朱騰洲 鄧明君

(華東交通大學(xué)交通運(yùn)輸與物流學(xué)院 南昌 330013)

0 引 言

我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期，城市骨架不斷拉大，機(jī)動(dòng)化出行日益突出。城市道路平面交叉口是城市道路交通的“瓶頸”[1]，承擔(dān)著城市交通的匯集與疏散的壓力，其通行能力的高低關(guān)系到整個(gè)交通系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)[2]。左轉(zhuǎn)車流對(duì)交叉口處車輛運(yùn)行影響最大，使交叉口沖突、延誤和事故增加，通行能力下降，并使信號(hào)配時(shí)變得復(fù)雜[3]，因此，減少左轉(zhuǎn)車流在交叉口處的沖突一直是熱點(diǎn)問(wèn)題。

傳統(tǒng)的緩解策略和常見的組織方式有：設(shè)置左轉(zhuǎn)專用車道和專用相位、禁止左轉(zhuǎn)、設(shè)置左彎待轉(zhuǎn)區(qū)、設(shè)置左轉(zhuǎn)可變車道等，有時(shí)無(wú)法應(yīng)對(duì)交叉口的過(guò)飽和狀態(tài)。此外，由于城市建成區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)用地已基本飽和，對(duì)道路系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容代價(jià)較大[4]。因此，為了提高交叉口時(shí)空資源的利用效率，一些非常規(guī)的交通組織方法被提出和應(yīng)用。①利用出口道左轉(zhuǎn)：Wu等[5]提出信號(hào)交叉口左轉(zhuǎn)車流借用對(duì)向車道(CLL)的交通組織方式來(lái)增加左轉(zhuǎn)車流通行能力；馬萬(wàn)經(jīng)等[6]將全部或部分出口車道設(shè)置為綜合功能區(qū)，在信號(hào)周期的某些階段作為左轉(zhuǎn)車道使用，為左轉(zhuǎn)交通提供額外的路權(quán)。②左轉(zhuǎn)遠(yuǎn)引方法[7-8]：Tamer Eiazzony[9]研究了遠(yuǎn)引左轉(zhuǎn)車流組織方法在交叉口的實(shí)施效果，并據(jù)此提出適用于典型城市交叉口的微觀交通流模型；章立輝等[10]研究了U形左轉(zhuǎn)遠(yuǎn)引在干線感應(yīng)協(xié)調(diào)控制中的應(yīng)用，運(yùn)用Synchro進(jìn)行了單個(gè)交叉口信號(hào)優(yōu)化配時(shí)，并基于帶寬最大化的原則協(xié)調(diào)魯棒配時(shí)方法確定了最佳相位差。③串聯(lián)交叉口(tandem intersection)：Xuan Y等[11]提出了串聯(lián)交叉口的想法；馬萬(wàn)經(jīng)等[12]面向設(shè)置雙停車線和預(yù)信號(hào)的交叉口進(jìn)口道，以實(shí)現(xiàn)主、預(yù)信號(hào)配時(shí)最優(yōu)化及其最佳協(xié)調(diào)為目標(biāo)，建立了主信號(hào)配時(shí)參數(shù)、預(yù)信號(hào)配時(shí)參數(shù)和主、預(yù)信號(hào)相位差等3類變量的集成優(yōu)化模型。從現(xiàn)有研究成果來(lái)看，在解決左轉(zhuǎn)車流組織上，大多都是基于利用出口車道左轉(zhuǎn)及左轉(zhuǎn)遠(yuǎn)引這2類方法。左轉(zhuǎn)利用出口道方法用于交叉口左轉(zhuǎn)車輛較多時(shí)，為左轉(zhuǎn)交通提供額外的路權(quán)，以提高交叉口的通行能力；左轉(zhuǎn)遠(yuǎn)引方法雖然使交叉口處的通行能力提高，但在U型掉頭的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生交通壓力的轉(zhuǎn)移，在提高通行能力方面有一定的局限性。

