中圖分類號：U491 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI： 10.13714/j.cnki.1002-3100.2025.15.015

Abstract： Displaced left-turn （DLT） represents the most efficacious and pioneering intersection design， resolving the conflict between left turns and opposite straight traffic. In this paper，the design of T-shaped intersections based on displaced left-turn is implemented，and the optimization model of intersection parameters is established to minimize the average vehicle delayattheintersection. Theoperational performance of the T-shaped intersection based on the displaced left-turn design isverified through VISSIM simulation. The resultsindicatethattheaveragevehicledelayofthe T-intersectionbased onthe displacedleft-turn design is significantly reduced，and the intersection performance is substantially enhanced. The sensitivity test of the T-shaped displacedleft-turn intersection isdesigned to analyze its optimal application scenario.

Key words： traffic engineering; displaced left-turn; T-shaped intersection;VISSIM

0引言

現(xiàn)階段的城市交通特點(diǎn)是：城市交通基礎(chǔ)設(shè)施接近飽和狀態(tài)，不易拓建，難以滿足日益增長的交通需求。在道路網(wǎng)中，左轉(zhuǎn)車流作為制約交叉口通行能力的最大短板，對交叉口沖突、延誤、事故以及信號配時的復(fù)雜性都有重大影響。故解決交叉口的沖突、擁堵問題的重中之重便是減少左轉(zhuǎn)車流與其他方向車流的沖突。因此，更為新穎的非常規(guī)交叉口交通組織——移位左轉(zhuǎn)被提了出來，其通過將左轉(zhuǎn)車道渠化轉(zhuǎn)移，重組道路斷面，來實現(xiàn)相對方向直行和左轉(zhuǎn)同時放行，規(guī)避左轉(zhuǎn)車流對其他方向交通流的沖突干擾，從而減少信號相位提升整個路口通行效率。目前國內(nèi)已有多例十字型移位左轉(zhuǎn)交叉口在深圳市啟用。

移位左轉(zhuǎn)的概念最早于1987年由 Mier et al.2提出。因其獨(dú)有的組織方式，如何最大限度發(fā)揮其疏散交通、提升交叉口性能成為首要研究目標(biāo)[3-4]。

羅丹丹等基于車流波動理論研究了交叉口適宜設(shè)置借道左轉(zhuǎn)車道的車流量臨界條件。蔣賢才等將移位左轉(zhuǎn)交叉口改進(jìn)，并提出一個移位左轉(zhuǎn)交叉口設(shè)計要點(diǎn)計算模型。安實等探討了平行流交叉口主預(yù)信號協(xié)調(diào)控制策略，有效解決了平行流交叉口多次停車的問題。宋浪等8預(yù)設(shè)16種交叉口布設(shè)方案，并融入優(yōu)化模型中，以實現(xiàn)集口設(shè)置方案選擇、車道分配和信號配時的組合優(yōu)化。巨金鵬等在T型交叉口上采用了移位左轉(zhuǎn)設(shè)計，并確定移位左轉(zhuǎn)的車道長度。王旭等構(gòu)建了T型移位左轉(zhuǎn)交叉口信號控制模型，并驗證了其對交叉口內(nèi)延誤的降低具有顯著效果。潘福全等則在移位左轉(zhuǎn)交叉口的模型搭建中考慮非機(jī)動車過街的通行效率。

目前的研究表明移位左轉(zhuǎn)設(shè)計均聚焦于十字型交叉口的挖掘與提升上，對于城市路網(wǎng)同樣普遍的T字型交叉口的研究較少。本文創(chuàng)新性地將移位左轉(zhuǎn)設(shè)計應(yīng)用于T字型交叉口，針對交叉口幾何布局和信號配時展開優(yōu)化。旨在為T字型交叉口的移位左轉(zhuǎn)設(shè)計的普遍性應(yīng)用找到參考和依據(jù)。

