劉天陽(yáng)，鄒常豐，趙博佳，許 瑩

(東北林業(yè)大學(xué) 交通學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

近年來(lái)，隨著中國(guó)城市交通路網(wǎng)的快速發(fā)展，城市道路的交通事故和擁堵問(wèn)題也愈演愈烈。因此，對(duì)城市路網(wǎng)的交通流進(jìn)行深入研究，分析與描述城市交通流中不同要素的基本特性及各要素間的相互關(guān)系，提出更加合理有效的交通規(guī)劃與管理方法已成為緩解交通擁堵與減少交通事故等問(wèn)題的關(guān)鍵因素。根據(jù)對(duì)交通流研究角度的不同，可將交通流模型分為宏觀連續(xù)交通流模型、微觀車輛跟馳模型和元胞自動(dòng)機(jī)模型[1]。其中元胞自動(dòng)機(jī)模型實(shí)質(zhì)上是通過(guò)對(duì)空間、時(shí)間及速度進(jìn)行離散化處理，從而最大程度地體現(xiàn)交通中車流的離散特性，在交通流仿真模擬中具有獨(dú)特的優(yōu)越性[2-6]。與其他交通流模型相比，元胞自動(dòng)機(jī)模型更適用于程序模擬，工作人員只需要設(shè)定相應(yīng)的車輛運(yùn)行規(guī)則，就可有效對(duì)各種實(shí)際交通條件下的交通流進(jìn)行仿真模擬。因此，元胞自動(dòng)機(jī)模型被廣泛應(yīng)用于交通流研究的各方面[7-10]。

彭勇、張興強(qiáng)和汪垚等人從駕駛員特性和混合交通流等方面研究元胞自動(dòng)機(jī)模型在城市交叉口中的應(yīng)用[11-13]，王澤華、張金珠和梁經(jīng)韻等人從車輛變道及多路段交通方面對(duì)元胞自動(dòng)機(jī)模型在城市道路中的應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)研究[14-18],施俊慶建立了考慮雙向交通的城市路網(wǎng)交通流元胞自動(dòng)機(jī)模型[19]，張?zhí)鹛鹄迷詣?dòng)機(jī)模型對(duì)霧霾天氣低能見(jiàn)度下的交通流進(jìn)行了仿真研究[20]。

在城市交通中，按照我國(guó)交通法規(guī)，當(dāng)車輛駛近交叉口時(shí)，左轉(zhuǎn)車輛需提前將左轉(zhuǎn)向燈打開(kāi)，為其他車輛提供變道信息。在無(wú)信號(hào)交叉口處，這種信息提示尤為重要，對(duì)交叉口處的交通安全與通行效率有著重要影響。但在左轉(zhuǎn)車輛駛近交叉口過(guò)程中，由于駕駛員在年齡、性別、性格及駕齡等方面的不同，駕駛員打開(kāi)左轉(zhuǎn)向燈的時(shí)間也會(huì)不同，從而導(dǎo)致左轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟時(shí)，車輛與交叉口之間的距離不同。為研究左轉(zhuǎn)車輛通過(guò)無(wú)信號(hào)T型交叉口時(shí)，左轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟位置距交叉口的距離對(duì)交叉口處車道交通流的影響，本文建立了基于元胞自動(dòng)機(jī)的無(wú)信號(hào)T型交叉口處考慮轉(zhuǎn)向燈的車道交通流模型，以研究左轉(zhuǎn)車輛轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟位置距交叉口的距離對(duì)本車道及相鄰車道交通流的影響。

1 模型建立

圖1所示為河北省邢臺(tái)市由渤海路與湘江街構(gòu)成的無(wú)信號(hào)T型交叉口處的路段示意圖，渤海路為東西向主路，雙向4車道，東進(jìn)口車道包括車道1和車道2，車道1為直行車道，車道2為直行與左轉(zhuǎn)混合車道，西進(jìn)口道包括車道3和車道4，車道3為直行車道，車道4為直行和右轉(zhuǎn)混合車道。

