淺談?dòng)袩o信號(hào)控制Y形環(huán)形交叉口的通行能力

孫志敏 馬曉虎

（蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730021）

1 無信號(hào)控制Y形環(huán)形交叉口通行能力計(jì)算

假設(shè)Y形環(huán)形交叉口環(huán)道上的車道數(shù)是三條,每個(gè)入口道的車道也為三條,其中入口道三條車道的分別為一條右轉(zhuǎn)車道,一條直行車道、一條左轉(zhuǎn)車道。假設(shè)各交織段處車流的運(yùn)行狀況是均勻相同的。于是將Y形環(huán)形交叉口分為三分之一個(gè)Y形環(huán)形交叉口，再將三分之一Y形環(huán)形交叉口中所有車流渠化為3個(gè)流向的交通流，如圖1所示。

圖1

圖2

在三個(gè)交通流中，一是將Y形環(huán)形交叉口兩個(gè)環(huán)行車道的出環(huán)車流合并考慮為一個(gè)出環(huán)車流A；二是將Y形環(huán)形交叉口入口處兩個(gè)車道中的入環(huán)車流合并考慮為一個(gè)人環(huán)車流 B；三是將Y形環(huán)形交叉口入口處兩個(gè)車道中的右轉(zhuǎn)車流合并考慮為一個(gè)右轉(zhuǎn)車流C。

Y形環(huán)形交叉口的最終目的是各種車輛順利通行從而達(dá)到減少出環(huán)時(shí)間，則以各方向出口交通量之和Y1+Y2+Y3來描述環(huán)形交叉口的通行能力，參見圖2所示 。采用線性最優(yōu)化方法可以得到如下優(yōu)化方程計(jì)算了整個(gè)環(huán)形交叉口的通能力。

上式中：xij表示為從第i個(gè)入口,第j個(gè)出口出的車流量；Cw表示為交織段通行能力，一般取1700puc/h；Wi表示為第i個(gè)入口與第i+1個(gè)入口之間交織段的交通量；在這里 i≠j。

對(duì)（1）式利用單純形法求解

求解如下

Bi X12 X13 X21 X23 X31 X32 X1 X2 X3 b(Bi)(1) 1 0 0 1 1 1 0 00 1 1 1 0 0 0 1 00 0 1 0 1 1 0 0 1 X12 S(B0)-1 -1 -1 -1 -1 -1 0 0 0 0(1) 1 0 0 1 1 1 0 00 1 1 1 0 0 0 1 00 0 1 0 1 1 0 0 1 CwCwCw表1表2 S(B0)0 0 -1 -1 -1 0 1 0 0 Cw CwCwCw表3 X12 X23(1) 1 0 0 1 1 1 0 00 1 1 1 0 0 0 1 00 0 1 0 1 1 0 0 1 X12 X23 X31 S(B0)0 1 0 0 -1 0 1 1 0 2Cw(1) 1 0 0 1 1 1 0 00 1 1 1 0 0 0 1 00 0 1 0 1 1 0 0 1表4 CwCwCw S(B0)0 1 1 0 0 1 1 1 1 3Cw CwCwCw

但這個(gè)解是一種理想狀態(tài)，就是三個(gè)出口都只有右轉(zhuǎn)的車流，沒有左轉(zhuǎn)的車流。而要考慮到一個(gè)路口既有左又有右轉(zhuǎn)的車流，可得環(huán)形交叉口的通行能力表達(dá)式如下式。

當(dāng)直行車流pT=50%、右轉(zhuǎn)比例pR=30%、左轉(zhuǎn)比例pL=20%時(shí)，則C=2684puc/h。

2 有信號(hào)控制Y形環(huán)形交叉口的通行能力計(jì)算

2.1 一條直行車道的設(shè)計(jì)通行能力

CT的大小與信號(hào)相位、周期、紅綠燈時(shí)間等參數(shù)相關(guān)。設(shè)一兩相位信號(hào)控制,信號(hào)周期為 T,紅、綠、黃燈時(shí)間分別為 tr、tg、ty,則一條直行車道的通行能力為

式中:t0為綠燈亮后,第一輛車起動(dòng)并通過停車線的時(shí)間,可據(jù)實(shí)際車流確定;ht為直行車連續(xù)通過停車線的最小車頭時(shí)距;T為信號(hào)燈周期；φT為修正系數(shù),根據(jù)車輛通行的不均勻性及非機(jī)動(dòng)車、行人等對(duì)汽車的干擾程度確定，當(dāng)環(huán)形交叉口的自行車、行人從空間上與機(jī)動(dòng)車分離時(shí),可近似取1.0[2]。

