焦占普

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，430063，武漢∥高級工程師）

有軌電車具有安全、綠色、快速、舒適、造價(jià)低等特點(diǎn)，成為諸多城市的選擇。敷設(shè)于地面的有軌電車在路段運(yùn)行時受其他交通流的干擾較小，運(yùn)行速度較快；但在通過道路交叉口時，必須與社會車輛共享路權(quán)，需要通過信號控制的方式依次放行，從而會產(chǎn)生較大延誤。因此，如要提升有軌電車運(yùn)行效率，則應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注交叉口交通組織及控制方案優(yōu)化。

有軌電車交叉口優(yōu)先控制分為空間優(yōu)先和時間優(yōu)先?？臻g優(yōu)先指在交叉口通過高架、下穿隧道等方式與社會車輛分離。當(dāng)有軌電車與社會車輛在交叉口共享路權(quán)時，考慮給予有軌電車時間優(yōu)先，即信號優(yōu)先。信號優(yōu)先情況下，進(jìn)行有軌電車信號相位配時需考慮最小綠燈時間及綠燈延長時間等配時要素。

有軌電車交叉口通行優(yōu)先不能以大幅度增大社會車輛和行人的延誤作為代價(jià)，因此，還需要進(jìn)行現(xiàn)狀交叉口的交通管理與控制優(yōu)化、公共交通組織優(yōu)化、慢行交通組織優(yōu)化，以達(dá)到系統(tǒng)最優(yōu)的目的。

1 有軌電車交叉口信號優(yōu)先控制方法及參數(shù)界定

1.1 控制方法

與道路公交信號優(yōu)先控制策略相類似，有軌電車道口信號優(yōu)先也可分為被動優(yōu)先、主動優(yōu)先與實(shí)時優(yōu)先。主動優(yōu)先是根據(jù)有軌電車軌道中埋設(shè)的檢測器探測并計(jì)算有軌電車到達(dá)交叉口的時間信息，系統(tǒng)判斷實(shí)施相應(yīng)的優(yōu)先控制方案，并結(jié)合交叉口交通信號時間給予其一定的通行優(yōu)先權(quán)。根據(jù)優(yōu)先條件，主動優(yōu)先又可分為絕對優(yōu)先與相對優(yōu)先。

1.2 參數(shù)界定

1）檢測器埋設(shè)位置。有軌電車軌道按路中式敷設(shè)時，交叉口位置設(shè)置有有軌電車的信號機(jī)，在交叉口上下游埋設(shè)有相應(yīng)的檢測器，信號機(jī)根據(jù)檢測器檢測到的有軌電車到達(dá)和離開的信息判斷是否切換相位。檢測器與交叉口停車線之間距離l1可根據(jù)式（1）和式（2）計(jì)算。

（1）當(dāng)有軌電車勻速通過交叉口時：

式中：

v0——有軌電車運(yùn)行速度；

t——交叉口信號燈黃燈時間。

（2）當(dāng)有軌電車需采取緊急制動時：

式中：

a——有軌電車緊急制動時的減速度。

結(jié)合公式（1）和公式（2）特點(diǎn)，最終結(jié)果可以直接取公式（1）的計(jì)算結(jié)果。

2）相對優(yōu)先綠燈時間閾值。在有軌電車即將到達(dá)交叉口時，若當(dāng)前相位有軌電車無法通行，且當(dāng)前相位剩余綠燈時間較短，則切斷當(dāng)前相位，插入有軌電車相位。對于“當(dāng)前相位剩余綠燈時間較短”的界定宜為當(dāng)前相位剩余的綠燈時間小于總綠燈時間的1/4 ～1/2。

3）絕對優(yōu)先的補(bǔ)償綠燈時間閾值。分析過程與相對優(yōu)先綠燈時間閾值的分析相類似，對于“若被切斷的相位剩余綠燈時間較長”的界定宜為當(dāng)前相位剩余的綠燈時間大于總綠燈時間的1/2 ～3/4。

