文 / 李瑞敏 清華大學(xué)副教授

交叉口通行能力由時(shí)間和空間兩個(gè)因素決定，尤其是對于信號控制交叉口。

而待行區(qū)一般設(shè)置在左轉(zhuǎn)、直行分別給予綠燈相位的交叉口（也有其他特殊情況），這里只探討左轉(zhuǎn)、直行分別給予綠燈相位的四路交叉口（可視為非常簡單的有代表性的一種），即四路交叉口的基本的四相位。

左轉(zhuǎn)待行區(qū)已經(jīng)應(yīng)用多年且范圍較廣，近年來在部分城市的部分交叉口，直行待行區(qū)也開始涌現(xiàn)，而眾多發(fā)布的研究（應(yīng)用）成果表明，施劃了待行區(qū)后通行能力有明顯提高。今天提出題目中的這個(gè)問題，好像有點(diǎn)與常識不符，但是確實(shí)多年來一直在思考這個(gè)問題，在這里簡單談?wù)劇?/p>

為什么在一定情況下設(shè)置待行區(qū)能夠提高通行能力

首先，對于采用案例分析（即實(shí)測）得出待行區(qū)通行能力提高的結(jié)果，確實(shí)是實(shí)踐中所得。這里要探討的是為什么在一定情況下設(shè)置待行區(qū)能夠提高通行能力。

信號控制交叉口的通行能力由各相位的通行能力加和而成，因此，要判斷待行區(qū)對交叉口通行能力的提高有無影響，可以看待行區(qū)的設(shè)置對某信號相位的通行能力有無影響即可。（這里暫不討論右轉(zhuǎn)車道的通行能力，也不考慮自行車、行人對機(jī)動車的非正常干擾）

一個(gè)相位的通行能力是由該相位通行的各條車道的通行能力組成，而一條車道的通行能力則是由其獲得的綠燈時(shí)間和車道的飽和流率決定，車道的飽和流率一定的情況下，通行能力就是受到綠燈時(shí)間（或曰綠信比）的影響。

對于時(shí)間，一小時(shí)為3600秒，待行區(qū)的設(shè)置不可能將一小時(shí)變?yōu)?800秒，那么是否設(shè)置待行區(qū)后可利用的時(shí)間多了（面上看貌似是），但是從本質(zhì)來看，如下圖所示，沖突點(diǎn)A上的時(shí)間一小時(shí)永遠(yuǎn)是3600秒，只是在不同相位進(jìn)行分配而已。

如何讓3600秒的利用率最高，那就是讓沖突點(diǎn)上永遠(yuǎn)有交通流通過而不沖突且不浪費(fèi)。如果做到這點(diǎn)，沖突點(diǎn)的3600秒全部被利用了，則待行區(qū)的設(shè)置也只是充分利用了3600秒，并沒有增加總的時(shí)間（當(dāng)增加了沖突點(diǎn)上的有效綠燈時(shí)間）。

但是，為何在設(shè)置待行區(qū)后實(shí)測通行能力提高了？一個(gè)原因是因?yàn)樵谠O(shè)置待行區(qū)之前信號控制的設(shè)置，沒有充分利用沖突點(diǎn)上的3600秒。下面以圖來說明（設(shè)置待行多為大交叉口，在此繪制了較大的交叉口，草草成圖，僅為示意）。

以南北向直行、左轉(zhuǎn)為例來說明，理想的情況是當(dāng)直行車輛最后一輛通過沖突點(diǎn)A后，第一輛左轉(zhuǎn)車輛剛好到達(dá)沖突點(diǎn)A，二者恰恰沒有碰撞，如果要實(shí)現(xiàn)這種方式，需要什么樣的配時(shí)呢？