筆者提出的移位左轉(zhuǎn)交叉口又稱連續(xù)流交叉口(CFI)，是解決左轉(zhuǎn)車流的交通組織手段之一，不需要對(duì)交叉口進(jìn)行重大工程改造，僅通過(guò)重組道路斷面，實(shí)現(xiàn)相對(duì)方向直行和左轉(zhuǎn)同時(shí)放行，減少信號(hào)相位數(shù)和周期數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，在一定范圍內(nèi)，信號(hào)周期越小，交叉口的車均延誤越低[13]。1960年，墨西哥建成世界上第一個(gè)移位左轉(zhuǎn)交叉口；移位左轉(zhuǎn)交叉口在國(guó)外研究較早，Yang等[14]分析了與CFI具有5個(gè)緊密間隔交叉口的隊(duì)列的延遲關(guān)系，基于此建立了一套優(yōu)化模型；Carroll等[15]提出了一個(gè)考慮了移位左轉(zhuǎn)車道的長(zhǎng)度和CFI幾何方面對(duì)交通運(yùn)行的影響評(píng)估模型。國(guó)內(nèi)對(duì)移位左轉(zhuǎn)交叉口研究近幾年也相繼出現(xiàn)，Zhao等[16]建立了一種基于車道的優(yōu)化模型，編制了混合整數(shù)非線性程序，優(yōu)化交叉口設(shè)計(jì)類型、車道標(biāo)記，移位左轉(zhuǎn)的長(zhǎng)度等；Sun等[17]將主路口上下游的連續(xù)2個(gè)路口作為二級(jí)路口，對(duì)連續(xù)流交叉口進(jìn)行了擴(kuò)展。目前在深圳彩田-福華路口實(shí)現(xiàn)了首個(gè)“移位左轉(zhuǎn)”(CFI)交通組織路口，通行效率得到有效提高。

總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)前移位左轉(zhuǎn)的研究主要著眼于幾何參數(shù)優(yōu)化，而將現(xiàn)狀流量、信號(hào)配時(shí)、交叉口設(shè)計(jì)統(tǒng)一考慮的成果還不多見。本文提出的聯(lián)動(dòng)控制算法將交叉口幾何參數(shù)、現(xiàn)狀流量、主預(yù)信號(hào)配時(shí)等條件綜合考慮，提出了是否適合設(shè)置移位左轉(zhuǎn)的判定方法，進(jìn)而建立了展寬段長(zhǎng)度、信號(hào)配時(shí)等參數(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化模型。由于右轉(zhuǎn)車輛不受信號(hào)控制，故下文中的研究不涉及右轉(zhuǎn)車輛，但進(jìn)行交叉口移位左轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留了右轉(zhuǎn)專用車道。

1 移位左轉(zhuǎn)交叉口設(shè)置條件

傳統(tǒng)平面交叉口中，為防止發(fā)生嚴(yán)重的交織和沖突，對(duì)向直行車輛和左轉(zhuǎn)車輛不能同時(shí)放行。因此，一般路口采用4個(gè)進(jìn)口輪流放行或直行、左轉(zhuǎn)對(duì)放，這樣每個(gè)方向的通行能力約占交叉口總的通行能力的25%。本文中對(duì)向直行和左轉(zhuǎn)車輛同時(shí)放行的方法可增加直行的通行效率。

移位左轉(zhuǎn)交叉口設(shè)計(jì)思想是將比鄰的出口道借用做左轉(zhuǎn)車道，通過(guò)動(dòng)態(tài)配時(shí)調(diào)節(jié)直行與左轉(zhuǎn)交通時(shí)空分配來(lái)進(jìn)一步提高交叉口通行能力。具體如下：在距離主交叉口一定距離的路段上設(shè)置路中交叉口，路中交叉口設(shè)置有預(yù)信號(hào)，負(fù)責(zé)左轉(zhuǎn)車流和對(duì)向直行車流的通行分配，左轉(zhuǎn)車流在路中交叉口處進(jìn)入CFI專用車道，使左轉(zhuǎn)車流與對(duì)向直行車流的沖突點(diǎn)提前到路段。交叉口CFI的幾何設(shè)計(jì)見圖1。

圖1 移位左轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)示意圖Fig.1 Continuous Flow Intersection design schematic

