公路交通指南標記對信號交叉口飽和流速的影響研究

趙紅順

摘 要： 探討公路交通指南標記對信號交叉口飽和流速的影響。研究人員采用了調(diào)整因子模型，通過對多個交叉口的實際交通流數(shù)據(jù)進行觀測和分析，對不同類型指南標記，在交叉口流速中的差異進行研究，并考慮不同轉(zhuǎn)向角情境下的影響。通過對交叉口飽和流速的模擬和對比分析，研究人員得出結(jié)論：某些特定類型的指南標記對流速產(chǎn)生顯著影響，可能導致飽和流率的提高或降低。同時，轉(zhuǎn)向角度對指南標記的影響存在一定的規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn)在某些角度下，指南標記對流速的調(diào)節(jié)效果更為顯著。對優(yōu)化信號交叉口設(shè)計、提高交叉口通行效率具有重要意義，為交通規(guī)劃者提供了實用的指導，有助于合理設(shè)置公路交通指南標記，以最大程度地提升交叉口的運行效率。

關(guān)鍵詞： 公路交通指南標記 信號交叉口 飽和流率 調(diào)整因子模型 轉(zhuǎn)向角

中圖分類號： U491.5+4文獻標識碼： A文章編號： 1679-3567（2024）05-0079-03

Research on the Influence of Highway Traffic Guide Marks on the Saturated Flow Rate at Signalized Intersections

ZHAO Hongshun

Huanghe Jiaotong University， Jiaozuo， Henan Province， 454950 China

Abstract： This study aims to explore the impact of road traffic guide marks on the saturated flow rate at signalized intersections. Researchers employ an adjustment factor model to observe and analyze actual traffic flow data at multiple intersections， and study the differences of various types of guide marks in the flow rate at intersections， taking into account the influence of different steering angle scenarios. Through the simulation and comparative analysis of the saturated flow rate at intersections， researchers conclude that some specific types of guide marks have a significant impact on the flow rate， potentially leading to an increase or decrease of the saturated flow rate， there is a certain law in the influence of steering angles on guide marks， and that guide marks have more significant effects in regulating the flow rate at some angles， which is of great significance for optimizing the design of signalized intersections and improving the traffic efficiency of intersections， and provides practical guidance for traffic planners， so as to help the rational setting of road traffic guide marks to maximize the operational efficiency of intersections.

Key Words： Highway traffic guide mark； Signalized intersection； Saturation flow rate； Adjustment factor model； Steering angle

在現(xiàn)代城市交通系統(tǒng)中，信號交叉口作為交通流動的重要節(jié)點，其運行效率直接影響著交通系統(tǒng)的整體暢通性與交通效率。在信號交叉口的設(shè)計中，公路交通指南標記被廣泛運用，以指示車輛行駛方向、提供導航信息。指南標記的設(shè)計和設(shè)置對交叉口的實際運行產(chǎn)生著深遠的影響，特別是在高峰時段或復雜路口情境下。因此，對公路交通指南標記對信號交叉口飽和流速的影響進行深入研究顯得至關(guān)重要。

1 數(shù)據(jù)搜集

為了分析交叉口引導標線對飽和流率的影響，建立了考慮車流方向、車道數(shù)、直行設(shè)置和左轉(zhuǎn)彎的轉(zhuǎn)彎角度的對照組。基于這些對照組，對某城市區(qū)33個路口進行了調(diào)查。

1.1 潛在影響因素

1.1.1 交通流向

在信號交叉口，不同方向的交通流具有不同的飽和流量。槽運動和左轉(zhuǎn)彎的流動都被考慮在內(nèi)。

1.1.2 交通車道數(shù)量

這項研究集中在3個類別上，即一、二和三條用于直行和左轉(zhuǎn)彎的車道。

1.1.3 槽移動偏移

設(shè)置為直行的進近和出口車道會使駕駛員難以判斷出口車道的位置。比較有和無基準標線的交叉口在相同的過集運動下飽和流率的差異，有利于確定交叉口基準標線的應用條件[1]。直通車的進近和出口車道的集合分為三類：小于一個車道寬度的集合是集合的小集合；在一個車道和兩個車道寬度之間的集合是集的中等集合；超過兩個車道寬的集合是大集合。

1.2 調(diào)查地點的選擇

考慮到車流方向（2種）、車道數(shù)量（3種）、直行設(shè)置（3種類型）和左轉(zhuǎn)彎的轉(zhuǎn)彎角度（3種形式），建立了18個對照組（9個直行和9個左轉(zhuǎn)彎）。選擇備選交叉口，以確定最適合收集數(shù)據(jù)的車道，如表1所示。定義適當交叉點的條件如下：（1）交通量足夠大，以確保有足夠的調(diào)查數(shù)據(jù)；（2）引道和出口車道的坡度小于2%；（3）路口附近沒有學校出入口、停車場、超市等出入口；（4）十字路口附近沒有可能影響駕駛員判斷的工作區(qū)；（5）對于同一對照組，候選交叉口一次只能有一個影響因素不同。