2.2 無道路標(biāo)志車道的通行能力

無道路標(biāo)志車道也就是混合行駛車道，它分為以下三種情況：一是直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)車輛混合行駛；二是直行車、左轉(zhuǎn)車混和行駛；三是直行車與右轉(zhuǎn)車混合行駛。但由于此直行車與右轉(zhuǎn)車流只在通過停車線后進(jìn)行分道行駛，于是可按一條直行車道的通行能力計(jì)算。

2.3 左轉(zhuǎn)專用車道的通行能力

在有信號(hào)控制Y形環(huán)形交叉口，當(dāng)左轉(zhuǎn)車流量小于左轉(zhuǎn)最大車流量值時(shí)，左轉(zhuǎn)車基本上不會(huì)影響對(duì)向直行車道的通行能力。只有當(dāng)左轉(zhuǎn)車超過左轉(zhuǎn)最大車流量時(shí)，多通過一輛左轉(zhuǎn)車，每條對(duì)向直行車道就少通過一輛直行車，于是應(yīng)考慮增設(shè)左轉(zhuǎn)專用車道，而且對(duì)向直行車道的通行能力應(yīng)該作相應(yīng)的減少，其減少公式為：

上式中：n表示為直行車道數(shù)；CL表示為每小時(shí)左轉(zhuǎn)車輛總數(shù)；NLmax左轉(zhuǎn)最大車流量。

2.4 右轉(zhuǎn)專用車道的通行能力

在有信號(hào)控制Y形環(huán)形交叉口，當(dāng)右行車與直行車使用同一車道時(shí)，該車道最多只能通過右轉(zhuǎn)最大流量輛車，當(dāng)右轉(zhuǎn)交通量大于右轉(zhuǎn)最大流量時(shí)，則需建設(shè)右轉(zhuǎn)專用車道。右轉(zhuǎn)專用車道的通行能力可按直行車道計(jì)算，只是右轉(zhuǎn)流的車頭時(shí)距比直行車頭時(shí)距偏大。

2.5 Y形環(huán)形交叉口的通行能力

圖3

Y形環(huán)形交叉口的通行能力等于組成交叉口的各個(gè)道路入口的通行能力之和。當(dāng)Y形環(huán)形交叉口某方向的車道在三條以上，左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)分道行駛，若已知左轉(zhuǎn)車、直行車、右轉(zhuǎn)車的車輛數(shù)所占的比例，可依據(jù)不同車道的行駛情況，利用公式（3）計(jì)算出直行車的通過量，然后再按以下公式計(jì)算出入口道的通行能力Ci。

以入口通行能力Ci為基礎(chǔ)，再利用左、右轉(zhuǎn)車車輛數(shù)所占比例，從而計(jì)算出左轉(zhuǎn)車流量 CL＝Ci×pL和右轉(zhuǎn)車流量 CR=Ci×pR， 式中 pL、pR的意義與（2）相同。

假設(shè)Y形環(huán)形交叉口環(huán)道上的車道為三條,每個(gè)入口的車道都有三條,入口道各車道的分工為一條右轉(zhuǎn)車道、一條直行車道、一條左轉(zhuǎn)車道，如圖3為1號(hào)進(jìn)口。

設(shè) Y 形環(huán)形交叉口信號(hào)燈周期的常用時(shí)長(zhǎng)為 T＝90s，tg＝50s，t0＝2.3s，φT＝0.95，pR＝30%，PL＝20%，ht[3]按下表確定。

將上述條件代入公式（3）后得:

當(dāng)直行車與右轉(zhuǎn)車混合在一條車道行駛就相當(dāng)于一條直行車道的通行能力

假設(shè)Y形環(huán)形交叉口各環(huán)道中車流的運(yùn)行狀況是完全相同的

通過上面計(jì)算可知,當(dāng)城市道路各路口進(jìn)入Y形環(huán)形交叉口的流量達(dá)到或超過常規(guī)Y形環(huán)形交叉口的通行能力時(shí),可通過設(shè)置信號(hào)燈控制來提高環(huán)形交叉口的通行能力。并且當(dāng)Y形環(huán)形交叉口環(huán)道半徑控制,更能體現(xiàn)這種采用信號(hào)燈控制來改善Y形環(huán)形交叉口通行能力的效果。

[1]工程數(shù)學(xué)教材編寫組.工程數(shù)學(xué)[M].高等教育出版社，2007,3（重印）.

[2]弓副，李洋.信號(hào)控制環(huán)交叉口的通行能力的計(jì)算[J].黑龍江科技,2004,10：58－59.

[3]任福田，劉小明，榮建.交通工程學(xué)[M].人民交通出版社，2003，7.

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