1.1 幾何條件

為了保證交叉口處有足夠大的空間和長(zhǎng)度來(lái)設(shè)置對(duì)向左轉(zhuǎn)車道，要求道路等級(jí)盡量高，且要保證在預(yù)停車線后車輛的排隊(duì)區(qū)域能足夠長(zhǎng)，從而避免車輛排隊(duì)溢出情況的發(fā)生，保證交叉口車流順暢。

1)交叉條件。由圖1可知，移位左轉(zhuǎn)可在條件允許的4路交叉口中應(yīng)用，本文的實(shí)例分析即針對(duì)4路交叉形式。

對(duì)于3路交叉即T形交叉口，如果道路空間許可時(shí)也可進(jìn)行移位左轉(zhuǎn)的設(shè)置?，F(xiàn)狀T形交叉口大多采用3相位控制，移位左轉(zhuǎn)設(shè)置后可減少至2相位控制，消除交叉口處左轉(zhuǎn)產(chǎn)生的交通沖突、減少信號(hào)相位數(shù)、提高綠信比，從而使得3路交叉口的通行效率有所提高。T形路口設(shè)置移位左轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)圖及信號(hào)控制相位圖見圖2。

圖2 T形交叉口移位左轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)及信號(hào)控制相位圖Fig.2 T-shaped intersection shift left turn design and signal control phase diagram

對(duì)于多路交叉，移位左轉(zhuǎn)方法將不適用，多路交叉的交通流線本身就很復(fù)雜，若采用移位左轉(zhuǎn)將使交叉口處交通變得更為復(fù)雜，導(dǎo)致交通混亂，產(chǎn)生擁堵。

2)交叉口渠化后車道數(shù)至少為雙向8車道，確保左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)車輛至少各1條車道，而且留有余地供設(shè)置CFI車道。進(jìn)、出口道車道寬度至少3 m。

3)交叉口100 m范圍內(nèi)，不宜設(shè)有公交站臺(tái)[18]。

4)滿足進(jìn)口道設(shè)計(jì)條件，交叉口每一流向進(jìn)口車道數(shù)應(yīng)不大于對(duì)應(yīng)的出口車道數(shù)，避免人為造成交通瓶頸障礙[19]。

5)相鄰交叉口之間的距離不應(yīng)小于200 m。

1.2 設(shè)施條件

交叉口處要保證有清晰的標(biāo)志標(biāo)線。施畫導(dǎo)向線以明確引導(dǎo)各個(gè)流向的車輛行駛規(guī)則以確保清晰的車道功能劃分，如在路中交叉口施畫標(biāo)線，以保證左轉(zhuǎn)車流順暢進(jìn)入CFI車道。設(shè)置交通標(biāo)志如指示左轉(zhuǎn)標(biāo)志、禁止駛?cè)霕?biāo)志如圖1所示，條件允許時(shí)可設(shè)置智能交通電子屏來(lái)引導(dǎo)車輛放行。

1.3 交通條件

1)主、預(yù)信號(hào)位置。主信號(hào)與預(yù)信號(hào)要?jiǎng)討B(tài)協(xié)調(diào)配合，保證車流順暢并使延誤最小。主信號(hào)設(shè)有直行和左轉(zhuǎn)2個(gè)方向的指示燈，預(yù)信號(hào)設(shè)有左轉(zhuǎn)方向的指示燈。主、預(yù)信號(hào)的設(shè)置位置見圖1。

2)主、預(yù)信號(hào)相位確定。信號(hào)相位的選取是信號(hào)配時(shí)方案的第一步，相位選取不當(dāng)容易造成通行時(shí)間過(guò)多或者不足[20]。如圖1所示，當(dāng)把南北方向進(jìn)口車道設(shè)置為移位左轉(zhuǎn)后，交叉口運(yùn)行采用3相位信號(hào)控制，見表1。

