城市畸形交叉口信號優化設計

王秉通 周倩虹

摘 要：城市畸形交叉口是一類特殊的城市平面交叉口，與十字交叉口相比，畸形交叉口具備道路交通沖突點較多、交通安全隱患問題突出、交通組織管理較為困難等特點，本文以唐山市衛國路與建華西道交叉口為例，對此畸形交叉口信號配時方案進行優化設計，并使用交通仿真軟件VISSIM對優化方案進行仿真及評價。仿真發現，對畸形交叉口信號配時進行優化，可以減少排隊長度及停車延誤，改善交通運行狀況，提高交叉口的交通通行能力。

關鍵詞：畸形交叉口；信號配時優化；排隊長度；停車延誤

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.094

1 引言

多年來，唐山市在道路規劃設計、建設過程中沒有進行交通工程設計，造成道路建設工作多年來無科學計劃、發展緩慢。唐山市中心區道路橫斷面都是一塊板和三塊板。一塊板道路上，大量機動車與非機動車在同一平面上行駛，車速不同，但互相干擾。在三塊板道路上，許多單位的大門口、居民區的出入口都設在道路兩側，綠化分隔帶上的開口越來越多，許多車輛“左進左出”，降低了機動車道車輛的通行速度。

唐山市衛國北路是雙向八車道，建華道是雙向六車道。沿衛國路與建華道向南行駛的機動車，行至兩路交匯處時需按行駛方向，分別并入兩條直行車道、兩條左轉車道和一條右轉車道。尤其是在早晚高峰時段，兩條道路車流量大增，車輛在并道穿插中經常會出現交集，道路交通情況非常復雜，也是事故多發點，基本上都是車輛并道引發的刮蹭事故。在這些三角地帶發生的小事故，經常會讓道路交通情況變得更加復雜，甚至出現擁堵。不規則交叉口是城市交通的瓶頸，合理的渠化設計是提高不規則交叉口通行能力的重要途徑，但國內對不規則交叉口渠化的研究較少，且缺乏系統性。目前，國內外有許多交通工程學者都已從不同的研究角度分析了城市各種類型交叉口的通行能力，并針對不同類型的交叉口提出了相應的交通能力模型[1-5]。

2 交叉口現狀綜述及問題診斷

衛國路與建華西道交叉口為Y形交叉口，北新道與衛國路為十字交叉口，均為信號交叉口，且交叉口之間的距離較近。其中，北新西道為城市主干路，三塊板，雙向8車道；衛國路為城市主干路，一塊板，雙向6車道。

沿衛國路與建華道向南行駛的機動車，行至兩路交匯處時需按行駛方向，分別并入兩條直行車道、兩條左轉車道和一條右轉車道，之后進入衛國路與北新西道的十字型交叉口，路況比較復雜。尤其是在早晚高峰時段，兩條道路車流量大增，車輛在并道穿插中經常會出現交集，道路交通情況非常復雜，也是事故多發點，基本上都是車輛并道引發的刮蹭事故。

建華西道與衛國路交叉口位于唐山市中心地段，南北貫通衛國北路，東面相連建華西道，是一個典型的“Y”型不規則交叉口。同時，此交叉口南面與一大型“十”型交叉口相連接，為市內重要道路的連接點，一系列的地理環境使之整體屬于非常復雜的交通要塞，尤其是早晚高峰時間段內，車輛的大量擁堵、阻塞現象頻頻發生，對于此路段信號配時的改造已迫在眉睫。“十”型交叉口南通唐山城市中心，西面有分布大型飲食娛樂購物中心，因此，極易吸引大量的人流車流，交通量極大，交通組成復雜，安全隱患嚴重，由于此二交叉口緊密相連，導致相互之間的影響非常明顯突出。在這三角地帶發生的小事故，經常會讓道路交通情況變得更加復雜，甚至出現擁堵。

3 方案設計

3.1 設計思路

交叉口交通組織方案制定的具體思路是，首先對交叉口進行系統調查，掌握大量有關該交叉口的基礎資料和信息，并對交叉口的幾何現狀、交通運行效果進行分析，根據交叉口現有幾何條件，相交道路等級和功能的分工，以及交通流運行情況，交通流分布情況等，以交通安全、暢通等為目標，制定出能夠對車流運動狀態產生控制作用的、由多種多樣的交通管理措施組成的實施方案[6-8]。

3.2 設計方案

根據該交叉口現狀及存在的主要問題，考慮采用交通渠化、信號控制、改變交叉口形式等方法主要對Y形交叉口及兩交叉口間路段進行改造，初步提出以下幾種優化方案。

方案一：對衛國路—建華西道交叉口和北新道—衛國路信號配時同時進行優化設計。

方案二：將Y形交叉口設計優化為T形交叉口，同時進行信號配時優化設計。

方案三：將Y形交叉口設計優化為T形交叉口，對兩個交叉口同時進行信號配時優化設計。

4 仿真實驗

4.1 實驗方案

根據分別對衛國北路與建華西道的交通量調查，利用Synchro軟件分別得到優化后交叉口最優的信號配時方案，并運用Vissim軟件對其仿真，然后將仿真模擬數據與現狀交叉口的數據進行對比分析[9-11]。

4.2 實驗結果

根據仿真實驗數據，得到交叉口現狀及優化后的交通狀態評價指標如下圖所示。

從實驗結果可以看出：

（1）由于在兩個交叉口的交通流量上主要線路為南北路線，因此，通過對方案一、方案二以及方案三關于排隊長度的比較，可以清晰地發現方案一的排隊長度優于方案二和方案三，方案三在北進口又優于方案二，綜合比較下來，在排隊長度方面，方案一優于方案三，方案三優于方案二。

（2）由于在兩個交叉口的交通流量上主要線路為南北路線，因此，通過對方案一、方案二以及方案三關于排隊長度的比較，可以清晰地發現對于南進口，方案一優于方案二與方案三，對于北進口，方案三優于方案二與方案一，綜合比較下來，在停車延誤方面，方案三較為合適。

（3）經過比較，可以發現方案二與方案三的改造均不如方案一合適，尤其是在平均排隊方面，方案二、三的排隊長度遠高于方案一的排隊長度。在停車延誤時間方面，雖然方案三較優于方案二且與方案一的結果最為接近，甚至在個別道口其延誤時間少于方案一，但是，改造的結果應是盡可能服務于多數的道路，而非少數。綜合來看，方案一的結果應是最為符合此交叉口的。

5 結論

本文以唐山市建國路—建華西道—北新道交叉口為例，對其信號配時進行了優化設計，并利用交通仿真軟件VISSIM進行了仿真及評價，結果顯示：對城市畸形交叉口信號配時進行優化，可以明顯改善交叉口排隊長度及停車延誤，提高交叉口的通行能力。

參考文獻：

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