1T型交叉口基于移位左轉(zhuǎn)設(shè)計

如圖1所示的傳統(tǒng)T型交叉口，其完成所有車流的放行通常需要3個相位，基于移位左轉(zhuǎn)設(shè)計后的T型交叉口（見圖2），僅需2個相位即可實現(xiàn)交叉口內(nèi)所有車流的放行。相位相序?qū)Ρ纫妶D3，通過移位重組交叉口斷面，增設(shè)次級交叉口，可利用北進(jìn)口左轉(zhuǎn)車流通行時的空置時間實現(xiàn)西進(jìn)口左轉(zhuǎn)車流的預(yù)存，待下一相位全部放行，如此利用時間差規(guī)避左轉(zhuǎn)與其他車流的沖突，直接縮短了信號周期長度，加快了交叉口內(nèi)的車流通過效率。

圖1傳統(tǒng)T型交叉口

圖2T字型移位左轉(zhuǎn)設(shè)計示意圖

圖3相位相序?qū)Ρ?/p>

（b）基于移位左轉(zhuǎn)的 T 型交叉口相位相序

2T型交叉口基于移位左轉(zhuǎn)設(shè)計

2.1目標(biāo)函數(shù)

以最小化交叉口的總車均延誤為優(yōu)化目標(biāo)，目標(biāo)函數(shù)如公式（1）所示：

式中： d^sub 為次級交叉口的車輛延誤； d_i^main 為主信號相位 i 的車輛延誤， i=1，2 分別表示東、西進(jìn)口主交叉口放行與北進(jìn)口左轉(zhuǎn)； q^sub 為次級交叉口的車流量； q_i^main 為主信號相位 i 的車流量。

2.2約束條件

由于移位左轉(zhuǎn)設(shè)計的特殊性將交叉口重構(gòu)成主、次級交叉口，因此需要分別對移位左轉(zhuǎn)交叉口車道幾何布局與主、級次交叉口信號做約束討論。

2.2.1 車道布局約束

移位左轉(zhuǎn)各車道長度的確定對于其性能影響不容忽視?？紤]到現(xiàn)實交通網(wǎng)絡(luò)中的車流時常存在重交通流方向（即交通流方向上的非對稱性），因此對于移位左轉(zhuǎn)布局設(shè)計是需要基于交通流在方向上的非對稱性分別展開設(shè)計。式 （2）表示左轉(zhuǎn)彎車道l₁ 和過渡段 l₂ 需要滿足入口左轉(zhuǎn)車輛的最大到達(dá)隊列長度。式（3）表示過渡路段 l₂ 須滿足左轉(zhuǎn)車輛的轉(zhuǎn)向需求。式（4）表示左轉(zhuǎn)車輛儲存段的長度的設(shè)置需要兼顧其車道功能的發(fā)揮與行車安全，當(dāng)左轉(zhuǎn)車輛的數(shù)量達(dá)到最大時，左轉(zhuǎn)車輛儲存車道 l₃ 的長度要滿足左轉(zhuǎn)車輛到達(dá)數(shù)最大時的排隊需求。同時，由于道路空間資源的限制，為了不影響上下游交叉口的正常使用，如式（5）所示，需要對各車道長度進(jìn)行一定的限制，車道長度關(guān)系如圖2所示。

l₁+l₂+l₃?l

其中： Q_wl 為西進(jìn)口的左轉(zhuǎn)交通量 （pcu/h） ； h_s 為左轉(zhuǎn)排隊車輛的車頭間距 τ（m） ： m_wl 為西進(jìn)口的左轉(zhuǎn)車道數(shù)； n 為一個小時內(nèi)的交叉口信號周期個數(shù)； S_wl 為西進(jìn)口左轉(zhuǎn)車道的飽和流率； r 為車輛的最小轉(zhuǎn)彎半徑 τ（m） ; w_l 為單條機(jī)動車道的寬度 τ（m） ：w_c 為雙黃線或中央分隔帶的寬度 τ（m） ; k 為單個信號周期內(nèi)左轉(zhuǎn)車輛到達(dá)的非均勻系數(shù)。通常情況下，其取值范圍為1.5～2；l為相鄰交叉口之間的合理上限值。

