右行置左转渠化在近距离交叉口中的应用研究

曹旭东

（长安大学公路学院，陕西西安 710064）

作者简介：曹旭东（1991－），男，长安大学公路学院硕士研究生，交通运输工程专业。

摘 要：近距离错位交叉口是城市道路中一类特别的平面交叉口，若处理不当会对道路通行能力和行车安全带来不利影响。本研究以天津市西湖道－红旗路－雅安道错位交叉口为例，结合实际情况，提出将左转车道右置的有针对性的优化方案，利用微观交通仿真软件VISSIM，进行模拟仿真分析，探讨优化方案在不同条件下的作用效果。其方法的推广对提高道路实际通行能力和社会的可持续发展具有重要的现实意义。

关键词：近距离交叉口；交通渠化；仿真模拟

Abstract：The close offset intersection is a kind of special intersection in urban road，if not handled properly to negative influ－ence of road traffic capacity and driving safety．Combined with the actual situation，this study focuses on Tianjin West Lake road－Hongqi Road－Ya＇an road offset intersection，which proposed to place the left lane on the right of targeted optimiza－tion，by using microscopic traffic simulation software VISSIM，the simulation analysis，to study the effect of optimization scheme under different conditions．Its method of promotion to improve the road traffic capacity and sustainable social devel－opment has important practical significance．

Key words：Close quarter intersection；Taffic channelization；Simulation

1 前言

近些年来，随着城市经济活力的不断提升，城市的用地类型也在不断的趋于模块化、综合化。在城市总体规划和城市综合交通规划的指导下，新城区的土地利用和交通网络的布设更加合理而高效。但是，一些老城区由于前期规划的不均衡性以及后期运营管理的不当，使得交通网络的整体通行能力下降，道路瓶颈现象频发，严重影响城市居民的日常出行。我国许多城市在不断的扩展中形成了相当数量的近距离错位交叉口。因其相邻的交叉口中心间距过小，使得车辆行驶过程中的相互干扰加剧，扰乱交通流的正常运行状态［1］。紊流交通的失衡性与不确定性，会造成系统网络的倾覆，严重时不仅会影响道路通行能力、造成局部交通阻塞，甚至会引发大面积的链式交通事故，使局部交通网络瘫痪。针对存在的问题，需要对近距离交叉口进行深入的研究，从中找出适宜不同条件下的交通渠化组织方法与管理控制手段。尽可能的减弱近距离交叉口对交通运行的不利影响，降低事故率与行车延误，改善交通节点的运行秩序，从而提高路网的整体性能。

2 研究现状

近些年来，国外将提高近距离错位交叉口的通行能力作为研究的基础和重点，并取得了相应的研究成果。其研究包括：近距离交叉口信号控制方式，由驾驶员感知反应时间的停车视距确定的交叉口距离，以及道路等级、车道划分、交通管制措施等方面。

随着科学技术的发展，智能交通系统、模糊控制等技术融入了信号控制中，加之绿波联动控制理论研究的推广，使得错位交叉口的通行效率得到了提高，一定程度上解决了交叉口的交通运行问题。

国内方面，有关近距离错位交叉口的研究主要集中在两个方面。首先，在渠化设计方面，国内的关注点放在了交叉口的工程改造设计上。包括了交叉口的拓宽、安全岛的设置、车道设置与功能的划分、诱导设施的设置、标志标线的引导等。其次，在信号控制方面，国内也取得了较多的理论成果。其中包括：杨佩昆先生提出的“冲突点”法；冯桂炎教授提出的利用用线性规划的数学方法，对单点定时式信号配时控制参数进行优化；北京工业大学对于信号灯交叉口产生延误的影响因素的分析等。

这些理论和实践的成果，对于我们进一步深入探索近距离错位交叉口的优化组织方法，有着重要的指导作用。

3 实例分析

本研究选取天津市红旗路－西湖道与红旗路－雅安道近距离错位交叉口为研究实例。道路几何条件见图1。

图1 近距离交叉口简图

雅安道与红旗路交叉口是一个T型交叉口，缺少机非隔离设施、对向隔离设施，该交叉口采用主路让行的非信号控制。红旗路与西湖道交叉口为十字型交叉口，交叉口规模较大，道路设施完整，采用四相位的信号控制方式。其相位配时分为平峰和高峰的两种信号方案。（周期时长分别为高峰135s、平峰185s）

