金成英，吳 楠，趙俊軍，王 聰

(昆明理工大學(xué) 交通工程學(xué)院，云南 昆明 650093)

錯(cuò)位路口是一種特殊的平面交叉口，是由2個(gè)或多個(gè)T形路口緊密相連形成的不規(guī)則路口，一般間距在150 m以內(nèi)［1］。如錯(cuò)位路口位于城市干路上，易導(dǎo)致路口及其相關(guān)路段的交通延誤［2］，道路通行能力下降，行車安全性降低，嚴(yán)重影響整個(gè)城市交通網(wǎng)的通行能力［3］。若把2個(gè)錯(cuò)位路口當(dāng)做1個(gè)大交叉口處理，由于路口的面積過(guò)大，會(huì)造成路口空間資源浪費(fèi)，且信號(hào)周期相對(duì)延長(zhǎng)導(dǎo)致排隊(duì)長(zhǎng)度增加，影響下游路口的正常運(yùn)行;若把2個(gè)錯(cuò)位路口當(dāng)2個(gè)交叉口處理，則交織段內(nèi)沖突點(diǎn)較多，導(dǎo)致行車秩序混亂，引起交通擁堵及交通事故。

本文基于時(shí)間和空間一體化的理念，針對(duì)城市錯(cuò)位路口提出遞階性設(shè)計(jì)方法，根據(jù)設(shè)計(jì)方案，利用仿真軟件Tranmodeler進(jìn)行仿真，通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的定量分析，得到城市錯(cuò)位路口遞階設(shè)計(jì)的最優(yōu)方案，從而提高城市錯(cuò)位路口的通行能力和行車安全。

1 遞階設(shè)計(jì)方法

在城市交通管理中，城市錯(cuò)位路口的處理方式有2種:一是通過(guò)道路及路口的工程改造，將錯(cuò)位路口改成規(guī)則的十字路口，但需耗費(fèi)大量人力、財(cái)力，且對(duì)道路空間資源的要求很大，在城市道路資源有限的狀況下，此方案難以實(shí)施;二是根據(jù)路口的現(xiàn)有交通條件和實(shí)際交通量，提出遞階性設(shè)計(jì)方法。所謂遞階設(shè)計(jì)方法，即首先對(duì)路口作一體化考慮，空間上作為獨(dú)立路口進(jìn)行渠化，時(shí)間上實(shí)現(xiàn)與交叉口渠化相匹配的信號(hào)控制方式，分層次設(shè)計(jì)，選取最佳方案，最大限度地提高錯(cuò)位路口的通行能力，減少行車延誤。

1.1 錯(cuò)位路口渠化協(xié)同設(shè)計(jì)

針對(duì)錯(cuò)位路口處的交通問(wèn)題，在空間上排除交通沖突點(diǎn)，通過(guò)相位相許的設(shè)計(jì)，具體可采取的交通渠化措施有:1)根據(jù)路口流量大小及排隊(duì)長(zhǎng)度，可考慮增加進(jìn)口道車道數(shù)，如借用出口車道辟出一條距離交叉口25～35 m的專用左轉(zhuǎn)車道，或者借用非機(jī)動(dòng)車道，辟出一條距離交叉口25～35 m的專用右轉(zhuǎn)車道，以提高路口的通行能力。2)在路口進(jìn)口道處設(shè)左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)，使單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)更多的左轉(zhuǎn)車輛，減少左轉(zhuǎn)車輛的行車延誤。3)為規(guī)范行車秩序及減少機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車之間的相互干擾，路口進(jìn)口道處可設(shè)計(jì)中央隔離欄及機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車之間的隔離欄。4)若路口的面積較大，且行人較多，為了保證安全，可設(shè)置交通安全島。5)關(guān)聯(lián)路口道路標(biāo)志標(biāo)線的協(xié)同設(shè)計(jì)。

1.2 信號(hào)控制方式選擇

1)錯(cuò)位路口的距離在50 m之內(nèi)時(shí)，可當(dāng)1個(gè)大交叉口處理，并采用單點(diǎn)控制。為確定交叉口周期時(shí)長(zhǎng)和綠信比(有效綠燈時(shí)間與信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)的比值)，以路口機(jī)動(dòng)車延誤時(shí)間為指標(biāo)。采用韋伯斯特定時(shí)信號(hào)延誤公式［4］來(lái)計(jì)算車輛延誤，用近似解法可求得路口最佳信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)，再根據(jù)車道流量比計(jì)算各個(gè)相位實(shí)際有效綠燈時(shí)間。2)錯(cuò)位路口的距離為50～250 m時(shí)，若流量較小，可當(dāng)1個(gè)交叉口處理;若流量較大，當(dāng)2個(gè)交叉口處理，此2個(gè)交叉口的信號(hào)周期一樣，且信號(hào)控制采用同步協(xié)調(diào)信號(hào)聯(lián)動(dòng)控制方式。信號(hào)聯(lián)動(dòng)控制是在同步協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)上，針對(duì)2個(gè)關(guān)聯(lián)錯(cuò)位路口，在不增加信號(hào)機(jī)的基礎(chǔ)上，配合錯(cuò)位路口協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)路口間的聯(lián)動(dòng)控制。具體采用哪種方案，需要對(duì)交叉口道路條件和交通流量流向進(jìn)行定性和定量分析后確定。3)錯(cuò)位路口的間距＞250 m時(shí)，當(dāng)2個(gè)交叉口處理，路口采用相同的信號(hào)周期，信號(hào)控制采用互交式干道協(xié)調(diào)控制，協(xié)調(diào)方向綠燈開(kāi)啟時(shí)刻相互錯(cuò)開(kāi)，形成1條“綠波帶”，使大部分干道方向的車輛不用停車而直接通過(guò)路口，提高通行能力［5］。

