揭國(guó)順 范凡

摘 要：本文對(duì)逆向可變車道進(jìn)行深入研究，并以南通市的一個(gè)交叉口作為改造對(duì)象，通過Vissim軟件進(jìn)行模擬分析，驗(yàn)證采用逆向可變車道后，該交叉口的四個(gè)交通指標(biāo)均得到了優(yōu)化，如平均排隊(duì)長(zhǎng)度指標(biāo)降低了30.7%，平均延誤時(shí)間降低了27.6等。

關(guān)鍵詞：逆向可變車道 交叉口優(yōu)化 交通管理 仿真分析

Abstract：This paper conducts in-depth research on reverse variable lane， takes an intersection in Nantong City as the transformation object， and conducts simulation analysis through Vissim software to verify that the four traffic indicators of the intersection have been optimized after the use of reverse variable lane， such as the average queue length index reduced by 30.7% and the average delay time decreased by 27.6.

Key words：reverse variable lane， intersection optimization， traffic management， simulation analysis

1 引言

由于城市交通日益嚴(yán)峻，傳統(tǒng)的路口設(shè)計(jì)已越來越無法適應(yīng)人類日益提高的道路需求，特別是對(duì)展寬有限的道路。國(guó)內(nèi)外研究者為增強(qiáng)信號(hào)路口的通過能力而開始對(duì)非常規(guī)路口設(shè)計(jì)問題進(jìn)行深入研究，其中，HUMMER[1]等人對(duì)U型回轉(zhuǎn)交叉口與蝴蝶結(jié)型交叉口優(yōu)缺點(diǎn)及其所特定的應(yīng)用條件進(jìn)行軟件仿真模擬和分析；Reid[2]等將扇形交叉口作為主要研究對(duì)象，探究其設(shè)計(jì)策略及其所使用的規(guī)則進(jìn)行仿真模擬及分析；Jagannathan[3]等利用Vissim軟件進(jìn)行仿真有效證實(shí)了將左轉(zhuǎn)進(jìn)行移位的操作能將道路交叉口改造前的平均延誤指標(biāo)大大降低；崔凱[4]根據(jù)當(dāng)前道路交叉口設(shè)計(jì)中，左轉(zhuǎn)逆向交通量較大的道路特征給出了對(duì)左轉(zhuǎn)逆向可變行車線系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化方法;梁培佳等[5]將逆向可變車道交叉口的配時(shí)方案作出優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)道路交叉口的通行效率的明顯提升；曲大義等人[6]以潮汐車道與變向車道的協(xié)同優(yōu)化為研究目標(biāo)提出相關(guān)使用方案，以實(shí)現(xiàn)交通道路資源的合理分配。

總之，本論文旨在提升交叉口通行能力，以南通市世紀(jì)大道、工農(nóng)南路交叉口為實(shí)例，對(duì)該路口南進(jìn)口道方向左轉(zhuǎn)逆向可變車道鋪設(shè)前、后進(jìn)行對(duì)比，選取評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 左轉(zhuǎn)逆向可變車道的設(shè)置條件

左轉(zhuǎn)逆向可變車道的設(shè)置有以下幾個(gè)條件：

（1）進(jìn)口道方向的各條車道飽和度都比較高，左轉(zhuǎn)的交通流量都比較大，由此不能采納空間渠化中增多車道數(shù)量的措施來對(duì)左轉(zhuǎn)交通流的壓力進(jìn)行緩解。（2）配左轉(zhuǎn)車道時(shí)，四相位信號(hào)交叉口。（3）左轉(zhuǎn)保護(hù)相位以及直行保護(hù)相位會(huì)在左轉(zhuǎn)逆向可變車道的左轉(zhuǎn)保護(hù)相位確立之前進(jìn)行交會(huì)式允許通行。（4）出口車道數(shù)不少于兩條。（5）預(yù)信號(hào)與主信號(hào)需要滿足一定的條件聯(lián)合使用。

在信號(hào)相位上需執(zhí)行先左轉(zhuǎn)再直行或單口輪放相位序列，并于中央開口加入預(yù)信號(hào)以控制左轉(zhuǎn)車流駛?cè)肽嫦蚩勺冘嚨乐畷r(shí)間與時(shí)長(zhǎng)。而在交通管理中，逆向可變車道設(shè)置需采取相應(yīng)的管理措施及交通秩序良好、行人及非機(jī)動(dòng)車遵章率較高、機(jī)動(dòng)車干擾較小時(shí)逆向可變車道實(shí)施所需條件。 在逆向可變車道實(shí)施初期，交通管制人員需引導(dǎo)，指揮車流。

