李鴻糧 劉圳嵐 王霞 李永祥 田恬 邵麗穎

摘? 要：由于交通流的潮汐特性，平面交叉口的交通流會(huì)產(chǎn)生分布不均的現(xiàn)象，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)的交叉口相位控制方案是基于交通流對(duì)稱(chēng)這一條件進(jìn)行設(shè)計(jì)的，這就導(dǎo)致了交叉口的相位控制方案和交叉口的交通流實(shí)際狀況的不匹配，造成相位的綠燈利用率降低。該文依據(jù)美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)制定的TS-2標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，簡(jiǎn)化了標(biāo)準(zhǔn)中的對(duì)行人相位的規(guī)定，對(duì)交通流不對(duì)稱(chēng)的平面交叉口進(jìn)行優(yōu)化，并重點(diǎn)以人民大街與繁榮路交叉口為例進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化設(shè)計(jì)? 平面交叉口? 相位? TS-2標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類(lèi)號(hào)：U491.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2019）04（a）-0253-03

在傳統(tǒng)的平面交叉口相位設(shè)計(jì)方案中，大多基于單環(huán)結(jié)構(gòu)，單環(huán)相位結(jié)構(gòu)要求一股或多股交通流同時(shí)獲得通行權(quán)，但這種結(jié)構(gòu)如果存在某一相位的交通流不對(duì)稱(chēng)，就會(huì)降低交叉口的通行效率。美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)（National? Electrical? Manufacturers? Association，NEMA）制定的TS-2標(biāo)準(zhǔn)中的對(duì)相位的規(guī)定有效的解決了這種交通流不對(duì)稱(chēng)的情況，以下簡(jiǎn)稱(chēng)NEMA相位方案，NEMA相位方案主要采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，每一個(gè)方向就代表一個(gè)相位，相位較為靈活。該文以長(zhǎng)春市人民大街與繁榮路交叉口（簡(jiǎn)稱(chēng)民榮交叉口）為例，用NEMA相位方案進(jìn)行優(yōu)化，并提出適合交通流不對(duì)稱(chēng)的改進(jìn)措施。

1? 非對(duì)稱(chēng)交通流交叉口問(wèn)題分析

非對(duì)稱(chēng)交通流是指在同一相位相對(duì)流向交通量差值較大，并滿足既定條件的交通流。以十字交叉口南北方向左轉(zhuǎn)交通為例，假設(shè)北進(jìn)口進(jìn)口左轉(zhuǎn)交通量為qN，南進(jìn)口左轉(zhuǎn)交通量為qS，且qN>qS，交通量相對(duì)差值a和飽和度b可表示為：

若0.5

以人民大街與繁榮路交叉口為例，通過(guò)前期調(diào)查，得到人民大街與繁榮路交叉口在一個(gè)小時(shí)的交通量，如表1所示。

該文利用美國(guó)HCM法計(jì)算飽和流量S，由表1得到左轉(zhuǎn)車(chē)道1550pcu/h，經(jīng)過(guò)校正計(jì)算得，求得S=1246，將得到的S值帶入式（1）、（2），得到交通量相對(duì)差值和飽和度分別為a=0.62，b=0.21，滿足非對(duì)稱(chēng)交通流的條件。

2? NEMA相位方案

相位方案分析如下。

如圖1所示，一個(gè)傳統(tǒng)的四相位交叉口改造后的NEMA相位交叉口，該結(jié)構(gòu)中存在兩個(gè)環(huán)結(jié)構(gòu)，其中Φ1、Φ2、Φ3、Φ4和Φ5、Φ6、Φ7、Φ8分別構(gòu)成一個(gè)環(huán)，兩個(gè)環(huán)中的每個(gè)相位分別按順序循環(huán)切換。從中可以看到縱向的有兩個(gè)屏障（barriers），當(dāng)兩個(gè)環(huán)的相位到達(dá)屏障（barriers）時(shí)，必須同時(shí)切換到下一個(gè)相位。NEMA相位方案中，任意調(diào)整位于同環(huán)的兩個(gè)相位的時(shí)長(zhǎng)和順序，完全不會(huì)對(duì)交叉口中其他相位的正常運(yùn)行產(chǎn)生任何不良影響。例如交換相位Φ1、Φ2的順序或改變相位Φ7、Φ8的時(shí)長(zhǎng)，也不會(huì)產(chǎn)生任何沖突相位。

3? 相位方案應(yīng)用

根據(jù)NEMA相位方案相序設(shè)置可分為左轉(zhuǎn)提前（Leading）、左轉(zhuǎn)滯后（Lag ging）和提前-滯后（Lead-Lag）3種方案（見(jiàn)圖2、圖3），其中提前-滯后情況又可分為提前-滯后1 （Lead-Lag）和提前-滯后2（Lag-Lead）兩種（見(jiàn)圖4、圖5）。

通過(guò)上述的NEMA相位調(diào)整可以發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)相位相比，NEMA相位可以跟據(jù)交叉口的交通流狀況，對(duì)交叉口相位的時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行靈活的調(diào)整，從而減小了非對(duì)稱(chēng)交通流帶來(lái)的交通延誤。

在人民大街與繁榮路交叉口的應(yīng)用如下。

該文在對(duì)民榮交叉口的基本渠化條件不做改變的條件下對(duì)民榮交叉口的相位進(jìn)行優(yōu)化，由于人民大街與繁榮路交叉口為一個(gè)三相位交叉口，而且人民大街與繁榮路交叉口存在東西方向的禁止左轉(zhuǎn)的情況，在進(jìn)行相位優(yōu)化不考慮東西左轉(zhuǎn)相位。

按照主路優(yōu)先的原則，考慮左轉(zhuǎn)提前（Leading）、左轉(zhuǎn)滯后（Lagging）和提前-滯后（Lead-Lag）3種方案的選擇，經(jīng)過(guò)前期調(diào)查人民大街與繁榮路交叉口南進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)交通量較少，故縮短南進(jìn)口左轉(zhuǎn)相位的綠燈時(shí)長(zhǎng)形成如圖6的相位方案。

4? 結(jié)語(yǔ)

該文以城市交叉口的不對(duì)稱(chēng)交通流為研究對(duì)象，以交叉口的交通量、信號(hào)配時(shí)為分析目標(biāo)，將美國(guó)NEMA相位方案應(yīng)用到交叉口的信號(hào)配時(shí)當(dāng)中去，得到改善后的交叉口相位方案，較原有解決方案，交叉口的相位配時(shí)更為靈活，緩解了交叉口的交通流不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象。該文提出的優(yōu)化方案并未涉及行人相位、非機(jī)動(dòng)車(chē)相位，下一步的研究將加入行人相位進(jìn)行研究，目前我國(guó)GB25280-2010標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)機(jī)與美國(guó)NEMA TS-2的交通信號(hào)控制器有著很大的差距，如果應(yīng)用到交叉口還要對(duì)信號(hào)機(jī)進(jìn)行改造。

參考文獻(xiàn)

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①基金項(xiàng)目：國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目名稱(chēng)：城市交叉口信號(hào)配時(shí)優(yōu)化與安全改善，項(xiàng)目編號(hào)：20181

0205007）。

作者簡(jiǎn)介：李鴻糧（1997，1—），男，漢族，河北秦皇島人，本科，研究方向：交通管理與控制。

通訊作者：邵麗穎（1979—），女，吉林長(zhǎng)春人，碩士，講師，研究方向：交通控制與交通安全，E-mail：493757026@qq.com。