圖1 交叉口

圖2所示為構(gòu)建的T型交叉口處路段的元胞自動(dòng)機(jī)模型，該模型包括交叉口元胞自動(dòng)機(jī)模型和路段元胞自動(dòng)機(jī)模型。根據(jù)車輛行駛規(guī)則的不同，對(duì)于考慮了轉(zhuǎn)彎車輛轉(zhuǎn)向燈因素的路段，稱之為轉(zhuǎn)向路段，對(duì)于未考慮轉(zhuǎn)彎車輛轉(zhuǎn)向燈因素的路段，稱之為普通路段。因此，路段元胞自動(dòng)機(jī)模型包括普通路段元胞自動(dòng)機(jī)模型和轉(zhuǎn)向路段元胞自動(dòng)機(jī)模型。車道2中既有直行車輛，又包括左轉(zhuǎn)車輛，需要考慮左轉(zhuǎn)車輛的轉(zhuǎn)向燈因素，因此，車道2采用轉(zhuǎn)向路段元胞自動(dòng)機(jī)模型。車道1和車道3均只有直行車輛通過(guò)交叉口，因此，采用普通路段元胞自動(dòng)機(jī)模型。車道4中包括直行車輛和右轉(zhuǎn)車輛，由于右轉(zhuǎn)車輛對(duì)交叉口影響較小，在實(shí)際車輛行駛過(guò)程中不會(huì)與其他車輛產(chǎn)生沖突點(diǎn)，只考慮車道4中的直行車輛，因此，車道4采用普通路段元胞自動(dòng)機(jī)模型。

圖2 交叉口元胞模型

當(dāng)車輛駛近無(wú)信號(hào)T型交叉口時(shí)，根據(jù)交通法規(guī)左轉(zhuǎn)車輛需提前開(kāi)啟左轉(zhuǎn)向燈，為后方車輛提供變道信息。本文研究在無(wú)信號(hào)T型交叉口處，左轉(zhuǎn)車輛轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟位置距交叉口距離對(duì)路段交通流產(chǎn)生的影響。

1.1 普通路段車輛行駛規(guī)則

路段元胞自動(dòng)機(jī)模型是由長(zhǎng)度為L(zhǎng)的網(wǎng)格鏈構(gòu)成，每一個(gè)單獨(dú)的網(wǎng)格都可以被看做一個(gè)元胞。一輛汽車可占據(jù)一個(gè)元胞，對(duì)于沒(méi)有被車輛占據(jù)的元胞，稱之為空元胞，為元胞大小為55 m的方型網(wǎng)格。東進(jìn)口路段和西進(jìn)口路段的網(wǎng)格鏈長(zhǎng)度均為200元胞，對(duì)應(yīng)路段的實(shí)際距離為1 km。Vmax為車輛在道路上行駛時(shí)的最大速度，通過(guò)對(duì)視頻所得相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，渤海路與湘江街構(gòu)成的無(wú)信號(hào)T型交叉口路段行駛車輛的最大速度為68 km/h，故Vmax的取值為4，即在仿真模擬中當(dāng)車輛最大速度為4元胞/時(shí)步，對(duì)應(yīng)實(shí)際車速為72 km/h。

普通路段元胞自動(dòng)機(jī)模型在NaSch模型[21-22](高速公路一維交通流元胞自動(dòng)機(jī)模型)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，模型包括加速規(guī)則、減速規(guī)則、隨機(jī)慢化規(guī)則和交叉口交界處規(guī)則4個(gè)部分。

1.1.1 加速規(guī)則

v(t+1)=min(v(t)+1,Vmax).

(1)

式中：v(t+1)為t+1時(shí)刻車輛行駛速度；v(t)為t時(shí)刻車輛行駛速度；Vmax為路段上車輛可達(dá)到的最大行駛速度，取值為4。

1.1.2 減速規(guī)則

在行駛過(guò)程中，車輛駕駛員將考慮車輛與前車之間的空元胞數(shù)量，記為d。當(dāng)空元胞數(shù)量小于通過(guò)加速規(guī)則得到的車輛速度時(shí)，則將與前車之間的空元胞數(shù)量作為下一時(shí)刻的車輛行駛速度。

v(t+1)=min(v(t+1),d).

