Alexander T. Fashakin, 喬楓, 孫昊琛, 王兆艷

(沈陽(yáng)建筑大學(xué)，沈陽(yáng) 110168)

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

交叉口在城市道路中極為重要，它將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個(gè)方向的道路連接起來(lái)。如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)或改進(jìn)，這些交叉口可能成為導(dǎo)致車輛延誤、交通事故和環(huán)境污染的重要因素[1]。本文提出的兩種交叉口的設(shè)計(jì)方案，對(duì)將來(lái)交通狀況的改善及無(wú)人駕駛車輛的投入使用有很大的促進(jìn)作用[1]。

1.1 交通信號(hào)的消除

根據(jù)Anthony Down的說(shuō)法，如果不強(qiáng)制要求車流在有限的道路上排隊(duì)等候，大多數(shù)道路沒(méi)有足夠的能力來(lái)處理高峰時(shí)段的車流負(fù)荷。因此，交叉口的擁堵可以定義為交叉口排隊(duì)等候的現(xiàn)象[2]。

研究表明，在底特律市中心，至少有20個(gè)交通信號(hào)燈可以移除。Shrader和Hummer對(duì)此進(jìn)行了更為深入地研究，在全市范圍內(nèi)對(duì)100個(gè)交通信號(hào)燈進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其中21個(gè)信號(hào)燈可以替換為干路雙向優(yōu)先標(biāo)志，24個(gè)信號(hào)燈可以用四向停車標(biāo)志替換。替換后，沒(méi)有對(duì)交通流產(chǎn)生任何負(fù)面影響。以此為依據(jù)，Shrader和Hummer對(duì)底特律所有可能移除的1 021個(gè)信號(hào)燈進(jìn)行研究，認(rèn)為底特律可以移除460個(gè)信號(hào)燈，占全市總信號(hào)燈數(shù)的30%。該研究還表明，通過(guò)移除這些不必要的信號(hào)燈，可以有效降低運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本[3]。

1.2 交叉口設(shè)計(jì)

Savage將密歇根州的一條雙向五車道的左轉(zhuǎn)車道替換為中央分隔帶U型掉頭 (Median U-Turn, MUT) 交叉口，結(jié)果發(fā)現(xiàn)交叉口通行能力增加了20%～50%[4]。Stover的另一項(xiàng)研究計(jì)算了由兩條六車道道路十字交叉所組成的交叉口的臨界車道容積，并使用得到的車道容積，分析了將左轉(zhuǎn)車道改為右轉(zhuǎn)車道的影響。與單左轉(zhuǎn)車道相比，雙左轉(zhuǎn)車道使得臨界車道容積減少了12%，但仍需要多相位的交通信號(hào)控制。MUT交叉口減少了17%的臨界車道容積[5]。

Bared和Kaiser使用CORSIM研究了一個(gè)有信號(hào)控制的典型雙向四車道MUT交叉口的運(yùn)行效益[6]。交叉口允許左轉(zhuǎn)，因此，控制信號(hào)由3個(gè)信號(hào)相位組成。同時(shí)，主路的最外側(cè)設(shè)置右轉(zhuǎn)專用道。研究中使用的這兩個(gè)特征與在密歇根州采用的典型MUT交叉口是不同的。仿真中的交叉口車輛流入率的范圍是2 000～7 000 vph。該研究的主要發(fā)現(xiàn)如下：

(1) 與傳統(tǒng)交叉口相比，當(dāng)交叉口車輛流入率大于6 000 vph，其中有10%～20%的左轉(zhuǎn)車輛時(shí)，MUT交叉口節(jié)省了大量的通行時(shí)間。

(2) 采用MUT交叉口可以有效地減少路網(wǎng)車輛的平均停車次數(shù)。當(dāng)左轉(zhuǎn)車輛占比為10%時(shí)，平均停車次數(shù)減少了20%～40%；當(dāng)左轉(zhuǎn)車輛占比為20%且交通流量到達(dá)4 500 vph時(shí)，平均停車率明顯降低。

