基于同相位配時及TRANSCAD預測的錯位交叉口的交通改善設計

顧天奇 陸颋婷 劉文婷

（1.蘇州市市政工程設計院有限責任公司 蘇州 215007； 2.蘇州市公路管理處 蘇州 215007）

錯位交叉口是一種特殊的平面交叉口，由距離較小的2個T形或多個T型交叉口組成。

由于單個T形交叉口的緊密相連，在交通渠化上，若作為一個交叉口處理，則因為交叉口的面積過大而影響車輛的通過；若分別割離開來考慮，則可能造成車輛的連續(xù)停車。

對錯位交叉口的交通改善措施一般有2種方式：①對交叉口進行信號配時、標志標線等交通優(yōu)化設計；②通過工程手段對道路及交叉口進行改造。前者簡單易行，但是隨著交叉口流量的增長，信號相位的調(diào)整將陷入提升的瓶頸；后者一般投資較大，但是改造完成后一般可以消除沖突流向的基本矛盾。

本文以仲英大道—笠澤路錯位交叉口改善設計為例，以流量預測為依據(jù)，對近遠期方案提出相應的交通改善措施。

1 研究問題描述

吳江市仲英大道北段（江興西路—笠澤路）道路形成于上世紀末，T形交叉口的南側(cè)后建設為振泰小區(qū)。隨著城市建設拓展，上位規(guī)劃將仲英大道向南延伸，作為市區(qū)南北向貫通主干道路，但與振泰小區(qū)位置矛盾。見圖1。

現(xiàn)狀交叉口范圍內(nèi)，笠澤路北側(cè)仲英大道已建（雙向4車道，有拓寬為6車道條件），南側(cè)仲英大道未建。南側(cè)規(guī)劃線在振泰小區(qū)西側(cè)布線對接線位，交叉口中心線錯位105m。其中笠澤路—仲英大道交叉口轉(zhuǎn)向流量見表1。

圖1 吳江市仲英大道北段圖

表1 轉(zhuǎn)向流量表

隨著沿線地塊的開發(fā)，該節(jié)點交通運行情況持續(xù)惡化，本設計中主要根據(jù)近遠期流量的預測結(jié)果，給出北側(cè)仲英大道4改6的建設時機和近期交通優(yōu)化設計方案，以及遠期工程改造方案。

2 交通預測

近遠期交通量的增長主要來自內(nèi)外2部分需求的增長，其中近期的流量變化主要是由路網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化引起的，遠期的流量變化主要是由項目周邊地塊開發(fā)引起的。

2.1 預測數(shù)據(jù)、模型選擇及技術路線

預測基礎數(shù)據(jù)主要根據(jù)吳江古城區(qū)、濱湖區(qū)用地規(guī)劃；吳江交巡警大隊提供的現(xiàn)狀主要交叉口流量數(shù)據(jù)，并參考蘇州相關規(guī)劃、指南中關于出行率分擔率的數(shù)據(jù)確定。

擬建項目交通分配方法采用隨機用戶平衡分配法（stochastic user equilibrium，SUE）。其原則的一個結(jié)論是對于一組OD對，在使用過程中所有可用路徑具有相同的最小成本。

路阻函數(shù)采用BPR函數(shù)，BPR函數(shù)是Trans CAD中默認的交通分配函數(shù)，也是國內(nèi)外經(jīng)驗證明較為有效的函數(shù)，在國內(nèi)交通規(guī)劃中最常采用的函數(shù)之一。

BPR函數(shù)是將路段出行時間表達為流量與通行能力之比的函數(shù)。其路阻函數(shù)公式如下：

式中：t為擁堵路段的出行時間；tf為路段自由流出行時間；V為路段流量；C為路段通行能力；α，β為調(diào)校系數(shù)。

SUE方法和BPR函數(shù)構(gòu)建的預測模型是蘇州綜合交通規(guī)劃采用的模型。本次預測同樣采用這個模型。

2.2 交通預測及評價

在TRNASCAD平臺構(gòu)建路網(wǎng)，針對近遠期等3種假設情況給出不同的預測結(jié)果，見表2。

表2 近遠期3種假設預測結(jié)果表

3種近遠期情景預測結(jié)果見圖2。

圖2 3種近遠期情景預測結(jié)果圖

2.3 預測結(jié)果分析

（1）預測結(jié)果顯示笠澤路與S230對接后，即使笠澤路將分流部分仲英大道北段（江陵西路～笠澤路）流量，仲英大道北段飽和度仍然較高（V／C＞1.2）；因此建議在南側(cè)仲英大道貫通前，提前實現(xiàn)北側(cè)仲英大道4改6的方案。