(2)

1.1.3 隨機(jī)慢化規(guī)則

隨機(jī)慢化是指駕駛員在行駛過(guò)程中有一定的概率會(huì)因?yàn)槟承╇S機(jī)因素(例如心理狀態(tài)的波動(dòng)、周圍環(huán)境的改變等)而進(jìn)行減速。

當(dāng)rand

v(t+1)=max(v(t+1)-1, 0).

(3)

rand為仿真程序產(chǎn)生的一個(gè)大小為0～1的隨機(jī)數(shù)；p為隨機(jī)慢化概率，取值為0.3，當(dāng)產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)小于隨機(jī)慢化概率時(shí)，車速將降低一個(gè)單位，但降低后的車速不應(yīng)小于0。

1.1.4 交叉口交界處規(guī)則

當(dāng)車輛駛近交叉口時(shí)需減速觀察交叉口內(nèi)的交通情況。因此，當(dāng)路段車輛即將到達(dá)交叉口停車線時(shí)會(huì)考慮車輛與交叉口間的空元胞數(shù)量，記為m。如果車輛行駛速度v(t+1)>m，則令v(t+1)=m。則有

v(t+1)=min(v(t+1),m).

(4)

1.2 轉(zhuǎn)向路段車輛行駛規(guī)則

轉(zhuǎn)向路段是指考慮了轉(zhuǎn)彎車輛轉(zhuǎn)向燈因素的路段，如車道2中的車輛，包括直行車輛和左轉(zhuǎn)車輛，因此車道2屬于轉(zhuǎn)向路段。相比于普通路段車輛行駛規(guī)則，轉(zhuǎn)向路段車輛行駛規(guī)則在其基礎(chǔ)上考慮了轉(zhuǎn)向燈的影響，添加了轉(zhuǎn)向燈規(guī)則。

當(dāng)轉(zhuǎn)向路段上的車輛駛近交叉口時(shí)，如果該車輛是轉(zhuǎn)彎車輛，需要打開(kāi)轉(zhuǎn)向燈，當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎完成后，轉(zhuǎn)向燈關(guān)閉。如圖3所示，當(dāng)車道2中的左轉(zhuǎn)車輛駛?cè)腙幱安糠致范螘r(shí)，將開(kāi)啟左轉(zhuǎn)向燈，為后方車輛提供變道信息。圖3中車道2陰影部分路段為左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟路段，路段長(zhǎng)度為左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟位置距交叉口的距離。

圖3 左轉(zhuǎn)路段

由于在無(wú)信號(hào)交叉口左轉(zhuǎn)車輛需禮讓對(duì)向直行車輛，因此，在交叉口處會(huì)出現(xiàn)左轉(zhuǎn)車輛停車等待，以尋找可插車間隙情況，當(dāng)后面的車輛為直行車輛時(shí)，如果繼續(xù)跟隨前方左轉(zhuǎn)車輛行駛，則有可能在交叉口處因?yàn)樽筠D(zhuǎn)車輛而停車等待，影響直行車輛的通行效率。因此，直行車輛駕駛員觀察到前方車輛為左轉(zhuǎn)車輛時(shí)，將會(huì)尋求變道以避免由于左轉(zhuǎn)車在交叉口處尋找插車間隙而導(dǎo)致直行車輛在后面停車等待情況。具體變道規(guī)則如下：

1)當(dāng)車道2上的直行車輛發(fā)現(xiàn)前方車輛開(kāi)啟了左轉(zhuǎn)向燈時(shí)，將對(duì)相鄰車道1的車輛行駛情況進(jìn)行觀察，直行車輛此刻的行駛速度記為v，直行車輛與相鄰車道1前方車輛之間的空元胞數(shù)量記為d1，與相鄰車道1后方車輛之間的空元胞數(shù)量記為d2。當(dāng)vd1或Vmax>d2時(shí)，相鄰車道1不滿足換道條件，則直行車輛將降低車速為1元胞/時(shí)步，一邊繼續(xù)在車道2保持低速行駛，一邊尋找滿足換道條件的時(shí)機(jī)，直到當(dāng)1