(3) 建議在交叉路口設(shè)置右轉(zhuǎn)專用道，提高交通運(yùn)行效率。

Topp和Hummer分別在干道和次干道上設(shè)置MUT交叉口，然后使用CORSIM進(jìn)行對(duì)比分析。其中，干道的左轉(zhuǎn)車輛流率為100～400 vph，直行車輛流率為1 000～2 000 vph；次干道的左轉(zhuǎn)車輛流率為50～200 vph，直行車輛流率為500～1 000 vph。并在有需要信號(hào)控制的MUT交叉口設(shè)置信號(hào)燈[7]。結(jié)果表明，與MUT設(shè)置在主干道上相比，大多數(shù)情況下，在次干道上設(shè)置MUT交叉口可以有效地減少停車率、行程時(shí)間和延誤。提供左轉(zhuǎn)相位的準(zhǔn)則如下：

1) 基于車流量

在高峰時(shí)段的四車道上，左轉(zhuǎn)車輛數(shù)與對(duì)向車輛數(shù)的乘積大于100 000，或在高峰時(shí)段的雙車道上，乘積大于50 000時(shí)，提供左轉(zhuǎn)相位。

左轉(zhuǎn)車輛高峰流率大于90 vph，或道路的直行車輛時(shí)速超過(guò)72 km/h，且左轉(zhuǎn)車輛高峰流率大于50 vph時(shí)，提供左轉(zhuǎn)相位。

在定時(shí)信號(hào)控制交叉口的高峰時(shí)段，綠燈結(jié)束時(shí)每周期每進(jìn)口道的車輛數(shù)大2時(shí)，提供左轉(zhuǎn)相位。

2) 基于延誤

在高峰時(shí)段，如果每信號(hào)周期至少兩次左轉(zhuǎn)，且左轉(zhuǎn)車輛的平均延誤大于35秒，關(guān)鍵進(jìn)口道左轉(zhuǎn)車輛的小時(shí)車輛延誤大于 2.0 vph時(shí)，提供左轉(zhuǎn)相位。

3) 基于碰撞實(shí)驗(yàn)

對(duì)于一個(gè)進(jìn)口道而言，左轉(zhuǎn)碰撞數(shù)大于等于4次每年或6次每?jī)赡陼r(shí)，提供左轉(zhuǎn)相位。

對(duì)于所有進(jìn)口道而言，左轉(zhuǎn)碰撞數(shù)大于等于6次每年或10次每?jī)赡陼r(shí)，提供左轉(zhuǎn)相位。

上述標(biāo)準(zhǔn)不僅適用于確定是否在傳統(tǒng)信號(hào)控制交叉口處設(shè)置左轉(zhuǎn)相位，而且也適用于確定是否在MUT交叉口設(shè)置左轉(zhuǎn)相位[7]。

2 研究目標(biāo)

對(duì)交叉路口進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，可以有效地減少交叉口的行車延誤，并提高交叉口的通行能力。因此，交叉口的設(shè)計(jì)需要采用客觀的方法得出緩解交叉口擁堵和延誤的解決方案[8]。

本文將MUT和蝴蝶結(jié)型交叉口(Restricted Crossing U-Turn intersection, RCUT)與傳統(tǒng)交叉口的性能進(jìn)行對(duì)比分析，并以此為依據(jù)，對(duì)限制或降低傳統(tǒng)交叉口交通信號(hào)控制需求的可行性進(jìn)行評(píng)估，最后利用VISSIM進(jìn)行仿真研究。

本文提出了一種改進(jìn)的MUT和RCUT交叉口設(shè)計(jì)方法，與傳統(tǒng)交叉口通行能力進(jìn)行比較。并對(duì)通過(guò)將左轉(zhuǎn)車道改為右轉(zhuǎn)車道，以及在交叉口設(shè)置停止標(biāo)志來(lái)限制或降低傳統(tǒng)交叉口交通信號(hào)控制的需求進(jìn)行了可行性調(diào)查研究。

3 問(wèn)題分析和交叉口設(shè)計(jì)