表1 相位信號(hào)控制表

1.4 參數(shù)條件

根據(jù)交叉口現(xiàn)狀流量數(shù)據(jù)，計(jì)算移位左轉(zhuǎn)信號(hào)周期及左轉(zhuǎn)展寬段長(zhǎng)度，據(jù)此首先判定直行車流和左轉(zhuǎn)車流的數(shù)量比是否適合設(shè)置移位左轉(zhuǎn)。左轉(zhuǎn)車流在道路交通標(biāo)志和標(biāo)線的指引下，進(jìn)入左轉(zhuǎn)專用道，到達(dá)路中交叉口[21]。當(dāng)路中交叉口預(yù)信號(hào)綠燈亮起，左轉(zhuǎn)車輛進(jìn)入CFI左轉(zhuǎn)專用道進(jìn)入主交叉口，因此預(yù)信號(hào)綠燈時(shí)間應(yīng)恰好使左轉(zhuǎn)車輛充滿主信號(hào)處專用左轉(zhuǎn)車道的展寬長(zhǎng)度而不發(fā)生溢流，這樣就能避免下一相位的車輛與在主信號(hào)處等待放行的左轉(zhuǎn)車輛發(fā)生沖突，又能使在主信號(hào)處等待放行的左轉(zhuǎn)車輛在其放行時(shí)完全清空。另外，在相對(duì)方向的直行和左轉(zhuǎn)車輛一起放行這一相位中，應(yīng)保證左轉(zhuǎn)的放行時(shí)間不大于直行車輛，否則將起不到提高直行車輛的通行效率，反而還會(huì)增加左轉(zhuǎn)車輛的延誤。綜合以上3條為判定條件建立如圖3聯(lián)動(dòng)控制算法，以驗(yàn)證交叉口是否滿足設(shè)置移位左轉(zhuǎn)的條件。

圖3 控制算法流程圖Fig.3 Control algorithm flow chart

聯(lián)動(dòng)控制算法通過(guò)3個(gè)條件的驗(yàn)證來(lái)判定該交叉口是否適合設(shè)置移位左轉(zhuǎn)，該算法首先根據(jù)主信號(hào)周期和左轉(zhuǎn)流量結(jié)合交叉口現(xiàn)狀參數(shù)及波速公式來(lái)確定展寬及漸變段的長(zhǎng)度，進(jìn)而進(jìn)行條件1流量適用性以及條件2、條件3時(shí)間上需滿足的要求的判定。該算法層層遞進(jìn)，從宏觀、微觀兩方面判定該交叉口是否適合移位左轉(zhuǎn)以及適合的情況下怎樣去進(jìn)行移位左轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)。聯(lián)動(dòng)控制算法將判定條件與設(shè)計(jì)方法聯(lián)合考慮，建立了展寬段長(zhǎng)度、信號(hào)配時(shí)等參數(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化模型，為交叉口是否適合移位左轉(zhuǎn)及如何設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。

詳細(xì)計(jì)算過(guò)程如下。

1)利用韋伯斯特公式，由現(xiàn)狀交通流進(jìn)行主信號(hào)配時(shí)。

2)由主信號(hào)周期與左轉(zhuǎn)流量計(jì)算展寬段長(zhǎng)度。主預(yù)信號(hào)距離即進(jìn)口道長(zhǎng)度，由展寬漸變段長(zhǎng)度ld與展寬段長(zhǎng)度ls確定。

(1)

式中：v1為進(jìn)口道行車速度，km/h；本文取值為25 km/h；Δw為橫向偏移量，m。

ls=10N

(2)

(3)

式中：N為高峰每一信號(hào)周期每一左轉(zhuǎn)車道的平均排隊(duì)輛數(shù)，輛；q為左轉(zhuǎn)交通量，輛/h；C為主信號(hào)周期，s；n為對(duì)向左轉(zhuǎn)車道數(shù)。

3)流量適用性條件判定(條件1)。移位左轉(zhuǎn)的本質(zhì)是犧牲左轉(zhuǎn)車輛的時(shí)空資源來(lái)增加直行車輛的時(shí)空資源，故左轉(zhuǎn)車流量和直行車流量的比值也是判定該組織方式是否可行的重要指標(biāo)。根據(jù)交叉口現(xiàn)狀調(diào)查的流量數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)配時(shí)及移位左轉(zhuǎn)展寬段長(zhǎng)度計(jì)算后，就要進(jìn)行條件1的判定。