2)當(dāng)發(fā)現(xiàn)前方有左轉(zhuǎn)車輛時(shí)，車道2直行車輛將尋求變道，但在直行車輛成功換道之前，可能出現(xiàn)前方左轉(zhuǎn)車輛順利通過(guò)交叉口情況，那么此時(shí)的直行車輛將會(huì)放棄變道，在車道2繼續(xù)直行通過(guò)交叉口?；蛘叱霈F(xiàn)當(dāng)試圖變道的直行車輛駛?cè)虢徊婵诎咨珜?shí)線路段時(shí)，仍未找到滿足變道的條件時(shí)，則直行車輛也將放棄變道。

1.3 交叉口處車輛行駛規(guī)則

當(dāng)車輛駛近交叉口時(shí)需減速觀察交叉口內(nèi)的交通情況，同時(shí)車輛在進(jìn)行轉(zhuǎn)彎時(shí)車速將會(huì)降低。通過(guò)對(duì)視頻所得相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，規(guī)定左轉(zhuǎn)車輛轉(zhuǎn)彎速度為1元胞/時(shí)步，對(duì)應(yīng)實(shí)際速度18 km/h，直行車輛通過(guò)交叉口時(shí)最大速度為2元胞/時(shí)步，對(duì)應(yīng)實(shí)際車速36 km/h。

通過(guò)對(duì)視頻中左轉(zhuǎn)車輛轉(zhuǎn)彎行為進(jìn)行分析，對(duì)車道2上的左轉(zhuǎn)車輛駕駛員來(lái)說(shuō)，當(dāng)車道3與車道4交叉口處無(wú)直行車輛時(shí)，左轉(zhuǎn)車輛駕駛員將進(jìn)行左轉(zhuǎn)。因此，左轉(zhuǎn)車輛在元胞C處對(duì)交叉口元胞進(jìn)行判斷，當(dāng)圖4(a)中判定區(qū)域內(nèi)無(wú)車輛行駛，即圖4(b)中判定區(qū)域內(nèi)元胞為空元胞時(shí)，元胞C處左轉(zhuǎn)車輛取得交叉口通行權(quán)。

圖4 穩(wěn)重型判定區(qū)域

車道3與車道4直行車輛行駛規(guī)則定義如下：直行車道3的車輛通過(guò)交叉口時(shí)只需根據(jù)車輛前方空元胞數(shù)，確定下一刻的行駛速度；直行車道4的車輛通過(guò)交叉口時(shí)，車輛在停車線元胞B處對(duì)交叉口內(nèi)元胞進(jìn)行判斷，當(dāng)交叉口內(nèi)左轉(zhuǎn)車輛正在進(jìn)行轉(zhuǎn)彎時(shí)，元胞B處直行車輛以1元胞/時(shí)步的速度駛?cè)虢徊婵?，為交叉口?nèi)左轉(zhuǎn)彎車輛減速讓行，否則，只需根據(jù)車輛前方空元胞數(shù)，確定下一刻的行駛速度。交叉口內(nèi)車輛沒(méi)有隨機(jī)慢化行為，直行車輛駛出交叉口后按普通路段行駛規(guī)則繼續(xù)行駛。

2 數(shù)值模擬與結(jié)果分析

對(duì)無(wú)信號(hào)T型交叉口進(jìn)行模擬仿真與車流數(shù)據(jù)分析，每次模擬時(shí)，由于車道4不考慮右轉(zhuǎn)車輛，因此，東進(jìn)口車道1、西進(jìn)口車道3與車道4都只有直行車輛通過(guò)交叉口，車流量均設(shè)為600輛/h，東進(jìn)口車道2直行和左轉(zhuǎn)車輛通過(guò)交叉口，車流量共600輛/h。本文將在不同左轉(zhuǎn)車比例的情況下，分析車道2上左轉(zhuǎn)車輛轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟位置距交叉口距離對(duì)車道2及相鄰車道1交通流的影響。