3 逆向可變車道參數(shù)設(shè)置

3.1 逆向可變車道長(zhǎng)度設(shè)置

文中對(duì)觀測(cè)到的車輛更換過程中左轉(zhuǎn)車輛以20km/h速度在預(yù)信號(hào)開口處更換車道進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，車輛更換車道寬度采用左轉(zhuǎn)車道寬度3.5米和中央分隔帶寬度5米（1.5米）相加，并計(jì)算出預(yù)信號(hào)處開道長(zhǎng)度12.9米。由于要避免多輛左轉(zhuǎn)車輛同時(shí)駛?cè)肽嫦蚩勺冘嚨?，所以預(yù)信號(hào)開口長(zhǎng)度不應(yīng)設(shè)定過長(zhǎng)，根據(jù)實(shí)際執(zhí)行效果，可以將開口長(zhǎng)度設(shè)置成15米。

3.2 逆向可變車道寬度及開口長(zhǎng)度設(shè)置

對(duì)于設(shè)有逆向可變車道的入口道和出口道，要有相應(yīng)的中央分隔帶或者護(hù)欄硬隔離以避免碰撞，開口尺寸要符合左轉(zhuǎn)車流的調(diào)頭空間，據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《城市道路交叉口設(shè)計(jì)規(guī)程》中顯示，交叉口的出口道走向內(nèi)各條行車道的寬度都不能少于路段行車道的寬度數(shù)值，大部分都不大于3.5m，且出口道方向的車道必須具備規(guī)定中提出的對(duì)掉頭車輛的轉(zhuǎn)彎半徑的幾何條件要求，此外，具備條件限制改造后的路口，其中出口道方向的每條車道的寬度數(shù)值大小都應(yīng)該不得低于3.25，單位為米。切記不得在出口道上設(shè)置相應(yīng)的禁止通行標(biāo)志。逆向可變車道開口處上下游各50米處應(yīng)避開公交站點(diǎn)、醫(yī)院以及出入口等人流量較大的單位，以防行人和非機(jī)動(dòng)車從中央隔離帶開口處穿越馬路而影響正常交通流。左轉(zhuǎn)車流轉(zhuǎn)向后出口車道要有充足的空間以確保車流通過，以免左轉(zhuǎn)車流鎖死、溢出交叉口。

3.3 逆向可變車道交通標(biāo)識(shí)設(shè)置

城市交叉口交通標(biāo)志標(biāo)線能夠?qū)煌ǔ鲂姓哌M(jìn)行信息指引，交通規(guī)則功能，保障城市交通流正常通行。我國(guó)《交通標(biāo)志標(biāo)線規(guī)范》（GB51038-2015），《城市道路交通標(biāo)志及標(biāo)線設(shè)置規(guī)范》（GA/T527-2005）以及《城市道路交通信號(hào)控制方式適用規(guī)范》（GAT51038-2005），都包含了關(guān)于城市信號(hào)交叉口標(biāo)志位置范圍，大小，色彩，形狀以及適用范圍的明確規(guī)定與要求。逆向可變車道是一種新型交叉口通行模式，規(guī)范中未明確給出對(duì)應(yīng)標(biāo)志標(biāo)線，但通過規(guī)范可以為城市信號(hào)交叉口潮汐車道和可變車道提供參考。目前在實(shí)行逆向可變車道設(shè)置的城市，濟(jì)南市與深圳市均參照了上述規(guī)范中關(guān)于可變車道的設(shè)置，也可借鑒國(guó)外可變車道設(shè)置的方式及經(jīng)驗(yàn)。

4 仿真分析

4.1 工農(nóng)南路與世紀(jì)大道交叉口交通組織調(diào)查情況分析

文中選擇南通市世紀(jì)大道與工農(nóng)南路的平面信號(hào)控制路口進(jìn)行模擬改造，改造內(nèi)容為在圖示位置鋪設(shè)左轉(zhuǎn)逆向可變車道，并利用交通仿真模擬軟件（VISSM）對(duì)左轉(zhuǎn)逆向可變車道建立前后路口的交通各指標(biāo)情況進(jìn)行了數(shù)據(jù)搜集，并加以分析驗(yàn)證。所選擇的交叉口采用標(biāo)準(zhǔn)十字四路交叉形式，東進(jìn)口道方向使用左、直、右車道各一條，無混行車道，采用左轉(zhuǎn)保護(hù)相位以及直行保護(hù)相位來實(shí)現(xiàn)對(duì)交叉口的信號(hào)控制。西進(jìn)口道方向以及南、北進(jìn)口道方向均采用這樣的條件布設(shè)。經(jīng)過實(shí)地調(diào)查，由圖可了解此路口的幾何現(xiàn)狀情況。鋪設(shè)道路時(shí)使用寬度為3.5m的單向行車道。所調(diào)查的交叉口相位相序圖見圖3。此進(jìn)口的南進(jìn)口道走向中的左轉(zhuǎn)專用車道的車流量大并且飽和度比1高，經(jīng)過對(duì)比得出，此走向的車道進(jìn)行左轉(zhuǎn)逆向可變車道的鋪設(shè)較為合適，包括交叉口幾何條件、交通流量條件和信號(hào)控制條件，故在這里對(duì)交叉口進(jìn)行改造并設(shè)置左轉(zhuǎn)逆向可變車道。

