溫少芳， 黃守剛， 王麗娟

(石家莊鐵道大學(xué) 交通運輸學(xué)院，河北 石家莊 050043)

0 引言

城市道路交通系統(tǒng)中，平面交叉口是道路通行能力的主要瓶頸。平面交叉口作為車輛集散及轉(zhuǎn)向所在地，交叉口復(fù)雜的交通特征使其容易成為交通秩序混亂、交通擁堵和事故的多發(fā)點，容易降低路網(wǎng)的通行能力，同時增加了車輛的延誤。所以注重平面交叉口的交通組織優(yōu)化設(shè)計，解決好平面交叉口的交通組織渠化問題，充分挖掘其潛力，使其更好地為城市交通服務(wù)［1］。

目前為了提高道路的通行能力，加快道路的通行速度，很多城市建立高架的形式把交通流量進(jìn)行空間分離，而高架橋下的平面交叉口承擔(dān)著路口的轉(zhuǎn)彎功能，所以這些路口轉(zhuǎn)彎車輛多，擁堵問題嚴(yán)重。石家莊市的北二環(huán)路是一條快速路，中間被民心河分隔為上下兩幅，民心河寬30 m 加上高架橋體的寬度，中央隔離帶共50 多m，屬于寬中心隔離帶道路;高架橋位于北二環(huán)上，跨過紅星街、體育大街、建華大街等石家莊南北向的主干道。針對這類路口存在的共性問題，經(jīng)過實地調(diào)查、比較后，選擇北二環(huán)和紅星街的平面交叉口作為研究對象。該交叉口附近有很多商家店鋪和新的居民小區(qū)，近年來，該路口的交通流量迅速增加，尤其是早晚高峰時段交通擁堵十分嚴(yán)重，給附近居民的日常生活帶來極大影響，并直接影響到北二環(huán)和紅星街的通行能力和服務(wù)水平及進(jìn)出這些道路的交通流，具有典型的代表性。

1 案例路口現(xiàn)狀分析

隨著城市的發(fā)展，石家莊二環(huán)周邊經(jīng)濟發(fā)展迅速，出現(xiàn)了很多新的生活小區(qū)和商圈，周邊的交通流量迅速增加，由于城市改造、設(shè)計不合理等原因，交叉口相距較近，橋下的平面路口的橋體寬度不足等問題，使路口利用傳統(tǒng)的治理方法很難解決路口的擁堵問題，以石家莊市北二環(huán)路上高架橋下的紅星橋平面交叉口為例，針對此類交叉口存在的問題，對其進(jìn)行微觀的行為模型研究，提出新的交通組織優(yōu)化的方案，對該平面交叉口的交通問題進(jìn)行綜合治理。路口結(jié)構(gòu)圖如圖1 所示。

北二環(huán)路和紅星街相交的平面路口，因中央隔離帶寬度為57 m，所以屬于寬中央隔離帶路口，如果按一個路口進(jìn)行渠化、控制，所需清尾時間太長，相應(yīng)的損失時間太多。所以路口可以認(rèn)為是兩條單行的道路相交的兩個小路口。如果采用傳統(tǒng)的信號協(xié)調(diào)控制的方法，由于兩路口距離太近，橋體寬度有限，車輛排隊空間不足，排隊車輛從下游交叉口延伸到上游，二環(huán)路上東西向左轉(zhuǎn)車流放行后，車輛在民心河橋上排隊等待南北向的通行權(quán)，而此時排隊車輛過多時，會形成如圖1 所示的車流互相制約的情況，使整個交通系統(tǒng)處于癱瘓。

圖1 路口結(jié)構(gòu)圖

東西向放行時間不易過長，不管交通需求量多少，一次綠燈時間放行的交通量最多是排隊空間允許的車輛數(shù)，否則兩個路口就會相互影響，以至于路口通行癱瘓。因為東西向綠燈時間較短，紅燈時間較長，導(dǎo)致東西向的車輛經(jīng)常要等幾個周期才能通行，在高峰時段有的甚至要等幾分鐘，嚴(yán)重影響了周圍居民的生活和出行。

首先調(diào)查了交通流量情況:調(diào)查高峰小時各進(jìn)口交通量(輛/h)，調(diào)查結(jié)果如表1 所示。

表1 交叉口各方向的車流量 輛/h

信號控制狀況:信號周期60 s，其中南北方向分配的綠燈時間較長達(dá)35 s。經(jīng)過調(diào)查得現(xiàn)行的信號配時方案如表2 所示。

表2 現(xiàn)行的信號配時方案 s

通過觀察及調(diào)查交通數(shù)據(jù)的分析，總結(jié)交叉口存在的主要問題:

(1)東西向左轉(zhuǎn)量較大，二環(huán)路上存在很大一部分掉頭車輛，即在路口要實現(xiàn)左轉(zhuǎn)，再左轉(zhuǎn)，所以很困難。

(2)南北向直行量大，而進(jìn)出口車道數(shù)少，通行能力明顯不足。

(3)由于紅星橋上空間較小，配時方案中東西向綠燈放行時間較短，紅燈時間較長，導(dǎo)致東西向的車輛經(jīng)常要等幾個周期才能通行，在高峰時段有的甚至要等幾分鐘。

2 改造方案設(shè)計

為了解決路口擁堵問題，提出微觀交通組織優(yōu)化的新思路［2］:

