徐可文

(安徽省綜合交通研究院股份有限公司，安徽 合肥 230001)

0 引 言

道路交叉口是道路車流匯聚的重要節(jié)點，各具特征的車流在此產(chǎn)生交匯、沖突，從而使其成為道路交通安全事故和車輛堵塞的高發(fā)節(jié)點[1-5]。因此，筆者結合工程實例并輔以工程軟件，對道路交叉口渠化設計及信號相位、相序及配時參數(shù)的使用等方面進行相關研究，致力于提出合理的交叉口渠化設計建議，為道路平面交叉口設計提供參考。

1 交叉口工程概況

本文選取研究的交叉口為某縣交通干線平面交叉口，相交道路均為雙向八車道，遠期設計十字交叉口通車，相交干線連接當?shù)馗魇〉?、高速，是區(qū)域未來重要連接通道，道路交通基礎數(shù)據(jù)見表1，其單車道寬度為3.5 m，交叉口處分設左轉車道1道,直行車道4道,右轉車道1道。

表1 道路交通基礎數(shù)據(jù)表

2 交叉口方案設計

2.1 交通量輸入

結合相接道路歷年交通量資料及本項目未來年的交通量構成的預測，通過計算并簡化后得到機動車交通量見表2。

表2 機動車流量表

2.2 仿真模型校驗

根據(jù)工程項目給定的參數(shù)，對此交叉口主要仿真參數(shù)輸入如下。

(1)平均車頭時距取2.5 s；

(2)排隊長度，開始時小于2.5 s，結束時大于2.5 s；

(3)期望車速，小汽車為30～40 km/h，大型客車25～30 km/h；

(4)車輛模型分布，小汽車占90%，大型客車占10%；

(5)強制換道可接受的減速度值為-1m/s2。

2.3 渠化配時方案設計

本次仿真為獲得各種配時方案對交叉口通行能力的影響，故設計以主流的單進口放行及對稱放行的相位配時方案進行對比[6-10]。

單口放行方案在工程實例中經(jīng)常使用，主要是指在各進口處設置獨立的相位，同一進口的左轉、直行車輛遵循同一個相位通行，等待一個進口車流放行完畢再放行下一個進口的直行和左轉車流。單口放行相位控制如圖1所示。

圖1 單進口放行4相位控制

對稱放行方案則是指在交叉口相位設置中，放行某個進口某方向的車流的同時，放行對向的同一流向車流，如圖2所示。

圖2 對稱放行4相位控制

本次仿真模擬研究設計以下方案，見表3，進行配時方案計算，進而進行仿真模擬。

表3 各方案設計工況

2.4 信號燈優(yōu)化配時方案

根據(jù)常規(guī)信號配時原則計算結果和交叉口實際情況，得到此交叉口信號燈優(yōu)化配時方案，在仿真軟件中對信號控制機進行設置，見表4。

表4 信號燈配時方案

3 模型建立及仿真運行

結合交叉口的交通基礎數(shù)據(jù)，運用仿真軟件建立交叉口基礎模型，如圖3所示。仿真監(jiān)測采用節(jié)點評估法，對仿真運行中交叉口各方向通行能力指標進行記錄，對方案一、方案二、方案三進行仿真運行，運行結束后輸出節(jié)點結果。

圖3 仿真運行圖

4 仿真結果分析

4.1 配時效果

由仿真結果可見。未進行交通配時的交叉口本身存在著重大的交通沖突，若不進行合理的優(yōu)化處理，將嚴重影響設計道路的通行能力，造成道路壅塞，降低服務水平。未配時的仿真結果揭示，仿真結果的排隊長度及車輛延誤時間很大，平均值分別達到26.76及47.92，停車次數(shù)達到3.14。

4.2 兩種配時方案的比較

如圖4所示。

圖4 仿真結果對比

由圖4可以直觀地看出，在進行了交通配時后，表征車道通行能力的重要指標，包括排隊長度、車輛延誤、停車次數(shù)等均有了顯著降低。相對于未配時方案，在排隊長度方面，單口放行下降62.37%，對稱放行下降68.63%；在車輛延誤方面，單口放行下降21.09%，對稱放行下降25.85%；在停車次數(shù)方面，單口放行下降76.95%，對稱放行下降77.85%，交叉口通行能力提升明顯。同樣的，排放物數(shù)量及油耗等影響環(huán)境、能源的指標顯著下降。

通過比較對稱及單口放行配時方案的仿真結果可以發(fā)現(xiàn)，在交通流量趨于均衡時，對稱放行相位設計方案的各項交通信號控制指標均優(yōu)于單口放行相位設計方案。在本次仿真結果中，相較于單進口放行，對稱放行的排隊長度降低8.6%，車輛延誤降低13.8%，停車次數(shù)降低5.2%。

4.3 左轉車流占比對放行方式的影響

為驗證十字交叉口的單口放行方式和對稱放行方式的適用性，筆者擬定不同的左轉車流比例，研究在不同左轉車輛占比情況下，兩種配時方式的優(yōu)劣，結果如圖5～圖7所示。

圖5 排隊長度仿真結果對比圖

圖6 車輛延誤仿真結果對比

圖7 停車次數(shù)仿真結果對比圖

由仿真結果分析可知，隨著左轉車流量的增大，對稱放行配時方案的排隊長度、車輛延誤、停車次數(shù)等指標均呈上升趨勢，且上升趨勢逐漸增大，交叉口的整體通行能力下降。而單進口放行配時方案中雖然隨著左轉車流量占比增加，各項指標均呈上升趨勢，但上升趨勢逐漸平緩。

4.4 左待轉區(qū)優(yōu)化設計

左轉彎車流是交叉口車流沖突的重要影響因素，對左轉彎車流進行優(yōu)化設計，是降低交叉口沖突、提升交叉口通行能力的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)工程經(jīng)驗，筆者在仿真模型中增設左轉彎待轉區(qū)域，讓左轉彎的車盡量在不阻礙直行車的情況下縮短轉彎通過時間，從而對交叉口進行進一步優(yōu)化。

基于對稱放行的配時方案設計左待轉區(qū)，實際設置中待轉區(qū)的結束時間并不與南北、東西向車流結束時間完全一致，以避免在待轉區(qū)出現(xiàn)“卡車”現(xiàn)象，仿真結果如圖8、圖9所示。

圖8 通行能力仿真結果對比圖

圖9 污染物排放仿真結果對比圖

由圖8、圖9可見，通過左待轉區(qū)的設置，在對稱放行的優(yōu)化基礎上，該交叉口的通行能力進一步得到提高，合理地設置左轉待轉區(qū)的配時設置，對解決左轉車流沖突有著積極效用。

5 結 論

(1)合理的交通配時對解決交叉口的沖突點多、交通擁堵等問題有著重要作用，能夠有效地提升道路的通行能力及舒適度。

(2)結合交通量的大小、分布選擇合適的配時方案，對稱放行和單進口放行的配時方案在不同的交叉口模型中各有優(yōu)劣，對稱放行的配時方案適合于交通量均勻的交叉口模型，單進口放行的配時方案在車流不均勻的交叉口模型中有著更好的表現(xiàn)。

(3)左轉車流是交叉口擁堵問題產(chǎn)生的重要影響因素，適當?shù)夭贾米蟠D區(qū)并合理配時，有助于進一步提升交叉口的通行能力。

因本人能力有限，研究內容尚存在很多不足，對不同交叉口配時方案的研究應進一步深入研究，這也是筆者下一階段的研究方向。