徐可文

(安徽省综合交通研究院股份有限公司，安徽 合肥 230001)

0 引 言

道路交叉口是道路车流汇聚的重要节点，各具特征的车流在此产生交汇、冲突，从而使其成为道路交通安全事故和车辆堵塞的高发节点[1-5]。因此，笔者结合工程实例并辅以工程软件，对道路交叉口渠化设计及信号相位、相序及配时参数的使用等方面进行相关研究，致力于提出合理的交叉口渠化设计建议，为道路平面交叉口设计提供参考。

1 交叉口工程概况

本文选取研究的交叉口为某县交通干线平面交叉口，相交道路均为双向八车道，远期设计十字交叉口通车，相交干线连接当地各省道、高速，是区域未来重要连接通道，道路交通基础数据见表1，其单车道宽度为3.5 m，交叉口处分设左转车道1道,直行车道4道,右转车道1道。

表1 道路交通基础数据表

2 交叉口方案设计

2.1 交通量输入

结合相接道路历年交通量资料及本项目未来年的交通量构成的预测，通过计算并简化后得到机动车交通量见表2。

表2 机动车流量表

2.2 仿真模型校验

根据工程项目给定的参数，对此交叉口主要仿真参数输入如下。

(1)平均车头时距取2.5 s；

(2)排队长度，开始时小于2.5 s，结束时大于2.5 s；

(3)期望车速，小汽车为30～40 km/h，大型客车25～30 km/h；

(4)车辆模型分布，小汽车占90%，大型客车占10%；

(5)强制换道可接受的减速度值为-1m/s2。

2.3 渠化配时方案设计

本次仿真为获得各种配时方案对交叉口通行能力的影响，故设计以主流的单进口放行及对称放行的相位配时方案进行对比[6-10]。

单口放行方案在工程实例中经常使用，主要是指在各进口处设置独立的相位，同一进口的左转、直行车辆遵循同一个相位通行，等待一个进口车流放行完毕再放行下一个进口的直行和左转车流。单口放行相位控制如图1所示。

图1 单进口放行4相位控制

对称放行方案则是指在交叉口相位设置中，放行某个进口某方向的车流的同时，放行对向的同一流向车流，如图2所示。

图2 对称放行4相位控制

本次仿真模拟研究设计以下方案，见表3，进行配时方案计算，进而进行仿真模拟。

表3 各方案设计工况

2.4 信号灯优化配时方案

根据常规信号配时原则计算结果和交叉口实际情况，得到此交叉口信号灯优化配时方案，在仿真软件中对信号控制机进行设置，见表4。

表4 信号灯配时方案

3 模型建立及仿真运行

结合交叉口的交通基础数据，运用仿真软件建立交叉口基础模型，如图3所示。仿真监测采用节点评估法，对仿真运行中交叉口各方向通行能力指标进行记录，对方案一、方案二、方案三进行仿真运行，运行结束后输出节点结果。

图3 仿真运行图

4 仿真结果分析

4.1 配时效果

由仿真结果可见。未进行交通配时的交叉口本身存在着重大的交通冲突，若不进行合理的优化处理，将严重影响设计道路的通行能力，造成道路壅塞，降低服务水平。未配时的仿真结果揭示，仿真结果的排队长度及车辆延误时间很大，平均值分别达到26.76及47.92，停车次数达到3.14。

4.2 两种配时方案的比较

如图4所示。

图4 仿真结果对比

由图4可以直观地看出，在进行了交通配时后，表征车道通行能力的重要指标，包括排队长度、车辆延误、停车次数等均有了显著降低。相对于未配时方案，在排队长度方面，单口放行下降62.37%，对称放行下降68.63%；在车辆延误方面，单口放行下降21.09%，对称放行下降25.85%；在停车次数方面，单口放行下降76.95%，对称放行下降77.85%，交叉口通行能力提升明显。同样的，排放物数量及油耗等影响环境、能源的指标显著下降。

通过比较对称及单口放行配时方案的仿真结果可以发现，在交通流量趋于均衡时，对称放行相位设计方案的各项交通信号控制指标均优于单口放行相位设计方案。在本次仿真结果中，相较于单进口放行，对称放行的排队长度降低8.6%，车辆延误降低13.8%，停车次数降低5.2%。

4.3 左转车流占比对放行方式的影响

为验证十字交叉口的单口放行方式和对称放行方式的适用性，笔者拟定不同的左转车流比例，研究在不同左转车辆占比情况下，两种配时方式的优劣，结果如图5～图7所示。

图5 排队长度仿真结果对比图

图6 车辆延误仿真结果对比

图7 停车次数仿真结果对比图

由仿真结果分析可知，随着左转车流量的增大，对称放行配时方案的排队长度、车辆延误、停车次数等指标均呈上升趋势，且上升趋势逐渐增大，交叉口的整体通行能力下降。而单进口放行配时方案中虽然随着左转车流量占比增加，各项指标均呈上升趋势，但上升趋势逐渐平缓。

4.4 左待转区优化设计

左转弯车流是交叉口车流冲突的重要影响因素，对左转弯车流进行优化设计，是降低交叉口冲突、提升交叉口通行能力的重要环节。根据工程经验，笔者在仿真模型中增设左转弯待转区域，让左转弯的车尽量在不阻碍直行车的情况下缩短转弯通过时间，从而对交叉口进行进一步优化。

基于对称放行的配时方案设计左待转区，实际设置中待转区的结束时间并不与南北、东西向车流结束时间完全一致，以避免在待转区出现“卡车”现象，仿真结果如图8、图9所示。

图8 通行能力仿真结果对比图

图9 污染物排放仿真结果对比图

由图8、图9可见，通过左待转区的设置，在对称放行的优化基础上，该交叉口的通行能力进一步得到提高，合理地设置左转待转区的配时设置，对解决左转车流冲突有着积极效用。

5 结 论

(1)合理的交通配时对解决交叉口的冲突点多、交通拥堵等问题有着重要作用，能够有效地提升道路的通行能力及舒适度。

(2)结合交通量的大小、分布选择合适的配时方案，对称放行和单进口放行的配时方案在不同的交叉口模型中各有优劣，对称放行的配时方案适合于交通量均匀的交叉口模型，单进口放行的配时方案在车流不均匀的交叉口模型中有着更好的表现。

(3)左转车流是交叉口拥堵问题产生的重要影响因素，适当地布置左待转区并合理配时，有助于进一步提升交叉口的通行能力。

因本人能力有限，研究内容尚存在很多不足，对不同交叉口配时方案的研究应进一步深入研究，这也是笔者下一阶段的研究方向。