可變車道的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及展望

徐紅領(lǐng)，于 泉

（北京工業(yè)大學交通工程北京市重點實驗室，北京100124）

0 引言

可變車道能夠有效地利用現(xiàn)有道路資源、提高道路的通行效率。在交通擁堵日趨嚴重的今天，可變車道作為有效緩解交通擁堵的主要手段之一，在保證交通暢通方面起著重要作用。可變車道的有效管理、誘導(dǎo)和控制已成為交通管理和控制的難點和重點。為了有效地對可變車道進行研究利用必須了解可變車道在國內(nèi)外的應(yīng)用情況。

1 國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 國外應(yīng)用現(xiàn)狀

在美國華盛頓市幾條快速公路匯合的羅斯福大橋上，專門有一臺工程車，用于每天早晚移動中間水泥隔離墩調(diào)整進出城車道的設(shè)置。同時，美國洛杉磯的八號路早在1928 年就應(yīng)用了可變車道系統(tǒng)，威爾希爾大道早在1937 年就在高峰時段利用錐形交通路標和標志進行可變車道的控制，美國的夏洛特、圖森都擁有可變車道。英國的伯明翰、卡爾加里—中心街、馬里蘭等都進行了可變車道的設(shè)置[1]。

1.2 國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

上海市外環(huán)隧道最先設(shè)置了可變車道。江蘇省南通市區(qū)青年東路五一路口設(shè)置了可變車道指示牌，指示牌上左側(cè)一個白色箭頭可以根據(jù)情況不同，變化成左轉(zhuǎn)或直行兩個方向，來滿足不同時段的交通需要。浙江省杭州市在2005 年初，首先在北山路與保俶路交叉口設(shè)置了可變車道，之后逐步推廣。深圳的梅林關(guān)也對潮汐車道的應(yīng)用進行了實地試驗，在早高峰時段梅觀路出關(guān)方向的快車道上，用錐桶獨立出來1個車道，使得由西往東方向增加為3 個車道，反方向減少為1 個車道，以此緩解早高峰時的進關(guān)車流量壓力。重慶市渝中區(qū)CBD 重要干道棉花街，改造后為1 條363m 長的3 車道雙向通行路段，根據(jù)早晚高峰潮汐交通現(xiàn)象，通過車道紅綠燈的變化實現(xiàn)對中間車道通行方向的控制，早高峰進城車輛多，棉花街采取上行2車道、下行1車道方案，晚高峰則采用相反的控制方式。此外，南京、廣州、大連、貴陽、濟南等城市也都在嘗試或試驗潮汐車道。浙江杭州的部分地區(qū)則已經(jīng)將可變車道應(yīng)用于城市道路的平面交叉口。圖1為杭州某交叉口可變車道的實際實施情況。

圖1 杭州某交叉口可變車道控制現(xiàn)狀圖

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 國外研究現(xiàn)狀

國外對于信號交叉口可變車道控制的研究較早，其主要研究包括以下方面。

Alfred Guebert，DiegoCarroll，Brandon Weston，Dave Kinnecom 提出了可變車道設(shè)計的初始方案并最終設(shè)計了猶他州鹽湖城地鐵區(qū)的可變車道系統(tǒng)，將放置在可變車道正上方的交通標志與信號交叉口處的可變車道信號燈進行協(xié)調(diào)，從而實現(xiàn)整個可變車道系統(tǒng)的控制。

BrianWolshon 博 士 和Laurence Lambert II[2]從 可變車道的控制方法發(fā)展以及使用的場所等各個方面對可變車道的設(shè)置和控制的相關(guān)設(shè)施進行了研究。

英國的布萊恩勞倫斯·蘭伯特總結(jié)了可變車道的設(shè)置條件并討論可變車道能夠解決的問題，提出規(guī)劃可變車道切入段時應(yīng)當重點考慮各種設(shè)計方案相關(guān)的費用和優(yōu)點，以及他們的長遠效益和安全。

美國的Hoose，H J[3]對可變車道的信號控制和相應(yīng)的交通規(guī)則進行了研究，保證可變車道實施時輕交通方向的正常通行和整個系統(tǒng)的有效性，從而保證整個可變交通系統(tǒng)的安全性。

由Hyungjun Park博士和Brian L.Smith博士組成的研究小組調(diào)查了用IntelliDrive解決由高速公路匝道合并沖突所產(chǎn)生問題的應(yīng)用情況。IntelliDrive 可為地面交通系統(tǒng)提供更為積極的管理策略。在本次研究中，對換道咨詢算法進行了研究，用以探索IntelliDrive 在改善高速公路匝道管理方面的潛力。利用新IntelliDrive功能，該算法嘗試鼓勵主線上的車輛提早進行車道變化以為匝道合并區(qū)域讓出更多空間以減少合并沖突。奧蘭治縣加州早上高峰時段的高速公路網(wǎng)絡(luò)，使用了PARAMICS 微觀模擬模型進行算法的評價。