交叉口存在潛在沖突，其安全性一直是研究的主要內(nèi)容。包括日均車流量、視距、交叉口幾何形狀、路肩寬等交通環(huán)境因素在內(nèi)的諸多參數(shù)，都會(huì)對(duì)交叉口的碰撞發(fā)生率產(chǎn)生一定的影響。

在交通控制策略方面的改進(jìn)大多是對(duì)交通控制信號(hào)進(jìn)行配時(shí)優(yōu)化。以往的交通信號(hào)配時(shí)優(yōu)化一般是基于歷史交通數(shù)據(jù)，針對(duì)一天中的特定時(shí)間提出最優(yōu)的信號(hào)固定配時(shí)方案。然而，現(xiàn)在可以通過(guò)感應(yīng)控制或?qū)崟r(shí)控制的策略，利用實(shí)時(shí)的交通數(shù)據(jù)確定最佳的配時(shí)方案[9]。

很多時(shí)候，實(shí)際交通量會(huì)超過(guò)交叉口的設(shè)計(jì)通行能力，使得信號(hào)控制策略的作用不能充分發(fā)揮。針對(duì)這類問(wèn)題，增加車道數(shù)不失為一種解決方案，通過(guò)增加車道數(shù)來(lái)提高交叉口的設(shè)計(jì)通行能力。然而，增加車道數(shù)只能暫時(shí)緩解交通壓力，且由于占地面積和建設(shè)資金等諸多限制因素的存在，不可能無(wú)休止地?cái)U(kuò)建道路，因此，這種方法并不具有可持續(xù)性。

鑒于日益增長(zhǎng)的交通需求和傳統(tǒng)解決方案的無(wú)效性，許多國(guó)家一直在考慮將交叉口的替換設(shè)計(jì)作為解決方案。環(huán)形交叉口是20世紀(jì)60年代用來(lái)解決英國(guó)交通安全和效率問(wèn)題的早期交叉口替換設(shè)計(jì)方案之一。

目前，環(huán)島已在國(guó)際上得到了廣泛的應(yīng)用，被認(rèn)為是一種可以有效改善交叉口性能的解決方案，其優(yōu)點(diǎn)包括降低嚴(yán)重碰撞率、提高通行能力和改善交通流量等[10]。

其他的創(chuàng)新型交叉口設(shè)計(jì)也被證明可以改善傳統(tǒng)交叉口的運(yùn)行和安全性能，這些設(shè)計(jì)主要包括主交叉口的左轉(zhuǎn)車道改道和禁止左轉(zhuǎn)等。

在中國(guó)采用這種MUT和RCUT方法解決交叉路口通行能力和提高其安全性的設(shè)計(jì)研究工作較少。從21世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)學(xué)者開始借鑒西方在平面交通中采用的技術(shù)，研究交叉路口遠(yuǎn)引掉頭技術(shù)[11-14]。

近年來(lái)，隨著交通狀況的惡化，以及適應(yīng)無(wú)人駕駛汽車發(fā)展研究，在這方面的研究越來(lái)越多[15]。

3.1 交通信號(hào)

傳統(tǒng)交叉口的左轉(zhuǎn)車輛在十字路口處等待左轉(zhuǎn)，這將會(huì)導(dǎo)致交叉口產(chǎn)生延誤和擁堵。交通信號(hào)的使用有助于組織交通系統(tǒng)中的不同對(duì)象，如行人、車輛等。盡管取得了一定程度的成功，但信號(hào)燈的使用也成為交叉口部分問(wèn)題產(chǎn)生的根源[16]。所面臨的一些問(wèn)題有[17]：

(1) 交通設(shè)施的安裝與維護(hù)成本；

(2) 延誤/等待時(shí)間；

(3) 交通流通行能力；

(4) 環(huán)境排放；

(5) 路怒行為/車輛碰撞。

在交通流量較低或非高峰時(shí)段，交通信號(hào)可以使車輛減速并在路口停車等待，而在其他路口則很少或沒(méi)有車輛。直覺(jué)上，這樣可以改善整體的交通安全，也許是因?yàn)樵跊](méi)有交通信號(hào)的情況下，包括駕駛員在內(nèi)的每個(gè)交通參與者在過(guò)這種路口時(shí)都更加小心謹(jǐn)慎。

