平面信號(hào)交叉口交通組織優(yōu)化設(shè)計(jì)

紀(jì)　英（山東交通學(xué)院,濟(jì)南　250023）

平面信號(hào)交叉口交通組織優(yōu)化設(shè)計(jì)

紀(jì)英
（山東交通學(xué)院,濟(jì)南250023）

隨著機(jī)動(dòng)車數(shù)量的逐年增多，城市交通擁堵?tīng)顩r也越來(lái)越嚴(yán)重，而擁堵的產(chǎn)生主要是在交叉口，因此，對(duì)交叉口的組織優(yōu)化是緩解城市擁堵?tīng)顩r的關(guān)鍵。解決城市交通問(wèn)題的途徑主要有硬件和軟件兩個(gè)方面，硬件方面是指加快基礎(chǔ)道路設(shè)施規(guī)劃建設(shè)，健全城市道路網(wǎng)體系；軟件方面是指采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，對(duì)城市交通進(jìn)行現(xiàn)代化的管理和控制，提高現(xiàn)有道路的通行能力。但由于硬件方面受到道路建設(shè)資金和城市土地空間的限制，光靠加強(qiáng)硬件方面來(lái)解決城市交通問(wèn)題成本太高，因此交通管理與控制越來(lái)越得到人們的重視。本文以濟(jì)南市某信號(hào)交叉口為例研究交叉口交通組織優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。

信號(hào)交叉口;道路渠化;信號(hào)配時(shí);交通組織

1　信號(hào)交叉口擁堵現(xiàn)狀及成因分析

1.1 信號(hào)交叉口的地理位置及其幾何特征

該交叉口的類型屬于主路與主路相交的平面十字形信號(hào)控制交叉口，該交叉口的具體特征如圖1所示：

1.2擁堵現(xiàn)狀及成因分析

本文隨機(jī)選取工作日期間的一個(gè)高峰小時(shí)，調(diào)查得出的交通流量情況如下表所示：

東進(jìn)口　西進(jìn)口　南進(jìn)口　北進(jìn)口左轉(zhuǎn)直行右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)直行右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)直行右轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)直行右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車交通量（輛/h）　105 　289　178 　169 297 299 　283 　633　119 155 878 155非機(jī)動(dòng)車交通量（輛/h）296 1025 　682 　291 840 404 　318 　1097 　66　102 933 406

根據(jù)信號(hào)交叉口通行能力計(jì)算方法，該交叉口的通行能力是3960輛/h，該交叉口的機(jī)動(dòng)車交通量是3560輛/h，接近于該交叉口的通行能力；而該交叉口的非機(jī)動(dòng)車交通量是8197輛/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)《城市道路交通規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》中的流量標(biāo)準(zhǔn)5000輛/小時(shí)。總體來(lái)說(shuō)，該交叉口高峰小時(shí)內(nèi)交通流處于飽和狀態(tài)，產(chǎn)生比較嚴(yán)重的擁堵現(xiàn)象。

經(jīng)調(diào)查分析，該交叉口產(chǎn)生交通擁堵的主要原因有以下幾個(gè)方面：

（1）該交叉口臨近比較繁華的商業(yè)中心，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生交通需求也飛速增長(zhǎng)，因此，產(chǎn)生大量的交通量。

（2）由于該交叉口附近存在大量的老式建筑，屬于老城區(qū)地段，附近道路硬件設(shè)施較難改造，而該交叉口各進(jìn)口道道路寬度明顯不能適應(yīng)日益增加的交通量的需求，一次性不停車通過(guò)該交叉口的概率很小。道路交通設(shè)施的供給不能滿足日益增長(zhǎng)的交通需求，因此，該交叉口的擁堵?tīng)顩r日趨嚴(yán)重。

（3）交通組織管理措施不合理。交叉口渠化不合理，在長(zhǎng)時(shí)間的道路路面及周圍設(shè)施改建的影響下，常用的交通標(biāo)志、標(biāo)線沒(méi)有得到及時(shí)的維護(hù)，有些以遭到不同程度的破壞。最近幾年城市機(jī)動(dòng)車數(shù)量迅猛增長(zhǎng)從而導(dǎo)致以前的交通統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可靠性下降，另外，近期的濟(jì)南市城市規(guī)劃導(dǎo)致了交通量在各路段上的分布產(chǎn)生變化，因此信號(hào)配時(shí)有必要進(jìn)一步優(yōu)化。