1.3 調(diào)查內(nèi)容和方法

飽和流動率可以通過相關(guān)公式來計算，在飽和條件下分三步收集渠首數(shù)據(jù)[2]。首先，在工作日的早高峰或晚高峰期間，使用無人機記錄十字路口的交通流量，要注意保證數(shù)據(jù)的可行性，即要選取平常一天，不能選取節(jié)假日等特殊節(jié)日，這樣就失去了數(shù)據(jù)的可行性；其次，使用相關(guān)科技裝置，精確捕捉每輛車的軌跡，并記錄通過停車線所花費的時間，使用相關(guān)文獻推薦的測量方法，可以直接測量水頭，然后通過公式計算飽和流量。

2 飽和流量分析

式（3）中：Qs為調(diào)整后的飽和流量；βi為影響因素Xi的權(quán)重。

在本節(jié)中，根據(jù)收集的數(shù)據(jù)和對照組，研究了直動和左轉(zhuǎn)彎的飽和流量。首先，研究了飽和車頭時距的分布，其次建立了調(diào)整因子模型，對指導標記的影響進行了定量分析[3]。

2.1 引導線標記的計算

通過移動和轉(zhuǎn)彎分離，計算不同條件下每個周期的車頭時距，得到車頭時距的分布直方圖，然后繪制相應的趨勢線，用于對照組中交叉點之間的比較。通過控制集合或車道數(shù)，研究了集合飽和流率差異的趨勢，并對交叉口標線對飽和流率的影響進行了定性分析，可以觀察到以下情況：

（1）在每一個控制組中，與沒有指引標線的交叉口相比，有指引標線的十字路口的飽和車頭時距較??；

（2）除了單車道和小集合的對照組外，有和沒有引導標線的交叉口之間的飽和車頭時距存在顯著差異；

（3）集合越大，引導線標記對飽和流量的影響就越明顯；

（4）車道數(shù)量越大，標線對飽和流量的影響就越明顯。

2.2 調(diào)整系數(shù)的計算

調(diào)整后的飽和流量模型在有引導標線的十字路口與沒有引導標線的交叉口的飽和流量之比可以定義為引導標線的調(diào)整系數(shù)。通過研究調(diào)整系數(shù)和其他因素之間的關(guān)系，包括車流方向、車道數(shù)、直行設(shè)置和左轉(zhuǎn)彎的轉(zhuǎn)彎角度，該模型可以適用于確定不同條件下引導標線的調(diào)整系數(shù)（見表1）。

分析表1可以發(fā)現(xiàn)：有導向標線的十字路口的飽和車頭時距總是小于沒有導向標線的交叉口的飽和行車時距，平均而言通過移動可以獲得7.0%的改進[4]。研究表明，隨著車道數(shù)和設(shè)置次數(shù)的增加，調(diào)整因子值也隨之增加。為了估計給定車道集和數(shù)量的不同條件下指南標線的調(diào)整因子值，根據(jù)測量調(diào)整因子值通過曲面擬合建立了貫通運動的調(diào)整因子模型。

3 模型驗證

在此之前的比較分析基礎(chǔ)上進一步驗證了所提出的模型。比較了之前（無指南標記）和之后（有指南標記）條件下南行和北行直通車的飽和車頭時距。

根據(jù)交通車道（2條車道）和集合（中等）的數(shù)量，計算出直行引導標線的調(diào)整系數(shù)值為1.062。為了驗證調(diào)整因子模型的準確性，使用兩個獨立樣本的Mann-Whitney非參數(shù)檢驗分析了每個周期的計算和測量飽和流量之間的差異[5]。各周期飽和流量計算值與實測值無統(tǒng)計學顯著差異，因此，調(diào)整因子模型的準確性是可以接受的。

4 結(jié)論

本研究調(diào)查了路標對信號交叉口飽和流率的影響?；谀吵鞘?3個路口的現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，建立了平差估計模型。通過分析可以得出以下結(jié)論。

（1）所提出的模型在之前-之后的案例研究的基礎(chǔ)上得到了驗證。非參數(shù)檢驗結(jié)果表明：所提出的模型估計的結(jié)果與現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果之間不存在統(tǒng)計學上的顯著差異，這證實了所提出模型的準確性。

（2）指引標線的調(diào)整系數(shù)與有指引標線和無指引標線的交叉口干擾程度之比呈正相關(guān)，這解釋了指引標線可以最小化不規(guī)則交叉口干擾的原因。平均而言，對于直行和左轉(zhuǎn)運動，同一引道上車道之間的干擾可以分別消除45.4%和49.6%。

參考文獻

[1]李建春，陶崇瑾.基于車路協(xié)同的智能交通信號燈優(yōu)化控制策略[J].科技創(chuàng)新與應用，2023，13（30）： 144-147.

[2]王睿哲.基于公交優(yōu)先策略的交通信號配時方法研究[D].西安：西安理工大學，2023.

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[4]張默可.基于車路協(xié)同環(huán)境下的生態(tài)城市交通信號控制研究[D].南昌：華東交通大學，2021.

[5]吳楨.考慮交通不確定性的單點交通信號控制方法[D].南京：東南大學，2020.