□何烈云

（衢州市公安局，浙江衢州 324000）

交通流量比不對(duì)稱路口信號(hào)配時(shí)方法的研究

□何烈云

（衢州市公安局，浙江衢州 324000）

針對(duì)交叉路口相對(duì)方向交通流量比不對(duì)稱的情況，在韋伯斯特配時(shí)法的基礎(chǔ)上，應(yīng)用不對(duì)稱配時(shí)法優(yōu)化路口信號(hào)配時(shí)，可縮短信號(hào)周期，提高通行能力。應(yīng)用不對(duì)稱配時(shí)法應(yīng)重點(diǎn)注意路口選擇、相位先后順序設(shè)定、借相位（單向放行相位）流量比和損失相位數(shù)的確定等事項(xiàng)。

不對(duì)稱配時(shí)法；不對(duì)稱流量比；韋伯斯特配時(shí)法；信號(hào)燈控制路口

城市道路交通路網(wǎng)由大量平面交叉口及路段構(gòu)成，通行能力受控于平面交叉口，城市路網(wǎng)的總?cè)萘恳矝Q定于平面交叉口。目前，交叉路口已成為城市交通問(wèn)題的主要病發(fā)地帶和城市交通“瓶頸”。優(yōu)化交叉路口的交通組織，是城市道路交通暢通與安全的決定性因素。為了提升城市交叉路口通行能力，可以對(duì)路口進(jìn)行工程性改造，如拓寬道路寬度增加進(jìn)出口道的車道數(shù)量、采用立體交通組織方式、優(yōu)化路口的靜態(tài)交通組織和優(yōu)化信號(hào)燈配時(shí)。其中對(duì)信號(hào)燈控制路口信號(hào)燈配時(shí)的優(yōu)化，往往會(huì)起到小投資大收益的效果，對(duì)提升城市道路通行能力、緩解交通擁堵現(xiàn)象有立竿見(jiàn)影的作用。

以衢州市區(qū)為例，46省道與衢化路路口、三衢路與衢化路路口、府東街與新橋街路口和西安路與衢江中路路口等一些主要路口近年來(lái)成為了市區(qū)高峰期主要擁堵堵點(diǎn)，成為市區(qū)的交通瓶頸路口，路口車流延誤時(shí)間長(zhǎng)，市民反應(yīng)強(qiáng)烈。這些路口有共同的特征，即交通流量比嚴(yán)重不對(duì)稱造成配時(shí)難度大，這也是引發(fā)路口交通擁堵的重要原因之一。在2012年的11月，衢州交警部門(mén)把上述路口的排堵保暢提到了重要議程，筆者作為衢州交警支隊(duì)“交通組織優(yōu)化課題組”成員之一，參加并主要負(fù)責(zé)了上述多個(gè)路口的交通組織優(yōu)化工作，利用不對(duì)稱配時(shí)法對(duì)路口交通配時(shí)進(jìn)行了優(yōu)化，均取得了很好的效果，基本上改變了以往交通擁堵的現(xiàn)象?，F(xiàn)結(jié)合工作實(shí)踐，對(duì)交通流量比不對(duì)稱路口的信號(hào)燈配時(shí)優(yōu)化工作進(jìn)行總結(jié)，并提出相關(guān)注意事項(xiàng)。

一、韋伯斯特配時(shí)法對(duì)交通流量比不對(duì)稱路口的配時(shí)分析

當(dāng)前主要有兩種常用信號(hào)配時(shí)理論：停車線法和沖突點(diǎn)法。停車線法以車輛通過(guò)停車線就認(rèn)為已通過(guò)了交叉口為前提，國(guó)外提出的信號(hào)配時(shí)和通行能力計(jì)算理論基本上是以停車線作為考察斷面。沖突點(diǎn)法基本特點(diǎn)是以模擬交叉口車流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為基礎(chǔ)，以左轉(zhuǎn)彎車與對(duì)向直行車的沖突點(diǎn)（直行車流與左轉(zhuǎn)車流在交叉口內(nèi)可能發(fā)生沖撞的位置）作為核算車輛通過(guò)量的基準(zhǔn)斷面。按照這樣一種思路，車輛在進(jìn)入交叉口前后的全過(guò)程中可能受到的阻滯均得到充分考慮。此種方法在使用過(guò)程中復(fù)雜，主要適用于兩相位配時(shí)法。

韋伯斯特配時(shí)法就是一種應(yīng)用最為廣泛的停車線法，此配時(shí)法使用簡(jiǎn)單，且適用于兩相位和多相位的配時(shí)。具體計(jì)算原理簡(jiǎn)單說(shuō)明如下。

