平面交叉口信號配時的改進方案

王世彤　張哲華　張昊　李慶華

摘 要：平面交叉口是城市路網(wǎng)中交通問題最突出的部位。在大城市的中心區(qū)，由于用地十分緊張，改建互通式立體交叉已不可能。而由于這些地區(qū)車流量大，機動車與非機動車以及行人相互干擾嚴重。因此，平面交叉口的科學管制非常重要。我國比較常看到的，一般是對比單位時間里新舊方案的流量變化數(shù)值，比如較之前增加20%等說法，現(xiàn)在還有個趨勢是比較流行用所謂的“大數(shù)據(jù)”分析做支撐來得到這個變化值。其實這種評價方式，對交叉口控制優(yōu)化方案的實際效果評價，是很難充分和準確的。

關鍵詞：交叉口綜合治理 信號配時 調查評價指標

An Improved Scheme for Signal Timing at Level Intersections

——Taking the Intersection of Beijing East Road and Duosenger Road as an Example

Wang Shitong，Zhang Zhehua，Zhang Hao，Li Qinghua

Abstract：Grade intersection is the most prominent part of traffic problems in urban road network. In the central area of big cities， due to the shortage of land， it is impossible to reconstruct the interchange. Due to the large traffic flow in these areas， the mutual interference between motor vehicles， non-motor vehicles and pedestrians is serious. Therefore， the scientific control of grade intersection is very important. It is common in China to compare the flow change values of the old and new schemes per unit time， such as an increase of 20% compared with the previous ones. Now there is a trend that it is more popular to use the so-called “big data” analysis as a support to obtain this change value. In fact， it is difficult to fully and accurately evaluate the actual effect of intersection control optimization scheme.

Key words：comprehensive treatment of intersections， signal timing， investigation and evaluation indicators

1 現(xiàn)有交叉口的調查

1.1 調查指標體系的建立

國際交通工程界，針對交叉口的交通控制方案做優(yōu)化，有三個基本的任務環(huán)節(jié)：研判轉彎條件、評價通行能力和調查事故記錄，對應的也有最基本的技術工具和評價方法，分別是：轉彎車道的設置條件，交叉口服務水平評級，交叉口事故記錄分析與國際常規(guī)做法相比，目前我們國家在日常見到的交叉口優(yōu)化方案中，這三個任務環(huán)節(jié)和對應的技術工具，都很少被提及。

在指標的選取過程中，有幾點值得注意：

（1）本次調查地點定在位于朵森格路與北京東路交叉口針對其區(qū)位特性選取合適的指標來描繪;（2）指標要能夠客觀地描述交叉口的狀況;（3）指標的屬性非常重要，如果是定性指標，是否方便在后期數(shù)據(jù)整理將其定量化;（4）指標的可操作性，要能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。

經(jīng)過以上的分析、對比，小組成員依據(jù)定性與定量相結合、可操作性、全面綜合性這三項原則選擇了指標，建立了一個包含四個方面的調查指標體系：

（1）交叉口位置與周邊;（2）交叉口通行能力;（3）交叉口信號配時情況;（4）交叉口停車延誤。

1.2 交叉口位置及周邊環(huán)境

朵森格路與北京東路交叉口是拉薩民俗旅游的黃金道路，這里可以看到拉薩市民的傳統(tǒng)生活，并且有著由學校，商圈等組成的交通循環(huán)經(jīng)濟圈，由圖1可以看到，該交叉口位于旅游區(qū)外圍并且附近有醫(yī)院和學校、酒店旅館等。人流量和車流量都比加大，交通設施的壓力很大。高峰期時段的擁堵情況比較嚴重，交通秩序很不理想，需要改善的地方也比較多。

2 數(shù)據(jù)整理與分析

2.1 交通量分析

北京東路與朵森格路交叉口各高峰小時標準小客車交通量統(tǒng)計表如表1所示。

分析各高峰時段外地車占比，如圖1所示，由圖可以看出早高峰外地車占比14.14%，午高峰外地車占比最大，為19.70%，晚高峰外地車占比15，45%，由此可見，外地車對高峰時段交叉口的通行能力有著重要影響。

由各高峰小時標準小客車交通量統(tǒng)計表和各進口方向交通量對比圖可以發(fā)現(xiàn)：交叉口東、西兩個方向進口道車流量很大，而北進口和南進口的車流量較小;東、西向進口車道直行車最多，北進口右轉車居多，南進口各高峰時段的車流量都較小，進一步分析，發(fā)現(xiàn)與交叉口的位置及周邊用地性質有關。由以上分析可得出結論：西向和東向進口道為兩個關鍵進口道。

2.2 交叉口通行能力計算

道路通行能力是道路的一種性能，是度量道路疏導車輛能力的指標，采用停車線調查方法，觀測調查交叉口的幾何組成，各入口引道車道數(shù)，停車線位置及各車道功能劃分情況;觀測信號燈信號配時，周期時長及各相位，通過調查得出以下數(shù)據(jù)。

該交叉口采用四個相位配時，其相序如圖2所示。

選取高峰時期一小時綠燈下通行能力如圖3所示。

交叉口設計通行能力等于四個進口設計通行能力之和，通行總量分別為522、986、522，該路口的實際通行能力=232+319+812+694=2057pcu/h，通過計算得各個進口的設計通行能力如下：