2　信號(hào)交叉口交通組織優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1交叉口渠化設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)交通流量計(jì)算，南北方向機(jī)動(dòng)車道數(shù)應(yīng)是雙向8車道，東西方向機(jī)動(dòng)車道數(shù)應(yīng)是雙向6，目前的情況是南北雙向6車道、東西雙向4車道。因此，交叉口渠化時(shí)每個(gè)方向上應(yīng)增加一條車道。由于目前各個(gè)方向上的非機(jī)動(dòng)車流量比較大，所以拓寬各個(gè)方向上的非機(jī)動(dòng)車道。交叉口渠化示意圖如圖2所示。

2.2 信號(hào)配時(shí)優(yōu)化

該交叉口目前的信號(hào)控制屬于單點(diǎn)定時(shí)控制，信號(hào)相位示意圖如圖3所示：

相位1：南、北進(jìn)口機(jī)動(dòng)車道直行車放行，由于采用的是空間分離放行方法，所以南、北進(jìn)口非機(jī)動(dòng)車道直行車也放行。

相位2：由于南進(jìn)口直行和左轉(zhuǎn)的機(jī)動(dòng)車均比北進(jìn)口同方向的數(shù)量多，因此，適當(dāng)延長(zhǎng)南進(jìn)口左轉(zhuǎn)和直行機(jī)動(dòng)車的放行時(shí)間。

相位3：南、北進(jìn)口左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車進(jìn)入放行狀態(tài)。

相位4：東、西方向直行機(jī)動(dòng)車進(jìn)入放行狀態(tài)，同方向直行的非機(jī)動(dòng)車也被放行。

相位5：西進(jìn)口直行機(jī)動(dòng)車交通量相對(duì)較多，因此綠燈時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)。西進(jìn)口左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車交通量提前進(jìn)入放行狀態(tài)。

相位6：由于西進(jìn)口交通流量較大，繼續(xù)放行西進(jìn)口左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車一段時(shí)間。

經(jīng)調(diào)查相位1的時(shí)長(zhǎng)為1分05秒，相位2時(shí)長(zhǎng)為10秒，相位3時(shí)長(zhǎng)為35秒，相位4時(shí)長(zhǎng)為45秒，相位5時(shí)長(zhǎng)為23秒，相位6時(shí)長(zhǎng)為10秒。綠燈向紅燈轉(zhuǎn)換過(guò)程中，黃燈時(shí)長(zhǎng)為3秒；全紅時(shí)間為2秒。有效綠燈時(shí)間為：3分8秒。

目前該信號(hào)交叉口的配時(shí)方案不合理，原因是信號(hào)周期太長(zhǎng)，各個(gè)相位有效綠燈時(shí)間分配不合理，致使該交叉口的延誤大大增加，降低該交叉口的服務(wù)水平。

利用調(diào)查得到的流量數(shù)據(jù)對(duì)該信號(hào)交叉口重新進(jìn)行配時(shí)，信號(hào)配時(shí)參數(shù)計(jì)算如下：

（1）總損失時(shí)間為：

（2）計(jì)算最佳周期：

信號(hào)周期通常取5的整數(shù)倍，最佳信號(hào)周期為140秒。

（3）計(jì)算各相位綠燈時(shí)長(zhǎng)：

可得該路口的信號(hào)配時(shí)方案如圖4：

結(jié)合實(shí)際路網(wǎng)情況，每個(gè)相位結(jié)束后分配3-5秒黃燈時(shí)間。

3　結(jié)論

本文較為全面的分析了信號(hào)交叉口的擁堵成因，從而為優(yōu)化方案的提出給出了明確的方向。從交通組織優(yōu)化的角度，對(duì)信號(hào)信號(hào)交叉口從放行方法、渠化和信號(hào)設(shè)計(jì)三個(gè)方面進(jìn)行研究，從而為該交叉口的組織優(yōu)化提供了一些科學(xué)、全面、實(shí)用的方法。

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