假設(shè)直行綠燈結(jié)束時(shí)刻為T1秒，此刻剛好有車輛1駛離北進(jìn)口停車線（我們暫時(shí)沒考慮黃燈期間通過的車輛），左轉(zhuǎn)綠燈啟動時(shí)刻為T2秒（考慮啟動損失2秒，則實(shí)際左轉(zhuǎn)第一輛車——車輛2啟動離開停車線的時(shí)刻為T2+2秒），那么直行車輛1駛離沖突點(diǎn)A的時(shí)刻為T1+L1/V1秒，而車輛2到達(dá)沖突點(diǎn)A的時(shí)刻為T2+2+L2/V2，假定L1>L2以及直行綠燈末期V1>V2，則可假設(shè)L1/V1=L2/V2（實(shí)際上這個(gè)假設(shè)是否成立對于后面的分析無大影響，只要L2/V2不小于L1/V1即可）。

則只要保證T2+2>T1即可（即不會在沖突點(diǎn)相撞），這樣產(chǎn)生什么問題呢？即T2可以小于（或曰早于）T1，意味著什么，意味著如果嚴(yán)格控制直行和左轉(zhuǎn)車不在沖突點(diǎn)碰撞，則可以在直行綠燈時(shí)間沒有結(jié)束的時(shí)候就給對向?qū)Ｓ米筠D(zhuǎn)相位車輛放綠燈（實(shí)際中這可能會被信號機(jī)視為綠沖突），故實(shí)際中是不會這樣設(shè)置的，實(shí)際一般如何設(shè)置呢？

直行綠燈結(jié)束后直行3秒黃燈，再來1-3秒全紅，然后才是左轉(zhuǎn)的綠燈，也就是T2=T1+3+3（取3秒全紅），但是實(shí)際上T2可以小于T1，故實(shí)際上針對沖突點(diǎn)控制法而言，沖突點(diǎn)上可能有8秒（3+3+2，即前面提到的啟動損失）沒有車通過，這就是現(xiàn)在不設(shè)待行區(qū)時(shí)，清場時(shí)間把交叉口內(nèi)全部清空，而浪費(fèi)的沖突點(diǎn)上的時(shí)間（即使車輛1在黃燈末期沖過停車線，則這里的8秒變?yōu)?秒，沖突點(diǎn)上還是有時(shí)間浪費(fèi)）。

設(shè)置了待行區(qū)后會如何？

還是假設(shè)直行車輛1到達(dá)沖突點(diǎn)A的時(shí)刻為T1+L1/V1秒，左轉(zhuǎn)車輛2現(xiàn)在不是從停車線啟動，而是從沖突點(diǎn)啟動（不是絕對的沖突點(diǎn)，而是距離沖突點(diǎn)非常近，圖中僅為示意），故車輛2到達(dá)沖突點(diǎn)的時(shí)間為T2+2秒，如果還是按照直行綠燈結(jié)束后直行3秒黃燈，再來3秒全紅，則沖突點(diǎn)上無車通過的時(shí)間為T2+2-T1-L1/V1，而T2=T1+6，則無車通過的時(shí)間為：T1+6+2-T1-L1/V1=8-L1/V1，即沖突點(diǎn)上有8-L1/V1秒沒有車通過，比不設(shè)置左轉(zhuǎn)待行區(qū)節(jié)約了L1/V1的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間用來進(jìn)行了左轉(zhuǎn)車輛的通行，故通行能力有所提高。

但是如果我們隨意調(diào)整配時(shí)，例如：假設(shè)可以將左轉(zhuǎn)的綠燈啟亮?xí)r刻早于直行的綠燈結(jié)束時(shí)刻，同時(shí)通過精確計(jì)算（例如縮短相位間隔時(shí)間），確保直行左轉(zhuǎn)車輛不在沖突點(diǎn)碰撞，則沖突點(diǎn)上不會有浪費(fèi)的時(shí)間，那么其通行能力就是極限的通行能力（現(xiàn)在有的城市在部分交叉口使用一種進(jìn)入待行區(qū)但是不停車的邏輯，即在直行綠燈快結(jié)束時(shí)通過可變信息板引導(dǎo)左轉(zhuǎn)車進(jìn)入待行區(qū)，然后當(dāng)車輛緩慢行駛到待行區(qū)前端后正好趕上左轉(zhuǎn)綠燈啟亮，則不在待行區(qū)內(nèi)停車等待就可通過交叉口，實(shí)際上是用可變信息來在一定時(shí)間內(nèi)代替左轉(zhuǎn)綠燈早亮的邏輯）。

