徐良杰 朱然博 陳國俊 王 濤 李 福

(1武漢理工大學(xué)交通學(xué)院, 武漢 430063)(2湖北文理學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院, 襄陽 441053)

平面交叉口的左轉(zhuǎn)車流是影響對向直行車流通行、產(chǎn)生車流沖突的關(guān)鍵車流.因此,為提高交叉口最大通行能力,國內(nèi)外學(xué)者提出了一些非常規(guī)的交叉口,其中移位左轉(zhuǎn)(CFI)設(shè)計(jì)交通干擾小、效益高[1].對比其他類型的設(shè)計(jì)而言,在縮減信號周期、減少相位數(shù)、降低車均延誤方面具有明顯優(yōu)勢[2-3],是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)方向.

在移位左轉(zhuǎn)交叉口渠化設(shè)計(jì)方面,Inman[4]選取101名參與者,利用駕駛模擬器來對比評估3種不同導(dǎo)航標(biāo)志方案在移位左轉(zhuǎn)交叉口的使用效果,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明3種方案的實(shí)施效果類似,均能使第1次面對移位左轉(zhuǎn)的參與者順利通過交叉口.Ladda等[5]和錢萍等[6]分別用VISSIM仿真和建模的方式探究了移位左轉(zhuǎn)儲存道長度與通行能力、信號周期等的關(guān)系.Yang等[7]以最大排隊(duì)長度與可用車道長度的比率作為關(guān)鍵變量,通過對比其與各臨界點(diǎn)下延誤之間的關(guān)系,進(jìn)而建立了移位左轉(zhuǎn)交叉口幾何設(shè)計(jì)規(guī)劃模型.

在移位左轉(zhuǎn)交叉口信號控制方面,Hatem等[8]通過VISSIM仿真對比了常規(guī)路口和移位左轉(zhuǎn)交叉口在通行能力、飽和度與總延誤等方面的差異,但未提出信號控制模型.常云濤等[9]以延誤最小為目標(biāo)函數(shù)建立了移位左轉(zhuǎn)交叉口信號配時優(yōu)化模型,但未考慮交叉口渠化設(shè)計(jì)對信號配時的影響.因此,國內(nèi)外學(xué)者[10-13]綜合考慮交叉口渠化與信號控制中各個參數(shù),針對各類型的移位左轉(zhuǎn)交叉口設(shè)計(jì)了相應(yīng)的渠化信控模型,并用仿真驗(yàn)證其有效性.

綜上,移位左轉(zhuǎn)通過減少相位相序和沖突點(diǎn)數(shù),優(yōu)化交通組織來提升交叉口通行能力,但直行車在交叉口處的偏移問題、移位左轉(zhuǎn)的延誤計(jì)算問題和2次停車問題等仍亟待解決.因此,本文綜合考慮移位左轉(zhuǎn)交叉口渠化與信號控制中各參數(shù)之間的復(fù)雜關(guān)系,建立了考慮綠波控制的雙相位移位左轉(zhuǎn)交叉口模型,以最大程度上提升移位左轉(zhuǎn)交叉口的通行效率.

1 移位左轉(zhuǎn)交叉口渠化模型

移位左轉(zhuǎn)交叉口的設(shè)計(jì)如圖1所示[2],其將左轉(zhuǎn)車道移至對向的出口道外側(cè),使得左轉(zhuǎn)車流在路段交叉口處提前駛?cè)胍莆蛔筠D(zhuǎn)車道,進(jìn)而消除左轉(zhuǎn)車流與對向直行車流在主交叉口處的沖突,使對向左轉(zhuǎn)和直行車流在交叉口信號燈的控制下可以同時通過交叉口.