鄭剛利用正交實(shí)驗(yàn)法和聚類分析法對(duì)不同駕駛員進(jìn)行分類，擬合不同類別駕駛員的反應(yīng)時(shí)間與駕駛速度之間的關(guān)系曲線[23]，假定駕駛員為中青年、普通司機(jī)駕駛水平，當(dāng)車道2直行車輛駕駛員觀察到前方車輛開(kāi)啟左轉(zhuǎn)向燈時(shí)，將對(duì)相鄰車道1的車輛行駛情況進(jìn)行分析，作出變道或者減速行駛行為。當(dāng)車輛駛近交叉口處時(shí)，車輛的平均速度為54.63 km/h，大約15 m/s，根據(jù)駕駛員的反應(yīng)時(shí)間與駕駛速度之間的關(guān)系曲線，取反應(yīng)時(shí)間為2 s，因此,左轉(zhuǎn)燈最低閃爍時(shí)間取2 s，反應(yīng)距離為30 m，否則，即使直行車輛駕駛員觀察到前方車輛開(kāi)啟轉(zhuǎn)向燈，也沒(méi)有足夠的反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行換道。交叉口處實(shí)線距離為40 m，交叉口處路段的平均車頭時(shí)距為10 m，綜合考慮交叉口處的實(shí)線距離、車頭時(shí)距及直行車輛的反應(yīng)距離，左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟位置距交叉口的距離最低為60 m。

將車道2上的左轉(zhuǎn)車比例分別設(shè)定為0.2、0.3和0.4，在不同左轉(zhuǎn)車比例下，左轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟位置距交叉口距離從60 m開(kāi)始，開(kāi)啟位置距交叉口的距離每次增加5 m，直到左轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟位置距交叉口的距離為110 m為止。時(shí)步長(zhǎng)取1 s，每次模擬運(yùn)行1 000個(gè)時(shí)步，并選取仿真運(yùn)行200次以后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.1 平均行駛速度與車流密度

平均行駛速度和車流密度是反映交通流運(yùn)行效率的指標(biāo)，進(jìn)行平均行駛速度與密度分析可為制定道路交通設(shè)施的改善方案、減少延誤提供依據(jù)。

(5)

(6)

為消除隨機(jī)性影響，在相同參數(shù)條件下，可分別模擬10次，取10次仿真的平均值作為最終結(jié)果。

2.2 交叉口路段平均行駛速度分析

隨著車道2左轉(zhuǎn)車輛轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟位置距交叉口距離的增加，分析不同左轉(zhuǎn)車比例條件下，車道2與相鄰車道1車輛的平均速度變化。

圖5為不同左轉(zhuǎn)車比例條件下，隨著左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟位置距交叉口距離的逐漸增加，車道2上車輛的平均速度變化。圖5表明，當(dāng)車道2左轉(zhuǎn)車輛比例增加時(shí)，車道2的平均行駛速度隨之降低，這是因?yàn)樽筠D(zhuǎn)車輛在通過(guò)交叉口時(shí)需要停車觀察對(duì)向車道的車輛行駛情況，尋找可插車間隙，因此，左轉(zhuǎn)車輛越多，車道2上車輛的平均行駛速度就越低。在同一左轉(zhuǎn)比例條件下，隨著左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟位置距交叉口距離的增加，車道2的平均行駛速度先上升后下降，最終趨于平緩。左轉(zhuǎn)比例越高，這種趨勢(shì)就越明顯。平均行駛速度上升是由于隨著左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟位置距交叉口距離的增加，左轉(zhuǎn)車輛后面的直行車輛換道成功的概率變大，因不能成功換道而不得不在交叉口處等待左轉(zhuǎn)車輛轉(zhuǎn)彎后再繼續(xù)直行的情況變少。平均行駛速度下降是由于當(dāng)左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟位置距交叉口距離過(guò)長(zhǎng)時(shí)，直行車輛有了更長(zhǎng)尋求換道的距離，而在尋求換道的過(guò)程中，直行車輛為了有更多時(shí)間尋找合適的換道條件而低速行駛。直行車輛的低速行駛會(huì)導(dǎo)致其后方車輛的降速，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟位置距交叉口距離過(guò)長(zhǎng)時(shí)，平均行駛速度開(kāi)始下降。