（2）近期，仲英大道－笠澤路節(jié)點流量相對較小，可采用平面交叉口過渡；遠期如采用平面錯位且不拓寬北側(cè)車道規(guī)模，路段和節(jié)點均會產(chǎn)生較大的擁堵，應結(jié)合工程方案改善。

（3）下穿對整個節(jié)點的通行能力有較大的提升，交叉口飽和度也進一步減小；建議遠期實施南北雙向2車道下穿。

3 近期信號優(yōu)化方案

錯位交叉口的信號優(yōu)化有2種方案：①按2個交叉口信號協(xié)調(diào)、綠波控制，適用于錯位距離較長、交叉口流量較不平均的交叉口；②按一個大交叉口組織相位，適用于錯位距離較短、交叉口流量較平均的交叉口。

項目錯位60m（停車線距離），按180s信號周期初步考慮，停車長度較小，且進口流量均為城市主干路較為平衡。因此按1個大交叉口的方案考慮。

3.1 信號周期計算原理

將錯位交叉口視為1個十字交叉口，采用單點信號控制。單點控制方式以交叉口車輛的延誤作為效益指標決定信號周期長度和綠信比。一般采用Webster延誤公式：

式中：D為每輛車的平均延誤，s；C為信號周期時長，s；λ 為綠信比；q 為交通流量，pcu／h；χ 為飽和度。

若使總延誤最小，則dD／dC＝0，用近似解法，可得定時信號的最佳周期長度C0

式中：L為每個周期的總損失時間，s；l為動損失時間，s；I為綠信號間隔時間，s；i為一個信號的周期內(nèi)的相位數(shù)；A為黃燈時間，s；y為流量比；Y為組成周期的全部信號相位的各個最大y值之和。則各相位ide實際綠燈時間g為

3.2 信號周期及交叉口交通組織的確定

按照近期流量確定的交叉口信號配時及交通組織見圖3。

梅里公寓南開口車輛右進右出，從西來的車輛需進入仲英大道左轉(zhuǎn)；振泰小區(qū)被開口車輛右進右出。

3.3 平交口評價

在遠期地塊完全開發(fā)后，沿用平面交叉口信號控制，得到的排隊延誤普遍達到E級及以上（延誤－服務水平關系見表3），其中南北左轉(zhuǎn)及東西直行延誤為66.9s，達到F級（改造交叉口一般服務水平不能小于E級，新建交叉口不能小于D級）。

表3 延誤－服務水平

4 遠期工程方案

在該節(jié)點，考慮了笠澤路下穿仲英大道、笠澤路上跨仲英大道、仲英大道下穿笠澤路等3個立體交叉方案。從以下約束條件進行綜合比選，結(jié)果見表4。

5 結(jié)語

本文分別從近期相位優(yōu)化和遠期工程改造入手，在基于transacad預測的近遠期流量基礎上給出了錯位交叉口的優(yōu)化設計方案，并根據(jù)錯位交叉口配時公式給出了近期的信號方案。最后在主要約束條件比選下選擇了推薦的遠期工程方案。

表4 不同工程方案的綜合比選

［1］ 宋培抗.城市道路交叉口規(guī)劃與設計［M］.天津：天津大學出版社，l995.

［2］ 陳 濤，魏 朗.城市錯位交叉口交通通行特性［J］.交通工程學報，2003（1）：62－67.

［3］ 劉文婷，馬萬達.平面道路錯位交叉口的信號配時優(yōu)化方案研究［J］.上海公路，2007（3）：61－64.

［4］ 楊兆升，王 爽.基于Vissim仿真軟件的交通信號配時研究［J］.交通與計算機，2005，（1）：7－11.

［5］ 李建紅.錯位交叉路口工程措施和管理措施［J］.城市道橋與防洪，2004（6）：95－98.

［6］ 吳江規(guī)劃局.吳江市綜合交通規(guī)劃（2007－2020）［Z］.吳江：吳江規(guī)劃局，2006.