圖1 移位左轉(zhuǎn)交叉口

由于國內(nèi)右轉(zhuǎn)車流在交叉口處可以直接駛?cè)氤隹诘赖耐鈧?cè)車道,不受信號燈控制,而移位左轉(zhuǎn)將左轉(zhuǎn)車道移至出口道外側(cè),占用了右轉(zhuǎn)車流的通行空間,導(dǎo)致左轉(zhuǎn)車流與右轉(zhuǎn)車流發(fā)生沖突.同時,該方案的交通組織較為新穎,駕駛員對移位左轉(zhuǎn)不太熟悉,導(dǎo)致交叉口交通事故發(fā)生頻繁[14].因此本文采取拓寬交叉口進(jìn)口道和出口道的方式,通過設(shè)置右轉(zhuǎn)專用車道以避免移位左轉(zhuǎn)車流與右轉(zhuǎn)車流的沖突,具體渠化方案與車流組織如圖2所示,圖中①～④為車流行駛路線編號.

據(jù)此設(shè)計(jì)的移位左轉(zhuǎn)交叉口渠化方案與車流行駛規(guī)則如下：

1) 本文根據(jù)移位左轉(zhuǎn)交叉口的特點(diǎn),分別對進(jìn)、出口道的拓寬方案進(jìn)行設(shè)計(jì).進(jìn)口道右轉(zhuǎn)的展寬漸變段lyd與展寬段lya根據(jù)《城市道路交叉口規(guī)劃規(guī)范》(GB 50647—2011)進(jìn)行計(jì)算.出口道右轉(zhuǎn)的展寬漸變段lzd根據(jù)規(guī)范計(jì)算,展寬段lza需根據(jù)移位左轉(zhuǎn)儲存道的長度l1進(jìn)行計(jì)算.為保證東西方向的右轉(zhuǎn)車流不會與南北方向的左轉(zhuǎn)車流發(fā)生沖突,展寬段的長度lza需大于移位左轉(zhuǎn)儲存道的長度l1,即lz≥l1.

2) 在圖2的交叉口中,南北方向設(shè)置移位左轉(zhuǎn)車道,東西方向無左轉(zhuǎn)車流,不設(shè)移位左轉(zhuǎn)車道.南北方向的左轉(zhuǎn)車流根據(jù)預(yù)信號提示,沿路徑②提前駛?cè)胍莆蛔筠D(zhuǎn)儲存道中等待通行.當(dāng)南北直行綠燈啟亮?xí)r,直行車流沿路徑①先向交叉口中心位置偏移一個車道駛?cè)脒M(jìn)口道,然后直行駛出交叉口,左轉(zhuǎn)車輛沿路徑②駛出交叉口.南北與東西方向的右轉(zhuǎn)車流分別沿路徑③和④駛?cè)胂鄳?yīng)的出口道,不受信號燈控制.該方案較傳統(tǒng)移位左轉(zhuǎn)交叉口,直行車流的偏移地點(diǎn)由交叉口處提前至路段中部,由車道線輔助駕駛員行駛,使車流可直行通過交叉口,以減少事故的發(fā)生.同時,在保證交叉口通行能力的前提下,南北方向的人行橫道長度由原來的六車道變?yōu)槲遘嚨?減少行人過街時間.

圖2 移位左轉(zhuǎn)交叉口渠化方案圖

3) 若交叉口某方向設(shè)置了移位左轉(zhuǎn),為避免對上游交叉口產(chǎn)生影響,交叉口該方向距上游交叉口的距離ls應(yīng)大于等于移位左轉(zhuǎn)儲存道長度、路段左轉(zhuǎn)變道長度和路段左轉(zhuǎn)車流排隊(duì)長度之和,即

(1)

式中,l2為路段左轉(zhuǎn)變道長度,m；q為左轉(zhuǎn)車流量,pcu/h；C為交叉口信號周期,s；hs為平均車頭間距,m；ny為移位左轉(zhuǎn)車道數(shù)；PHF為高峰小時系數(shù).

因此該移位左轉(zhuǎn)方案適用于雙向四車道及以上、與上游交叉口相距較遠(yuǎn)、南北(東西)方向的左轉(zhuǎn)車流較大的情況,當(dāng)東西(南北)的左轉(zhuǎn)車流較小時可采用禁止左轉(zhuǎn)的措施,且非機(jī)動車道或人行道較寬時,可進(jìn)一步拓寬進(jìn)出口的機(jī)動車道的交叉口.