（一）信號(hào)周期。

l——車輛啟動(dòng)時(shí)間一般設(shè)為3.1S；I——綠燈間隔時(shí)間，即黃燈時(shí)間加全紅燈清路口時(shí)間，一般黃燈為3S，全紅燈為2-4S；A——全黃燈時(shí)間。

3.Y——交通流量比。為各相位交通量最大的那條車道（臨界車道）的交通流量比之和。Y=Y1+Y2+……+Yi

（二）計(jì)算步驟。

1.計(jì)算各方向車流量，將實(shí)際車輛數(shù)換算成標(biāo)準(zhǔn)小型車數(shù)；

2.計(jì)算各車道流量比。Y=q/s，（S飽和交通流量，直行取1600Pub/h左右，左右轉(zhuǎn)彎取1500Pub/h，根據(jù)路口實(shí)際通行情況，存在修正系數(shù)）

5.計(jì)算綠燈時(shí)間。

有效綠燈時(shí)間：Ge=Co-L

6.計(jì)算各相位實(shí)際顯示綠燈時(shí)間。Gi=gei-A+l利用韋伯斯特配時(shí)法，對(duì)衢州市區(qū)擁堵嚴(yán)重的電信路口（見(jiàn)下圖）晚高峰進(jìn)行配時(shí)計(jì)算如下：

電信路口交通渠化圖

從“電信路口早晚高峰期流量表”（見(jiàn)下表）中不難發(fā)現(xiàn)，高峰期間西側(cè)左轉(zhuǎn)車流量接近東側(cè)的3倍；北側(cè)路口由于實(shí)行禁左無(wú)車流，而南側(cè)左轉(zhuǎn)彎車流量是該進(jìn)口道之最，在整個(gè)路口也占了很大一個(gè)比例。除左轉(zhuǎn)彎車流量存在對(duì)稱現(xiàn)象，該路口的東側(cè)直行車流量明顯小于西側(cè)車流量，且由于該路口受地理?xiàng)l件影響，西側(cè)進(jìn)口道是直接與西安門(mén)大橋相連，進(jìn)口道少，而東側(cè)連接相對(duì)寬闊的西安路，直行進(jìn)口道有3個(gè)。該路口如果按四相位配時(shí)模式，晚高峰時(shí)，應(yīng)用韋伯斯特配時(shí)法計(jì)算如下：

電信路口早晚高峰期流量表

該路口信號(hào)燈黃燈時(shí)間為3秒，起步損失時(shí)間3秒，不設(shè)全紅時(shí)間。

車道流量比：

信號(hào)燈損失時(shí)間：L=24S

計(jì)算結(jié)果的周期512S顯然是不合理，且不能實(shí)施。主要原因在于韋伯斯特配時(shí)法相位時(shí)長(zhǎng)確定依據(jù)為關(guān)鍵車道交通流量比，假如相對(duì)方交通流量比較為對(duì)稱，即非關(guān)鍵車道相對(duì)于關(guān)鍵車道流量比較為接近的情況下，利用該方法配時(shí)結(jié)果較為合理，在一個(gè)周期內(nèi)相對(duì)方向的車流基本上同時(shí)或相差不長(zhǎng)時(shí)間清空。但是如果相對(duì)方向流量比不對(duì)稱，即相對(duì)方向的車輛與關(guān)鍵車道車流量相差較多，關(guān)鍵車道車流還在繼續(xù)，而相對(duì)方向車流早已結(jié)束，造成道路通行效率大大下降。

二、不對(duì)稱配時(shí)法在交通流量比不對(duì)稱交叉路口的應(yīng)用

所謂不對(duì)稱路口，即兩個(gè)相對(duì)方向車道中，其中某個(gè)方向直行、左轉(zhuǎn)彎流量比都大于其相對(duì)方向的直行、左轉(zhuǎn)彎流量比。這種路口在交通流量比較大情況下，如配時(shí)不合理，很有可能成為城市交通瓶頸。