2 實(shí)例應(yīng)用及仿真評(píng)價(jià)

2.1 問(wèn)題描述

保岫西路與杏花路路口以及保岫西路與同仁街路口，位于保山市隆陽(yáng)區(qū)中心城區(qū)的重要地段，2個(gè)路口相鄰50 m左右。周邊分布了馬里商業(yè)中心、保山影劇院、隆陽(yáng)區(qū)幼兒園等，交通吸引點(diǎn)多，交通吸引點(diǎn)的分布情況如圖1所示。保岫西路為東西向主要交通干道，高峰時(shí)刻的流量較大。同仁街與杏花路為南北向重要干道，高峰時(shí)刻流量同樣很大，交通量如圖2所示，圖2中單位為pcu/h。

圖1 交通吸引點(diǎn)分布情況圖

圖2 保岫西路與同仁街、保岫西路與杏花路流量圖

保岫西路與同仁街路口為非信控口，保岫西路與杏花路路口為信控口，同時(shí)這2個(gè)路口間距較短，并且保岫西路兩側(cè)為商業(yè)區(qū)、步行街，人流大，2路口中間連接段行人、非機(jī)動(dòng)車和機(jī)動(dòng)車混行嚴(yán)重，行人和非機(jī)動(dòng)車亂穿馬路影響機(jī)動(dòng)車的通行，交通秩序混亂，安全性差并且路口通行能力下降，高峰時(shí)期嚴(yán)重?fù)矶隆?/p>

2.2 遞階方案設(shè)計(jì)

基于2路口距離為50 m左右，可以當(dāng)1個(gè)大交叉口處理，也可以當(dāng)2個(gè)交叉口處理，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行定性及定量分析，選擇最佳設(shè)計(jì)方案。

2.2.1 1 個(gè)大交叉口

即把錯(cuò)位口當(dāng)1個(gè)大交叉口處理。

1)渠化設(shè)計(jì)

①交叉口各方向左轉(zhuǎn)車輛較多，需要渠化一條專用左轉(zhuǎn)車道，將各個(gè)方向距離交叉口25～35 m處辟出一條專用左轉(zhuǎn)車道;②南進(jìn)口方向右轉(zhuǎn)交通量達(dá)500多輛，距離交叉口25～35 m處辟出一條專用右轉(zhuǎn)車道，且受信號(hào)燈控制;③由于交叉口面積較大，為規(guī)范行車軌跡，交叉口處施畫(huà)車道分割線;④東西進(jìn)口道方向車流比較大且路幅資源少，加設(shè)中央隔離欄，減少進(jìn)出交叉口車輛之間的相互干擾;⑤加設(shè)必要的標(biāo)志標(biāo)牌。具體空間渠化如圖3所示。

圖3 保岫西路與同仁街、保岫西路與杏花路渠化圖

2)相位相序及配時(shí)

①路口各個(gè)方向的左轉(zhuǎn)車流和直行車流較大，信號(hào)控制采用四相位控制;②為減少交叉口交叉沖突，且不致使下游交叉口擁堵嚴(yán)重，南進(jìn)口右轉(zhuǎn)車輛受控;③根據(jù)單點(diǎn)信號(hào)配時(shí)公式計(jì)算信號(hào)周期為120 s，根據(jù)車道流量比計(jì)算各個(gè)相位的有效綠燈時(shí)間;④香柱巷方向幾乎無(wú)車輛通行，可以忽略，結(jié)合圖3，進(jìn)口道車流編號(hào)如圖4所示，信號(hào)相位相序配時(shí)如表1所示。

圖4 錯(cuò)位口當(dāng)作1個(gè)大交叉口時(shí)進(jìn)口道車流編號(hào)

表1 錯(cuò)位口當(dāng)1個(gè)大交叉口時(shí)的相位相序配時(shí)

2.2.2 2 個(gè)交叉口

即把錯(cuò)位口當(dāng)作2個(gè)交叉口處理。

1)渠化設(shè)計(jì)