(1)對兩臨近路口中間路段采用可逆式單向交通的組織方式進(jìn)行渠化，使兩路口的中間路段在同一時間這個道路車流的通行方向一樣，來提高中間路段的通行能力。

(2)配時方面采用路口協(xié)調(diào)控制方法，兩路口采用相同的周期、綠信比和相位差，而相位差的大小計算

式中，S 為A 交叉口北進(jìn)口道停車線到中間路段南端口的距離(B 交叉口北進(jìn)口道停車線到中間路段北端口的距離);V 為車輛同過路口的調(diào)查車速;ΔT 為兩相鄰路口的相位差。

(3)相位方案設(shè)計中注意行人和自行車的通行權(quán)和安全問題。

2．1 渠化方法

北二環(huán)路和紅星街相交的平面交叉口具體的渠化見圖2 所示。兩臨近路口中間路段采用可逆式單向交通的組織方式，來處理民心河上空橋體空間不足的問題，提高中間路段的通行能力。南北向進(jìn)口道拓寬增加進(jìn)口道數(shù)量［3］。

圖2 路口新的渠化圖

2．2 配時優(yōu)化

通過交通調(diào)查及數(shù)據(jù)分析［4］，石家莊市北二環(huán)路與紅星街相交的平面交叉口要承擔(dān)高架橋的轉(zhuǎn)彎功能，所以東西向的左轉(zhuǎn)車流成為重交通流，南北向車流量也很大;非機動車輛和機動車混行;所以信號配時的相位采用如圖3 所示方案［5］。北交叉口的相位:相位一，北進(jìn)口處的車流與東進(jìn)口的車流放行，此時橋上的路段空間可以由北向南通行;相位二，東進(jìn)口的直行;相位三，北進(jìn)口右轉(zhuǎn)車流和由南向北的非機動車流放行。南交叉口的相位:相位一，南進(jìn)口處的車流與西進(jìn)口的車流放行，此時橋上的路段空間可以由南向北通行;相位二，西進(jìn)口的直行，相位三見圖3。兩個交叉口的相位二時間的取值為:利用相位一放行的車流已經(jīng)通過本交叉口，要經(jīng)過中間路段通過另一個交叉口的時間的2 倍(考慮到行人過街的安全，與行人過街的最短綠燈時間相比取較大值);相位三是利用對方交叉口相位一的時間見圖3 所示。通過配時計算得交叉口的配時圖如圖4。

AB 路口之間相位的錯開時間，即北交叉口東進(jìn)口道左轉(zhuǎn)和北進(jìn)口道直行放行16 s 后，南交叉口南進(jìn)口道右轉(zhuǎn)開始放行。此時從北交叉口駛出的車輛通過紅星橋，將要進(jìn)入南交叉口，避免了與南交叉口西進(jìn)口道直行和左轉(zhuǎn)的車輛發(fā)生交叉或合流沖突。反之，亦然。

圖3 交叉口信號相位方案

圖4 交叉口信號配時方案(單位:s)

3 利用VISSIM 對新方案進(jìn)行仿真評價

采用VISSIM 微觀仿真軟件分別對原方案和新方案進(jìn)行仿真分析［6］。選取通過交叉口所有車輛的平均延誤作為評價指標(biāo)，其結(jié)果如表3 所示。從表3 中數(shù)據(jù)可見，新方案明顯優(yōu)于原方案，原方案中通過估算得南交叉口的平均信控延誤為38．36 s，北交叉口為36．01 s，兩個小交叉口的服務(wù)水平均為D 級。改善后的方案中，南交叉口平均信控延誤為17．41 s，北交叉口的平均信控延誤為16．84 s，南北交叉口的服務(wù)水平均為B 級。服務(wù)水平得到了提升，符合各項要求。

表3 各方向延誤值 s

4 結(jié)論

在交通調(diào)查的基礎(chǔ)上分析了北二環(huán)路與紅星街相交的平面交叉口擁堵的原因，對寬中央隔離帶的路口的協(xié)調(diào)問題提出新的交通組織優(yōu)化的思路，從渠化、信號協(xié)調(diào)配時兩方面對該交叉口進(jìn)行改造，最后通過VISSIM 仿真對路口現(xiàn)行方案和新方案及交叉運行現(xiàn)狀進(jìn)行了定量對比分析，找出了該交叉口合理的改造方案，并為其它類似交叉口的改造提供借鑒。

［1］付立家，黃葉娜，白云．城市信號交叉口交通組織優(yōu)化設(shè)計方法［J］．公路交通技術(shù)，2008，11:119-121．

［2］韓可率，蔣陸一，張玉輕．北京阜石路(西四環(huán)—西五環(huán))交通組織優(yōu)化設(shè)計［J］．市政技術(shù)，2009，27(5):445-447．

［3］劉培華，于泉，劉金廣，等．信號交叉口渠化與信號配時協(xié)調(diào)優(yōu)化研究［J］．交通信息與安全，2009，27(3):24-27．

［4］Hidas Peter．A functional evaluation of the AIMSUN，PARAMICS and VISSIM microsimulation models［J］．Road and Transport Research，2005，14(4):45-59．

［5］栗紅強．城市交通控制信號配時參數(shù)優(yōu)化方法研究［D］．吉林:吉林大學(xué)交通運輸規(guī)劃與管理學(xué)院，2008．

［6］張睿卓，李耘，凌天清．近距離連續(xù)交叉口交通組織優(yōu)化方法研究［J］．天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報，2010，16(4):268-271．