劉權(quán)富，陸百川，鄧 捷，張 凱

（1.重慶交通大學(xué) 交通運輸學(xué)院，重慶 400074；2.重慶山地城市交通系統(tǒng)與安全實驗室，重慶400074）

交通組織優(yōu)化是指通過在空間和時間上科學(xué)合理地分配道路資源，將交叉口的交通效益最大化。信號交叉口的交通組織優(yōu)化主要由渠化設(shè)計和信號配時優(yōu)化組成，渠化設(shè)計反應(yīng)車道對道路的空間使用權(quán)，即各行其道的原則，配時優(yōu)化反應(yīng)車道對道路的時間使用權(quán)，即遵守交通信號的原則。渠化設(shè)計決定配時設(shè)計，同時又受配時設(shè)計的制約，需要將渠化設(shè)計與配時設(shè)計結(jié)合，反復(fù)協(xié)調(diào)優(yōu)化，以發(fā)揮交叉口的最大潛力。近年來，國內(nèi)外專家學(xué)者在關(guān)于交叉口的交通組織優(yōu)化方面做了大量研究，但多集中于十字交叉口、丁字交叉口、環(huán)形交叉口的交通組織優(yōu)化，而對復(fù)雜路口的研究則缺乏案例分析和規(guī)律性研究。本文從復(fù)雜路口的特征分析開始對復(fù)雜路口的交通組織優(yōu)化進行研究，并以重慶市某復(fù)雜路口的實例對其進行分析應(yīng)用。

1 山地城市復(fù)雜路口特征分析

重慶市是典型的山地城市，主城被長江和嘉陵江分隔，地勢高低起伏，道路狹窄，車道數(shù)少，城市組團特征明顯。道路起伏坡度大，蜿蜒曲折，存在大量的復(fù)雜路口，大量的交通集中在城市主干道和快速路上，交通行為比較特殊。

1.1 幾何特征

重慶市主城區(qū)道路形態(tài)受地理條件的限制，道路交叉口具有明顯的山地特色，存在大量的多路口交叉口、X形交叉口、畸形交叉口等復(fù)雜路口，如大溪溝交叉口、南坪西路交叉口等；同時存在交叉口坡度較大等在平原城市少見的復(fù)雜路口，如馬家?guī)r交叉口、凱旋路與新華路交叉口等；有的交叉口相交道路是曲線，如臨江門交叉口等。這些類型的復(fù)雜路口在山地城市較普遍，具有一定的代表性。

1.2 交通運行特征

山地城市道路蜿蜒曲折，路幅較窄，自行車不宜出行，在各種交通出行方式中，可以忽略自行車的出行。居民的短距離出行中，步行比例占總出行方式的50%以上，交通流受行人的干擾大。調(diào)查顯示，公共交通出行方式約占出行比例的33.4%，公交出行的比例較大，同時公交線路比較集中，部分路段公交車的比例達到30%以上，大量的公交線路集中在主干道上。

由于城市的組團式結(jié)構(gòu)，大量的城市機動車交通量集中在主干道上，主干道上的交通量大于道路通行能力，導(dǎo)致主干道交通擁堵；城市的多個商業(yè)中心，采用單向交通組織，緩解商業(yè)中心交通量大的問題。

1.3 交通管理特征

山地城市道路交叉口由于受到用地的限制，多數(shù)進口道沒有進行車道劃分、拓寬渠化，在主干道與支路相交的部分交叉口多采用右進右出的交通管理方式。在交通管理過程中，缺乏對特殊路口的針對性管理，大都采用宏觀層面上的統(tǒng)一管理模式，交通參與者的交通行為無法有效約束。部分交叉口的交通標(biāo)線模糊，駕駛員不按照車道功能劃分行駛，隨意變換車道，隨意路邊停車，在交通量不大的路口，行人不遵守交通規(guī)則等現(xiàn)象屢禁不止，闖紅燈現(xiàn)象嚴(yán)重。

