周金，樊軍

(解放軍理工大學野戰(zhàn)工程學院，江蘇南京 210007)

城郊結合部丁字路口信號燈配時設置研究

周金，樊軍

(解放軍理工大學野戰(zhàn)工程學院，江蘇南京 210007)

隨著城市化建設進程的加快，城郊結合部丁字路口的信號燈設置問題日益突出。以南京市仙林大道與太陽城路交叉口為例，分析總結城郊結合部丁字路口的特性和存在問題，采用TRRL法計算丁字路口信號燈的設置周期與有效綠燈時間，將得到的配時方案與其原配時方案相比較，提出了突出進出城交通主方向，城郊結合部丁字路口信號燈設置的優(yōu)化配時方案。

城郊結合部;丁字路口;信號燈;TRRL

0 引言

隨著我國城鎮(zhèn)化建設的不斷推進，城市周邊地區(qū)發(fā)展增速，城郊之間的交通流量日趨增大。城郊結合部的各項配套設施及管理政策、措施迫切需要完善，城郊結合部的道路作為有效連接兩者的紐帶，其信號燈的設置問題更是一個需要充分考慮的問題。

城郊結合部位置的進出城道路常與環(huán)城路形成丁字形路口，這類隨著交通流量的不斷增大，常常形成擁堵，影響整個路網(wǎng)的有效進出。在道路不做調(diào)整的情況下，通過設置合理的路口信號燈，可以提高路口通行能力，使進出城車流更加順暢、高效。本文主要選取城郊結合部常見的丁字路口為研究對象，以南京市仙林大道和太陽城路交叉口為例，討論丁字路口信號燈配時設置的方法。

1 城郊結合部丁字路口特性調(diào)查與分析

1.1 調(diào)查及基本情況

本文所研究的交叉口位于南京市仙林大道與太陽城路的相交點，見圖1。該交叉口為T型，東西方向(仙林大道)為雙向6車道，南北方向(太陽城路)為雙向4車道，道路中間均有綠化隔離帶。

圖1 研究對象位置示意圖

經(jīng)現(xiàn)地短期交通調(diào)查，統(tǒng)計數(shù)據(jù)如圖2和圖3所示。

圖2 當量交通量折線圖(2014)

圖3 年當量交通量折線圖(2013)

對比以后發(fā)現(xiàn)六個行車方向可以分為兩個數(shù)量級，左轉出仙林大道(進城方向)和右轉入仙林大道(出城方向)車流量為第一數(shù)量級，其他行車方向為第二數(shù)量級，這主要是因為該交叉口位于寧洛高速、滬蓉高速馬群樞紐西側，是市中各區(qū)到仙林方向的重要樞紐，車輛去往仙林方向要從該處右轉入仙林大道，從仙林方向到市區(qū)需要左轉出仙林大道進入太陽城路。

2014年各個行車方向的車流量較2013年都有所增長，最小增長率為4.2%(仙林大道西向直行)，最大增長率為29.0%(仙林大道東向直行)，這說明該道路的交通量及道路使用率在逐漸增大; 2014年各行車方向不同時段的車輛數(shù)變化幅度比2013年大。

1.2 信號燈分析

調(diào)查路口為四相位的丁字交叉路口，是城郊結合部較常采用的，信號相位如圖4所示。該路口的放行順序為:東西直行(同時北向右轉)，東向右轉西向左轉西向直行(同時北向右轉)，東向右轉北向左轉(同時北向右轉)。具體配時如圖5所示。

圖4 交叉口相位圖(圖中左-西、右-東、下-南)

圖5 現(xiàn)有信號燈配置時間圖(單位:s)

南向東為出城(至仙林)方向，路口燈一直長綠，在全信號周期都可通行;其次為西向南為70秒。

1.3 路口交通特性及問題

根據(jù)交通調(diào)查發(fā)現(xiàn)，城郊結合部隨著城市的發(fā)展，交通增長較快，迫切需要完善優(yōu)化其交通運營;城郊結合部往往是主城與周邊的集散關鍵節(jié)點，周邊房價較主城低，以居住為主，上班在主城區(qū)，因此，出行活動主要集中在上下班時間，交通工具以小型車和非機動車為主，駕駛年齡段主要為青年。

城郊結合部的連接形式一般為丁字路口;聯(lián)結各個交通樞紐如繞城高速、城市快速路等，同時具有城市道路和郊區(qū)道路的一般特性;

交通組成以小客車為主，中客、小貨次之，大貨車和大客車較少;交通量在方向上有明顯的側重性，以進城和出城方向為主要的交通流向，主方向和次方向的交通量差異較大;交通量在時間上的變化存在高峰期，主要表現(xiàn)在上下班時間會大大增加，但是變化的幅度一般沒有城市交通大。

