王 力，張立立，張海波，李 敏，張玲玉，修偉杰

(北方工業(yè)大學(xué) 城市道路交通智能控制技術(shù)北京重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100144)

0 引言

北京城市道路交通的發(fā)展代表了我國城市交通領(lǐng)域的現(xiàn)狀，為緩解北京交通擁堵問題，從2016年起北京市交通委員會連續(xù)兩年發(fā)布《北京市緩解交通擁堵行動計(jì)劃》[1-2]，力求針對重點(diǎn)區(qū)域、突出問題，對癥下藥緩解交通擁堵.

同時(shí)配合公安部下發(fā)《城市道路交通信號燈配時(shí)智能化和交通標(biāo)志標(biāo)線標(biāo)準(zhǔn)化工作指導(dǎo)意見》[3]，即“交通標(biāo)志標(biāo)線規(guī)范化，信號配時(shí)智能化”的要求，通過浮動車數(shù)據(jù)分析，科學(xué)設(shè)置楊莊東街交通組織和信號配時(shí)，對其進(jìn)行綜合優(yōu)化和改造[4-10].

1 楊莊東街周邊整體情況

圖1所示為楊莊東街4個(gè)信號交叉口路段的道路結(jié)構(gòu)、道路渠化和周邊交通需求產(chǎn)生情況等. 從圖1中可以看出，該道路周邊聚集有大量生活社區(qū)，交通需求非常大.

圖1 楊莊東街道路渠化圖

表1 交通需求點(diǎn)

2 主要問題分析

2.1 行人過街問題

1)由于未采用行人過街信號燈和其他安全限制措施，多數(shù)情況下行人隨意穿越導(dǎo)致行人過街安全無法保證；

2)未實(shí)施其他措施方便行人過街，對楊莊東街南北向直行車輛的正常行駛影響較大，既降低車隊(duì)行駛速度又存在安全隱患.

2.2 機(jī)動車違章停車問題

楊莊東街兩側(cè)的非機(jī)動車道被機(jī)動車違章?？空加矛F(xiàn)象非常嚴(yán)重，不但影響非機(jī)動車正常行駛(非機(jī)動車經(jīng)常被迫進(jìn)入機(jī)動車道)，而且對南北方向行駛的直行車輛也造成很大影響.

2.3 交叉口車輛掉頭問題

晉元莊路口南北方向允許車輛掉頭，這對南北直行車輛行駛造成嚴(yán)重影響，不但會降低車速，還會降低交叉口的通行能力.

2.4 交叉口相位組織問題

1)由于不受信號燈控制，晉元莊路口東向北右轉(zhuǎn)車輛對南向北直行車輛影響非常嚴(yán)重，尤其是該方向公交車輛線路較多，影響更為嚴(yán)重；同時(shí)，原有相位采用南北直行和北向東左轉(zhuǎn)同時(shí)放行，雖然南向北直行施行早斷，再放行左轉(zhuǎn)，但在早晚高峰時(shí)對南向北直行的車輛影響也比較嚴(yán)重；

2)由于東向南左轉(zhuǎn)車輛較少，單獨(dú)放行時(shí)間損失較為嚴(yán)重.

2.5 交叉口車輛沖突等問題

楊莊路交叉口沒有信號燈控，各流向的交通流在該交叉口自由交織，西進(jìn)口的左轉(zhuǎn)、南進(jìn)口左轉(zhuǎn)與北進(jìn)口直行的沖突較為嚴(yán)重；同時(shí)西向北左轉(zhuǎn)車輛搶道現(xiàn)象嚴(yán)重，對南北直行車輛造成影響；由于西向南右轉(zhuǎn)方向行人步道較寬，北向南的非機(jī)動車需要繞行進(jìn)入機(jī)動車道，存在不安全因素.

2.6 公交車?？坑绊懫渌囕v問題

由于公交站采用路側(cè)式?？?，并且車道較窄，因此公交車停靠會對直行車輛造成影響.

2.7 配時(shí)方案問題

1) 蘋果園南路與楊莊東街交叉口：①原有配時(shí)方案中，階段2和階段3中間存在29 s各方向全紅時(shí)間，該時(shí)間被浪費(fèi)，同時(shí)會造成各方向車輛的累積；②由于南向西左轉(zhuǎn)車輛較多，因此第3階段的綠燈時(shí)間無法滿足需求.

2) 楊莊東街與晉元莊路交叉口：①原有配時(shí)方案中，未考慮晉元莊路東向北右轉(zhuǎn)對南向北直行車輛的影響，造成通行時(shí)間浪費(fèi)；②晉元莊路東向南左轉(zhuǎn)車輛相對較少，給予的綠燈時(shí)間過長，造成綠時(shí)浪費(fèi)較為嚴(yán)重.

3) 阜石路與楊莊東街交叉口：從阜石路匯入楊莊東街的車輛較多，且未同下游晉元莊路和蘋果園南路口形成協(xié)調(diào)控制，因此造成擁堵比較嚴(yán)重.