图2 信号配时方案

图3 西湖道－红旗路－雅安道交叉口高峰小时流率对比图

表1 延误调查统计

将实地观测与数据资料相互结合可以发现西湖道－红旗路与雅安道－红旗路交叉口存在以下几点问题：

（1）红旗路直行交通量较大，为主要的行车方向。雅安道的支路车流汇入红旗路这条主路时，由于该交叉口缺少必要的交通管理设施和渠化设施，加之车道布置不合理，导致两股车流相互干扰，存在较多的冲突现象。

雅安道驶入红旗路直行和右转车道的车流与红旗路直行车辆的合流冲突较小。而需要在西湖道与红旗路交口左转的车流为了能驶入左转车道就要在很短的距离内发生多次的车道变化。（如图4）这种短距离多车道变换的交织冲突会严重影响主路的通行能力［4］。导致主要车流的运行速度降低、延误增加、停驶率升高、交通安全性降低。

图4 雅安道－红旗路车流冲突点示意图

（2）雅安道的路段速度、交叉口内部速度较低，其原因一方面是道路等级定义为城市的支路，路幅宽度、红线宽度较窄；另一方面还因为道路缺少对向隔离和机非隔离措施，机非混行现象较多，侧向干扰、对向干扰较大。而且距离雅安道与红旗路交口不远处有公交车站，车流中的大车率比例高，导致运行速度较慢，通行能力低。

（3）连续错位的两个交叉口距离较近，缺少联动的交通管理控制手段，相互干扰问题严重。而且没有采取合理的渠化方案，两交叉口的协调性差，整体通行能力较低。

4 渠化方案设计

经过数据采集，实地踏勘，发现雅安道的左转车流与红旗主路的直行车流产生多个冲突点，车流中断次数明显增加，交织影响区变大，车队跟驰状态经常被打乱，从紊流状态恢复至原交通流状态所需要的时间长［5］。

综合考虑，决定采用改变车道功能划分的渠化方案。将红旗路内侧的左转车道移至外侧第二条车道，即从道路外侧向道路中线方向将车道依次划分为：1条直右车道、1条左转车道、3条直行车道。如图5所示。

图5 渠化方案车道布置图

5 模拟仿真分析与方案评价

仿真步骤如下：

第一步，将预先画好的路网CAD底图加载到VISSIM软件中，并按照一定的比例绘制出基础路网。

第二步，将实地调查的基本数据逐一输入已经建立的路网仿真模型［2］。其中，需要输入的基本资料包括：

1）道路几何条件：车道数、车道宽度、道路坡度、车道功能划分、车道限制类型［3］

2）交通流参数：交通量、路段速度［6］、交叉口内部速度、车辆构成比例、转向比例［7］

3）交通控制设施：信号灯（信号相位、信号配时）、优先原则、标志标线

4）监测手段：数据监测点、排队计数器、行程时间统计器

第三步，利用VISSIM软件的模拟、评价功能，对已经将实测数据录入的模拟路网进行仿真评价，输出结果。（总仿真时间为3600仿真秒）。路网仿真见图6，路网现状实测值与实例仿真值 的对比分析结果见表2。

图6 仿真路网视图

表2 平均延误对比情况

表3 排队长度对比情况

从对比表中数据可以看出，各进口道平均延误、排队长度的实测值与VISSIM软件仿真值存在一定的误差。但是，仿真评价的结果从总体上来说可以认为基本能够反应现实路网的交通状态。

通过改变路径连接、车道功能划分和路径决策等模型参数，将左转车道右置的渠化方案进行仿真模拟，并采用车均延误、车均停车次数、车均停车延误、平均排队长度作为主要的路网性能总体评价指标［8］。方案评价的情况如表4所示。

表4 方案评价对比情况

从数据表中可以看出，左转车道右置的渠化方案对于交通秩序的改善有着较为明显的效果。该设计方案的车均延误和停车延误相较于原路网都有一定程度的降低，而停车次数和排队长度都有了更为明显的下降。各路网评价指标的下降，都在一定程度上显示了路网整体性能的提升。

通过软件的模拟仿真、交通评价可以看出，路网总的延误时间从26．292h下降到23．803h，各路段交叉口的整体通行能力均有不同程度的提高。通过改变左转车道位置的渠化方法使得雅安道的左转车流与红旗路的直行车流的冲突点减少。车流中断次数的下降，带来的不仅是整体运行速度的提升，车辆间的干扰现象也在不同程度上得到了缓解。两个交叉口不再是孤立的单独运行，而是作为一个整体的交通节点，考虑各向交通流的运行轨迹。近距离交叉口的整体运行秩序得到有效的梳理，更加有利于车辆间跟驰状态的延续、车流波的稳定传递，其行车的安全性也得到了提高。