4)確定預(yù)信號(hào)綠燈亮起時(shí)間及持續(xù)時(shí)間(條件2)。

(1)預(yù)信號(hào)的亮起時(shí)間為第3相位對(duì)向直行車輛完全通過(guò)展寬漸變段，才能保證預(yù)信號(hào)綠燈亮起時(shí)，左轉(zhuǎn)車輛在進(jìn)入對(duì)向左轉(zhuǎn)車道時(shí)不與對(duì)向直行車輛發(fā)生沖突。

預(yù)信號(hào)亮起時(shí)間計(jì)算見式(4)。

(4)

式中：S1為東西方向左轉(zhuǎn)車輛自停車線到完成轉(zhuǎn)彎所走的距離，m；S2為車輛在展寬漸變段實(shí)際所走距離，m；v2為車輛在交叉口的行駛速度，m/s，本文取值為20 km/h。

(2)預(yù)信號(hào)的綠燈持續(xù)時(shí)間應(yīng)使放行的左轉(zhuǎn)車輛恰好充滿對(duì)向左轉(zhuǎn)車道。求波速的基本方程見式(5)[22]。

(5)

式中：Vw為波速，m/s；Vf為自由流速度，m/s；Vi為狀態(tài)i的速度，m/s；Ki為狀態(tài)i的密度，輛/m；Kj為阻塞密度，輛/m；ηi為狀態(tài)i的標(biāo)準(zhǔn)化密度，輛/m。

聯(lián)立式(5)的3個(gè)方程可得

Vw=Vf[1-(η1+η2)]

代入式5，得到式(6)。

Vw=Vf[1-(1+η2)]=

-Vfη2=-(Vf-V2)

(6)

由于一列車隊(duì)開始運(yùn)行產(chǎn)生發(fā)車波的發(fā)生速度V2一般總是很低，因此可看作幾乎以-Vf速度傳播。這里Vf取作v1=25 km/h。

排隊(duì)的最后一輛車接受到發(fā)車波的時(shí)間為

(7)

最后一輛車駛?cè)胝箤挾嗡脮r(shí)間為

(8)

得預(yù)信號(hào)綠燈持續(xù)時(shí)間為

(9)

預(yù)信號(hào)所需總時(shí)間為

t=t1+t2

(10)

比較t和T1，若t≤T1可以試用此方法進(jìn)行交通組織，并取t和T1中較大值作為本相位的綠燈時(shí)間。

5)比較對(duì)向左轉(zhuǎn)車道等待放行的車輛全部通過(guò)交叉口的時(shí)間t3與主信號(hào)第2相位綠燈時(shí)間T2(條件3)。

同上述發(fā)車波傳播速度，可得

(11)

式中：S3為對(duì)向左轉(zhuǎn)車道左轉(zhuǎn)車輛通過(guò)交叉口距離，m。

比較t3和T2，若t3≤T2可以試用此方法進(jìn)行交通組織，并取t3和T2中較大值作為本相位的綠燈時(shí)間。

2 移位左轉(zhuǎn)交叉口交通組織及優(yōu)缺點(diǎn)分析

2.1 機(jī)動(dòng)車交通組織

如表1所示，主信號(hào)周期的第1個(gè)綠燈相位是東、西進(jìn)口直行車輛，此時(shí)預(yù)信號(hào)都變?yōu)榫G燈，南、北進(jìn)口的左轉(zhuǎn)車輛通過(guò)路中交叉口進(jìn)入CFI專用左轉(zhuǎn)車道等待放行，預(yù)信號(hào)綠燈時(shí)間由式(5)計(jì)算，主預(yù)信號(hào)綠燈時(shí)間互不干擾；第2相位為南、北進(jìn)口直行、左轉(zhuǎn)車輛一起放行；第3相位為東、西進(jìn)口左轉(zhuǎn)車輛放行。其中，主信號(hào)周期的第2相位和第3相位放行時(shí)，預(yù)信號(hào)始終為紅燈。特別地，當(dāng)南、北方向的主信號(hào)相位開啟之前預(yù)信號(hào)相位將變成紅燈，即預(yù)信號(hào)綠燈開啟時(shí)間不大于主信號(hào)第1相位綠燈時(shí)間，保證當(dāng)南、北方向車輛通行時(shí)沒有車輛會(huì)進(jìn)入到對(duì)向左轉(zhuǎn)車道里，以防止對(duì)向直行車輛與左轉(zhuǎn)車輛發(fā)生沖突。具體見圖4。