2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)對于信號交叉口可變車道控制的相關(guān)研究主要有以下一些研究結(jié)論。

吉林大學的李麗麗、曲昭偉、王殿海[4]提出基于雙停車線的主、預(yù)信號誘導(dǎo)方法，對雙停車線的布局方法和預(yù)信號的配時方法進行了研究，確定了主、預(yù)信號之間的距離；對主、預(yù)信號之間的配時關(guān)系進行了分析，確定了主預(yù)信號周期之間的關(guān)系、車道屬性過渡過程中預(yù)信號配時方案以及雙停車線之間的距離對信號配時的影響。

同濟大學的馬萬經(jīng)、謝涵洲[5]建立了主信號配時參數(shù)、預(yù)信號配時參數(shù)和主、預(yù)信號相位差3類變量的集成優(yōu)化模型。考慮了主、預(yù)信號前不同方向車道數(shù)、飽和流量、信號周期、各流向的流量和待行區(qū)域長度等要素和約束，并刻畫了主、預(yù)信號共同作用下待行區(qū)域內(nèi)不同流向（左轉(zhuǎn)、直行）車輛排隊狀態(tài)及其演化過程。最后結(jié)合一個實際案例進行分析，結(jié)果表明：相同的交通需求條件下，該模型相對于傳統(tǒng)模型可以大幅度地減少滿足相同飽和度約束所需要的最小綠燈時間，有效地改善了交叉口運行效率。

同濟大學的陳東靜、李林波、朱銳、吳兵[6]為緩解各流向交通流量分布不均導(dǎo)致的交叉口特定流向交通擁擠，減少道路交叉口的資源浪費，提出了基于主信號和預(yù)信號聯(lián)合控制的信號交叉口控制方法，采用預(yù)信號換道線的概念，對預(yù)信號的設(shè)置方法進行分析，提出了車道屬性過渡中預(yù)信號的配時方案及其計算方法。最后，通過交通仿真軟件VISSIM 分別對設(shè)置可變車道前、后以及不同的主預(yù)信號協(xié)調(diào)方案進行了對比，有效地驗證了方案的可行性。

東南大學交通學院的賈曉歡、李文權(quán)、邱豐[7]從車道數(shù)量、車道利用率及總延誤三方面研究了設(shè)置預(yù)信號需要滿足的條件，最后得出在進口道有兩條直行車道處設(shè)置預(yù)信號，當車道利用率不均衡系數(shù)在0.5～1.7 范圍內(nèi)、公交比例大于0.3、車道飽和度大于0.40 時設(shè)置預(yù)信號能顯著減少交叉口延誤并且對社會車輛影響較小。

周立平、董紅利[8]從信號交叉口服務(wù)水平和路權(quán)角度出發(fā)，提出了轉(zhuǎn)向可變車道的概念，并且分析其設(shè)置的原則及條件。在此基礎(chǔ)上，從交叉口的道路交通條件及通行效率方面考慮，建立了轉(zhuǎn)向可變車道長度的最大值和最小值的計算模型。通過Vissim仿真模擬，從排隊長度、延誤和停車次數(shù)方面分析了轉(zhuǎn)向可變車道的應(yīng)用效果。

吉林大學的梁蕭[9]對信號交叉口渠化區(qū)可變車道的設(shè)計原理進行了研究。通過對比分析交叉口不同相位期間左轉(zhuǎn)車流和直行車流發(fā)生溢出前后的車流特性，描述了在不可變段、渠化段和不分流向段下的車流分布情況。根據(jù)不同交通狀態(tài)下可變車道所體現(xiàn)的不同功能，研究了在高流量和低流量條件下的控制思路及流程，建立了信號控制參數(shù)模型和優(yōu)化目標模型。

曾瀅、楊曉光、馬瑩瑩[10]基于信號控制交叉口時空關(guān)系分析，綜合運用交通流理論和信號控制技術(shù)，建立了動態(tài)車道功能與信號相位組合模型，用Visual Basic 語言編制程序?qū)υ撃Ｐ颓蠼狻＠媚Ｐ蛯嶋H案例進行優(yōu)化，并與仿真結(jié)果進行對比分析。

張樹山[11]對多相位信號燈交叉路口的交通情況進行了簡要分析，認為只有設(shè)置可變車道燈才可能解決平面交叉路口的擁堵問題，并對設(shè)置可變車道燈的可行性進行了分析。