要使交通流量比不對(duì)稱交叉路口有一個(gè)合理的配時(shí)方案，一般的處理方法有兩種：一是通過(guò)改變車道數(shù)，均衡相對(duì)方向的流量比，如自東向西直行車流量明顯高于自西向東車流量，可以通過(guò)增加自東向西直行進(jìn)口車道數(shù)，即通過(guò)路口渠化使相對(duì)方向車流趨于相對(duì)均衡。二是對(duì)路口重新分配車道數(shù)，改變進(jìn)出口道數(shù)及進(jìn)口道導(dǎo)向車道不同方向的分配數(shù)，來(lái)最大限度平衡相對(duì)方向車流，然后通過(guò)優(yōu)化配時(shí)來(lái)提高路口通行效率，減少浪費(fèi)時(shí)間。以上兩個(gè)方法受制于寸土寸金的城市土地及周邊環(huán)境，實(shí)施難度較大。對(duì)于類似此類型路口，需要找到一種更加合理的配時(shí)方法。

實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于交通流量嚴(yán)重不對(duì)稱路口的配時(shí)，可以在韋伯斯特配時(shí)法的基礎(chǔ)上，采用不對(duì)稱配時(shí)法，達(dá)到在不浪費(fèi)時(shí)間的情況下大大縮短信號(hào)周期，提高路口通行效率的目的。不對(duì)稱配時(shí)法的主要計(jì)算過(guò)程如下。

（一）相位設(shè)置（以東西向車流為例）。

第一相位為東西直行為綠燈；第二相位為西側(cè)直行和左轉(zhuǎn)同為綠燈。（見(jiàn)上圖）假設(shè)Y1＜Y3當(dāng)東側(cè)直行車流基本清空時(shí)，東側(cè)直行信號(hào)燈變?yōu)榧t燈，由于西側(cè)直行車流與左轉(zhuǎn)車流相互之間不存在沖突，所以此時(shí)西側(cè)直行和左轉(zhuǎn)可同時(shí)放行，采用這種單向放行的相位稱為借相位放行；第三相位東西左轉(zhuǎn)綠燈。當(dāng)西側(cè)直行車道等待車輛清空后，東西左轉(zhuǎn)綠燈同時(shí)開(kāi)啟。通過(guò)這種方法可以讓流量比更多的路口有更長(zhǎng)的放行時(shí)間，南北向同樣方法不再重復(fù)。相位圖如下：

（二）相位流量比確定。

1.第一相位流量比。YT1=Y1，以東西直行流量比更小的為配時(shí)的依據(jù)。

2.第二相位流量比。YT2=［（Y3-Y1）M直＋（Y4-Y2）M左］/（M直＋M左），取東西方向流量比之差乘以應(yīng)車道數(shù)乘積，再與車道數(shù)和之比。M直為直行導(dǎo)向車道數(shù)，M左為左轉(zhuǎn)彎車道數(shù)。在近似計(jì)算過(guò)程中也可用YT2=［（Y3-Y1）＋（Y4-Y2）］/2，考慮實(shí)際情況，如果車流無(wú)法通過(guò)左轉(zhuǎn)或直行相互變化而到達(dá)目的地的情形，第二相位應(yīng)該取MAX［（Y3-Y1），（Y4-Y2）］。

3.第三相位流量比。YT3=Y3，以東西左轉(zhuǎn)流量比更小的為配時(shí)的依據(jù)。

4.第四相位流量比。YT4=Y4，以南北直行流量比更小的為配時(shí)的依據(jù)。

5.第五相位流量比。YT5=［（Y7-Y5）M直＋（Y8-Y6）M左］/（M直＋M左），流量確定方法與第二相位相同。

6.第六相位流量比。YT6=Y6，以南北左轉(zhuǎn)流量比更小的為配時(shí)的依據(jù)。

交通流量比之和：Y=YT1＋YT2＋YT3＋YT4＋YT5＋YT6

（三）相位損失時(shí)間計(jì)算。

從相位圖可以看出，除第三相位到第四相位，通過(guò)路口交通流中斷，其余時(shí)間交通流總有一個(gè)方向是連續(xù)的，所以除第三相位到第四相位損失時(shí)間正常計(jì)算外，其余可折半考慮。

如：L=nl＋AR，為不連續(xù)相位加上車流連續(xù)相位的一半。如上面的六相位配置辦法：n=2＋（0.5＋0.5＋0.5＋0.5）/2=4

（四）計(jì)算周期長(zhǎng)度。

（五）綠燈時(shí)間的計(jì)算及各相位綠燈時(shí)間。

有效綠燈時(shí)間：Ge=Co-L

用此方法，對(duì)西安門(mén)大橋晚高峰的配時(shí)進(jìn)行重新計(jì)算，計(jì)算過(guò)程如下：

1.相位設(shè)置。北側(cè)路口禁左，所以無(wú)同時(shí)左轉(zhuǎn)彎信號(hào)，在計(jì)算時(shí)也可把北側(cè)左轉(zhuǎn)彎流量比為0。

