馬曉旦　任恒愷　夏曉梅

摘要：為緩解城市道路信號交叉口的交通擁堵問題，分析研究城市道路信號交叉口綜合待行區(qū)的設(shè)置方法與交通控制方式。對綜合待行區(qū)的基本概念、設(shè)置與控制方法、通行能力計算與運行效率評價等方面進行較為全面地闡述，并且以綜合待行區(qū)的一般形式作為研究對象進行軟件仿真實驗，為進一步研究與其推廣應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。結(jié)果顯示，對于本文所研究的綜合待行區(qū)一般形式，綜合待行區(qū)的設(shè)置可以使綜合車均延誤縮短約一半，行車效率得到大幅度的提升。因此，在條件具備的交叉口進口道處合理地設(shè)置綜合待行區(qū)的控制策略，能夠充分利用道路時空資源、減小車輛通過交叉口的延誤、提升交叉口通行能力，對于緩解城市交通擁堵具有十分重要的推廣意義。

關(guān)鍵詞：交通工程；交通控制；綜合待行區(qū)；信號交叉口；通行能力

中圖分類號：S 773.6；U 491.5+1文獻標識碼：A文章編號：1001-005X（2015）01-0118-05

Study on the Setting of Integrated

Waiting Area at Signalized Intersection

Ma Xiaodan，Ren Hengkai，Xia Xiaomei

（Business School，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093）

Abstract：To alleviate the traffic congestion problem at signalized intersections，the setup method and traffic control theory of integrated waiting area are analyzed.The basic concept，setting and controlling method，capacity calculation and operation efficiency evaluation of integrated waiting area are expounded，then general format of integrated waiting area is simulated，which provides the theoretical foundation for further research and its application.Software simulation results which are based on the general format of integrated waiting area demonstrate that the setting of integrated waiting area can halve the comprehensive average delay and greatly improve the traffic efficiency.Consequently，the setting of integrated waiting area at appropriate intersections can make full use of road spacetime resources，improve the traffic capacity of intersection and reduce the traffic delay，which is of great significance to alleviating urban traffic congestion.

Keywords： transportation engineering；traffic control；integrated waiting area；signalized intersection；traffic capacity

收稿日期：2014-08-06

第一作者簡介：馬曉旦，碩士，副教授。研究方向：交通規(guī)劃，交通控制。Email：Usst_mxd@163.com

引文格式：馬曉旦，任恒愷，夏曉梅.信號交叉口綜合待行區(qū)的設(shè)置研究[J].森林工程，2015，31（1）：118-122.隨著小汽車保有量的日益增長，越來越多的城市道路出現(xiàn)了供不應(yīng)求的嚴峻局面，特別是在一些路網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點上，擁堵不堪的場面幾乎天天都在上演。近年來，交叉口左轉(zhuǎn)待行區(qū)[1-4]、直行待行區(qū)[5-6]以及路段可變車道[7-8]、潮汐車道[9-10]等交通控制措施不斷涌現(xiàn)，而綜合待行區(qū)[11-12]這種全新的交通控制方法也應(yīng)運而生。

相對其它交通控制措施而言，綜合待行區(qū)還是一個比較新的概念，在國內(nèi)的應(yīng)用尚處于起步階段。2010年，上海市閘北交警在天目路設(shè)立了全國首個綜合待行區(qū)，高峰時期有交警在現(xiàn)場進行人工控制；2011年，上海市共和新路臨汾路交叉口南進口設(shè)立了由可變信號燈組自動控制的綜合待行區(qū)；2013年在陜西省咸陽市的體育場十字與七廠十字兩處交叉口的所有進口道均采用了綜合待行區(qū)，并由信號燈自主控制；同年，廣東深圳南山區(qū)的多個交叉口開始試點排陣式交通控制技術(shù)，其本質(zhì)與綜合待行區(qū)一致，并且正在繼續(xù)地大力推廣之中。