圖4 信號(hào)控制相位圖Fig.4 Signal control phase diagram

2.2 慢行交通組織

慢行交通與其他交通方式主要在行人過(guò)街時(shí)發(fā)生沖突[23]。設(shè)置移位左轉(zhuǎn)后，由于信號(hào)控制相位的變化，導(dǎo)致慢行交通的放行與普通交叉口也有所不同。特別是當(dāng)對(duì)向直行和左轉(zhuǎn)車輛一起放行時(shí)，只有少數(shù)方向的非機(jī)動(dòng)車或行人可以通過(guò)交叉口。故針對(duì)此方法，交叉口需設(shè)置二次過(guò)街安全島及過(guò)街島處需放置必要的慢行信號(hào)燈以控制行人安全高效過(guò)街。

若交叉口南、北方向設(shè)置移位左轉(zhuǎn)，則需對(duì)南、北方向過(guò)街的行人及非機(jī)動(dòng)車實(shí)行二次過(guò)街的方式。如圖5所示，在道路中間的人行橫道上設(shè)置行人及非機(jī)動(dòng)車安全島，并在如圖位置每邊各放置4個(gè)慢行信號(hào)燈，燈①是為處于二次過(guò)街安全島上由南向北的行人及非機(jī)動(dòng)車設(shè)置，燈②是為處于南側(cè)右轉(zhuǎn)島去往安全島的行人及非機(jī)動(dòng)車設(shè)置，燈③是為處于北側(cè)右轉(zhuǎn)島去往安全島的行人及非機(jī)動(dòng)車設(shè)置，燈④是為處于安全島上由北向南的行人及非機(jī)動(dòng)車設(shè)置，燈⑤、燈⑥、燈⑦、燈⑧同理。

如圖5所示，行人及非機(jī)動(dòng)車放行如下：標(biāo)有①的方向?yàn)橹餍盘?hào)第1相位放行，即東、西方向行人及非機(jī)動(dòng)車過(guò)街；標(biāo)有②的為第2相位放行；標(biāo)有③的為第3相位放行；標(biāo)有④的為主信號(hào)下一周期第2相位放行。由此放行方式可知，若交叉口南、北進(jìn)口方向設(shè)置移位左轉(zhuǎn)，則會(huì)增加南、北方向慢行過(guò)街時(shí)間，行人及非機(jī)動(dòng)車均需在二次過(guò)街安全島停留1次，在主信號(hào)的下一周期才能完全通過(guò)交叉口。另外由南向北過(guò)街的慢行與由北向南的慢行不在同一個(gè)相位開始過(guò)街，慢行過(guò)街標(biāo)注由③到④的等待時(shí)間較長(zhǎng)，增加了慢行過(guò)街的延誤。

圖5 交叉口慢行交通組織圖Fig.5 Intersection slow traffic organization chart

2.3 優(yōu)缺點(diǎn)

移動(dòng)左轉(zhuǎn)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見表2。

3 實(shí)例分析

選取南昌市昌南大道與迎賓北大道交叉口，昌南大道規(guī)劃為東西走向的快速路，迎賓北大道規(guī)劃為南北走向的主干路。交叉口為平面信號(hào)交叉口，機(jī)動(dòng)車流大，交通秩序混亂，南進(jìn)口、北進(jìn)口、東進(jìn)口都存在二次排隊(duì)現(xiàn)象。交叉口非機(jī)動(dòng)車流較大，機(jī)非混行，安全隱患大，存在右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車占用非機(jī)動(dòng)車道、直行車輛占用右轉(zhuǎn)車道行駛等問(wèn)題。本文的現(xiàn)狀圖是在現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上稍做調(diào)整，規(guī)劃圖為設(shè)置移位左轉(zhuǎn)。