①保岫西路與同仁街路口加設(shè)信號(hào)燈;②基于2交叉口之間的距離較短，為減少交叉口沖突點(diǎn)及保障行車安全，保岫西路與杏花路路口加設(shè)東西向的中央隔離欄，且西進(jìn)口方向和北進(jìn)口方向禁止車輛左轉(zhuǎn);③南進(jìn)口方向右轉(zhuǎn)交通量達(dá)500多輛，距離交叉口25～35 m處辟出一條專用右轉(zhuǎn)車道，且受信號(hào)燈控制;④東西進(jìn)口方向交通量比較大且路幅資源少，加設(shè)中央隔離欄，減少進(jìn)出交叉口車輛之間的相互干擾;⑤加設(shè)必要的標(biāo)志標(biāo)牌。空間渠化如圖5所示。

圖5 保岫西路與同仁街、保岫西路與杏花路渠化圖

2)相位相序及配時(shí)

①2個(gè)路口間距約為50 m，2路口的信號(hào)控制采用同步協(xié)調(diào)信號(hào)聯(lián)動(dòng)控制方式，三相位控制;②為減少交叉口交叉沖突，且不致使下游交叉口擁堵嚴(yán)重，南進(jìn)口右轉(zhuǎn)車輛受控;③根據(jù)單點(diǎn)信號(hào)配時(shí)公式計(jì)算信號(hào)周期，選擇需要較大信號(hào)周期的交叉口公共周期為100 s，對(duì)關(guān)鍵車流7，8，12等設(shè)成搭接車流如圖6所示;④香柱巷方向幾乎無(wú)車輛通行，可以忽略，結(jié)合渠化圖5，進(jìn)口道車流編號(hào)如圖6所示。信號(hào)相位相序配時(shí)如表2所示。

圖6 錯(cuò)位口當(dāng)2個(gè)交叉口時(shí)進(jìn)口道車流編號(hào)

表2 錯(cuò)位口當(dāng)2個(gè)交叉口時(shí)的相位相序配時(shí)

2.3 仿真方案評(píng)價(jià)

通過(guò)TranModeler仿真軟件對(duì)錯(cuò)位路口現(xiàn)狀和上述2種方案進(jìn)行仿真，如圖7，8所示。對(duì)交叉口進(jìn)行時(shí)空優(yōu)化后，2個(gè)方案均明顯優(yōu)于錯(cuò)位路口現(xiàn)狀。

圖7 錯(cuò)位路口當(dāng)1個(gè)大交叉口時(shí)的3D仿真界面

圖8 錯(cuò)位路口當(dāng)2個(gè)交叉口時(shí)的3D仿真界面

以研究區(qū)域內(nèi)各個(gè)進(jìn)口道車輛平均延誤、平均停車次數(shù)及各個(gè)方向車輛平均排隊(duì)長(zhǎng)度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)果如表3所示。

①2種方案均優(yōu)于錯(cuò)位路口現(xiàn)狀，現(xiàn)行錯(cuò)位路口渠化不合理，且路口1無(wú)信號(hào)控制，高峰時(shí)期車輛沖突嚴(yán)重，交通秩序混亂，形成路段瓶頸，交通擁堵嚴(yán)重，致使錯(cuò)位口及保岫西路干道通行能力差。

②將錯(cuò)位口當(dāng)一個(gè)大交叉口處理時(shí)，采用四相位的信號(hào)控制，路口的行車秩序明顯改善，但周期時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，對(duì)向車輛等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，各方向排隊(duì)長(zhǎng)度和延誤均增多。

③將錯(cuò)位口當(dāng)2個(gè)交叉口處理時(shí)，路口2加設(shè)東西向的中央隔離欄如圖7所示，均采用三相位控制，且對(duì)錯(cuò)位口信號(hào)同步協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)控制，各個(gè)方向的排隊(duì)長(zhǎng)度和延誤較小?？紤]到路口2加設(shè)中央隔離欄會(huì)引起相關(guān)路口轉(zhuǎn)向流量的疊加，則相關(guān)路口根據(jù)需要適當(dāng)延長(zhǎng)其方向的綠燈時(shí)間。

④將錯(cuò)位路口當(dāng)2個(gè)交叉口分別考慮的方案優(yōu)于將錯(cuò)位路口當(dāng)1個(gè)大交叉口的方案，前者為最優(yōu)的時(shí)空一體化優(yōu)化方案。

表3 設(shè)計(jì)方案仿真評(píng)價(jià)

3 結(jié)論

以保山市隆陽(yáng)區(qū)的錯(cuò)位路口為實(shí)例，根據(jù)實(shí)際交通參數(shù)，對(duì)錯(cuò)位路口進(jìn)行協(xié)同渠化設(shè)計(jì)，且設(shè)計(jì)了與之匹配的信號(hào)聯(lián)動(dòng)控制方案?；赥ranModeler仿真結(jié)果表明，類似的交叉口即間距較短的錯(cuò)位路口，不能確定當(dāng)1個(gè)交叉口考慮還是當(dāng)2個(gè)交叉口考慮時(shí)，需要根據(jù)道路條件與交通條件，提出各種設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行定性定量分析后得出最優(yōu)方案。

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