6 深入探究

通过上述的研究，证明了左转车道右置的渠化方法在一定程度上改善了近距离交叉口的秩序，提高了路网的运行效率。通过之前在不同道路条件下，左转渠化实施方法的研究可以知道，随着近距离交叉口间距在一定范围内的不断增加，该渠化方法对于路网通行能力和整体性能的提升更加的明显。

下面针对交叉口间距为110m（即现实交叉口的中心间距）在不同交通流量下，该渠化方法的可行性做进一步探究。仍以雅安道－红旗路－西湖道为研究实例。首先，通过实地调查绘制高峰时段的现状交通流量流向图（如图7）。为寻找不同交通流量条件下，左转车道右置的渠化方法的适用性，分别将交通流量按照现状的60％、80％、100％、120％、140％五个等级的交通量分别加载到原始路网和经过渠化改造后的路网上。对比两者的路网性能参数来观察该渠化方法的适用性。

图7 现状交通流量流向图

通过VISSIM的仿真模拟，得到不同交通流量条件下，左转车道右置的渠化措施对近距离交叉口的路网性能的影响。对比结果如表5、表6所示。

表5 原始路网不同交通流量下的路网性能

表6 渠化改造路网不同交通流量下的路网性能

通过上表可以看出，当路网的交通量较低时，即流量为现状交通量的60％左右，交叉口的平均饱和度为0．645时，对于路网的渠化改造反而会增加车均延误和停车次数，给路网带来不必要的负担。因为主路的直行交通流为主要的车流方向，当左转车流较小时，对车道功能的改变带来的时间成本的节约可能还不及对主路车流的驾驶连惯性的影响。

但是随着车流量的不断增大，约为现状交通量的70％～110％，近距离交叉口的平均饱和度在0．753～1．18时，两股车流相互干扰的程度和范围也在不断的外延和扩展。交通冲突所带来的连锁反应现象愈加的凸显。交通流的断点效应不断的影响着各个车道方向行驶的车流，使近距离的两个交叉口形成互锁作用，严重降低交叉口通行能力和运输效率。此时，对于渠化改造后的路网，由于对车流间的冲突点进行了合理的处理，减弱了交织冲突给车辆运行带来的不利影响，提高了车流的运行速度，保证了车辆的跟驰状态。

根据上表数据可知，随着交通流量的进一步上升，交叉口的饱和度超过1．3以上时，原始路网与渠化改造路网的总体性能基本趋于一致。说明此时仅仅通过车道功能改变的渠化措施已经无法缓解交通压力与路网承担的负荷。需要结合信号控制、交通管制、诱导设施等综合治理手段才能使路网达到相对稳定的平衡状态，最大限度的发挥了路网的性能，提高近距离交叉口的整体通行能力。

7 结语

本研究以天津市雅安道－红旗路－西湖道的近距离交叉口为研究实例，通过实地的调查和数据的整理分析，提出了左转车道右置的渠化方法。利用VISSIM仿真软件，将实际路网和渠化方案模拟仿真，通过各种交通评价指标对该渠化方案进行分析评价，最终验证了该渠化措施方法的优越性。经过进一步的深入探究，寻找在不同交通流量条件下，该设计方案实施的适用性，找到了方案实施的交叉口饱和度阈值。这种微观交通改善措施对于疏导交通、提高局部路网性能有着重要的作用，对于时间成本的节约和经济效益的提升也起着积极推动的作用。重视微观交通设计的理念更符合“以人为本”，“以人的安全为首要原则”的宗旨。

参考文献

［1］ 陈涛，魏朗，陈荫三．城市错位交叉口交通通行特征［J］．交通运输工程学报，2003（1）：62－67．

［2］ PTV．VISSIM 4．10USER MANUAL［Z］．German：Planung Transport Verkeher AG，2005．

［3］ 鲁相林，楼晓昱，许佳．交通微观仿真软件VISSIM在交叉口优化中的应用［J］．中外公路，2007（5）：13－15．

［4］ Transport at ion Research Board．Highway capacity manual［R］．Transport at ion Research Board Special Rep ort 209．Washingt on，D．C．，Revised，1994．

［5］ 吴炼，王婧，李旭宏，等．城市错位交叉口交通组织优化研究［J］．交通信息与安全，2009，4（27）：39－42．

［6］ 杨洪，韩胜风，陈小鸿．VISSIM仿真软件模型参数标定与应用［J］．城市交通，2006，4（6）：22－25．

［7］ 彭武雄，朱顺应，许源，等．VISSIM仿真软件中期望车速的设定方法研究［J］．交通与计算机，2007，4（25）：53－56．

［8］ 李建红．错位交叉路口工程措施和管理措施［J］．城市道桥与防洪，2004．