2 復(fù)雜路口交通組織優(yōu)化

2.1 交通組織優(yōu)化概念及分類

道路交通組織優(yōu)化是利用科學(xué)合理的交通管理方法與措施，通過在空間和時間上科學(xué)合理的分配道路資源，提高道路通行能力和交通參與者的安全性，使道路交通始終處于高效、有序、安全的運行狀態(tài)。道路交通組織按照其范圍分為宏觀交通組織、區(qū)域交通組織、微觀交通組織。宏觀交通組織多是從總體調(diào)控和政策上進行控制，如經(jīng)濟調(diào)控、公交優(yōu)先政策、機動車保有量的控制等；區(qū)域交通組織主要是針對主干道、重點區(qū)域的交通組織，如干道協(xié)調(diào)控制等；微觀交通組織主要是針對單點交叉口的交通組織，如渠化設(shè)計、信號配時設(shè)計等。本文闡述的復(fù)雜路口交通組織屬于微觀交通組織。

2.2 復(fù)雜路口交通組織優(yōu)化流程

復(fù)雜路口交通組織優(yōu)化步驟一般可按圖1所示流程進行。

圖1 復(fù)雜路口交通組織優(yōu)化流程

2.3 復(fù)雜路口交通組織優(yōu)化方法

復(fù)雜路口交通組織優(yōu)化的原則：與城市總體規(guī)劃、城市綜合交通規(guī)劃相協(xié)調(diào)；盡量減少不同車流之間的沖突，減少行人與機動車之間的干擾，保證交通流運行安全，提高道路通行效率，滿足交通需求；渠化設(shè)計與信號配時優(yōu)化協(xié)調(diào)等。

1）合理的交通渠化。應(yīng)結(jié)合山地城市復(fù)雜路口的幾何特征來進行合理的交通組織優(yōu)化，例如，設(shè)置導(dǎo)流線、導(dǎo)流島等設(shè)施疏導(dǎo)車流，誘導(dǎo)車輛安全行駛；拓寬車道提高路口的通行能力；規(guī)范行人與車輛的行駛秩序，在保證交通流運行安全和提高通行能力的前提下，盡量減少交叉口的沖突點數(shù)目。

2）改變復(fù)雜路口的形式。結(jié)合復(fù)雜路口實際情況可以通過改變交通流相交角度或局部調(diào)整交叉口中心線等方式，將部分復(fù)雜路口改變成相對規(guī)則的十字形路口。

3）縮小復(fù)雜路口的面積。針對復(fù)雜路口的具體情況，可以采取將進口停車線、行人過街人行橫道提前的方式，減小交叉口的面積，以利于交通組織。

4）信號配時優(yōu)化。根據(jù)渠化后的車道功能、交通流沖突特點、結(jié)合實際車輛運行情況確定信號相位相序，并根據(jù)各流向的交通流量進行驗算確定合理的信號配時方案。同時，在主干道的情況下，可以考慮多個相鄰路口之間的協(xié)調(diào)控制。

2.4 優(yōu)化方案仿真分析

在進行復(fù)雜路口交通組織優(yōu)化方案后，借助先進的交通仿真軟件模擬改善方案的交通運行情況，并通過仿真得到的評價指標(biāo)進行分析。

目前，微觀交通仿真軟件數(shù)量眾多，既有商業(yè)化的，也有學(xué)術(shù)研究的。英國Quadstone公司開發(fā)的Paramics軟件，德國PTV公司開發(fā)的VISSIM軟件，美國Trafficware公司開發(fā)的Synchro系統(tǒng)，澳大利亞的SIDRAINTERSECTION軟件等等。

在眾多微軟交通仿真軟件中，SIDRAINTERSECTION是一款面對交叉口交通設(shè)計和分析研究的交通仿真軟件。SIDRAINTERSECTION可以確定造成交叉口交通擁擠的原因，模擬各種交通管理和控制措施對交叉口的影響效果，可獲得各種類型交叉口的通行能力、延誤、排隊長度和停車率，以及油耗、污染指數(shù)等評價參數(shù)，分析不同的渠化設(shè)計、信號相位和配時方案對交叉口時間和空間資源的利用，還可根據(jù)交通量的增長，分析設(shè)計方案的有效期等功能。

3 案例分析

3.1 復(fù)雜路口現(xiàn)狀及問題分析

該復(fù)雜路口位于商業(yè)中心附近，由北區(qū)路、中華路、臨江路交叉而成；該路口處于市中心地帶，機動車流量巨大；北區(qū)路存在一定的坡度，且與臨江西路夾角較小，公交車較多，交通組織困難；該路口有行人過街地下通道，信號配時只考慮機動車，不需考慮行人過街的影響。該交叉口現(xiàn)狀如圖2所示。通過交通調(diào)查獲得交叉口高峰時間段的最高15min流量換算出的高峰小時交通量，如圖3所示。