2.8 未進(jìn)行綠波協(xié)調(diào)

楊莊東街具有明前的潮汐現(xiàn)象，且交叉口間距較短、交通組織相似具備進(jìn)行綠波協(xié)調(diào)的條件，但是實(shí)際中并未實(shí)施.

3 綜合優(yōu)化改造方案

3.1 針對行人過街問題

1)對蘋果園南路口與晉元莊路口之間的行人過街，其信號燈放行時(shí)序與上游蘋果園南路口西向東直行相位相同，此時(shí)南北方向車輛因處于排隊(duì)狀態(tài)，因此行人過街安全性得到保證；同時(shí)，當(dāng)南北向車流獲得通行權(quán)，行人過街處于紅燈狀態(tài)，因此減緩了行人過街對直行車輛造成的影響.

2)對晉元莊路口與阜石路路口之間的行人過街，其信號燈放行時(shí)序與下游阜石路路口東西直行相位相同，此時(shí)南北方向車輛因處于排隊(duì)狀態(tài)，因此行人過街安全性得到保證；同時(shí)當(dāng)南北向車流獲得通行權(quán)，行人過街處于紅燈狀態(tài)，因此減緩了行人過街對直行車輛造成的影響.

3)對楊莊路口兩側(cè)行人過街，其信號燈放行時(shí)序與上游阜石路路口東西直行相位相同，此時(shí)南北方車輛因處于排隊(duì)狀態(tài)，因此行人過街安全性得到保證；同時(shí)當(dāng)南北向車流獲得通行權(quán)，行人過街處于紅燈狀態(tài)，因此減緩了行人過街對直行車輛造成的影響.

3.2 針對機(jī)動車違章停車問題

在楊莊東街非機(jī)動車道旁設(shè)立禁止泊車標(biāo)志，同時(shí)可增設(shè)違章停車視頻檢測.

3.3 針對交叉口車輛掉頭問題

將現(xiàn)有允許掉頭標(biāo)志更換為禁止掉頭標(biāo)志，引導(dǎo)掉頭車輛通過選擇其他路線到達(dá)目的地，降低對楊莊東街南北向直行車輛的影響. 由南向北方向掉頭車輛，引導(dǎo)路線.

圖2 繞行路線方案

3.4 針對交叉口相位組織問題

1) 將晉元莊路東向南左轉(zhuǎn)車道改為左右轉(zhuǎn)車道；

2) 設(shè)置東向北右轉(zhuǎn)信號燈，同時(shí)重新設(shè)計(jì)路口相位組合.

3.5 針對交叉口車輛沖突等問題

1) 增加隔離護(hù)欄，同時(shí)禁止西向北左轉(zhuǎn)車輛行駛，加裝禁止左轉(zhuǎn)標(biāo)志；

表2 協(xié)調(diào)控制配置表

2) 增加南向西方向引導(dǎo)線和左轉(zhuǎn)渠化標(biāo)志，引導(dǎo)公交車等左轉(zhuǎn)；

3) 取消北向東方向左轉(zhuǎn)；

4) 將楊莊路口上游丁字口設(shè)置成單行車道，引導(dǎo)車輛進(jìn)入阜石路；

5) 制定合理的繞行路線：楊莊路上左轉(zhuǎn)車輛的目的方向有2個(gè)，一個(gè)是進(jìn)入楊莊東街之后在楊莊東街與阜石路交叉口右轉(zhuǎn)進(jìn)入阜石路，另一個(gè)是進(jìn)入楊莊東街之后沿楊莊東街直行向北，對于這兩種行車目的，應(yīng)該給出對新進(jìn)口禁左之后的繞行路線，以滿足設(shè)置禁左的需要.

其中楊莊路—阜石路：在楊莊路與楊莊東街交叉口右轉(zhuǎn)進(jìn)入楊莊東街，沿楊莊東街向南行駛至楊莊東街與時(shí)代花園中路交叉口，左轉(zhuǎn)進(jìn)入時(shí)代花園中街，向東行駛至?xí)r代花園中街與時(shí)代花園西街交叉口，右轉(zhuǎn)后沿時(shí)代花園西街直行到達(dá)時(shí)代花園西街與時(shí)代花園南路交叉口掉頭，沿時(shí)代花園西街向北直行到達(dá)阜石路，全程繞行大約1.2 km. 繞行路線如圖3所示.

圖3 楊莊路—阜石路繞行路線

楊莊路—楊莊東街：對于楊莊路想要左轉(zhuǎn)進(jìn)入楊莊東街的車輛，選擇在楊莊路上向西行駛，在楊莊路與楊莊大街交叉口右轉(zhuǎn)后進(jìn)入楊莊大街，直行到達(dá)阜石路與楊莊大街交叉口，右轉(zhuǎn)后進(jìn)入阜石路，直行到達(dá)阜石路與楊莊東街交叉口之后左轉(zhuǎn)進(jìn)入楊莊東街或設(shè)置單行車道.

3.6 針對公交車?？坑绊懫渌囕v問題

由于楊莊東街各公交站點(diǎn)?？课恢玫姆菣C(jī)動車道和行人步道均比較寬，因此可以將公交站設(shè)計(jì)成港灣式，其有利于公交車?？?，同時(shí)避免對后面社會車輛的影響.