2 交叉口交通控制及組織優(yōu)化

2.1 現(xiàn)狀交叉口交通管理與控制優(yōu)化

對交叉口而言，交通管理主要側(cè)重的是交通組織管理，即綜合運(yùn)用交通規(guī)劃、交通設(shè)計(jì)和行政管理等措施，對交叉口范圍內(nèi)運(yùn)行的交通流實(shí)施疏導(dǎo)、指揮等工作的總稱［6］。交叉口的交通控制主要是指交叉口的控制方式。對于涉及到有軌電車的交叉口而言，主要是指信號控制交叉口的信號配時方案的設(shè)計(jì)，包括信號周期時長、相位劃分、相位順序等。

2.2 公共交通組織優(yōu)化

1）道路公交站臺的位置及布置形式。道路公交站臺不宜設(shè)置在距離交叉口進(jìn)口道及出口道過近的位置。站臺?？康牡缆饭痪€路越多，距離交叉口應(yīng)越遠(yuǎn)。道路公交車站宜采用港灣式車站，盡可能減小公交車上下客對主線交通流的干擾。

2）換乘距離。應(yīng)充分考慮道路公交車站與有軌電車車站的銜接，同向換乘距離建議不大于50 m，異向換乘距離建議不大于200 m，有條件的可以用風(fēng)雨連廊連接。

3）道路公交專用道。若道路斷面條件以及道路公交線路數(shù)量滿足要求，可考慮在高峰時期設(shè)置道路公交專用道。

2.3 慢行交通組織優(yōu)化

建議采取非機(jī)動車與行人交通一體化設(shè)計(jì)，即非機(jī)動車過街方式與行人相同，均通過人行橫道完成，左轉(zhuǎn)也采取二次過街的形式完成。在這種設(shè)計(jì)思想下，應(yīng)做好人行路線上的無障礙設(shè)施和相關(guān)配套設(shè)施完善工作，確保與路面無縫銜接，保證非機(jī)動車的通行體驗(yàn)和安全。比如：人行道在各種道路交叉口、出入口位置必須設(shè)置緣石坡道；人行橫道兩端必須設(shè)置緣石坡道，并且坡度應(yīng)緩于1：20，坡道下口必須與路面齊平，并與人行橫道等寬；等等。

3 案例分析

3.1 現(xiàn)狀資料

武漢光谷現(xiàn)代有軌電車L1 路起于光谷步行街珞雄路站，止于光谷大道光谷芯中心站，全長15.8 km，設(shè)站23 座，途經(jīng)城市主干道關(guān)山大道，具有較強(qiáng)的代表性。本文選取關(guān)山大道—關(guān)南園路交叉口作為案例分析對象。關(guān)山大道（南北向）為城市主干路，路段部分為雙向8 車道，南進(jìn)口在交叉口處拓寬為7 車道，車道布置為“2 左轉(zhuǎn)+4 直行+1 右轉(zhuǎn)”；關(guān)南園路為城市次干路，路段部分為雙向4 車道，路口部分無拓寬；有軌電車在關(guān)山大道東側(cè)路側(cè)布置，軌道為路側(cè)式（同側(cè)）設(shè)計(jì)，在交叉口的上下游設(shè)有軟件園路站?，F(xiàn)狀有軌電車采用傳統(tǒng)的固定周期配時而不使用任何的感應(yīng)優(yōu)先控制，有軌電車道口信號與關(guān)山大道南北直行相位同步開放或關(guān)閉。在該種信號方式控制下，有軌電車在道口將會停等較長時間，無法體現(xiàn)軌道交通的快速性與便捷性。

3.2 有軌電車交叉口信號優(yōu)先控制

現(xiàn)狀有軌電車在交叉口附近速度v0= 15 km/h，黃燈時間t=3 s，根據(jù)式（1）則有l(wèi)1=12.5 m?？紤]需要保留一部分安全距離，則宜在距離交叉口停止線15 m 處埋設(shè)檢測器。當(dāng)有軌電車經(jīng)過時，視當(dāng)前相位做出相應(yīng)決策。

