左轉待行區對信號交叉口通行能力影響研究

張琦暉

摘 要：交叉口處由于左轉車流需要跨越多個車道運行，是影響通行效率的主要因素。由于車輛在交叉口處因頻繁減速停車再起步等動作，引起車輛排隊，長時間將形成交通擁堵，造成能源的浪費與環境的污染。因此，如何管理交叉口處來自各個方向車流之間的關系，是提升城市平面信號交叉口服務水平的主要研究內容，通過對左轉交通流的特性進與待行區進行研究，結合VISSIM仿真軟件實例分析得出，設置左轉待行區能夠有效降低平均延誤、提升左轉車通行能力。

關鍵詞：信號交叉口;左轉待行區;通行能力;交通仿真

0 引言

隨著經濟發展，越來越多的人們選擇購買汽車作為私人交通工具，這也使得私家車數量有了很大提升。造成城市擁堵的原因有很多，如交通事故、道路施工、惡劣天氣、大型活動等等、交通基礎設施存在缺陷等。建設合理的城市道路網、努力提高城市公共交通發展水平、控制城市小汽車數量、減少交通事故、處理好不同交通設施之間的矛盾關系以及交叉口信號相位問題等等，是目前亟待解決的問題。

1 研究綜述

交通流理論是道路通行能力研究的主要來源。國外對此研究比較深入，在仿真模型方面，HCM模型的準確度在世界范圍內較高，因此國外在計算道路通行能力的方法上還是重點于參考HCM模型[1]。中國的道路條件混雜，道路類型多，國內交通方向的學者通過學習國外相關知識，結合本國實際情況，主要提出了以下幾種算法：停車線法[2]，研究直行車道設計通行能力來推導其他不同種類車道的設計通行能力。通過從每一條車道到每一個進口道的方式計算，交叉口周期時長小于等于180 s是計算交叉口處設計通行能力的前提條件;沖突點法[3]，計算通行能力的基本點在交叉口內部的沖突點。其主要用于兩相位的信號交叉口。

2 交通流特性研究

2.1 平面交叉口左轉車流分析

平面交叉口中左轉車流可分為以下三種情況：①設有左轉專用車道，設有左轉專用相位;②設有左轉專用車道，不設左轉專用相位;③不設左轉專用車道，不設左轉專用相位。左轉車流的運行方式，根據交叉口有無左轉專用相位，又可分為保護型和許可型。

信號交叉口的左轉車流，由于行駛方向與其他方向的車輛不同，車流路徑會產生交叉，使得車輛之間產生幾種性質不同的交叉點：在交叉口處左轉車流與直行車流分開，形成分流點;左轉車流與對向直行車流路徑交叉，產生沖突點;左轉車流通過交叉口后，與縱向直行車流匯合，形成合流點。

2.2 左轉待行區交通流分析

左轉待行區實際上將左轉車道進行了延長[4]。待行區設置在左轉車道的正前方以方便左轉車輛駛入，特殊情況下會根據交叉口的平面布局實際情況選擇矩形或弧形待行區。但設置左轉待行區的前提是需要有左轉相位。當同向直行相位亮起綠燈時，左轉車輛可駛入待行區等待;當下一相位左轉綠燈啟亮時，車輛即可駛出。左轉信號燈綠燈結束時，左轉車輛需停至停車線前，等待下一周期同向直行相位綠燈開啟再駛入。此行為與無左轉待行區時的左轉車流運行沒有多少區別，只是所有的待轉車輛多進行了一次起步和停車動作。

3 交叉口VISSIM仿真實驗

3.1 建立仿真平臺

（1）建立路網，根據底圖中交叉口幾何要素，在仿真軟件中畫出交叉口。

（2）車流量加載與交通流參數調整。加載車流量，車流量由交叉口實際采集數據得到。為了保證仿真精度，根據在交叉口現場調查的車速分布數據、行人過街步速等，對VISSIM軟件中原有的車速分布進行調整。

（3）路徑決策與沖突區設置。由于該交叉口渠化的原因，需要利用鼠標拖動，調整渠化路段中的路徑決策，保證仿真效果的真實程度。在四相位方案下不存在沖突區，但要在合流點處設置讓行規則，避免兩股車流在合流處相互碰撞。

（4）在VISSIM軟件中的左轉待行區的設置方法。由于VISSIM仿真軟件不能直接地模擬車輛利用左轉待行區完成左轉這一過程，需要對條件的等價轉換后才能在仿真軟件中產生“左轉待行區”。需要將車輛的左轉過程分解為兩個階段：車輛在第一階段時駛入待轉區進行等待、車輛在第二階段時通過左轉待行區，完成左轉。在VISSIM仿真軟件中，軟件本身的邏輯結構只能是車輛根據信號燈的顏色來選擇通過或停止，這樣也只能完成一個階段的車輛運行情況。所以采用“虛擬相位”這一方法，來模擬出車輛在有左轉待行區的情況下完成左轉。其中，將虛擬相位的信號燈就放置在原有左轉車道的停車線前，左轉相位的信號燈放置在左轉待行區停車線前，通過這樣的布設方式，就能完成在VISSIM仿真中達到左轉待行區的目的了。關于虛擬相位的時間設置，如圖2所示。

3.2 有無左轉待行區條件下對通行能力的影響分析

根據仿真數據得知，當未設置左轉待行區及使用原有信號配時的條件下，10 min內交通量為677 pcu，平均延誤時間為33.1 s，平均排隊長度為18.4 m;當設置左轉待行區、使用新設計的信號配時，10 min內交通量控制不變的條件下交叉口車輛平均延誤時間為27.0 s，平均排隊長度為13.8 m。對比分析得知，設置左轉待行區以及重新設計信號相位配時后，交叉口處平均延誤時間減少6.1 s，效率提高18%，排隊長度減少4.6 m，效率提高25%。在通行能力方面，當設置左轉待行區以及重新設計信號相位配時后，0 min內交通量為816 pcu;兩者比較可以得知通行能力提升9.5%。

4 結論

通過對各項數據進行比較，明顯發現：當設置了左轉待行區后交叉口的交通狀況得到了明顯的改善，各路口處的排隊長度縮短;同時可以很明顯的看到，左轉待行區對應車道的延誤時間減小很多，其交通狀況也得到了極大的改善。本次研究左轉待行區僅僅是一個開始，如在對實地調查中如果有更加詳細的車輛數據，會使研究工作更加細致準確，以及在實際情況下由于設置了左轉待行區，左轉相位的綠燈時長計算方式應與原公式不同，設計左轉相位時間長度理論上比原有的相位時長要短，這些變量的取值問題還需做更深入的研究。

參考文獻：

[1]Yang Zhao，Liu Pan，Chen Yuguang，et al.Can Left-turn Waiting Areas Improve the Capacity of Left-turn Lanes at Signalized Intersections[J].Procedia-Social and Behavioral Sciences.2012（43）：192-200.

[2]王波.城市道路交叉口交通組織與信號控制策略研究[D].吉林大學，2005.

[3]羅榮鋒.城市道路信號交叉口左轉交通流的組織方法研究[D].長安大學.2010.

[4]宗二凱.城市道路信號交叉口左轉車道通行能力研究[D].北京工業大學，2012.