2 考慮綠波控制的雙相位移位左轉(zhuǎn)交叉口信控優(yōu)化模型

2.1 目標(biāo)函數(shù)

由于本方案對交叉口的進(jìn)、出口道進(jìn)行拓寬,右轉(zhuǎn)車輛可以不受信號控制直接駛?cè)胂鄳?yīng)出口道,因此以交叉口直行與左轉(zhuǎn)車流的車均延誤最小為目標(biāo)函數(shù),不計(jì)算右轉(zhuǎn)車流的車均延誤.優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)如下：

(2)

式中,dz為交叉口直行與左轉(zhuǎn)車流的車均延誤,s；i=1,2,…,6分別表示東、南、西、北直行、南、北左轉(zhuǎn)的車流；Di為各方向的車均延誤,s；qi為各方向的車流量,pcu/h.

2.2 相位相序設(shè)計(jì)

本文以南北方向設(shè)置移位左轉(zhuǎn)為例進(jìn)行說明,東西方向僅存在直行與右轉(zhuǎn)車流.若南北主交叉口的直行與左轉(zhuǎn)信號為相位1,則東西直行信號為相位2.當(dāng)東西方向直行綠燈啟亮?xí)r,主交叉口的交通信號需與路段左轉(zhuǎn)變道預(yù)信號相協(xié)調(diào),讓南北方向左轉(zhuǎn)車流進(jìn)入移位左轉(zhuǎn)儲存道中等待.本文信號配時與相位相序設(shè)計(jì)方案如圖3和圖4所示.圖中,g1為相位1綠燈持續(xù)時間；g2為相位2綠燈持續(xù)時間；gy為預(yù)信號綠燈持續(xù)時間；ty為路段預(yù)信號綠燈啟亮?xí)r間與相位2綠燈啟亮?xí)r間的相位差.

圖3 信號配時設(shè)計(jì)方案

圖4 交叉口信號相位相序設(shè)計(jì)方案

2.3 約束條件

2.3.1 各相位有效綠燈時長計(jì)算

各相位有效綠燈時長應(yīng)使一個周期內(nèi)到達(dá)的車輛數(shù)全部駛出交叉口而不發(fā)生溢流.本文基于交通流疏散波理論,分別計(jì)算相位1直行與左轉(zhuǎn)車輛的排隊(duì)消散時間t1與最后一輛車從啟動到通過交叉口的時間t2.由于相位1為交叉口直行與左轉(zhuǎn)相位,因此

(3)

(4)

式中,ni為各方向的車道數(shù)；v1為車隊(duì)直行的平均速度,m/s；v2為車輛直行的平均速度,m/s；v3為車隊(duì)左轉(zhuǎn)的平均速度,m/s；v4為車輛左轉(zhuǎn)的平均速度,m/s.

則相位1的綠燈持續(xù)時間g1為

g1≥t1+t2

(5)

同理,相位2的綠燈持續(xù)時間g2及預(yù)信號的綠燈持續(xù)時間gy為

(6)

(7)

因此,信號周期時長為

C=g1+g2+L

(8)

式中,td為車輛平均啟動延誤,s；L為信號周期總損失時間,s.

2.3.2 移位左轉(zhuǎn)儲存道長度l1計(jì)算

左轉(zhuǎn)車輛需在路段停車,在信號控制下進(jìn)入移位左轉(zhuǎn)車儲存道.移位左轉(zhuǎn)儲存道的長度與交叉口左轉(zhuǎn)小時交通量及預(yù)信號持續(xù)時間有關(guān),同時考慮到高峰時期左轉(zhuǎn)交通量的突然增加,移位左轉(zhuǎn)儲存道的長度還與高峰小時系數(shù)有關(guān),且通常情況下,移位左轉(zhuǎn)儲存道的長度不大于100 m[12,15].因此l1應(yīng)滿足

(9)

(10)

l1≤100

(11)

2.3.3 路段左轉(zhuǎn)變道長度l2計(jì)算

左轉(zhuǎn)車輛需在路段停車,在信號控制下進(jìn)入移位左轉(zhuǎn)車儲存道,該路程的縱向長度即為路段左轉(zhuǎn)車輛變道長度,如圖5所示.其表達(dá)式為[12]

圖5 長度計(jì)算圖

(12)

式中,r為車輛最小轉(zhuǎn)彎半徑,m；s為幾何計(jì)算的中間變量,m；W1為一條車道的寬度,m；We為雙黃線寬度,m.

