信號交叉口可變導向車道應用方法研究——以無錫市蠡湖大道-周新路路口為例

程 燦 ，錢國豪 ，孫 琦

（1.無錫市政設計研究院有限公司，江蘇 無錫214072；2.無錫市公安局交通巡邏警察支隊，江蘇 無錫214000）

0 引言

隨著城市化進程的加快，大量外來人員的入住和本地居民的外遷，形成了工作集中在城市中心、居住集中在城市外圍的格局，導致上下班高峰時段進出市區的交通流呈現明顯的潮汐現象[1]。可變車道具有適用性強、實施效果好等優點，是解決潮汐車流造成交通擁堵的有效方法之一。

早在2005年初，上海、杭州率先在國內實施了交叉口渠化區可變車道方案。據統計，該措施大大提高了路口的平均通行能力，排隊長度縮短了約三分之一，效果十分明顯。但是目前大多數路口均采取人工遙控方式，不能準確、及時地反映交通流量的變化，且國內尚無可變車道相關交通配套設施的實施要求，使得可變車道的使用效率大打折扣，甚至出現路口交通組織混亂，車輛違章嚴重等現象[2]。本文以具體工程實踐為例，針對智能控制措施、交通配套設施等實施細則提出路口可變導向車道的應用方法。

1 可變車道概念

可變車道，是指車輛行駛方向可隨交通管理需要進行變化的車道。它主要針對高峰時段潮汐車流，在現有道路設施供給不變的情況下，通過改變車道行駛方向或轉向以適應實際交通需求，從而提高整個道路的利用效率，達到減小排隊長度，降低延誤的效果[3]。

根據《道路交通標志和標線（GB5768.3-2009）》，可變車道可分為潮汐車道和可變導向車道。“潮汐車道”主要設置于城市主干路路段，它通過車道燈的指示方向變化，控制主干路可變車道行駛方向，來調整車道數；“可變導向車道”適用于需要采取時間性交通管理措施的交叉口，可依據不同時段車輛流量流向的特點，對流向進行靈活調控，變換車道的行駛方向，緩解交通壓力。圖1中a.為無錫市周新路路口南進口道設置的可變導向車道，b.為上海四平路實施的潮汐車道[4]。下文中可變車道不作特殊說明者均指可變導向車道。

圖1 可變車道類型圖示

2 可變車道的設置條件

可變車道的設置需要一定的道路交通條件，具體如下：（1）交叉口多次出現時段性、方向性不均衡交通流。（2）預設置可變車道的交叉口進口道至少有4條渠化車道，保證左轉、直行、右轉的車輛順利放行，且在設置可變車道后不能對其他車道的車流運行產生太大的影響。（3）預設置可變車道的交叉口進口道必須有左轉專用車道及左轉專用相位供左轉車流行駛。

無錫蠡湖大道-周新路路口為4相位信號控制路口，南北向進口渠化為5車道，東西為4車道，具體如圖2所示。由于周新路路口是蠡湖新城與太湖新城溝通的重要中間節點，早高峰由南往北進城車輛大于出城車輛，晚高峰由北向南出城車輛則明顯較多，潮汐車流明顯，如圖3所示。通過交通流量調查可以發現，早高峰北進口直行車輛為906 pcu/h，左轉225 pcu/h，而晚高峰北進口直行車輛為1 157 pcu/h，左轉528 pcu/h，潮汐車流現象明顯，滿足設置信號交叉口可變車道的條件。為緩解晚高峰北進口道左轉排隊嚴重的問題，無錫市交巡警支隊通過研究決定對該路口北進口道左轉第2條車道實施可變車道方案，以滿足現狀交通需求，減少高峰排隊長度，緩解擁堵。

圖2 周新路路口渠化示意圖

圖3 早晚高峰客流分析圖

3 周新路路口可變車道實施方案

3.1 檢測器布置

可變車道主要根據交通流數據來變換車道的行駛方向，需要分析左轉、直行等不同流向的交通流量。左轉、直行車流量的比例關系可以通過車速、交通流量、時間占有率和飽和度等交通參數反映。對此，選取交通流量指標作為分析左轉、直行車流量比例的特征參數[5]。左轉、直行的車流量數據可以通過各種檢測器獲得，圖4為檢測器布置圖。

圖4 檢測器布置圖

1號檢測器用于檢測左轉渠化段的車流釋放情況，埋設于停車線位置。2號檢測器用于檢測渠化段可變車道的車流釋放情況，埋設于停車線位置。3號、4號檢測器用于檢測直行渠化段的車流釋放情況，埋設于停車線位置。5號、6號、7號、8號檢測器埋設于過渡段，距離渠化段末段距離為L4。

由圖4可知，渠化段長度為L1，故可變車道屬性為直行時，左轉渠化段理論上所能容納的最大車輛數為L1/l，l為渠化段內的車輛平均車頭間距，l隨道路交通狀況的變化而變化。直行渠化段理論上所能容納的最大總車輛數為3L1/l。可變車道屬性為左轉時，左轉渠化段理論上所能容納的最大總車輛數為2L1/l，直行渠化段理論上所能容納的最大總車輛數為2L1/l。

3.2 可變車道信號控制方法

3.2.1 可變車道當前屬性為直行

（1）若在第n信號周期相位1結束時，5號檢測器采集到的左轉車流到達流量f5-1

由于左轉車流的到達流量應從上一周期左轉相位2的最后一輛通過黃燈的車輛進入渠化段的時刻算起，故T的計算公式為：T=L1/v，L1為左轉渠化段的長度；v為渠化段內汽車行駛的平均速度。