鑒于現(xiàn)狀居民對有軌電車的接受程度還不夠高，未完全養(yǎng)成穿越有軌電車軌道之前觀察道口信號燈的習(xí)慣，還需要交管部門安排專人值班。建議近期采用相對優(yōu)先的控制方式，即當(dāng)有軌電車即將到達(dá)交叉口時，若當(dāng)前相位有軌電車無法通行，且當(dāng)前相位剩余綠燈時間小于總綠燈時間的1/3 時，則切斷當(dāng)前相位，插入有軌電車相位；反之，道口信號機(jī)保持顯示紅燈，待當(dāng)前相位結(jié)束后再處理有軌電車通過請求。這樣既能體現(xiàn)出有軌電車的優(yōu)先，又不會與現(xiàn)狀情況改變太大，導(dǎo)致居民難以接受。

遠(yuǎn)期居民習(xí)慣培養(yǎng)完成之后，再采用帶時間補(bǔ)償?shù)慕^對優(yōu)先控制方式，即當(dāng)有軌電車即將到達(dá)交叉口時，若當(dāng)前相位有軌電車無法通行，則直接切斷當(dāng)前相位，插入有軌電車相位，同時打開其他與有軌電車不沖突的相位；待有軌電車通過后，若被切斷的相位剩余綠燈時間大于總綠燈時間的2/3，則對其進(jìn)行補(bǔ)償?？傊畱?yīng)保障有軌電車快速性和便捷性。

3.3 現(xiàn)狀交叉口交通管理與控制優(yōu)化

現(xiàn)狀交叉口關(guān)南園路東進(jìn)口擁堵情況極為嚴(yán)重，甚至?xí)又陵P(guān)南園路；軟件園路西進(jìn)口擁堵情況較為嚴(yán)重；關(guān)山大道北進(jìn)口偶爾發(fā)生擁堵；關(guān)山大道南進(jìn)口由于拓寬為7 m 進(jìn)口，較為暢通。根據(jù)調(diào)查，該交叉口各方向的流量如圖1 所示?，F(xiàn)狀相位設(shè)置如圖2 所示。

圖1 關(guān)山大道—關(guān)南園路交叉口流量流向圖

圖2 關(guān)山大道—關(guān)南園路交叉口現(xiàn)狀相位設(shè)置

根據(jù)現(xiàn)狀分析和Synchro 軟件模擬，建議采取以下措施：

1）優(yōu)化現(xiàn)狀相位。原先東西進(jìn)口同時全方向放行，直行與左轉(zhuǎn)沖突較大，導(dǎo)致交通運(yùn)行緩慢，引發(fā)擁堵；同時，東西向行人過街需求較大，與左轉(zhuǎn)方向車流產(chǎn)生沖突，存在較大的安全隱患。因此，將三相位改為四相位，減少流線沖突的同時還可以保證行人過街的安全。優(yōu)化后的相位設(shè)置如圖3 所示。

2）拓寬交叉口東西向進(jìn)口。商業(yè)街道和生活服務(wù)街道鼓勵應(yīng)用3 m 寬的機(jī)動車道，路口進(jìn)口道可進(jìn)一步縮減到2.75 m。上海南北高架路等路段的實(shí)踐表明，車速較快的道路也可采用3 m 寬的窄車道，并達(dá)到促進(jìn)駕駛員謹(jǐn)慎駕駛的目的［7］。

將軟件園路車道布置為進(jìn)口道3.25 m×3+出口道3.25 m×2；關(guān)南園路車道布置為進(jìn)口道3 m×3+出口道3 m×2（需硬化南側(cè)1 m 寬度的綠化帶），提高進(jìn)口道的通行能力。

圖3 關(guān)山大道—關(guān)南園路交叉口優(yōu)化相位設(shè)置

3.4 公共交通組織優(yōu)化

現(xiàn)狀關(guān)山大道關(guān)南小區(qū)公共汽車站位于交叉口南出口處，該站共有15 條公共汽車線路，高峰時期停車上下客的公共汽車排隊(duì)較長，降低了南出口的通行能力，甚至?xí)蓴_到西進(jìn)口的車輛進(jìn)入交叉口，車輛擁堵情況嚴(yán)重。建議將該站往南遷移40 m。