2.3.4 路段左轉(zhuǎn)行駛路徑長度l3計(jì)算

左轉(zhuǎn)車輛在路段交叉口進(jìn)入移位左轉(zhuǎn)儲存道的路程長為l3,由2段相等的圓弧組成,如圖5所示,則有

(13)

2.3.5 基于綠波控制的預(yù)信號約束條件

為減少移位左轉(zhuǎn)車輛的停車次數(shù),保障車輛的行駛安全,結(jié)合綠波控制理論構(gòu)建如下約束條件：

1) 交叉口相位1為南北的直行與左轉(zhuǎn)信號,為保證該相位的左轉(zhuǎn)車流全部順利通過交叉口,應(yīng)使路段交叉口的預(yù)信號持續(xù)時間不大于主交叉口的相位1綠燈持續(xù)時間.

2) 為保證路段交叉口的運(yùn)行安全,應(yīng)確保上一相位南北直行車輛順利通過路段左轉(zhuǎn)交叉口處,使得路段交叉口左轉(zhuǎn)車輛可以順利進(jìn)入移位左轉(zhuǎn)儲存道,因此預(yù)信號的啟亮?xí)r間應(yīng)延遲至南北直行的最后一輛車駛離路段交叉口時.

3) 由于預(yù)信號啟亮?xí)r間需延遲,可能會導(dǎo)致路段左轉(zhuǎn)最后一輛車與南北直行車輛產(chǎn)生沖突,因此需確保南北直行車輛到達(dá)路段交叉口時,路段左轉(zhuǎn)的最后一輛車抵達(dá)移位左轉(zhuǎn)儲存道尾端.

4) 為保證交叉口通行效率,由于移位左轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)方案中左轉(zhuǎn)車流需分別在路段交叉口與主交叉口進(jìn)行2次停車等待綠燈放行,因此可將路段交叉口的綠燈啟亮?xí)r間與主交叉口的綠燈啟亮?xí)r間協(xié)調(diào)控制,使第1輛左轉(zhuǎn)車輛駛出路段交叉口到達(dá)主交叉口時,主交叉口的綠燈同時啟亮,以減少左轉(zhuǎn)車輛的延誤.

5) 當(dāng)相位2東西方向直行信號結(jié)束時,下一相位南北方向直行車流到達(dá)路段交叉口處尚需一定的時間,因此路段交叉口預(yù)信號的結(jié)束時間可以比相位2東西直行信號的結(jié)束時間晚.

上述條件可表示為

gy≤g1

(14)

(15)

(16)

(17)

gy≤g2+L2

(18)

g1≥g1min

(19)

g2≥g2min

(20)

式中,l4為南北直行車輛從主交叉口停車線到相應(yīng)出口道的距離,m；v5為左轉(zhuǎn)車輛在移位左轉(zhuǎn)儲存道內(nèi)直行的平均速度,m/s；L2為相位2的信號損失時間,s；g1min,g2min為相位1和相位2滿足行人過街的最短綠燈時間,s.

2.4 移位左轉(zhuǎn)交叉口車均延誤模型

本文基于上述交叉口渠化方案,建立移位左轉(zhuǎn)交叉口的延誤計(jì)算模型,假設(shè)如下：

1) 交叉口渠化方案如圖2所示.南北方向設(shè)移位左轉(zhuǎn)車道,東西方向無左轉(zhuǎn)車輛,交叉口相位相序圖如圖3和圖4所示.

2) 交叉口各進(jìn)口道車輛到達(dá)服從泊松分布,所有右轉(zhuǎn)車輛從右轉(zhuǎn)專用道駛離交叉口,對直行與左轉(zhuǎn)車輛干擾較小.

3) 不考慮行人與非機(jī)動車對交叉口的干擾.