2.2.2 主交叉口信號約束

移位左轉(zhuǎn)主交叉口仍保留傳統(tǒng)基本交叉口形態(tài)，因此需要對其信號相位作一般約束，以保障行人與非機(jī)動車的過街安全。因此主信號一般約束需滿足式 （6）和式（7）：

其中： c 為信號周期時長； T_?L 為信號損失時間； g_i 為主信號第 i 相位的綠燈時長； 、 g_i^max 分別表示各相位最短、最大綠燈時長。

2.2.3 次級交叉口信號約束

為了確保車輛進(jìn)行左轉(zhuǎn)預(yù)存的時候不影響其他方向車流使用進(jìn)口，預(yù)信號開啟和關(guān)閉時刻均需要在前一相位車流隊尾安全通過并駛離交叉口后。因此，為使車輛盡可能低啟停次數(shù)地駛離交叉口，同時確保左轉(zhuǎn)車輛能夠在其他相位車流占用 l₂ 前駛?cè)胍莆蛔筠D(zhuǎn)車道 l₁ ，次級交叉口預(yù)信號需滿足式（8）至式（11）。

圖4信號配時方案

其中： g_sub 為次級交叉口綠燈時長； Δt_star 為預(yù)相位的綠燈開啟時間差； Δt_close 為預(yù)相位的綠燈關(guān)閉時間差； t_leave 為主干道直行車流越過停止線駛?cè)氤隹诘赖臅r間； v_leave 為主干道直行車流從進(jìn)口道駛離的速度，信號配時方案如圖4所示。

3案例分析

3.1基礎(chǔ)設(shè)計

為了驗證所構(gòu)建模型的性能，選取市甘洪路-人園路交叉口基于移位左轉(zhuǎn)設(shè)計，按圖2方案對其重新優(yōu)化，并在VISSIM軟件中構(gòu)建基于移位左轉(zhuǎn)設(shè)計的交叉口及現(xiàn)狀仿真模型，通過仿真試驗以評估改進(jìn)優(yōu)化后T字型移位左轉(zhuǎn)交叉口的性能。

表1現(xiàn)狀流量表

交叉口基礎(chǔ)流量見表1，信號相位見圖3（a），信號周期時長為134s，各相位時長分別為41s、 39s 、45s，各相位間的黃燈時長為3s；基于移位左轉(zhuǎn)設(shè)計的T型交叉口各相位如圖3（b）所示，信號周期時長 C=60s ，各綠燈時長 g₁=36s ， g₂=18s ，g_sub=15s ， Δt_star=7s ！ Δt_close=5s ，各相位間的黃燈時長為 3s 。

考慮到軟件仿真需要一定的交通量加載時間，仿真數(shù)據(jù)收集的起始時間設(shè)置為 100s ，并在所有參數(shù)相同的情況下運(yùn)行仿真10次，以確保所采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在VISSIM仿真軟件中分別搭建上述路網(wǎng)模型并載入對應(yīng)交叉口數(shù)據(jù)，利用節(jié)點(diǎn)評價法收集交叉口性能指標(biāo)數(shù)據(jù)如表2和表3所示。

表2T型交叉口現(xiàn)狀性能分析

表3基于移位左轉(zhuǎn)設(shè)計的T型交叉口性能分析

3.2結(jié)果分析

對比表2和表3可以看出，基于移位左轉(zhuǎn)設(shè)計后的T型交叉口各方向車流性能指標(biāo)均有明顯提升，西進(jìn)口因移位左轉(zhuǎn)的設(shè)置，左轉(zhuǎn)車流需在次級交叉口排隊等候左轉(zhuǎn)，因此西進(jìn)口左轉(zhuǎn)的停車次數(shù)相較現(xiàn)狀有一定程度增加。

基于移位左轉(zhuǎn)設(shè)計后的T型交叉口優(yōu)化效益對比如圖5所示。因所選交叉口的右轉(zhuǎn)車流均不受相位控制，受移位左轉(zhuǎn)優(yōu)化的增益并不顯著，故不做詳盡分析。