（2）若在第n信號周期相位1結束時，5號檢測器采集到的左轉車流到達流量f5-1>L1/l（采集時間：T+T3+T4+T1，從第n-1信號周期相位2的T2-T時刻開始。），此時左轉車流較大。如果在第n信號周期相位2結束時，5號檢測器采集到的左轉車流到達流量f5-2（采集時間為：T+T3+T4+T1+T2，從第n-1信號周期相位2的后T2-T時刻開始。）大于1號檢測器采集到的左轉車流釋放流量f1-2（采集時間：T2，從第n信號周期相位2開始），且f5-2-f1-2>L1/2l，說明左轉車流在左轉相位期間沒有放行完。此時，考慮直行車道的使用情況，以判斷是否有空余的道路供左轉車輛使用。如果在第n信號周期相位4結束時，6號、7號、8號檢測器檢測得到的直行車流到達流量（采集時間：T+T2+T3+T4，從第n信號周期的相位1的T1-T時刻開始。）總和fT-43L1/l，說明此時直行車流量也很大，無論可變車道屬性為直行或左轉，都會有一股車流不能放行完，這可能是由于信號配時不合理而造成的，可變車道不變化。

3.2.2 可變車道當前屬性為左轉

（1）若在第n-1信號周期相位4結束時，7號、8號檢測器采集到的直行車流到達流量之和（采集時間：T+T2+T3+T4，從第n-1信號周期相位 1的T1-T時刻開始。）qT-4<2L1/l，則直行流量較小，直行車流在直行相位期間能放行完畢，可變車道的屬性保持左轉不變。

（2）若在第n-1信號周期相位4結束時，7號、8號檢測器采集到的直行車流到達流量之和（采集時間：T+T2+T3+T4，從第n-1信號周期相位 1的T1-T時刻開始。）qT-4>2L1/l，此時直行流量較大。如果在第n信號周期相位1結束時，7號、8號檢測器采集到的直行車流到達流量之和（采集時間：T+T2+T3+T4+T1，從第n-1信號周期相位1的T1-T時刻開始。）qT-1大于3號、4號檢測器采集到的直行車流釋放流量之和qC-1（采集時間：T1，從第n信號周期相位1開始。），且qT-1-qC-1>L1/l，說明直行流量偏大，直行車流在直行相位期間沒有放行完。此時考慮左轉車道的使用情況，以判斷是否有空余的道路供直行車輛使用。在第n信號周期相位1結束時，如果5號、6號檢測器采集到的左轉車流到達流量之和qL-1（采集時間：T+T3+T4+T1，從第n-1信號周期的相位2的T2-T時刻開始。）2L1/l，說明此時左轉車流量也很大，則不宜變化可變車道。

3.3 交通安全配套設施

可變車道交通安全配套設施是可變車道系統的重要組成部分，它主要包含：交通標線、路邊指示標志、龍門架分車道指示燈和可變信號指示燈等。

3.3.1 交通標線

可變導向車道線用于指示導向方向隨需要可變的導向車道的位置。其形狀為白色鋸齒型標線，內部可標注“可變車道”文字提醒。

3.3.2 交通標志

按照三級指示的原則設置交通標志牌。第一級為可變車道提醒標志，適宜布置在距離漸變段起點20m外，用以提醒駕駛員前方路口設置了可變車道；第二級為路外分車道指示標志，指示可變車道所在的位置，一般布置在漸變段起點處；第三級為龍門架分車道指示燈，一般布置在導向車道起點處，指示現階段可變車道的行駛方向，可變車道指示燈用LED屏突出顯示。圖5為可變車道標志牌圖示。

圖5 可變車道標志牌圖示

3.3.3 可變信號指示燈

在入口的每條車道對應設置信號指示燈，可變車道的信號燈應根據車道功能進行變化，當車道為直行時，指示燈為直行標志；當車道為左轉時，指示燈為左轉標志。

4 實施效果評價

根據無錫市交巡警支隊監控中心提供的流量統計數據，采用飽和度指標評價實施可變車道后的改善效果如下：統計某日6:00-21:00周新路路口北進口道左轉及直行飽和度，如圖6所示。可以看出，該路口通行矛盾主要集中在晚高峰，實施前北進口左轉車輛排隊嚴重，直行方向3車道通行能力略有富余，實施可變車道方案后明顯減輕了左轉方向通行壓力，對于直行方向，飽和度有所增大，但是屬于可接受范圍以內。總體而言，實施可變車道技術可以充分利用道路條件，使交通設施供給與需求動態協調，效益非常顯著。

5 結語

在實施可變車道前必須對交叉口道路交通情況做充分調查，研究可變車道方案的可行性，同時應做好宣傳工作，保障可變車道的實施效果。本文以無錫市蠡湖大道-周新路路口為例，介紹了可變車道在交叉口的應用方法，包含可變車道檢測器的布置、信號燈控制機理，以及交通安全配套設施的設置等，最后通過飽和度指標評價了可變車道方案的實施效果。結果顯示，實施可變車道能夠合理分配道路資源、緩解路口通行壓力、減小車輛排隊長度，對于潮汐車流明顯的城市，具有重要的推廣意義。

圖6 可變車道實施效果評價曲線圖

[1]張國華.關于城市道路潮汐車道的設置研究 [J].交通科技，2012，3（6）:116-119.

[2]岳雷，徐天東，等.上海世博會可變車道設置方案研究[J].城市交通，2010，8（2）:25-30.

[3]杜家玉，吳海.貴陽都司高架橋潮汐車道交通組織的研究[J].山東交通學院學報，2010，18（4）:35-38.

[4]岳雷，湯震，等.上海世博會可變車道技術研究[J].交通控制，2009，（7）:56-59.

[5]李麗麗，曲昭偉，王殿海.可變車道誘導方法研究[J].交通與計算機，2008，26（5）:53-56.