2.4.1 東西直行相位的車均延誤

東西直行相位不受移位左轉(zhuǎn)車道的影響,其車均延誤的計(jì)算與傳統(tǒng)交叉口相同,本文采用參數(shù)標(biāo)定后的HCM2010延誤模型[16]進(jìn)行計(jì)算：

(21)

式中,xi為各方向?qū)?yīng)相位的飽和度；T為分析持續(xù)時間,s；ci為各方向?qū)?yīng)相位的通行能力,pcu/h.

2.4.2 南北直行相位的車均延誤

南北直行相位受移位左轉(zhuǎn)車道的影響,因此該相位的延誤由直行車與左轉(zhuǎn)車的延誤組成.直行車的延誤不受移位左轉(zhuǎn)車道影響,其延誤按式(21)計(jì)算得到.左轉(zhuǎn)車需先在路段交叉口等待預(yù)信號綠燈進(jìn)入移位左轉(zhuǎn)儲存道,該方式與正常交叉口基本一致,即

(22)

式中,Dy為移位左轉(zhuǎn)車流在路段交叉口的車均延誤,s；xy為預(yù)信號相位的飽和度；cy為預(yù)信號相位的通行能力,pcu/h.

由于本文移位左轉(zhuǎn)方案對路段交叉口的綠燈啟亮?xí)r間與主交叉口的綠燈啟亮?xí)r間協(xié)調(diào)控制,使得第1輛左轉(zhuǎn)車輛駛出路段交叉口到達(dá)主交叉口時,主交叉口的綠燈同時啟亮.因此左轉(zhuǎn)車輛在移位左轉(zhuǎn)儲存道內(nèi)無停車延誤.由于車輛會產(chǎn)生排隊(duì)現(xiàn)象,因此需計(jì)算左轉(zhuǎn)車流在移位左轉(zhuǎn)車道內(nèi)的車均排隊(duì)消散延誤Dp,即

(23)

式中,vf為排隊(duì)疏散波波速,m/s.

因此南北移位左轉(zhuǎn)車輛的車均總延誤為

Di=Dy+Dpi=5,6

(24)

3 仿真評價(jià)

3.1 移位左轉(zhuǎn)方案效用分析

3.1.1 單移位左轉(zhuǎn)車道效用分析

雖然移位左轉(zhuǎn)方案能夠改善交叉口通行能力,降低交叉口車均延誤,但該方案建設(shè)工期長,造價(jià)成本較高[1],因此需探究交叉口在何種條件下適用于移位左轉(zhuǎn)方案.本文通過調(diào)整交叉口飽和度,使飽和度x=0.5,0.6,…,1時,得到交叉口的總車均延誤與左轉(zhuǎn)車均延誤,如圖6所示.

(a) 交叉口總車均延誤

由圖6分析可得,當(dāng)交叉口飽和度小于0.8時,移位左轉(zhuǎn)交叉口左轉(zhuǎn)車均延誤下降40%左右,而總車均延誤下降率呈上升趨勢,這是因?yàn)榇藭r交通量較小,移位左轉(zhuǎn)交叉口的周期保持不變,為最小信號周期(滿足行人過街).因此隨著飽和度的增加,其綠燈時長不變,左轉(zhuǎn)車均延誤增長與傳統(tǒng)交叉口類似.而移位左轉(zhuǎn)信號為兩相位,傳統(tǒng)交叉口信號為三相位,因此其直行車均延誤增長低于傳統(tǒng)交叉口.當(dāng)交叉口飽和度大于0.8時,傳統(tǒng)交叉口總車均延誤與左轉(zhuǎn)車均延誤急劇增加,因此移位左轉(zhuǎn)交叉口的總車均延誤與左轉(zhuǎn)車均延誤下降率也隨之增大.