西進口折減后的設計通行能力=707pcu/h

東進口的設計通行能力=707pcu/h

南進口設計通行能力=440pcu/h

北進口設計通行能力=440pcu/h

故該交叉口的設計通行能力為C=707+707+440+440=2294pcu/h

通過觀測與分析，結合實際情況，得出以下結論：全紅時間越長，通行能力越小，周期時長一定的情況下，相位數(shù)越多，通行能力越大;道路中沒有專用的公交車專用車道，沒有停車道，公交車停靠和啟動對交通的影響有很大的影響;道路的車道過于狹窄，行人流量過多，沒有自行車道，橫行車流、人流對行車的影響較大;交叉口信號配時方案不合理，紅燈排隊時間太長導致的延誤較大;右轉和左轉車輛對直行車輛的影響較大;車輛在交叉口啟動加速、制動浪費了很多時間，加上非機動車的干擾，使交叉口出現(xiàn)很復雜的情況，影響通行能力;機動車駕駛員的反應時間越長，延誤就不可避免;另外， 機動車駕駛員是否遵守交通規(guī)則，對整個交叉口通行能力有著很大的影響。

2.3 延誤計算

根據(jù)調查數(shù)據(jù)和延誤計算公式得;總延誤（輛·s）

每一停駛車輛的平均延誤（s）

交叉口人口引道上每輛車的平均延誤（s）

停駛車輛百分率

3 交叉口現(xiàn)狀分析

由于北京東路與朵森格路交叉口特殊的地理位置，作為拉薩市市民出行的黃金路段，高峰時段人、車流量大，時常發(fā)生擁堵情況，通過實地調查與分析，總結出以下幾點原因：

（1）交通需求大于供給，車道數(shù)少，各車道車流量極不均衡，方向差異大;（2）行人流量過多，沒有自行車道，橫行車流、人流對行車的影響較大;（3）機動車與非機動車混行也是造成擁堵的重要原因;（4）人力三輪車亂停亂放也對交通造成一定影響;（5）此交叉口缺乏交通監(jiān)督人員的引導與監(jiān)督;（6）機動車駕駛員和行人不遵守交通規(guī)則對交叉口通行能力有著很大影響。

4 綜合治理方案

意識到了現(xiàn)階段的問題，那么我們也要積極地應對。通過小組成員的組內交流后，我們擬從工程改造、交通系統(tǒng)管理、交通需求管理和規(guī)劃建設這四個層次三個角度出發(fā)，提出朵森格路與北京東路的交叉口的綜合治理方案。

4.1 工程改造

首先我們就提出的若干想法進行了對比分析，確定了各方案的可行性。考慮到拉薩市的地區(qū)特性，不可行的措施包括拓寬進口道，合并交叉口等。在參考的各種教科書中，提到工程改造，往往會建議采用這些思路，但恰恰這些理論中提得比較多的方法在這里并不適用。原因是因為前面屢次提到的道路紅線設置問題使得進口道在幾何改造方面已經(jīng)沒有太大的空間，而如果考慮拆除沿街建筑來擴大道路面積，顯然是不現(xiàn)實的，不光是在這樣一個已經(jīng)位于市中心地段的交叉口而言其成本和代價巨大，難以承受，并且朵森格路與北京東路的交叉口周圍都是歷史建筑，其文化價值不可估量。因此，在工程改造方面，小組成員更多的是從增加一些設施來輔助交叉口管理這樣一個角度入手。比如，增加一些道路警示標志來禁止機動車進入安全島，又比如在交叉口中心設置導流島，來區(qū)分左轉和直行車的流線，以減少這樣的沖突。

在交通信號燈控制設計時，需要遵循一定的原則，具體有以下幾種：①信號燈應設置在合適且醒目的位置，確保信號燈未被標志牌、行道樹等遮擋，道路上車輛能夠較容易能夠觀察到;②在設置信號燈相位時應充分了解交叉口各流向的交通特征及流量，合理設置信號燈的相位排列。

此外，還建議采用現(xiàn)在在國內尚應用不多的設定直行待轉區(qū)的辦法來提高交叉口的通行能力。

通過仿真分析發(fā)現(xiàn)，直行待轉區(qū)的設置可有效提高通行能力，具體體現(xiàn)在：以優(yōu)化后的周期（89S）為例，三個直行待轉區(qū)每周期能增加6-7輛。每小時直行車通過能力可以增加近300輛。通過能力提高13%。

4.2 規(guī)劃建設改進

規(guī)劃建設相對比較宏觀，因此這方面只能提出一些建議，如做好土地利用規(guī)劃，控制交叉口周圍用地開發(fā)密度，做好交通管理規(guī)劃并實時修正落實，結合城市規(guī)劃做好交通規(guī)劃等等。

4.3 交通需求管理——TDM

開展交通需求管理，對于像朵森格路與北京東路的交叉口這樣一個處于城市中心地區(qū)通道地位的交叉口而言也顯得十分必要。因為要想改善中心城區(qū)交通壓力過大這樣的一個現(xiàn)實問題，光從增大供給的角度是遠遠不夠的，必須要展開對源頭的治理，限制中心城區(qū)小汽車的使用，才有可能使得現(xiàn)有的道路資源承擔這樣的一個交通負荷。以下是我們提出的四大交通需求管理措施。

（1）錯時上下班;（2）鼓勵合乘;（3）改善公交服務水平;（4）建立停車換乘設施。

基金項目：西藏大學大學生創(chuàng)新訓練項目“平面交叉口的擁堵成因研究與相應的定向匝道設計”（項目編號：2021XCX019）。

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