圖1中，（a）為上海市天目路海寧路交叉口西進口設(shè)置的綜合待行區(qū)；（b）為陜西咸陽體育場十字設(shè)置的綜合待行區(qū)；（c）為上海市共和新路臨汾路交叉口南進口設(shè)置的綜合待行區(qū)；（d）為上海市共和新路臨汾路綜合待行區(qū)示意圖。

圖1綜合待行區(qū)設(shè)置實例

Fig.1 Setting instances of integrated waiting area

因此，本文主要對綜合待行區(qū)的基本概念、設(shè)置與控制方法等進行系統(tǒng)地研究，為其進一步的推廣應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

C=3600τ1hd×n×α+tg-ts-tf-t0ht×m×β。（1）

式中：T為信號周期（s），l為綜合待行區(qū)長度，m；hd為綜合待行區(qū)內(nèi)排隊車輛車頭間距，m/輛；n為綜合待行區(qū)車道數(shù)；α為綜合待行區(qū)內(nèi)可容納車輛數(shù)的折減系數(shù)；tg為每周期主信號綠燈時間，s；ts為主信號綠燈啟亮后預停車線內(nèi)車輛因等待待行區(qū)內(nèi)車輛先行通行而發(fā)生的綠燈損失時間，s；tf為待行區(qū)清空時間，s；t0為預停車線頭車起動并通過預停車線的時間，s；ht為車輛通過預停車線的車頭時距，s/輛；m為預停車線處該流向車道數(shù)，β為通行能力折減系數(shù)。

根據(jù)交通流波動理論，主停車線后的第一輛車啟動時產(chǎn)生的發(fā)車波以機動車暢行速度Vf向后續(xù)排隊車隊傳播，經(jīng)過式（1）中的ts傳至預停車線后第一輛車，此時該車啟動。因此，綠燈損失時間ts=lvf。

2.6運行效率評價

設(shè)置綜合待行區(qū)的交叉口運行效率評價可以參照一般交叉口的評價指標和方法，評價指標主要有流量、通行能力、飽和度、排隊長度、停車次數(shù)、延誤、服務(wù)水平等。將有、無設(shè)置綜合待行區(qū)的兩種情況下的各相關(guān)評價指標進行對比分析，即可獲知綜合待行區(qū)是否行之有效以及其運行效率變化的程度。

2.7配套設(shè)施

除了交叉口原有的主信號燈等交通控制與管理設(shè)施外，綜合待行區(qū)的配套設(shè)施還包括預信號控制燈組、相關(guān)道路標志和標線等。例如，待行區(qū)內(nèi)車道可采用白色鋸齒型標線，內(nèi)部可標注“綜合待行區(qū)”文字提醒；待行區(qū)內(nèi)合理位置設(shè)置龍門架分車道可變信號燈組對預停車線處車流進行控制；待行區(qū)上游布設(shè)多級指示標志，提醒駕駛員前方路口設(shè)置有綜合待行區(qū)。綜合待行區(qū)的配套設(shè)施應(yīng)因地制宜，在起到對綜合待行區(qū)車流進行有效控制的同時，確保相關(guān)路段與交叉口的運行安全與順暢。

3軟件仿真與效果評價

通過信號交叉口的交通流具有時變性與隨機性，通常難以運用經(jīng)驗模型或數(shù)學模型進行準確描述，本文采用交通仿真軟件VISSIM對前文所述一般形式的綜合待行區(qū)進行研究，利用計算機實時再現(xiàn)復雜交通條件下的車流運行特征，從而進行定量評價。

首先在仿真軟件中建立有、無綜合待行區(qū)的路段與交叉口模型，然后引入相應(yīng)的信號控制參數(shù)，對綜合待行區(qū)實施前后分別進行微觀仿真模擬，并根據(jù)仿真運行的統(tǒng)計數(shù)據(jù)對實施效果進行量化評價。

