信號交叉口常規合用車道的交通控制方法研究

摘 要：以典型的十字形交叉口為研究對象，探討合用車道設置的條件。仿真結果顯示，較高機動車交通負荷水平下，當左轉交通量達到一定水平時，進口道可以考慮采用一條左轉車道、一條直左合用車道的設置模式代替一條左轉車道、一條直行車道的設置模式。

關鍵詞：交通運輸工程；信號交叉口；合用車道；微觀交通仿真

引言

合用車道是城市道路交叉口車道設置的常見形式，伴隨著交通工程學的發展而發展。常規合用車道是指直行車道、左轉車道及右轉車道三者之間的合用，包括直行左轉合用車道、直行右轉合用車道、直行與左右轉合用車道及左右轉合用車道等。

現階段，國內外相關規范只是針對專用車道交通管理與控制給予詳實的表述，對于合用車道的研究還不成熟[1～2]。專用車道交通管理與控制的逆命題就適用于合用車道嗎？這一命題迄今沒有人給出回答。如果答案是肯定的，那么這一命題需要驗證。如果答案是否定的，那么合用車道作為城市道路交叉口車道設置必不可少的一種形式，其設置條件應該得到相關研究人員的重視。國內外相關學者對合用車道的研究局限于通行能力、飽和流率等運營分析層面的研究，沒有對合用車道交通管理與控制這一層面進行深層次的探討[3～4]。

合用車道的管理與控制對于改善交通效率和安全等具有很強的直接性，但它不是具體的解決方案，而是以基礎理論為核心不斷創新的一系列措施的有機組合，其創新既包括設置條件、設置形式、具有合用車道的信號控制交叉口的空間布局、放行方式等方面，也包括這些管理與控制方法在實踐中的應用。

1 車道功能劃分

一般情況下，針對十字形交叉口，常規合用車道的車道功能從內側到外側依次為，模式1的南北方向為：左轉專用車道、直行專用車道和直右合用車道，模式2的南北方向為：左轉專用車道、直左合用車道和直右合用車道，兩種模式的東西方向均為左轉專用車道、直行專用車道和直右合用車道。

2 放行方式

以典型十字形信號交叉口為例，針對兩種車道功能劃分模式，建立相應的機動車及行人相位結構。模式1的東西方向、南北方向均具有搭接相位；模式2的東西方向具有搭接相位，南北方向采用單口放行的方式，不具有搭接相位。

3 仿真實驗分析

利用VISSIM 5.4建立仿真實驗環境，針對所有進口道適時交通信號控制策略的性能表現進行仿真實驗分析。

3.1 道路空間條件

各條道路的路段車道數為3條、進口車道數為4條。模式1的各條進口車道功能從內側到外側依次為：一條左轉專用車道、兩條直行專用車道及一條直右合用車道；模式2的南、北進口車道功能從內側到外側依次為：一條左轉專用車道、一條直左合用車道、一條直行專用車道及一條直右合用車道，東、西進口車道功能從內側到外側依次為：一條左轉專用車道、兩條直行專用車道及一條直右合用車道。

進口道采用中央分隔帶內側展寬，展寬段長度為50m，展寬漸變段的長度為20m。單條進口車道、出口車道、路段車道及人行橫道的寬度分別為3m、3.5m、3.5m、5m。

3.2 交通需求條件

為保證交通需求的隨機性，分別在一定的抽樣范圍內隨機選取各進口道、各交通流向的機動車到達交通量。針對左轉交通量占進口道交通量的比例，構成四組實驗，共12種交通需求組合。

各進口道交通量在1200pcu/h～1500pcu/h內進行抽樣，南、北進口道左轉交通量占比分別為25.0%-29.9%、30.0%-34.9%、35.0%-39.9%及40.0%-45.0%；東、西進口道左轉交通量占比為25.0%-29.9%，右轉交通量占比為4%～8%。

每一組交通需求組合的進口道交通量如下所示，單位：pcu/h。組1，北1381、東1306、南1289和西1319；組2，北1446、東1384、南1443和西1234；組3，北1380、東1219、南1343和西1213；組4，北1267、東1438、南1209和西1474；組5，北1342、東1412、南1218和西1468；組6，北1208、東1364、南1313和西1351；組7，北1466、東1220、南1215和西1420；組8，北1388、東1214、南1372和西1408；組9，北1442、東1226、南1322和西1447；組10，北1304、東1487、南1245和西1388；組11，北1487、東1420、南1262和西1290；組12，北1284、東1390、南1229和西1297。

3.3 仿真模型參數

將機動車的交通構成定義為標準車輛，機動車的最小和最大期望速度分別為48km/h和58km/h。車輛跟馳模型中，車輛最小前視和后視距離均為30m，車輛最大前視和后視距離均為100m，平均停車間距為1.5m，期望安全距離的附加部分為2.5m，期望安全距離的倍數部分為3.5m。車道變換模型中，車輛消失前的等待時間為45s。其他駕駛行為參數采用默認值。

仿真運行總時間為7800s，其中，數據采集時段為701～7800s，數據分析總時間為7200s。針對每1種交通需求組合進行1組仿真實驗，每1組仿真實驗進行5次仿真運行，每1次仿真運行選取的隨機數分別為9、19、29、39、49。

3.4 仿真實驗結果

結果表明：

（1）左轉交通量比例較低的情況下，設置模式2會導致交叉口車均延誤、交叉口車均停車次數在一定程度上增加。

（2）隨著左轉交通量比例增長到一定程度，模式2的交叉口運行狀況較好，交叉口車均延誤、交叉口車均停車次數均低于模式1。

（3）較高機動車交通負荷水平下，當左轉交通量占進口道交通量比例在35%以上，進口道可以考慮采用一條左轉車道、一條直左合用車道的設計模式代替一條左轉車道、一條直行車道的設置模式。

4 結束語

合用車道是交叉口車道設置的重要形式，合理地設置合用車道對交叉口性能的提升有重要的作用。文章的結果表明，當左轉交通量占進口道交通量的達到一定比例，直左合用車道可能會顯現出一定程度上的優越性。

參考文獻

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