倪福健等[12]針對城市路網(wǎng)中可變交通信息分布地點的最優(yōu)選擇進行了研究，建立了數(shù)學模型。

催妍[13]根據(jù)實地調(diào)查數(shù)據(jù)，論證了設(shè)置可變車道可行性，提出了設(shè)置方案。

王豐元等對可變車道技術(shù)進行實際實驗，驗證了其提高高峰時段道路通行能力的重要作用。

2.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的對比

通過對國內(nèi)對可變車道研究現(xiàn)狀的分析，可以看出在可變車道的研究上國外更加注重對于可變車道的設(shè)置條件、控制設(shè)施、設(shè)計方案、應(yīng)用的安全性以及長遠的經(jīng)濟效益方面的研究。較國外而言，國內(nèi)則更加注重可變車道控制方式、誘導(dǎo)方法、控制技術(shù)、優(yōu)化模型等理論模型方面的研究，研究結(jié)果也大都證明可變車道實施的必要性，對于實地實施的研究較少，并且這些研究大多數(shù)都是基于公交優(yōu)先來進行的，對于社會車輛的研究相對較少由此可見，國外更注重于對可變車道實際應(yīng)用的研究工作，而國內(nèi)的相關(guān)研究工作大都停留在理論層面上。

3 研究結(jié)論

國內(nèi)外對可變車道研究成果，主要分為以下兩個方面。

3.1 國內(nèi)外可變車道設(shè)置條件方面的研究結(jié)論

（1）車道條件

道路上機動車車道數(shù)為雙向3車道以上。

（2）流向流量條件

交通量方向分布系數(shù)最低為2/3。

（3）通行能力條件

重交通方向在使用可變車道、輕交通方向在去掉可變車道后，通行能力應(yīng)能滿足各自交通需求。

④道路條件

設(shè)置可變車道的道路上不存在中央分隔帶或路面電車軌道。

3.2 國內(nèi)外可變車道的控制方面的研究結(jié)論

可變車道的實現(xiàn)有兩種方式：

（1）有中間隔離墩的，通過運行速度很慢的專用機械將中間向左或向右移動一條車道，使其具有可變功能；

（2）通過路面上的標線和可變車道上方的可變車道控制標志實現(xiàn)車道的可變，同時使可變車道信號燈與之相協(xié)調(diào)，從而調(diào)實現(xiàn)可變車道的實時控制。

4 研究展望

由于信號交叉口是城市道路交通的瓶頸，因此，對其可變車道的控制的研究有重大意義。未來的研究重點應(yīng)為信號交叉口處可變車道控制方式以及各種控制方式與主信號之間的協(xié)同關(guān)系和使用條件。

[1] 鄒申. 可變車道研究及應(yīng)用[J]. 交通與運輸，2009，6（4）：15-16.

[2] Wolshon B, Lambert L. Reversible lane systems: Synthesis of practice[J]. Journal of Transportation Engineering, 2006,132(12):933-944.

[3] Hoose, H J. Planning Effective Reversible Lane Control[J].TIE Journal,2005,25(2):408-413.

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

[5] 馬萬經(jīng)，謝涵洲.雙停車線進口道主、預(yù)信號配時協(xié)調(diào)控制模型[J]. 吉林大學學報：工學版，2013，43（3）：633-639.

[6] 陳東靜，李林波，朱銳，等.信號交叉口可變車道主預(yù)信號配時協(xié)調(diào)關(guān)系研究[J].重慶交通大學學報：自然科學版，2013，32（2）：1674-1696.

[7] 賈曉歡，李文權(quán)，邱豐.信號交叉口預(yù)信號設(shè)置條件研究[J].交通運輸工程與信息學報，2012，10（2）：112-116.

[8] 周立平，董紅利.信號交叉口轉(zhuǎn)向可變車道長度研究[J].交通信息與安全，2009，27（2）：56-62.

[9] 梁蕭.信號交叉口渠化區(qū)可變車道設(shè)計原理研究[D].長春：吉林大學，2008.

[10] 曾瀅，楊曉光，馬瑩瑩.交叉口動態(tài)車道功能與信號控制協(xié)同問題研究[J]. 同濟大學學報：自然科學版，2009，37（7）：903-908.

[11] 張樹山.多相位信號燈的優(yōu)化——可變車道燈的設(shè)置[J].山西警官高等專科學校學報，2004，2（12）：55-56.

[12] 倪福健，劉志超.可變交通信息拍的最優(yōu)分布模型[J].信息與控制，2003，32（5）：395-398.

[13] 催妍，劉東.北京市朝陽路可變車道交通組織研究[J].道路交通與安全，2006，6（9）：21-24.