快速路出入口影響下的交叉口通行能力計算方法研究

齊立群

摘 要：城市道路中存在一類特殊的燈控路口，其上游或下游為快速路匝道出口或入口，該類路口受匝道附近車流交織的影響導致其通行能力不能按照常規燈控路口的通行能力進行計算。文章針對該類型燈控路口的不同分類，建立了路口通行能力的計算模型，并通過仿真的手段驗證了模型具有較好的適用性。

關鍵詞：快速路出入口;交叉口;通行能力

中圖分類號：U491.23 文獻標識碼：A

0 引言

城市快速路是連續流交通系統，主干道是間斷流交通系統。快速路出入口及其上下游的燈控路口因連接連續流與間斷流交通系統，成為交通瓶頸。其原因一方面是由于快速路連續車流在遇到紅綠燈后轉變為間斷流，導致車輛集聚引發擁堵;另一方面在快速路出入口上游或下游，常常會形成主路車流與輔路車流的交織行為，進一步降低通行能力。兩方面因素的疊加導致快速路與城市干道系統銜接成為工程設計和交通組織上的難題。

1 綜述

以往對于快速路出入口上下游交叉口的通行能力研究主要集中在快速路出入口的設置形式以及匝道出入口前后的交織行為的研究。

針對交織區通行能力的研究具有代表性的主要有HCM1985，HCM2000等。HCM2000通過實測的方式，給出了不同類型下交織區的取值表。后續有學者為拓展HCM中對交織區通行能力的應用范圍，通過數據回歸的方式，建立了交織區通行能力的理論計算模型。

90年代后，部分學者開始利用仿真的方法進行交織區通行能力的研究。但由于計算機仿真是在一定的模型基礎上運行，一般可用來進行模型的檢驗，但對于直接得出交織區通行能力的結論尚未得到普遍的認可。

2 快速路出入口影響下的交叉口類型

根據快速路出入口的交織段與交叉口的關系，可將研究對象分為三個類型，即交織段在交叉口上游、交織段在交叉口下游和交叉口上下游具有交織段。現實條件下，第一和第二類情況較為常見，第三類情況較少見，因此文章將著重對第一和第二類情況進行研究，并建立相應的理論計算模型。

3 理論模型構建

3.1 快速路出口在交叉口上游的通行能力計算方法

3.2 快速路入口在交叉口下游的通行能力計算方法

4 模型驗證

4.1 理論通行能力的計算

章節3中提出的理論通行能力計算模型涉及到交織區通行能力（CAP）和阻塞波波速的測算v，其中，交織區的通行能力參考HCM2000進行取值（為便于計算和取值，本次在仿真模型中將交織段的長度都設定為150 m）;阻塞波的波速通過仿真模型輸出頭部車輛通過路口的平均速度來替代。

4.2 仿真分析過程及結論

4.2.1 快速路出口在交叉口上游

為盡可能降低其他因素對模型結果的影響，在仿真系統僅建立一條長約250 m的單向道路，其中交叉口進口車道數6條，左轉1條，直行4條，右轉1條，匝道接地點距離路口渠化車道終點間距為150 m（即交織長度為150）。交叉口信號周期為200秒，其中綠燈時間為100秒。

仿真共進行18組，各組理論計算通行能力與仿真通行能力的差值幅度如表1所示。從表中數據可以看出仿真數據與理論數據具有較好的契合度，誤差均值可控制在約5%。

4.2.2 快速路入口在交叉口下游

類似4.2.1的方式，對交織段在交叉口下游的情況進行仿真分析。交叉口進口直行道車道數為4條，匝道接地點距離路口停止線間距為150 m（即交織長度為150）。交叉口信號周期為200秒，其中綠燈時間為100秒。

仿真進行18組，各組理論計算通行能力與仿真通行能力的差值幅度如表2所示。從表中數據可以看出仿真數據與理論數據具有較好的契合度，誤差均值可控制在約5%。

5 研究結論

文章通過將快速路出入口與其上下游交叉口看作一個整體，分析快速路出入口到交叉口這一距離內車輛的運行行為，構建了快速路出入口影響下的交叉口通行能力計算模型，并通過交通仿真分析發現，模型較好的描述了快速路出入口與其附近交叉口組成的交通系統的通行能力。

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