信號燈的時間配置考慮車流的主要方向不足，增加了車輛的停車與延誤，導致了運行成本的浪費;由于所在區(qū)域往往離市中心較遠，各項配套設施和管理政策、措施并不完善，如調(diào)查的丁字路口沒有設置非機動車的指示燈等。

2 丁字路口信號燈配置模型

用以下公式[1]進行計算交叉口直行車道的通行能力。

式中: Cs——1條直行車道的通行能力，pcu/h;

Tc—— 信號周期，s;

tg—— 對應相位的綠燈時間，s;

t1—— 綠燈亮后，第一輛車啟動，通過停車線的時間(s)，可采用2.3 s;

t2——直行或右轉車輛通過停車線的平均時間(s/pcu)，小型車組成的車隊，取2.5 s，大型車組成的車隊，取3.5 s，混和車組成的車隊，按表1選用。

φ——折減系數(shù)，可用0.9。

表1 混合車隊ti取值

求得東進口的一條直行車道通行能力為684 pcu/h>137 pcu/h(即2條直行車道中的1條車道通行能力大于1/2小時即半小時交通量)，西進口的一條直行車道的通行能力為344 pcu/h>161 pcu/h(即2條直行車道中的1條車道通行能力大于1/2小時即半小時交通量)。太陽城路進口只有專左與專右車道，為丁字口次要道路，按照規(guī)范，該進口通行能力等效于1條直行車道的通行能力。根據(jù)加權平均，1條直行車道的通行能力為1 100 pcu/h。

計算交叉口專左車道通行能力:

式中: CsL——專左車道通行能力;

β'1—— 專左車道左轉車占本進口車輛的比例。

計算得417(pcu/h)，小于467×2=934(pcu/h)。計算交叉口專右車道通行能力為344(pcu/h)。

采用TRRL法(由F.V.Webster和B.M.Cobbe在1958年創(chuàng)立，以車輛平均延誤最小為目標的信號配時模型及計算方法，也叫Webster法)為依據(jù)，計算丁字路口信號燈的設置周期與有效綠燈時間。其基本出發(fā)點是:車輛通過交叉口時，以其受阻延誤時間作為唯一的衡量指標，然后對信號配時方案進行優(yōu)化計算。

根據(jù)Webster的研究結果[2]，對于飽和流量影響大的因素是車道寬度。不同車道所對應的飽和流量建議值，計算得出車道飽和流量為1892pcu/h。

根據(jù)實際調(diào)查數(shù)據(jù)，設計各相位車道流量比的組合情況見表2和表3所示:

表2 不同流量比下車道的交通流量

表3 各相位車道流量比

根據(jù)公式[3]:

式中:l——起動損失時間，等于前損失時間和后損失時間之和(s);

I——綠燈間隔時間或交叉口清零時間(s);

A——黃燈時間(s)。

計算得信號總損失時間為16 s，流量比總和為0.8，最佳信號周期時長為100 s，總有效綠燈時間為84 s，各相位有效綠燈時間為第一相位與第三相位都為17 s，第二相位25 s，第四相位8 s。計算所得的信號燈最佳周期表如圖6所示。

圖6 計算所得信號燈最佳周期表(單位:s)

與之前的信號燈配置時間相比，該信號燈的配置解決了該丁字路口存在的大部分問題，主要有以下幾個方面:

(1)將周期長調(diào)整為100 s，相比于原來的95 s有所增長，調(diào)整幅度不大，但為后續(xù)的交通流量增加提供了余地，適用時間更久;

(2)確定了車流量的主次方向，顯著地解決了原配置時間下從仙林大道左轉進入太陽城路的車輛擁堵問題，大大縮短行車延誤，節(jié)約了行車成本;

(3)與原方案相比，新的信號燈配置時間對主次方向的信號配時進行優(yōu)化，紅綠燈的時間分配更加合理，保障了各相位順利通行;

(4)該模型考慮城郊結合部的出行特征，確定了主要的交通流向為進城和出城方向，充分利用丁字路口的特性，比原模型更好地適用于實際情況。

3 結論

本文用國內(nèi)外常采用的TRRL算法對仙林大道和太陽城路的丁字路口進行了分析研究，得到了優(yōu)化以后的的信號燈最佳周期表，與原紅綠燈周期表相比解決了大部分問題，具有顯著的優(yōu)勢，可以為解決城郊結合部丁字路口信號燈的設置問題提供參考。

[1] 閆瑞雪. 信號燈最佳周期的確定方法及其仿真研究[D].哈爾濱:東北林業(yè)大學碩士學位論文.2010

[2] 蒲文靜，龍亮，楊曉光. 停車標志交叉口交通信號燈設置依據(jù)研究[J].城市交通.2004(3):7-9.

[3] 過秀成. 道路交通運行分析基礎[M].南京:東南大學出版社. 2010.

U126

文章編號:1009-7716(2015)11-0037-03

2015-07-01

周金(1991-)，女，浙江諸暨人，碩士生，主要從事橋梁結構分析與設計研究。