2.各個(gè)路口直行和左轉(zhuǎn)流量比。

東側(cè) 西側(cè) 南側(cè) 北側(cè)直行 左轉(zhuǎn) 直行 左轉(zhuǎn) 直行 左轉(zhuǎn) 直行 左轉(zhuǎn)流量比 0.116 0.097 0.153 0.327 0.268 0.161 0.129 0

3.確定各相位流量比。第二相位可以按上面介紹的方法確定流量比，但考慮到第五相位，根據(jù)該路口為一條大橋?qū)嶋H情況，左轉(zhuǎn)彎車輛基本上不可能改走直行車道而到達(dá)目的地，所以第 五相位流量比為MAX［（Y南直-Y北直），（Y南左-Y北左）］

第一相位第二相位第三相位第四相位第五相位流量比 0.116 0.134 0.097 0.129 0.161

4.周期損失時(shí)間。黃燈時(shí)間為3秒，起步損失時(shí)間3秒，不設(shè)全紅時(shí)間。

5.信號(hào)周期。

6.各相位有效綠燈時(shí)間。

上述實(shí)例表明，利用借相位的配時(shí)方法，信號(hào)周期大大的縮短了，在實(shí)際配時(shí)過(guò)程中，考慮到該路口高峰期非機(jī)動(dòng)車數(shù)量非常龐大、路口出口道偏少及東側(cè)和南側(cè)路口有正向坡度，起步損失時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，周期應(yīng)在20%左右范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。

三、應(yīng)用不對(duì)稱配時(shí)法的注意事項(xiàng)

（一）路口選擇要合適。從理論上講，所有的路口相對(duì)方向流量比是不對(duì)稱的，但并非是所有的路口適用不對(duì)稱配時(shí)法，筆者認(rèn)為只有相對(duì)車流清空時(shí)間相差6秒以上的路口才適用，對(duì)流量比基本對(duì)稱路口不建議采用此各配時(shí)法。

（二）相位先后順序設(shè)定要合理。由于不對(duì)稱配時(shí)法中存在某側(cè)路口直行和左轉(zhuǎn)彎車輛同時(shí)放行的相位，此時(shí)左轉(zhuǎn)彎的非機(jī)車和直行機(jī)動(dòng)車存在沖突，所以對(duì)于直行非機(jī)車較多的路口，在一個(gè)周期內(nèi)相對(duì)方向同時(shí)直行相位早于相對(duì)方向左轉(zhuǎn)的相位，反之亦然。但是不管怎樣的相位順序，要讓流量比大的一側(cè)路口左轉(zhuǎn)，或直行車流其中之一車流保持連續(xù)，這樣才能夠起到增加流量比大的一側(cè)路口通行時(shí)間。以路口東西走向非機(jī)動(dòng)車流量情況，相位先后順序按以下方法設(shè)置：

1.非機(jī)動(dòng)車直行流量大于左轉(zhuǎn)彎流量：

2.非機(jī)動(dòng)車左轉(zhuǎn)彎流量大于直行車流量：

（三）借相位（單向放行相位）流量比的確定要靈活。在新方案實(shí)行初期可考慮使用MAX［（Y3-Y1），（Y4-Y2）］確定流量比，實(shí)踐證明，只要通行條件允許，隨著時(shí)間推移，該相位的左轉(zhuǎn)和直行車輛會(huì)趨于均衡，最終可用YT借=［（Y直-Y對(duì)直）M直＋（Y左-Y對(duì)左）M左］/（M直+M左）法來(lái)確定流量比，從而進(jìn)一步縮短信號(hào)周期。

（四）損失相位數(shù)要準(zhǔn)確。在計(jì)算過(guò)程中，損失相位數(shù)確定方法，只要左轉(zhuǎn)或直行車流保持其中一個(gè)方向連續(xù)，損失時(shí)間以0.5個(gè)相位計(jì)算，但對(duì)一般的信號(hào)控制儀，相位變化過(guò)程中觀察不到黃燈，實(shí)際上中間還是有一個(gè)正常的黃燈時(shí)間存在，這對(duì)流量比大的方向車流，綠燈時(shí)間增加了一個(gè)黃燈時(shí)間，這對(duì)車流是有利的。

（責(zé)任編輯：田禾）

D631.5

A

1674-3040（2013）02-0093-04

2013-02-16

何烈云，浙江省衢州市公安局交警支隊(duì)柯城大隊(duì)民警；浙江警察學(xué)院治安系駐校教官。