3.1.2 雙移位左轉(zhuǎn)車道方案效用分析

不同直行交通量會對移位左轉(zhuǎn)的效果產(chǎn)生不同的影響,因此需探究左轉(zhuǎn)車流量與南北、東西直行車流量和移位左轉(zhuǎn)車道數(shù)之間的關(guān)系.以南北方向設(shè)置移位左轉(zhuǎn)車道為例：保持南北直行與東西直行交通量不變,當(dāng)南北直行交通量大于、等于和小于東西直行交通量,即q2,4=1 400 pcu/h,q1,3=800 pcu/h；q2,4=1 200 pcu/h,q1,3=1 200 pcu/h；q2,4=800 pcu/h,q1,3=1 400 pcu/h時,將左轉(zhuǎn)車流量調(diào)整為q5,6=300,400,…,1 000 pcu/h,得到在不同移位左轉(zhuǎn)車道數(shù)情況下交叉口的總車均延誤與左轉(zhuǎn)車均延誤,如圖7～圖9所示.

(a) 交叉口總車均延誤

(a) 交叉口總車均延誤

(a) 交叉口總車均延誤

由圖7可知，當(dāng)左轉(zhuǎn)交通量小于700 pcu/h時，雙路段、雙移位左轉(zhuǎn)車道(簡稱雙道)總車均延誤的下降率較低，當(dāng)左轉(zhuǎn)交通量大于700 pcu/h時，雙道的延誤下降率急劇增加.這是因?yàn)槟媳眴温范?、單移位左轉(zhuǎn)車道(簡稱單道)的車道數(shù)是其直行車道數(shù)的一半，且主交叉口南北左轉(zhuǎn)與直行綠燈一致，當(dāng)其左轉(zhuǎn)交通量大于直行交通量一半時就會遇到瓶頸，其左轉(zhuǎn)車均延誤開始增加，當(dāng)左轉(zhuǎn)交通量大于最大通行能力時，左轉(zhuǎn)車均延誤開始急劇增加.而南北雙道的車道數(shù)等于南北直行車道數(shù)，道路通行能力較大，因此其車均延誤上升幅度較小，延誤下降率急劇上升.

由圖8可知，雙道延誤下降率隨左轉(zhuǎn)交通量的增加而增加，當(dāng)左轉(zhuǎn)交通量大于600 pcu/h時，雙道的延誤下降率急劇上升.這是因?yàn)槟媳迸c東西直行交通量相等且大于南北左轉(zhuǎn)交通量，因此相位1與相位2的綠燈時長基本一致，雙道的延誤下降率上升幅度較小.由于單道的車道數(shù)是南北直行車道數(shù)的一半，當(dāng)南北左轉(zhuǎn)交通量大于南北直行交通量一半，即600 pcu/h時就會遇到瓶頸，因此單道的左轉(zhuǎn)與總車均延誤的上升幅度變大，雙道的延誤下降率變大.當(dāng)左轉(zhuǎn)交通量大于800 pcu/h時，單道的道路通行能力已低于左轉(zhuǎn)交通量，其車均延誤急劇上升，因此雙道的延誤下降率急劇增加.

由圖9可知，雙道較單道的延誤下降率先上升后下降再上升，這是因?yàn)橐婚_始南北直行加左轉(zhuǎn)交通量小于東西直行交通量，相位1的綠燈時長小于相位2，延誤下降率呈上升趨勢.當(dāng)南北左轉(zhuǎn)交通量大于600 pcu/h，即南北直行加左轉(zhuǎn)交通量大于東西直行交通量時，相位1的綠燈時長會大于相位2，同時左轉(zhuǎn)交通量小于單道左轉(zhuǎn)的最大通行能力，因此左轉(zhuǎn)車均延誤達(dá)到最小，雙道的左轉(zhuǎn)車均延誤下降率降低，導(dǎo)致總交叉口的車均延誤下降率也隨之降低.當(dāng)南北左轉(zhuǎn)交通量大于800 pcu/h時，單道的左轉(zhuǎn)交通量大于道路最大通行能力，因此延誤急劇增加，雙道的延誤下降率也迅速上升.

因此，若主信號相位數(shù)為n，當(dāng)左轉(zhuǎn)交通量大于移位左轉(zhuǎn)車道的通行能力z/n時(z為移位左轉(zhuǎn)車道組的飽和流率)，建議增加1條路段左轉(zhuǎn)車道和1條移位左轉(zhuǎn)儲存道.