主、預信號配時方案見表1和表2。根據(jù)實驗模型中的待行區(qū)長度及車均速度等因素，考慮取待行區(qū)清空時間tf=6 s。

表1主信號配時方案s

Tab.1 Timing plan of main signalss

相序相位綠燈黃燈周期1南北向直行9332東西向直行3033南北向左轉(zhuǎn)4834東西向左轉(zhuǎn)183201

表2預信號配時方案（南進口）s

Tab.2 Timing plan of presignals（south approach）s

相序相位綠燈黃燈周期1直行10832左轉(zhuǎn)753201

直行與左轉(zhuǎn)車道高峰小時流量分別取1 600pcu/h和750pcu/h。有、無待行區(qū)的車均延誤對比如圖5～圖7所示。其中，圖6的綜合延誤指標d=d車q車+d車q車q車+q車，q為流量。

圖5直行方向車均延誤對比

Fig.5 Average delay comparison of the straight vehicles

圖6左轉(zhuǎn)方向車均延誤對比

Fig.6 Comparison of average delay for the leftturning vehicles

圖7直行、左轉(zhuǎn)方向綜合車均延誤對比

Fig.7 Comparison of comprehensive average

delay for the straight and leftturning vehicles

可以看出，有綜合待行區(qū)的車均延誤均低于無綜合待行區(qū)，而左轉(zhuǎn)方向車均延誤的降低程度要大于直行方向。由于軟件仿真具有一定的隨機性，因此需對隨機種子賦予不同的值進行多次仿真實驗。結(jié)果表明，對于本實驗所研究的綜合待行區(qū)一般形式，有綜合待行區(qū)的綜合車均延誤相比無綜合待行區(qū)縮短了約50%左右，行車效率得到了大幅度的提升。

仿真實驗結(jié)果表明，綜合待行區(qū)的設(shè)置不僅是簡單意義上車輛停車線的前移，而是較大限度地利用了交叉口進口道路的時空資源，使得更多的車輛提前聚集到交叉口前，在有限的時間內(nèi)極大地增加了相應(yīng)方向通過交叉口的機動車流量。因此，在條件具備的交叉口進口道處合理地設(shè)置綜合待行區(qū)的控制策略，能夠有效提升路段及交叉口的運行效率，對改善當前的交通狀況大有裨益。

4結(jié)束語

本文對綜合待行區(qū)的概念、應(yīng)用現(xiàn)狀、一般形式、待行區(qū)長度、設(shè)置條件、運行過程、信號控制方法、通行能力計算、運行效率評價、配套設(shè)施等進行了較為全面的闡述，并以一般形式為例進行了軟件仿真研究。結(jié)果顯示，設(shè)置綜合待行區(qū)能夠充分利用道路時空資源、減小車輛延誤、提升交叉口通行能力，對于緩解城市交通擁堵這一老大難問題，具有重要的推廣意義。

在設(shè)置綜合待行區(qū)前必須對相應(yīng)交叉口及路段的交通設(shè)施與運行情況做充分調(diào)查，研究實施綜合待行區(qū)的可行性，同時應(yīng)做好相關(guān)宣傳工作，提高駕駛員的知曉度，保障綜合待行區(qū)的實施效果與運行安全。除了本文研究的一般形式外，需要針對不同道路交通條件的交叉口，靈活設(shè)置綜合待行區(qū)，并采用適當?shù)男盘柵鋾r方案進行控制。例如，可在綜合待行區(qū)內(nèi)設(shè)置左轉(zhuǎn)或掉頭的專用相位；又如，對于多路交叉的大型路口，可以更具針對性地設(shè)置綜合待行區(qū)控制方案。

綜合待行區(qū)運行效率的高低，取決于待行區(qū)長度、道路幾何構(gòu)造、交通流量、信號控制等多種因素，綜合研究這些因素之間的關(guān)聯(lián)，將是很有價值的后續(xù)研究方向。

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[責任編輯：李洋]