圖5 車道2平均行駛速度

圖6為在不同左轉(zhuǎn)車比例條件下，隨著左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟位置距交叉口距離的逐漸增加，車道1車輛的平均速度變化。圖6表明，當(dāng)左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟位置距交叉口的距離相同時(shí)，車道2左轉(zhuǎn)車輛比例的增加會(huì)導(dǎo)致車道1的平均行駛速度有所下降。由于當(dāng)左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟位置距交叉口距離相同時(shí)，直行車輛換道成功的概率相同，但車道2左轉(zhuǎn)車輛比例大，則有換道需求的直行車輛數(shù)量多，因此，換道成功的車輛數(shù)也增多。車道2車輛的換道行為會(huì)影響車道1車輛的行駛，導(dǎo)致車道1的平均行駛速度有所下降。在同一左轉(zhuǎn)比例條件下，隨著左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟位置距交叉口距離的增加，車道1平均行駛速度呈下降趨勢(shì)。這是由于隨著左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟位置距交叉口距離的增加，左轉(zhuǎn)車輛后面的直行車輛換道成功的概率也變大，換道成功的車輛數(shù)增多?？傊徽撌擒嚨?上左轉(zhuǎn)車比例的增加，還是車道2上左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟位置距交叉口距離的增加，都會(huì)導(dǎo)致由車道2換道至車道1的車輛數(shù)增多，從而導(dǎo)致車道1的平均行駛速度下降。

圖6 車道1平均行駛速度

2.3 交叉口路段車流密度分析

隨著車道2左轉(zhuǎn)車輛轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟位置距交叉口距離的增加，分析在不同左轉(zhuǎn)比例條件下，車道2與相鄰車道1的車流密度變化。

圖7為不同左轉(zhuǎn)比例條件下，車道2的車流密度。圖7表明，隨著左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟位置距交叉口距離的增加，車道2車流密度呈下降趨勢(shì)，當(dāng)開(kāi)啟位置距交叉口距離為60～75 m時(shí)，車流密度有明顯下降趨勢(shì)，超過(guò)75 m之后，下降速度變慢，變化趨于平緩。當(dāng)左轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟位置距交叉口距離為60～75 m時(shí)，左轉(zhuǎn)比例越高，車流密度越大，但當(dāng)左轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟位置距交叉口距離超過(guò)100 m時(shí)，左轉(zhuǎn)比例越高，車流密度越小。這是由于左轉(zhuǎn)車輛越多，在交叉口處停車等待可插車間隙的次數(shù)越多，而當(dāng)左轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟位置距交叉口距離較短時(shí)，車道2上直行車輛換道成功的概率較低，所以交叉口處路段的車流密度較大。隨著左轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟位置距交叉口的距離增加，直行車輛換道成功的概率也大大增加，左轉(zhuǎn)車輛越多，尋求換道的直行車輛就越多，因此，當(dāng)開(kāi)啟位置距交叉口的距離較長(zhǎng)時(shí)，左轉(zhuǎn)車輛比例越高，導(dǎo)致?lián)Q道的直行車輛就越多，車道2的車流密度越小。

圖7 車道2車流密度

圖8為不同左轉(zhuǎn)比例條件下，車道1的車流密度。圖8表明，隨著左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟位置距交叉口距離的增加，車道1車流密度呈上升趨勢(shì)，當(dāng)開(kāi)啟位置距交叉口距離短時(shí)，車流密度上升速度較慢，當(dāng)開(kāi)啟位置距交叉口距離長(zhǎng)時(shí)，車流密度上升速度較快。這說(shuō)明隨著左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟位置距交叉口距離的增加，由車道2成功換道至車道1的車輛數(shù)越來(lái)越多，對(duì)車道1上原有車輛的正常行駛也會(huì)產(chǎn)生更大影響。

