：現狀交叉口南北方向為混合放行，南進口左轉與北進口直行、北進口左轉與南進口直行車輛有很大的交織區(qū)域，導致交叉口左轉沖突較多，借道左轉后，北進口與南進口改為單獨放行，減少了左轉沖突發(fā)生的幾率；設置借道左轉后，部分左轉車輛需越過中心黃線駛入對向出口道，換道次數增加，導致側向沖突風險的上升；在第三相位清尾時間，北進口“闖行”直行車輛與南進口借道左轉車輛存在一定正向沖突的風險。

對比交叉口延誤得到相關數據如表5所示：

表5 借道左轉設置前后延誤對比表(s)

由表5可以看出，在南進口設置借道左轉后，南進口左轉延誤值有所降低，但由于優(yōu)化后信號周期變長，北進口直行、東進口直行與西進口左轉的延誤比現狀延誤略有上升，但總車均延誤降低，交叉口通行效率提高。

4 總結

借道左轉作為一種新型的交通控制方式，在實際應用中能降低左轉延誤，提高左轉通行效率，但在實施前需要保證其安全性。本文以實際交叉口為例，進行借道左轉方案的設置，通過VISSIM對其安全性和延誤進行了仿真對比，結果表明借道左轉能夠在保證安全的前提下提高交叉口的通行效率。借道左轉的實施有很大的局限性，并不是適合所有的交叉口，在實施之前還需要經過嚴格的實地考察和分析。