表2 移位左轉(zhuǎn)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

3.1 交叉口現(xiàn)狀

對(duì)現(xiàn)狀交通流及信號(hào)配時(shí)進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查時(shí)間為早晚高峰，流量及信號(hào)配時(shí)見表3～4。

表4 現(xiàn)狀信號(hào)配時(shí)表

3.2 交叉口設(shè)計(jì)

1)充分考慮交叉口現(xiàn)狀，機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車及過(guò)街行人的流量及速度，南、北方向直行與左轉(zhuǎn)車流量相差度相比東、西方向較大，因此在南、北方向設(shè)置移位左轉(zhuǎn)。結(jié)合韋伯斯特公式得主信號(hào)配時(shí)見表5，并在主信號(hào)各相位綠燈時(shí)間設(shè)有安全過(guò)街余量3～5 s，以保證老人及小孩安全過(guò)街。

2)計(jì)算展寬漸變段長(zhǎng)度。

計(jì)算展寬段長(zhǎng)度

表5 優(yōu)化后信號(hào)配時(shí)表

ls=10N=10×4=40 m

t=t1+t2=37 s，t≤T1，滿足條件2。

5)計(jì)算對(duì)向左轉(zhuǎn)車道等待放行的車輛全部通過(guò)交叉口的時(shí)間t3為

知t3≤T2，滿足條件3，可試用此方法。

設(shè)計(jì)圖見圖6。

圖6 交叉口設(shè)計(jì)圖Fig.6 Intersection design

3.3 交叉口仿真

對(duì)昌南大道與迎賓北大道交叉口現(xiàn)狀和優(yōu)化后分別進(jìn)行仿真，仿真對(duì)象包括機(jī)動(dòng)車及慢行交通。每5 min計(jì)數(shù)1次，共記錄1 h。設(shè)置移位左轉(zhuǎn)后慢行交通與機(jī)動(dòng)車無(wú)交通沖突且通行較好。得到機(jī)動(dòng)車相關(guān)延誤數(shù)據(jù)見表6。

表6 現(xiàn)狀與優(yōu)化后數(shù)據(jù)對(duì)比表

由表6可看出，南北方向設(shè)置移位左轉(zhuǎn)后，除北進(jìn)口左轉(zhuǎn)優(yōu)化后比現(xiàn)狀的延誤增大外，其它進(jìn)口道直行和左轉(zhuǎn)延誤均有所下降，優(yōu)化后整個(gè)交叉口主信號(hào)總車均延誤比現(xiàn)狀交叉口主信號(hào)總車均延誤減小了24.53 s，總車均延誤降低，交叉口通行效率提高。

綜合仿真結(jié)果來(lái)看，若交叉口滿足設(shè)置移位左轉(zhuǎn)的條件，則可有效提高交叉口的通行能力，預(yù)信號(hào)的設(shè)置使左轉(zhuǎn)車流的延誤有所增加，但從交叉口整體看，由于直行車流量遠(yuǎn)大于左轉(zhuǎn)車流量，則直行車輛的通行效率得到有效提高，從而提高了整個(gè)交叉口的通行效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文運(yùn)用聯(lián)動(dòng)控制算法研究了交叉口設(shè)置移位左轉(zhuǎn)的方法，并從幾何參數(shù)、設(shè)施條件、交通條件、流量適應(yīng)性方面進(jìn)行了可行性研究，該方法為直行流量較大而左轉(zhuǎn)流量偏小的交叉口優(yōu)化組織給出了新的解決方案，同時(shí)對(duì)機(jī)動(dòng)車和慢行交通進(jìn)行了詳細(xì)的交通組織優(yōu)化設(shè)計(jì)，分析了移位左轉(zhuǎn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。將此方法應(yīng)用到了南昌市昌南大道與迎賓北大道交叉口并進(jìn)行了仿真分析，4相位放行轉(zhuǎn)變?yōu)?相位控制，對(duì)向直行和左轉(zhuǎn)車輛實(shí)現(xiàn)同時(shí)放行。結(jié)果表明：移位左轉(zhuǎn)可有效減少直行方向車輛延誤，從而提高整個(gè)交叉口的通行效率。