3.2 基于綠波控制的移位左轉(zhuǎn)方案案例分析

本文以武漢市中山路與民主路交叉口為例開展對比分析,利用VISSIM仿真軟件驗(yàn)證優(yōu)化方案的實(shí)際效果.交叉口幾何條件與移位左轉(zhuǎn)渠化方案如圖10和圖11所示,各進(jìn)口道高峰小時交通量如表1所示.

表1 武漢市中山路與民主路交叉口交通流量調(diào)查表 pcu/h

圖10 交叉口現(xiàn)狀渠化方案

圖11 交叉口移位左轉(zhuǎn)渠化方案

針對上述渠化方案,分別構(gòu)建交叉口現(xiàn)狀信號控制方案(方案a),常規(guī)移位左轉(zhuǎn)信號控制方案(方案b)和本文提出的基于綠波控制的移位左轉(zhuǎn)信號優(yōu)化控制方案(方案c),如圖12所示.保持輸入的高峰小時交通量和各類參數(shù)不變,以車均延誤與停車次數(shù)為評價(jià)指標(biāo),得到3種信號控制方案下的仿真結(jié)果,如圖13所示.

由圖13可知，在高峰小時交通流量下，由于方案b未考慮協(xié)調(diào)控制，因此較方案a會顯著增加左轉(zhuǎn)車流的停車次數(shù)，影響駕駛舒適性.本文基于綠波控制理論將主、預(yù)信號進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，使左轉(zhuǎn)車流駛出路段交叉口后可直接通過主交叉口.因此方案c較方案b在直行車均延誤與停車次數(shù)上無改善效果，而在左轉(zhuǎn)車均延誤與停車次數(shù)上改善效果較好.同時，由于該交叉口東西左轉(zhuǎn)交通量較小，因此方案c較方案b在交叉口總車均延誤上改善效果不明顯.

(a) 方案a

綜上,方案c較方案a、方案b可以分別降低交叉口總車均延誤57.8%、7.6%,停車次數(shù)26.7%、19.8%；降低東西進(jìn)口左轉(zhuǎn)車均延誤55.0%、48.2%,停車次數(shù)11.1%、57.5%.這說明本文提出的方案可以極大程度上降低移位左轉(zhuǎn)車輛的車均延誤與停車次數(shù),進(jìn)一步改善移位左轉(zhuǎn)交叉口.

4 結(jié)論

1) 基于移位左轉(zhuǎn)交叉口的特性,提出了移位左轉(zhuǎn)交叉渠化方案,針對出口道右轉(zhuǎn)展寬段設(shè)計(jì)了計(jì)算模型,解決了交叉口右轉(zhuǎn)車流與移位左轉(zhuǎn)車流之間的沖突,降低了左轉(zhuǎn)車的車均延誤.

(a) 車均延誤

2) 分析了預(yù)信號與主信號之間的復(fù)雜關(guān)系,建立了考慮綠波控制的移位左轉(zhuǎn)車輛延誤計(jì)算模型,并以直行與左轉(zhuǎn)車流總車均延誤最小為目標(biāo),構(gòu)建了考慮綠波控制的雙相位移位左轉(zhuǎn)交叉口信號配時優(yōu)化模型.

3) 分別從交叉口飽和度、左轉(zhuǎn)交通量、直行交通量3個方面對基于綠波控制的移位左轉(zhuǎn)交叉口信號控制方案的適用性進(jìn)行了分析.當(dāng)交叉口飽和度大于0.8時,改善效果明顯；當(dāng)左轉(zhuǎn)交通量大于移位左轉(zhuǎn)車道的通行能力時,建議增加1條路段左轉(zhuǎn)車道和1條移位左轉(zhuǎn)儲存道.當(dāng)左轉(zhuǎn)交通量較大,其余交通量較小時,采用基于綠波控制的移位左轉(zhuǎn)信號控制方案,交叉口的總車均延誤降低效果更加顯著.本文未考慮4個方向均有左轉(zhuǎn)車流的情況,同時,大型車對于移位左轉(zhuǎn)儲存道長度設(shè)置效果的影響也有待進(jìn)一步研究.