設(shè)置過(guò)多的交通指示牌會(huì)讓駕駛員將視線從道路上移開，降低了交叉口的安全性能。當(dāng)所有的駕駛員時(shí)刻保持警惕時(shí)，整個(gè)交通流的運(yùn)行會(huì)更加的順暢。而此時(shí)，傳統(tǒng)交叉口中出現(xiàn)的停車和路怒現(xiàn)象也會(huì)幾乎消失。

3.2 沖突區(qū)域

當(dāng)我們對(duì)交叉口的安全性能進(jìn)行評(píng)估時(shí)，需要引入沖突點(diǎn)這一概念。傳統(tǒng)交叉口對(duì)行人和車輛均存在沖突點(diǎn)。傳統(tǒng)交叉口中有32個(gè)沖突點(diǎn)，如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)交叉路口、MUT和RCUT的沖突點(diǎn)分布

諸多研究分析了沖突點(diǎn)對(duì)不同類型交叉口的碰撞率的影響。促使人們需要設(shè)計(jì)更多的交叉口類型來(lái)減少交叉口車輛左轉(zhuǎn)行為的發(fā)生，因此，應(yīng)減少傳統(tǒng)交叉口的沖突點(diǎn)數(shù)量。

左轉(zhuǎn)沖突的減少是通過(guò)交叉口幾何設(shè)計(jì)，改變左轉(zhuǎn)車流發(fā)生的方式，從而簡(jiǎn)化決策以及最小化碰撞發(fā)生的可能性。在文獻(xiàn)[18-19]中，有兩種非常有效的基于U型掉頭的設(shè)計(jì)方案，分別是MUT和RCUT。

雖然沖突點(diǎn)和車輛碰撞之間沒(méi)有明確的數(shù)學(xué)關(guān)系，但沖突點(diǎn)常被用來(lái)表示車輛碰撞，尤其是比較不同形式的交叉口時(shí)。與傳統(tǒng)交叉口相比，RCUT和MUT交叉口的車輛沖突點(diǎn)明顯減少[20]。

研究人員通過(guò)優(yōu)化信號(hào)配時(shí)和擴(kuò)建道路，尋找改善這些因素的方法。近年來(lái)，諸多學(xué)者在研究移除某些交叉口信號(hào)燈的使用的可能性。

3.3 備選交叉路口

MUT和RCUT交叉口被認(rèn)為是一種可以改善交通流量，減少行車延誤時(shí)間的有效方法，如圖2、圖3所示。這種設(shè)計(jì)方法避免了交叉口內(nèi)的車輛左轉(zhuǎn)行為，當(dāng)車輛需要從支路左轉(zhuǎn)進(jìn)入主路時(shí)，支路上的司機(jī)在交叉口向右轉(zhuǎn)到主路，然后在主路的某一特定位置掉頭，從而實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)的需求。

圖2 MUT交叉口的車輛運(yùn)動(dòng)

圖3 RCUT交叉口的車輛運(yùn)動(dòng)

這兩種交叉口設(shè)計(jì)，對(duì)于主干道車道數(shù)較多而支路的車流量低的交叉口是很有效的。

北非、中東和印度次大陸等地的城市主干道，RCUT交叉口設(shè)計(jì)已經(jīng)使用多年。這些交叉口即使交通流量非常大，也沒(méi)有交通信號(hào)燈的使用。在這些地區(qū)，這種設(shè)計(jì)提供了充足的交通通行能力，減少了交叉口的沖突和延誤。RCUT交叉口是由美國(guó)的Richard Kramer首先提出的，而后在馬里蘭州和北卡羅萊納州分別進(jìn)行獨(dú)立的開發(fā)研究。Kramer在20世紀(jì)80年代中期提出了關(guān)于郊區(qū)干道阻塞的觀點(diǎn)，并列出一套基本原則，定義了一種理想的郊區(qū)干道模型來(lái)克服交通阻塞，通過(guò)一種被稱為“超級(jí)街道”的設(shè)計(jì)方案，表明他所提出的理想郊區(qū)干道模型。