圖8 車道1車流密度

圖9和圖10分別為左轉(zhuǎn)閃爍燈距離為100 m，車道2車輛左轉(zhuǎn)比例為0.3的條件下，車道2與車道1的車流時(shí)空?qǐng)D。時(shí)空?qǐng)D的橫坐標(biāo)為從左至右位置移動(dòng)的空間軸，縱坐標(biāo)為從下到上時(shí)步遞增的時(shí)間軸，黑點(diǎn)代表車輛位置?？臻g軸長(zhǎng)度等于一個(gè)車道的長(zhǎng)度，本文為200個(gè)元胞，時(shí)間軸長(zhǎng)度等于仿真時(shí)長(zhǎng)，本文為1 000時(shí)步。

從圖9和圖10可直觀看到：當(dāng)左轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟位置距交叉口距離較遠(yuǎn)時(shí)，車道2和車道1上的交通流狀況。圖9表明，當(dāng)左轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟位置距交叉口距離較遠(yuǎn)時(shí)，在車道2靠近交叉口的路段上，直行車輛均在離交叉口較遠(yuǎn)處便開(kāi)始降速行駛，尋找滿足換道的條件以完成換道，導(dǎo)致車道2交叉口處的路段不能被充分利用，造成道路資源的浪費(fèi)。同時(shí)，圖10表明，由于車道2上大量直行車輛換道駛?cè)胲嚨?，導(dǎo)致車道1靠近交叉口路段的車流密度大，車速降低，甚至造成短暫擁堵。

圖9 車道2車流時(shí)空

圖10 車道1車流時(shí)空

3 結(jié) 論

本文通過(guò)建立無(wú)信號(hào)T型交叉口處路段元胞自動(dòng)機(jī)模型，研究在不同左轉(zhuǎn)車比例條件下，左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟位置距交叉口距離對(duì)本車道及相鄰車道交通流的影響。仿真分析表明左轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟位置距交叉口的距離會(huì)對(duì)本車道及相鄰車道交通流產(chǎn)生較大影響。

隨著左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟位置距交叉口距離的增加，左轉(zhuǎn)車輛后面的直行車輛換道成功的概率變大，由于不能成功換道而不得不在交叉口處等待左轉(zhuǎn)車輛轉(zhuǎn)彎之后再繼續(xù)直行的情況變少，車道2交叉口處的路段上車輛行駛速度上升，車流密度下降，提高了車道2交叉口處車輛的通行效率，緩解了由于左轉(zhuǎn)車輛導(dǎo)致的擁堵情況。但隨著左轉(zhuǎn)燈開(kāi)啟位置距交叉口距離的不斷增加，當(dāng)開(kāi)啟位置距交叉口距離超過(guò)95 m時(shí)，在車道2靠近交叉口處的路段上，直行車輛均在離交叉口較遠(yuǎn)處便開(kāi)始降速行駛尋找滿足換道的條件完成換道，導(dǎo)致車道2交叉口處的路段不能被充分利用，造成道路資源的浪費(fèi)。同時(shí)，由于車道2上大量直行車輛換道駛?cè)胲嚨?，導(dǎo)致車道1靠近交叉口路段的車流密度大，車速降低，甚至形成短暫擁堵。

因此，左轉(zhuǎn)車輛在通過(guò)無(wú)信號(hào)T型交叉口之前，應(yīng)提前60 m開(kāi)啟轉(zhuǎn)向燈為后方車輛提供變道信息，有利于提高交叉口處的通行效率，但左轉(zhuǎn)車輛轉(zhuǎn)向燈開(kāi)啟位置距交叉口距離不應(yīng)超過(guò)95 m，從而避免過(guò)早開(kāi)啟轉(zhuǎn)向燈造成道路資源浪費(fèi)，并對(duì)相鄰車道車輛的正常行駛產(chǎn)生較大影響，降低相鄰車道的通行效率。