目前，該交叉口采用三相位定時信號控制，周期時長138s，各相位全紅時間1s，黃燈時間3s，第一相位時間（包括黃燈和全紅時間，下同）48s，第二相位54s，第三相位36s，現(xiàn)狀相位方案如圖4所示。

圖4 現(xiàn)狀相位方案

應(yīng)用SIDRAINTERSECTION軟件對該路口現(xiàn)狀進行仿真分析，得到該路口的平均延誤為117.6s，服務(wù)水平為F級，如圖5所示。

通過現(xiàn)場調(diào)查及仿真結(jié)果分析，該路口存在的問題有：①北區(qū)路和臨江東路兩個進口道的服務(wù)水平偏低，車輛經(jīng)常滯留在下一周期放行，平均延誤時間高于其他路口，該進口道交通運行效率偏低；②北區(qū)路左轉(zhuǎn)車道渠化為3車道，直行車道卻只有1車道，而北區(qū)路左轉(zhuǎn)和直行車流量相差并不大，導(dǎo)致直行車道飽和度、延誤時間大大高于左轉(zhuǎn)車道，車道功能劃分不合理；③整個交叉口信號配時周期過長，且部分相位設(shè)計不太合理，如臨江東路車流量很大，而現(xiàn)狀相位配時較短，降低了通行能力；④部分交通標(biāo)志標(biāo)線模糊，影響駕駛員視線，降低了交叉口的通行能力。

圖5 現(xiàn)狀信號配時仿真結(jié)果

在交通組織優(yōu)化時，北區(qū)路考慮將一條左轉(zhuǎn)車道改為直行車道；臨江東路交通流量較大，由于受空間的限制，不可能采用增加車道的方法來提高該進口道的通行能力，因此，在交通組織優(yōu)化的時候要從信號相位配時方案考慮，增加進口道信號相位的時長，提高通行能力。

3.2 復(fù)雜路口交通組織優(yōu)化及仿真分析

針對現(xiàn)狀問題對其進行交通組織優(yōu)化，北區(qū)路一條左轉(zhuǎn)車道改為直行車道；臨江東路受道路空間限制，不可能拓展進口車道，采取增加信號相位時長的方法提高通行能力；重新進行相位方案及配時優(yōu)化，優(yōu)化后的信號相位方案如圖6所示。

圖6 優(yōu)化后信號相位方案

經(jīng)過SIDRAINTERSECTION優(yōu)化，得到該路口的周期時長為90s，第一相位Phase A為29s，第二相位Phase B為31s，第三相位Phase C為30s，優(yōu)化后的各評價指標(biāo)見圖7。

從圖7可知，運用SIDRAINTERSECTION仿真軟件對該復(fù)雜路口仿真優(yōu)化后，交叉口的平均延誤由原來的117.6s減小到36.4s，服務(wù)水平由原來的F級上升到D級，且接近C級，各進口道的平均延誤較均衡，交叉口的交通通行狀況得到較大的改善，達到優(yōu)化的目的。

同時，利用SIDRAINTERSECTION仿真軟件，模擬出當(dāng)交通量增長到一定比例時，該復(fù)雜路口的各項評價指標(biāo)，如圖8所示。由圖8可知，當(dāng)交通量增長到120%時，整個交叉口的最大飽和度接近于1，交通量增長到150%時，整個交叉口的最大飽和度接近于1.3。由此可以看出，該交通組織優(yōu)化方案能在一定時間內(nèi)適用。

圖7 優(yōu)化后信號配時仿真結(jié)果

圖8 交通量增長后延誤、飽和度變化趨勢

4 結(jié)束語

復(fù)雜路口的交通組織優(yōu)化對于解決城市日益嚴(yán)重的交通擁堵問題，提高復(fù)雜路口的通行效率和安全性具有重要的意義。從分析復(fù)雜路口的特征出發(fā)，提出復(fù)雜路口交通組織優(yōu)化流程和方法，并以重慶市某復(fù)雜路口為例，提出交通組織優(yōu)化方案，利用交通仿真軟件對交通組織優(yōu)化方案進行仿真分析，結(jié)果表明，對復(fù)雜路口進行交通渠化、信號配時結(jié)合的交通組織優(yōu)化方案可以明顯改善交通運行狀況，提高交叉口的運行效率，而且簡單、實用。

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