由圖5可知，交叉口設(shè)置移位左轉(zhuǎn)后，交叉口整體性能均獲得大幅度提升，得益于移位左轉(zhuǎn)組織簡化交叉口信號方案，直接縮短信號周期，使得單位時間內(nèi)通過交叉口的頻率增加，因此，原本受制于長信號等待的北進(jìn)口左轉(zhuǎn)車流得以釋放；同時因移位左轉(zhuǎn)合理轉(zhuǎn)移左轉(zhuǎn)車流與對向直行車流間的沖突，西進(jìn)口設(shè)置移位左轉(zhuǎn)后，對于有大量直行車流的東進(jìn)口通行效率的提升是顯而易見的；西進(jìn)口直行現(xiàn)狀采用搭接相位，該方向周期內(nèi)的綠燈放行時長長達(dá) 80s ，占總放行時間的 64% ，因此移位左轉(zhuǎn)對該方向的提升收益并不顯著。

由數(shù)據(jù)表明此方法大大降低了交叉口的延誤與排隊長度，但是停車次數(shù)這一指標(biāo)僅有小幅度優(yōu)化，收益甚小。

3.3 敏感性分析

為了探究T字型移位左轉(zhuǎn)交叉口的最佳使用場景，確保東、西方向進(jìn)口道車流量之和以及直行、右轉(zhuǎn)車流間比例不變，調(diào)整交叉口西進(jìn)口左轉(zhuǎn)車流的比率區(qū)間為 5%～40% 。由圖6可以知，移位左轉(zhuǎn)車流從 5% 逐漸增加至 20% 時，移位左轉(zhuǎn)車均延誤呈現(xiàn)較為穩(wěn)定的態(tài)勢，當(dāng)占比超過 25% 時，移位左轉(zhuǎn)車均延誤有較大增加，并有向交叉口蔓延的趨勢，直至占比達(dá) 30% 后，交叉口車均延誤增加至平穩(wěn)趨勢；當(dāng)左轉(zhuǎn)車流占比超過 25% 后，該向左轉(zhuǎn)及交叉口車均延誤驟增，之后車均延誤趨于穩(wěn)定，此時仿真軟件中移位左轉(zhuǎn)車輛無法正常通行，擁堵持續(xù)蔓延至整個交叉口。由此可見，移位左轉(zhuǎn)的優(yōu)勢是在一定程度上犧牲左轉(zhuǎn)車流以換取交叉口整體大范圍的性能提升。

圖5基于移位左轉(zhuǎn)設(shè)計后的交叉口性能比較

4結(jié)束語

本文考慮到城市路網(wǎng)中普遍存在的T型交叉口，旨在提高非常規(guī)交叉口設(shè)計對不同類型交叉口的普遍適用性，充分挖掘交叉口的潛在性能。以交叉口的車道布局、信號配時為綜合考量，構(gòu)造了基于移位左轉(zhuǎn)設(shè)計的T型交叉口，在VISSIM軟件中分別搭建現(xiàn)狀與基于移位左轉(zhuǎn)優(yōu)化后的T型交叉口路網(wǎng)模型，獲取交叉口性能評價指標(biāo)并對比驗證移位左轉(zhuǎn)設(shè)計對T型交叉口的性能提升潛力。最后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了敏感性試驗，探討了移位左轉(zhuǎn)設(shè)計在T型交叉口上的適用性。本文對于移位左轉(zhuǎn)交叉口信號協(xié)調(diào)控制模型的目標(biāo)選取較為單一，移位左轉(zhuǎn)布局類型的組合亦不夠多樣，未來將從多目標(biāo)優(yōu)化視角下協(xié)調(diào)控制信號配時方案，更全面地提升移位左轉(zhuǎn)設(shè)計在T型交叉口中的優(yōu)化性能。

圖6左轉(zhuǎn)比例對移位左轉(zhuǎn)交叉口影響

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