圖4 楊莊路—楊莊東街繞行路線

3.7 針對配時(shí)方案問題和未進(jìn)行綠波協(xié)調(diào)

針對具有信號燈控制的交叉口(阜石路口、晉元莊路口和蘋果園南路口)，可實(shí)施協(xié)調(diào)控制(協(xié)調(diào)方案根據(jù)OD調(diào)查獲得數(shù)據(jù)計(jì)算得到).

相位相序：

表3阜石路信號相位與相序

表4 晉元莊路信號相位與相序

表5 蘋果園南路信號相位與相序

4 數(shù)據(jù)采集與仿真分析

4.1 數(shù)據(jù)采集

浮動車數(shù)據(jù)采集,通過浮動車數(shù)據(jù)對楊莊東街的車輛延誤進(jìn)行分析，路段涉及如圖5所示.

圖5 楊莊東街車輛延誤分析路段

圖6 路段37691工作日與假日車輛延誤對比

圖7 路段37693工作日與假日車輛延誤對比

對各路段車輛延誤進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，由路段37691和路段37693組成的楊莊東街北向南方向，呈現(xiàn)出早晚高峰的特點(diǎn)；而由路段30253和路段36664組成的楊莊東街南向北方向則晚高峰的特點(diǎn)更明顯.

4.2 仿真分析

采用VISSIM軟件對包括OD需求、通行能力、交叉口信號配時(shí)、相位相序組合等進(jìn)行綜合仿真分析.

4.3 改進(jìn)前路網(wǎng)及路口延誤

1)單交叉口延誤

2)交叉口單方向延誤

4.4 改進(jìn)后路網(wǎng)及路口延誤

1)單交叉口延誤

2)交叉口單方向延誤

4.5 優(yōu)化前后對比

由于仿真是在相對理想環(huán)境情況下進(jìn)行的(未考慮搶占道、行人過街等問題)，但通過改進(jìn)措施，改進(jìn)后的路網(wǎng)的整體平均延誤下降9%，其中蘋果園南路口下降17.1%，晉元莊路口上升84.2%、阜石路口下降14.4%，楊莊路口下降78.8%，如果考慮到對行人、搶占道路、掉頭等問題，改進(jìn)效果應(yīng)超過仿真結(jié)果.

圖8 路段30253工作日與假日車輛延誤對比

圖9 路段36664工作日與假日車輛延誤對比

表6 改進(jìn)前交叉口整體延誤 s

表7 改進(jìn)前交叉口單方向延誤 s

表8 改進(jìn)后交叉口整體延誤 s

表9 改進(jìn)后交叉口單方向延誤 s

圖10 各路口改進(jìn)前后延誤對比

5 結(jié)束語

5.1 優(yōu)化改造結(jié)論

本次北京市石景山區(qū)楊莊東街交通綜合優(yōu)化改造從解決現(xiàn)狀交通問題出發(fā)，利用浮動車數(shù)據(jù)合理優(yōu)化交通組織、交通管理和信號配置，并利用VISSIM仿真軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，結(jié)果顯示優(yōu)化改造后楊莊東街交通運(yùn)行順暢、通行效率提高.

5.2 遠(yuǎn)期建議

1) 加強(qiáng)機(jī)動車違章行為的監(jiān)管

對于沒有監(jiān)控的路口應(yīng)統(tǒng)一安裝電子警察系統(tǒng)，以加強(qiáng)對闖紅燈、違章掉頭等行為的監(jiān)管，既能保證車輛的行車安全，又能提高路口的通行能力.

2) 加強(qiáng)非機(jī)動車輛的監(jiān)管

應(yīng)加強(qiáng)對非機(jī)動車輛(包括電動自行車、三輪車、自行車等)的監(jiān)管和安全教育的力度，對于沒有非機(jī)動車專用道、間距較大、非機(jī)動車輛較多的路口可增加非機(jī)動車通行等待區(qū)，設(shè)置非機(jī)動車信號燈以保證非機(jī)動車輛的行車安全和路口整體的通行能力.

3) 深化道路交通設(shè)計(jì)

針對重點(diǎn)區(qū)域交通道路渠化、交通信號配時(shí)、交通組織等展開深入調(diào)研，尋找擁堵問題根源，深化道路交通設(shè)計(jì).

4) 實(shí)施區(qū)域總體設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)控制

將該路段周邊區(qū)域納入到總體設(shè)計(jì)范疇，綜合考慮區(qū)域交通組織和信號協(xié)調(diào)控制策略.

5) 數(shù)據(jù)分析及控制策略調(diào)整

基于大數(shù)據(jù)的時(shí)代特點(diǎn)，以及交通控制的未來發(fā)展為方向，可集合管理部門優(yōu)勢對各種設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，可進(jìn)行包括旅行時(shí)間預(yù)測、交通流特性分析、出行規(guī)律分析等，還可展開相應(yīng)的研究和控制策略的實(shí)現(xiàn)，既能提高現(xiàn)有信號控制的效果，還能適應(yīng)未來交通增量情況下的交通控制需求.