3.5 慢行交通組織優(yōu)化

高峰時期行人數(shù)量較大，東西向行人過街與東西進(jìn)口的左轉(zhuǎn)位于同一相位，高峰時期使得左轉(zhuǎn)車輛滯留交叉口，產(chǎn)生擁堵，同時存在較大安全隱患。同時，現(xiàn)狀行人穿越有軌電車軌道較為隨意，經(jīng)常不自覺踏入軌道范圍內(nèi)，沒有養(yǎng)成觀察有軌電車的習(xí)慣，全部依靠協(xié)警指揮，現(xiàn)場秩序較為混亂，存在較大安全隱患。建議采取以下措施：

1）東西進(jìn)口新增左轉(zhuǎn)相位，保障行人過街安全；

2）在道口一側(cè)增加語音播報(bào)系統(tǒng)，有軌電車即將駛?cè)氲揽谇安シ盘崾菊Z音或者警報(bào)聲；

3）在道口設(shè)置有軌電車信號燈，同時在側(cè)面設(shè)置行人信號燈，指示行人能否通過道口；

4）探索設(shè)置行人闖紅燈抓拍曝光系統(tǒng)，建議同步建立交通出行信用體系，將個人交通違法、交通事故等都納入個人征信體系，增加個人交通違法成本，規(guī)范行人過街。

3.6 仿真模擬

基于交叉口基礎(chǔ)現(xiàn)狀在VISSIM 軟件里建立仿真模型，并在東西南北4 個進(jìn)口道設(shè)置行程時間檢測器、排隊(duì)計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)收集器，在有軌電車路徑上設(shè)置行程時間檢測器和檢測器。本次仿真發(fā)車間隔取為3 600 s，記錄各進(jìn)口道分方向的行程時間、平均排隊(duì)長度、最大排隊(duì)長度、平均停車次數(shù)、有軌電車的行程時間和延誤。仿真效果圖如圖4 所示。

圖4 現(xiàn)狀及采取措施后的道路交叉口仿真效果圖

基于上文提出的對交叉口的交通管理與控制、對公共交通的優(yōu)化策略和對慢性交通的優(yōu)化策略建立仿真模型。同時對有軌電車的優(yōu)化采用完全優(yōu)先的感應(yīng)控制。設(shè)置好信號控制機(jī)后運(yùn)行仿真，仿真時間取為3 600 s。記錄各進(jìn)口道分方向的行程時間、平均排隊(duì)長度、最大排隊(duì)長度、平均停車次數(shù)、有軌電車的行程時間和延誤。

從優(yōu)化前后行程時間、平均排隊(duì)長度、最大排隊(duì)長度、停車次數(shù)4 個方面評價(jià)措施對于道路交通的影響。仿真結(jié)果如圖5 所示。由圖5 可見，優(yōu)化前后，東進(jìn)口的行程時間、排隊(duì)長度、最大排隊(duì)長度、停車次數(shù)均大幅下降，西進(jìn)口的數(shù)據(jù)略有上升，但不明顯。其余方向因?yàn)榫G燈時間稍有減少，因此結(jié)果呈現(xiàn)略微增加的狀態(tài)。整體看來，優(yōu)化效果是非常明顯的。

圖5 優(yōu)化措施對道路交通影響效果仿真結(jié)果

優(yōu)化之前，有軌電車通過交叉口的平均行程時間為92 s，延誤為20.48 s；優(yōu)化之后平均行程時間為81 s，延誤降為9.12 s，延誤下降了55.3%。由此可見，采取了優(yōu)先控制措施之后，有軌電車的延誤大幅下降；同時其他方向的交通流延誤也并沒有明顯增大，效果較為理想。

4 結(jié)語

從有軌電車交叉口信號優(yōu)先控制、現(xiàn)狀交叉口交通管理與控制優(yōu)化、公共交通組織優(yōu)化、慢行交通組織優(yōu)化4 個方面對有軌電車的交叉口運(yùn)行效率提出了相應(yīng)的改善思路。以武漢市有軌電車作為實(shí)例，通過實(shí)地調(diào)查、摸排問題，有針對性地提出了一系列的改善措施。仿真模擬結(jié)果表明，采取相應(yīng)措施之后有軌電車的通行效率得到了較大的提高，同時以小汽車為代表的道路交通也未受明顯影響。