這種街道設(shè)計(jì)的核心特點(diǎn)包括干道的雙向不間斷車輛運(yùn)行帶，以及干道的直行車輛在運(yùn)行中得到2/3～3/4的綠燈周期時(shí)間。Kramer一直對(duì)他所提出的概念進(jìn)行研究，他的這一研究幫助阿拉巴馬州在多森市界內(nèi)的美國(guó)231號(hào)高速公路上建設(shè)了RCUT交叉口。

4 研究方法

要解決因信號(hào)燈而引起的交通問(wèn)題，需要從其他角度進(jìn)行研究。本文考慮了兩種設(shè)計(jì)方案改善由信號(hào)燈引起的交通問(wèn)題。

本文從以下4點(diǎn)進(jìn)行分析：

(1) 3種交叉口的幾何構(gòu)造及其設(shè)計(jì)；

(2) 對(duì)每個(gè)交叉口進(jìn)行低流量到高流量的評(píng)估，以模擬非高峰和高峰情形；

(3) 增加左轉(zhuǎn)車流量，以便更好地分析交叉口的性能；

(4) 對(duì)比分析各交叉口的車輛延誤和靈敏度。

4.1 交叉口幾何形狀

為了保證對(duì)比分析的一致性，采用相類似的測(cè)量方法對(duì)交叉口進(jìn)行測(cè)量。十字交叉口包括4個(gè)進(jìn)口道，由主干道和次干道組成。

傳統(tǒng)交叉口主干道上有兩條直行車道、一條左轉(zhuǎn)車道和一條右轉(zhuǎn)車道；次干道上有直行車道、左轉(zhuǎn)車道和右轉(zhuǎn)車道各一條。車輛在交叉口的主干道和次干道均可左轉(zhuǎn)，但需要在路口停車等待，當(dāng)左轉(zhuǎn)信號(hào)為綠燈時(shí)，方可左轉(zhuǎn)。

MUT和RCUT交叉口的主路有著相同的幾何構(gòu)成，而支路的所有車輛均要求在交叉口處右轉(zhuǎn)，如圖4所示。

這種交叉口對(duì)左轉(zhuǎn)車道重新定向，支路上的司機(jī)在交叉口處右轉(zhuǎn)至主路，然后在掉頭交叉口處掉頭。為了確保車輛行駛的安全，需要設(shè)立停止標(biāo)志。主路車輛有較高的優(yōu)先級(jí)，因此當(dāng)主路無(wú)車時(shí)，支路車輛方可右轉(zhuǎn)進(jìn)入主路。這種交叉口的設(shè)計(jì)對(duì)主路有較多的車道數(shù)、且支路車輛不多的相交路段是很有益的[19]。

圖4 MUT交叉口設(shè)計(jì)

根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦高速公路管理局 (FHWA)對(duì)MUT和RCUT交叉口設(shè)計(jì)所提出的建議[19-20]，假定有以下規(guī)則：

(1) 在主路上設(shè)置港灣式右轉(zhuǎn)車道；

(2) 紅燈時(shí)允許右轉(zhuǎn)，且交叉口內(nèi)禁止左轉(zhuǎn)；

(3) 道路的中央隔離帶寬度為20 m；

(4) U型掉頭點(diǎn)與交叉口距離d為180 m；

(5) 主路限速72 km/h；

(6) 72 km/h主干道限速；

(7) 沒(méi)有巴士站；

(8) 設(shè)置50 m長(zhǎng)的港灣式左轉(zhuǎn)車道。

RCUT交叉口幾何設(shè)計(jì)是在主路上設(shè)置50 m的港灣式左轉(zhuǎn)車道，以便于主路車輛左轉(zhuǎn)至支路，如圖5所示。

圖5 RCUT交叉口設(shè)計(jì)