4.2 交叉口車流量及信號(hào)控制情況實(shí)地調(diào)查

根據(jù)對(duì)世紀(jì)大道與工農(nóng)南路交叉口進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，并在某天的早晚高峰、和兩個(gè)非早晚高峰的平峰時(shí)段進(jìn)行人工記錄，得到了這四個(gè)時(shí)段的交叉口各進(jìn)口道方向中各車道的交通流量數(shù)，所獲得的數(shù)據(jù)情況見表1。得知該交叉口的交通流量較為穩(wěn)定，南進(jìn)口道方向的交通流密度在整個(gè)交叉口四進(jìn)口道方向占比最大，其余幾個(gè)進(jìn)口道方向交通流量分布相對(duì)來說較小。早晚高峰兩個(gè)時(shí)段中，南進(jìn)口道走向和北進(jìn)口道走向上直行和左轉(zhuǎn)交通的流量分配都反映了潮汐交通流特性，因此此路口愈發(fā)滿足了左轉(zhuǎn)逆向可變車道設(shè)置對(duì)交通流量狀況的約束，該改造很有必要，加設(shè)左轉(zhuǎn)逆向可變車道可最大限度的減小對(duì)交叉口的改造成本，但能極大程度的減緩交通行車流在高峰時(shí)段的擁堵情況以及較大幅度提升道路的服務(wù)水平，減少尾氣排放，踐行可持續(xù)發(fā)展理念。

4.3 交通仿真驗(yàn)證

通過上述的實(shí)地調(diào)查獲得的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，并利用交通仿真模擬軟件（Vissim）搭建所選交叉口的路網(wǎng)模型，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，其中包括車輛跟馳模型選擇、車輛期望速度范圍設(shè)置、安全距離劃定、沖突區(qū)域內(nèi)讓行規(guī)則的調(diào)配、車流量輸入、減速區(qū)域的鋪設(shè)、信號(hào)燈設(shè)置、信號(hào)控制機(jī)信號(hào)控制方案設(shè)置、以及在各路段指定位置設(shè)置檢測(cè)器等一系列軟件操作。能夠較為合理的模擬出交叉口的在高峰時(shí)段真實(shí)的道路情況。本文不考慮非機(jī)動(dòng)車和行人通行情況，著重于對(duì)所選交叉口的改造前、后的交通指標(biāo)對(duì)比分析，改造內(nèi)容為在制定位置按照改造標(biāo)準(zhǔn)鋪設(shè)左轉(zhuǎn)逆向可變車道。

選用連續(xù)仿真十次，隨機(jī)種子增量為10，初始隨機(jī)種子為12，仿真時(shí)間取600秒。以車輛檢測(cè)器檢測(cè)到的交叉口通過的車流數(shù)量代替實(shí)際通行能力指標(biāo)。本文通過提取Vissim的數(shù)據(jù)然后選取指標(biāo)進(jìn)行分析，選取的指標(biāo)為通過車流量、平均排隊(duì)長(zhǎng)度指標(biāo)、車輛平均延誤指標(biāo)以及平均停車次數(shù)指標(biāo)，其交叉口改造前、后的指標(biāo)對(duì)比見表2。

經(jīng)過對(duì)比后可知，對(duì)交叉口南進(jìn)口道方向鋪設(shè)了左轉(zhuǎn)逆向可變車道后，所選的四個(gè)交通指標(biāo)均得到好的改善，其中指標(biāo)一（通過行車數(shù)）較改造前提高了約百分之二十一，指標(biāo)二（平均延誤）較改造前降低了約百分之二十八，指標(biāo)三（平均排隊(duì)長(zhǎng)度）降低了約近40m，指標(biāo)四（停車次數(shù)）降低了百分之二十二。種種數(shù)據(jù)顯示，該改造能夠在最小改造成本的情況下最大限度的改善路口的交通擁堵程度，且效果較好，提升了交叉口的通行能力。

5 結(jié)論與展望

本文以提高南通市世紀(jì)大道和工農(nóng)南路交叉口道路通行能力為目標(biāo)，對(duì)逆向可變車道展開研究，從左轉(zhuǎn)逆向可變車道的布設(shè)條件入手，到逆向可變車道的參數(shù)設(shè)置，再用交通模擬仿真平臺(tái)（Vissim）進(jìn)行仿真，通過實(shí)地調(diào)查獲取原始數(shù)據(jù)，CAD軟件制作交叉口路網(wǎng)模型的底圖，設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，并選取評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出的結(jié)論顯示相比改造前，該交叉口設(shè)置了逆向可變車道能較大的提升道路通行能力，從而達(dá)到降堵的效果。但由于時(shí)間和篇幅有限，本文仍然存在較多不足，在未來的研究中，筆者會(huì)引入合適算法對(duì)信號(hào)配時(shí)方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，將定周期控制方式進(jìn)化為感應(yīng)式控制和自適應(yīng)控制方式，引入更多智能交通的科研理念，讓傳統(tǒng)交通實(shí)現(xiàn)高度智能化。

課題項(xiàng)目：南通理工學(xué)院2023屆“優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）培育計(jì)劃”（BS202209）。

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