因此，從上述分析看，如果配時(shí)能夠做到某些程度（例如左轉(zhuǎn)綠燈早于直行綠燈結(jié)束就啟亮等），控制沖突點(diǎn)一直有車通過（注意這樣說的可能有點(diǎn)簡單，因?yàn)闆]考慮東西向等），則通行能力能夠達(dá)到一個(gè)極限，而與是否設(shè)置待行區(qū)無關(guān)。

但是為何現(xiàn)在設(shè)置待行區(qū)還是有意義的呢？

因?yàn)?，將左轉(zhuǎn)綠燈啟亮?xí)r間設(shè)置的早于直行的綠燈結(jié)束時(shí)間對于左轉(zhuǎn)、直行相位分別放行來講，在常規(guī)上不為人們和信號機(jī)所接受；

如果真的將左轉(zhuǎn)綠燈啟亮?xí)r間設(shè)置的早于直行的綠燈結(jié)束時(shí)間，則一旦左轉(zhuǎn)車輛超速，即前面說的V2變大，則L2/V2變小，容易造成左轉(zhuǎn)車輛與直行車輛在沖突點(diǎn)相撞，如果如此，誰來承擔(dān)責(zé)任？

如果待行區(qū)的車道數(shù)能夠超過路段上的同轉(zhuǎn)向車道數(shù)，例如在北京的一些立交橋下，路段上的左轉(zhuǎn)車道只有一條，但是通過停車線進(jìn)入橋下后，可以設(shè)置2條甚至3條左轉(zhuǎn)待行車道，則不僅時(shí)間上有更好的利用，空間上也增加了資源，則左轉(zhuǎn)的通行能力就會增加比較明顯。

故雖然從以沖突點(diǎn)控制為原理的分析中看待行區(qū)不會增加對時(shí)間的利用率，但是現(xiàn)狀卻是理論無法應(yīng)用（例如無法讓左轉(zhuǎn)的綠燈啟亮比直行綠燈結(jié)束的還早，除非是搭接相位），故目前階段設(shè)置待行區(qū)還是對提高通行能力有用。

從另一個(gè)角度理解——以B點(diǎn)在左轉(zhuǎn)綠燈期間能夠最大通過的小汽車數(shù)量為例，假如左轉(zhuǎn)綠燈為0-40秒，飽和車頭時(shí)距2秒，不考慮啟動損失，假設(shè)從D點(diǎn)到B點(diǎn)需要4秒，從C點(diǎn)到B點(diǎn)需要2秒，則：對于施劃待行區(qū)的情況，B點(diǎn)有左轉(zhuǎn)車通過的時(shí)間段是2-44秒，其中，2秒是第一輛在C點(diǎn)的車啟動到達(dá)B點(diǎn)情況，44秒是在40秒時(shí)通過D點(diǎn)的最后一輛車；而對于沒有施劃待行區(qū)的情況，B點(diǎn)有左轉(zhuǎn)車通過的時(shí)間段是4-44秒，其中，4秒是第一輛在D點(diǎn)的車啟動到達(dá)B點(diǎn)情況，44秒是在40秒時(shí)通過D點(diǎn)的最后一輛車，則待行區(qū)施劃的影響可見一斑。

因此，當(dāng)前國內(nèi)情況下，對于較大的交叉口，設(shè)置待行區(qū)還是有其作用的。

這個(gè)探討引出一些問題：

是否一定需要全紅時(shí)間（當(dāng)然，設(shè)置交通信號控制更重要的是要考慮安全，而從安全的角度考慮，可能結(jié)果會不一樣）？

到底是先直后左還是先左后直？

到底什么樣的交叉口是需要設(shè)置待行區(qū)，還是當(dāng)做好其他方面的設(shè)計(jì)后可能也沒太大必要設(shè)置呢？

如果說這個(gè)設(shè)置待行區(qū)的必要性較大，那下面這個(gè)呢？