4.2 交通需求分析

為了分析不同交叉口的交通需求，假設(shè)了不同的交通流量。對(duì)每個(gè)交叉口在不同交通流量下的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)估，以達(dá)到對(duì)每種交叉口在不同高峰和非高峰流量情形下進(jìn)行性能評(píng)價(jià)的目的。

此外，調(diào)整左轉(zhuǎn)交通量以便更好地評(píng)估其對(duì)交叉口交通流量的影響。

為了更好的分析各交叉口的進(jìn)口道通行能力，分別采用1 000 vph、2 000 vph、3 000 vph、4 000 vph、5 000 vph和6 000 vph 6種小時(shí)車流量值進(jìn)行研究。采用15%的左轉(zhuǎn)占比表示交叉口的低左轉(zhuǎn)量，采用25%的左轉(zhuǎn)占比表示交叉口的高左轉(zhuǎn)量。

5 結(jié)果與討論

選擇延誤時(shí)間作為所有交叉口的測(cè)量指標(biāo)。 此外，使用不同的交通流量和左轉(zhuǎn)車輛占比進(jìn)行分析。最后，對(duì)延誤時(shí)間進(jìn)行靈敏度分析，選擇適應(yīng)每一種交通流情形的最佳交叉口替換方案。

5.1 沖突點(diǎn)

MUT和RCUT交叉口設(shè)計(jì)有效地減少和降低了交叉口沖突點(diǎn)的個(gè)數(shù)和風(fēng)險(xiǎn)。 如表1所示，傳統(tǒng)交叉口有32個(gè)沖突點(diǎn)，包括8個(gè)合并點(diǎn)，8個(gè)分離點(diǎn)和16個(gè)直行車輛沖突點(diǎn)。而在MUT和RCUT交叉口中分別只有12個(gè)和14個(gè)沖突點(diǎn)。

表1 傳統(tǒng)交叉口與MUT、RCUT交叉口的沖突點(diǎn)個(gè)數(shù)比較

5.2 交通流量分布

這3個(gè)交叉口均在VISSIM平臺(tái)上完成設(shè)計(jì)，并針對(duì)不同的交通環(huán)境進(jìn)行對(duì)比分析。采用3種交通流量情況：低流量(1 000～2 000 vph)，中等流量(3 000～4 000 vph)和高流量(5 000～6 000 vph)。

為了更準(zhǔn)確地分析3種交叉口的性能，對(duì)左轉(zhuǎn)車流量進(jìn)行調(diào)整。然后對(duì)比研究了所有交叉口的通行能力、行程時(shí)間和平均延誤。

5.3 延誤時(shí)間

對(duì)15%左轉(zhuǎn)占比和25%左轉(zhuǎn)占比兩種情形下的6種不同交通流量進(jìn)行對(duì)比分析。

當(dāng)左轉(zhuǎn)占比為15%，且交通流量為1 000 vph時(shí)，MUT交叉口相較于其他兩種交叉口有著更短的平均延誤時(shí)間，但隨著交通流量的增加，當(dāng)車流量達(dá)到5 000 vph甚至更大時(shí)，RCUT交叉口表現(xiàn)更佳。總體而言，MUT和RCUT交叉口在各種交通流量情形下的表現(xiàn)均優(yōu)于傳統(tǒng)交叉口，如表2所示。

對(duì)于15%左轉(zhuǎn)比例，在交通量為1 000 vph時(shí)，與其他交叉口相比，MUT交叉口平均延誤時(shí)間較短，而隨著交通流量的增加(尤其在大于等于5 000 vph)，RCUT則表現(xiàn)更佳更好的結(jié)果。如表2所示，MUT和RCUT在低流量和高流量情況下的表現(xiàn)都優(yōu)于傳統(tǒng)交叉口。

