廣州市公用事業(yè)規(guī)劃設計院 廣州 510230

摘要：在城市道路交通服務體系中，涉及到機動車、行人、非機動車等諸多交通服務對象。而道路交叉口是諸多服務對象的交織點，所以交叉口設計是市政道路設計過程中非常重要的環(huán)節(jié)。城市道路交叉口因為考慮到行人過街的安全性，一般采用信號控制交叉口形式。在相關設計規(guī)范中也規(guī)定，根據(jù)道路等級的不同，交叉口設計時應或宜進行交叉口服務水平分析。但目前在我國的還沒有統(tǒng)一交叉口服務水平的評價方法，設計人員在交叉口設計時很難科學地進行分析研究。本文通從實際應用的角度，探討城市道路信號控制交叉口服務水平分析方法。

關鍵詞：城市道路；交叉口設計；服務水平分析

1.交叉口服務水平評價的應用

城市道路一般位于城市建成區(qū)內(nèi)，與公路的最大區(qū)別是除了具有交通功能外，還要承擔行人、非機動車、商業(yè)、市政配套設施等功能。在進行城市道路設計時，交叉口是諸多交通流的沖突點，其設計的合理性直接影響到建成后的使用效率。為此，在《城市道路工程設計規(guī)范》（CJJ37-2012）中明確規(guī)定：主干路的路段和與主干路、次干路相交的平面交叉口，應進行通行能力和服務水平分析。并規(guī)定新建道路應按三級服務水平進行設計，信號交叉口服務水平分級見表格1 信號交叉口服務水平表。

表格1 信號交叉口服務水平表

服務水平

指標一級二級三級四級

控制延誤（s/veh）<3030～5050～60>60

負荷度<0.606～0.80.8～0.9>0.9

排隊長度m<3030～8080～100>100

按照規(guī)范要求，信號交叉口服務水平應從控制延誤、負荷度、排隊長度這三個指標進行分析評價。但規(guī)范中未出相應指標的評價方法，在條文說明4.3.1條解釋關于其他等級道路通行能力和服務水平的分析、評價，由于目前國內(nèi)尚未有成熟的研究成果，規(guī)范只提出了設計要求，未給出具體的分析方法和內(nèi)容，可參閱美國《道路通行能力手冊》中的相關內(nèi)容。同時在4.3.3 條說明：信號交叉口服務水平是根據(jù)車輛在信號交叉口受阻情況確定的，一般情況下采用控制延誤作為服務水平分級標準。控制延誤包括由于信號燈引起的停車延誤以及車輛停止和起動經(jīng)歷的減、加速延誤。根據(jù)實際調查內(nèi)容的不同，也可選擇采用交通負荷系數(shù)和排隊長度進行分級，使用時可根據(jù)情況靈活選擇合理適用的指標。

這三條指標可單獨使用也可綜合來評價交叉口服務水平。由于這些指標并沒有權威的倫理作為支撐，各自都有很多研究成果。在設計階段，從適用性以及實用性出發(fā)，本論文介紹幾種適于設計階段交叉口服務水平評價方法。

2.交叉口服務水平分析方法

2.1延誤控制

信號交叉口的服務水平用平均延誤來衡量的，各級服務水平的劃分標準是15mins分析時段內(nèi)每輛車平均延誤。延誤包括對車道組、引道和整個交叉口的延誤水平，用于服務水平分級的延誤指的是對整個交叉口而言的平均延誤。影響信號交叉口延誤的因素相當復雜，與許多變量有關，包括相關車道組的飽和度，引道交通流受協(xié)調控制的影響，信號的周期長度、綠信比等。

交叉口的延誤從理論上可以根據(jù)交叉口每一流向的飽和流率、交通流量和每股車流的綠燈時間分配進行計算。可歸納為兩個原因造成：一是交通延誤：由交叉口內(nèi)各種交通流的相互影響引起的延誤；一是幾何延誤：由車輛的轉向、加速和減速過程引起。因此，常用的延誤公式有兩項構成：交通延誤d1和幾何延誤d2。其計算如公式1。

di=d1+d2 公式 1

其中，di—車道組中每輛車平均延誤，s/veh；

d1——交通延誤，s/veh；

d2——幾何延誤，s/veh。

（1）交通延誤d1

交通延誤是假定交通流為穩(wěn)定的，車輛均勻到達并沒有初始排隊的情況下車輛經(jīng)歷的平均延誤。其計算公式如公式2。

公式2

其中，Tc—信號周期的長度，s；

Tg—信號綠燈的時間，s；

—第i車道組的飽和度。

（2）幾何延誤d2

通過對獨立的平面信號交叉口延誤的研究，在考慮我國信號配時、通行能力和車輛到達特性影響的基礎上，可以按公式3進行幾何延誤計算。

當車道組i交通流處于非飽和狀態(tài)時：

公式3

其中：Qi—車道組i的高峰小時流量，veh/h；

Qs—車道組i的飽和小時流量，veh/h；

當車道組i交通流處于飽和狀態(tài)時：

公式4

其中：cj—車道組i的通行能力，等于實際飽和流率Qsi和該車道組的綠信比gi/C的乘積，ci=Qsi（Tg/Tc）；

Ta—分析時間段，h，通常取15mins；

γ—

Xi—

（3）引道延誤計算方法

引道在此的定義為某方向進入交叉口的全部車道的集合，一個十字交叉的路口通?？煞譃锳、B、C、D四個引道。可按下式計算各引道的延誤。

公式5

其中，dA—引道A的平均延誤，s/veh；

di—車道組i的平均延誤，s/veh；

Qi—車道組i的高峰小時流量，veh/h。

（4）交叉口延誤計算方法

可按公式6計算整個交叉口的平均延誤。

公式6

其中，d—整個交叉口每輛車的平均延誤，s/veh；

dA—引道A的平均延誤，s/veh；

QA—引道A的高峰小時流量，veh/h。

（5）交叉口延誤控制計算步驟

1）按照公式2計算各引道中所有車道組的交通延誤d1；

2）按照公式3計算各車道組的幾何延誤d2；

3）按照公式1計算各引道中各個車道組的平均延誤di；

4）按照式公式5計算各引道的平均延誤dA；

5）按照式公式6計算信號交叉口的平均延誤d；

6）根據(jù)信號交叉口平均延誤d，對比表格1中的服務水平分級標準，確定該信號交叉口的服務水平。

2.2負荷度

負荷度又稱飽和度，在道路通行能力分析中是非常常見的指標，但交叉口飽和度有別于普通路段，交叉口飽和度可定義為交叉口各機動車進口道的負荷系數(shù)加權值，計算如公式7。

公式7

其中：X—整個交叉口的飽和度；

n—交叉口的機動車進口道數(shù)量；

qi—第i機動車進口道的飽和度Vi/Ci，其中Vi為第i機動車進口道的交通量，Ci為第i機動車進口道的通行能力。