李鴻糧 劉圳嵐 王霞 李永祥 田恬 邵麗穎

摘? 要：由于交通流的潮汐特性，平面交叉口的交通流會產(chǎn)生分布不均的現(xiàn)象，目前國內(nèi)大多數(shù)的交叉口相位控制方案是基于交通流對稱這一條件進(jìn)行設(shè)計的，這就導(dǎo)致了交叉口的相位控制方案和交叉口的交通流實際狀況的不匹配，造成相位的綠燈利用率降低。該文依據(jù)美國電氣制造商協(xié)會制定的TS-2標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，簡化了標(biāo)準(zhǔn)中的對行人相位的規(guī)定，對交通流不對稱的平面交叉口進(jìn)行優(yōu)化，并重點以人民大街與繁榮路交叉口為例進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化設(shè)計? 平面交叉口? 相位? TS-2標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類號：U491.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2019）04（a）-0253-03

在傳統(tǒng)的平面交叉口相位設(shè)計方案中，大多基于單環(huán)結(jié)構(gòu)，單環(huán)相位結(jié)構(gòu)要求一股或多股交通流同時獲得通行權(quán)，但這種結(jié)構(gòu)如果存在某一相位的交通流不對稱，就會降低交叉口的通行效率。美國電氣制造商協(xié)會（National? Electrical? Manufacturers? Association，NEMA）制定的TS-2標(biāo)準(zhǔn)中的對相位的規(guī)定有效的解決了這種交通流不對稱的情況，以下簡稱NEMA相位方案，NEMA相位方案主要采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，每一個方向就代表一個相位，相位較為靈活。該文以長春市人民大街與繁榮路交叉口（簡稱民榮交叉口）為例，用NEMA相位方案進(jìn)行優(yōu)化，并提出適合交通流不對稱的改進(jìn)措施。

1? 非對稱交通流交叉口問題分析

非對稱交通流是指在同一相位相對流向交通量差值較大，并滿足既定條件的交通流。以十字交叉口南北方向左轉(zhuǎn)交通為例，假設(shè)北進(jìn)口進(jìn)口左轉(zhuǎn)交通量為qN，南進(jìn)口左轉(zhuǎn)交通量為qS，且qN>qS，交通量相對差值a和飽和度b可表示為：

若0.5

以人民大街與繁榮路交叉口為例，通過前期調(diào)查，得到人民大街與繁榮路交叉口在一個小時的交通量，如表1所示。

該文利用美國HCM法計算飽和流量S，由表1得到左轉(zhuǎn)車道1550pcu/h，經(jīng)過校正計算得，求得S=1246，將得到的S值帶入式（1）、（2），得到交通量相對差值和飽和度分別為a=0.62，b=0.21，滿足非對稱交通流的條件。

2? NEMA相位方案

相位方案分析如下。

如圖1所示，一個傳統(tǒng)的四相位交叉口改造后的NEMA相位交叉口，該結(jié)構(gòu)中存在兩個環(huán)結(jié)構(gòu)，其中Φ1、Φ2、Φ3、Φ4和Φ5、Φ6、Φ7、Φ8分別構(gòu)成一個環(huán)，兩個環(huán)中的每個相位分別按順序循環(huán)切換。從中可以看到縱向的有兩個屏障（barriers），當(dāng)兩個環(huán)的相位到達(dá)屏障（barriers）時，必須同時切換到下一個相位。NEMA相位方案中，任意調(diào)整位于同環(huán)的兩個相位的時長和順序，完全不會對交叉口中其他相位的正常運(yùn)行產(chǎn)生任何不良影響。例如交換相位Φ1、Φ2的順序或改變相位Φ7、Φ8的時長，也不會產(chǎn)生任何沖突相位。

3? 相位方案應(yīng)用

根據(jù)NEMA相位方案相序設(shè)置可分為左轉(zhuǎn)提前（Leading）、左轉(zhuǎn)滯后（Lag ging）和提前-滯后（Lead-Lag）3種方案（見圖2、圖3），其中提前-滯后情況又可分為提前-滯后1 （Lead-Lag）和提前-滯后2（Lag-Lead）兩種（見圖4、圖5）。

通過上述的NEMA相位調(diào)整可以發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)相位相比，NEMA相位可以跟據(jù)交叉口的交通流狀況，對交叉口相位的時長進(jìn)行靈活的調(diào)整，從而減小了非對稱交通流帶來的交通延誤。

在人民大街與繁榮路交叉口的應(yīng)用如下。

該文在對民榮交叉口的基本渠化條件不做改變的條件下對民榮交叉口的相位進(jìn)行優(yōu)化，由于人民大街與繁榮路交叉口為一個三相位交叉口，而且人民大街與繁榮路交叉口存在東西方向的禁止左轉(zhuǎn)的情況，在進(jìn)行相位優(yōu)化不考慮東西左轉(zhuǎn)相位。

按照主路優(yōu)先的原則，考慮左轉(zhuǎn)提前（Leading）、左轉(zhuǎn)滯后（Lagging）和提前-滯后（Lead-Lag）3種方案的選擇，經(jīng)過前期調(diào)查人民大街與繁榮路交叉口南進(jìn)口左轉(zhuǎn)車交通量較少，故縮短南進(jìn)口左轉(zhuǎn)相位的綠燈時長形成如圖6的相位方案。

4? 結(jié)語

該文以城市交叉口的不對稱交通流為研究對象，以交叉口的交通量、信號配時為分析目標(biāo)，將美國NEMA相位方案應(yīng)用到交叉口的信號配時當(dāng)中去，得到改善后的交叉口相位方案，較原有解決方案，交叉口的相位配時更為靈活，緩解了交叉口的交通流不對稱現(xiàn)象。該文提出的優(yōu)化方案并未涉及行人相位、非機(jī)動車相位，下一步的研究將加入行人相位進(jìn)行研究，目前我國GB25280-2010標(biāo)準(zhǔn)的信號機(jī)與美國NEMA TS-2的交通信號控制器有著很大的差距，如果應(yīng)用到交叉口還要對信號機(jī)進(jìn)行改造。

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①基金項目：國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（項目名稱：城市交叉口信號配時優(yōu)化與安全改善，項目編號：20181

0205007）。

作者簡介：李鴻糧（1997，1—），男，漢族，河北秦皇島人，本科，研究方向：交通管理與控制。

通訊作者：邵麗穎（1979—），女，吉林長春人，碩士，講師，研究方向：交通控制與交通安全，E-mail：493757026@qq.com。