表2 所有交叉路口的平均車輛延誤時(shí)間為15%左轉(zhuǎn)比例

表3 所有交叉路口的平均車輛延誤時(shí)間為25%左轉(zhuǎn)比例

當(dāng)左轉(zhuǎn)彎占比較高時(shí)，在低流量(1 000～2 000 vph)情形下，MUT交叉口表現(xiàn)較好；而在中、高流量(大于2 000 vph)情形下，RCUT交叉口表現(xiàn)得更好，如圖6、圖7所示。

圖6 與15%左轉(zhuǎn)比例的所有交叉口的平均延遲時(shí)間比較

圖7 與25%左轉(zhuǎn)比例的所有交叉口的平均延遲時(shí)間比較

5.4 平均延誤時(shí)間的靈敏度分析

通過(guò)靈敏度分析，確定了適用于不同交通流等級(jí)的交叉口代替設(shè)計(jì)方案。靈敏度函數(shù)通常有兩種形式：解析函數(shù)和經(jīng)驗(yàn)函數(shù)。解析函數(shù)通常以偏導(dǎo)數(shù)的形式對(duì)有明確定義的系統(tǒng)進(jìn)行靈敏度分析，而經(jīng)驗(yàn)函數(shù)則是通過(guò)觀察因某些參數(shù)變化而導(dǎo)致的系統(tǒng)狀態(tài)的變化而得出參數(shù)的靈敏度，此方法常用于非模型化的系統(tǒng)[21]。

Steve Cherry對(duì)每個(gè)交叉口的平均延誤時(shí)間進(jìn)行了靈敏度分析，以比較每個(gè)路口的平均延誤時(shí)間。經(jīng)過(guò)分析，確定了在不同交通流量情形下，各種交通場(chǎng)景的一致性。為了比較各種交叉口的延誤時(shí)間，提出了對(duì)交通系統(tǒng)的延誤表現(xiàn)進(jìn)行百分制評(píng)分。例如，假設(shè)作為基準(zhǔn)值的最低平均延誤時(shí)間為6秒(記為100分)，那么當(dāng)實(shí)際平均延誤時(shí)間為10秒時(shí)，該交叉口的得分為(100×6/10)分，即60分，當(dāng)將所有情形下的交叉口得分求出后，得分最高的為最佳替換方案。

該方法適用于交叉口平均延誤的分析。然后，在不同的交叉口環(huán)境下，對(duì)不同的車輛流入流量，及不同流量下的不同左轉(zhuǎn)車流占比進(jìn)行比較。通過(guò)靈敏度分析可知，低流量時(shí)，MUT交叉口在不同左轉(zhuǎn)占比下均為最佳選擇；中、高流量時(shí)，因RCUT交叉口在不同左轉(zhuǎn)占比下均明顯地降低了交叉口平均延誤時(shí)間，所以RCUT為中、高流量時(shí)的最佳選擇。分析結(jié)果如圖8、圖9所示。

圖8 15% 左轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的敏感性分析

圖9 25%左轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的敏感性分析

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于交通流量低(1 000～2 000 vph)的交叉口，MUT交叉口表現(xiàn)得更好，可以替代傳統(tǒng)交叉口。而對(duì)于流量較高的交叉口(3 000～6 000 vph)，RCUT交叉口則會(huì)產(chǎn)生更好的效果，可以替代傳統(tǒng)交叉口。

這項(xiàng)研究在提高傳統(tǒng)交叉口的性能方面提供了指導(dǎo)方針。同時(shí)，也提供了替換信號(hào)燈的方案選擇方法。

在本次研究中存在一些限制，如無(wú)法通過(guò)獲得現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模型更真實(shí)地重現(xiàn)交通狀態(tài)。此外，交通數(shù)據(jù)是在假定條件下生成的，并不是基于現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估生成的。

未來(lái)，需要進(jìn)行安全性分析，以確定哪一種交叉口替換方案是最安全的，同時(shí)還應(yīng)考慮使用其他的交叉口性能評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)交叉口進(jìn)行評(píng)價(jià)。在可替換的交叉口設(shè)計(jì)中，要考慮更加合理的渠化設(shè)計(jì)，以確保車輛安全行駛。