可变车道的国内外研究现状及展望

2014-12-25徐红领

交通运输研究 2014年15期

徐红领，于泉

（北京工业大学交通工程北京市重点实验室，北京100124）

0 引言

可变车道能够有效地利用现有道路资源、提高道路的通行效率。在交通拥堵日趋严重的今天，可变车道作为有效缓解交通拥堵的主要手段之一，在保证交通畅通方面起着重要作用。可变车道的有效管理、诱导和控制已成为交通管理和控制的难点和重点。为了有效地对可变车道进行研究利用必须了解可变车道在国内外的应用情况。

1 国内外应用现状

1.1 国外应用现状

在美国华盛顿市几条快速公路汇合的罗斯福大桥上，专门有一台工程车，用于每天早晚移动中间水泥隔离墩调整进出城车道的设置。同时，美国洛杉矶的八号路早在1928 年就应用了可变车道系统，威尔希尔大道早在1937 年就在高峰时段利用锥形交通路标和标志进行可变车道的控制，美国的夏洛特、图森都拥有可变车道。英国的伯明翰、卡尔加里—中心街、马里兰等都进行了可变车道的设置[1]。

1.2 国内应用现状

上海市外环隧道最先设置了可变车道。江苏省南通市区青年东路五一路口设置了可变车道指示牌，指示牌上左侧一个白色箭头可以根据情况不同，变化成左转或直行两个方向，来满足不同时段的交通需要。浙江省杭州市在2005 年初，首先在北山路与保俶路交叉口设置了可变车道，之后逐步推广。深圳的梅林关也对潮汐车道的应用进行了实地试验，在早高峰时段梅观路出关方向的快车道上，用锥桶独立出来1个车道，使得由西往东方向增加为3 个车道，反方向减少为1 个车道，以此缓解早高峰时的进关车流量压力。重庆市渝中区CBD 重要干道棉花街，改造后为1 条363m 长的3 车道双向通行路段，根据早晚高峰潮汐交通现象，通过车道红绿灯的变化实现对中间车道通行方向的控制，早高峰进城车辆多，棉花街采取上行2车道、下行1车道方案，晚高峰则采用相反的控制方式。此外，南京、广州、大连、贵阳、济南等城市也都在尝试或试验潮汐车道。浙江杭州的部分地区则已经将可变车道应用于城市道路的平面交叉口。图1为杭州某交叉口可变车道的实际实施情况。

图1 杭州某交叉口可变车道控制现状图

2 国内外研究现状

2.1 国外研究现状

国外对于信号交叉口可变车道控制的研究较早，其主要研究包括以下方面。

Alfred Guebert，DiegoCarroll，Brandon Weston，Dave Kinnecom 提出了可变车道设计的初始方案并最终设计了犹他州盐湖城地铁区的可变车道系统，将放置在可变车道正上方的交通标志与信号交叉口处的可变车道信号灯进行协调，从而实现整个可变车道系统的控制。

BrianWolshon 博士和Laurence Lambert II[2]从可变车道的控制方法发展以及使用的场所等各个方面对可变车道的设置和控制的相关设施进行了研究。

英国的布莱恩劳伦斯·兰伯特总结了可变车道的设置条件并讨论可变车道能够解决的问题，提出规划可变车道切入段时应当重点考虑各种设计方案相关的费用和优点，以及他们的长远效益和安全。

美国的Hoose，H J[3]对可变车道的信号控制和相应的交通规则进行了研究，保证可变车道实施时轻交通方向的正常通行和整个系统的有效性，从而保证整个可变交通系统的安全性。

由Hyungjun Park博士和Brian L.Smith博士组成的研究小组调查了用IntelliDrive解决由高速公路匝道合并冲突所产生问题的应用情况。IntelliDrive 可为地面交通系统提供更为积极的管理策略。在本次研究中，对换道咨询算法进行了研究，用以探索IntelliDrive 在改善高速公路匝道管理方面的潜力。利用新IntelliDrive功能，该算法尝试鼓励主线上的车辆提早进行车道变化以为匝道合并区域让出更多空间以减少合并冲突。奥兰治县加州早上高峰时段的高速公路网络，使用了PARAMICS 微观模拟模型进行算法的评价。

2.2 国内研究现状

国内对于信号交叉口可变车道控制的相关研究主要有以下一些研究结论。

吉林大学的李丽丽、曲昭伟、王殿海[4]提出基于双停车线的主、预信号诱导方法，对双停车线的布局方法和预信号的配时方法进行了研究，确定了主、预信号之间的距离；对主、预信号之间的配时关系进行了分析，确定了主预信号周期之间的关系、车道属性过渡过程中预信号配时方案以及双停车线之间的距离对信号配时的影响。

同济大学的马万经、谢涵洲[5]建立了主信号配时参数、预信号配时参数和主、预信号相位差3类变量的集成优化模型。考虑了主、预信号前不同方向车道数、饱和流量、信号周期、各流向的流量和待行区域长度等要素和约束，并刻画了主、预信号共同作用下待行区域内不同流向（左转、直行）车辆排队状态及其演化过程。最后结合一个实际案例进行分析，结果表明：相同的交通需求条件下，该模型相对于传统模型可以大幅度地减少满足相同饱和度约束所需要的最小绿灯时间，有效地改善了交叉口运行效率。

同济大学的陈东静、李林波、朱锐、吴兵[6]为缓解各流向交通流量分布不均导致的交叉口特定流向交通拥挤，减少道路交叉口的资源浪费，提出了基于主信号和预信号联合控制的信号交叉口控制方法，采用预信号换道线的概念，对预信号的设置方法进行分析，提出了车道属性过渡中预信号的配时方案及其计算方法。最后，通过交通仿真软件VISSIM 分别对设置可变车道前、后以及不同的主预信号协调方案进行了对比，有效地验证了方案的可行性。

东南大学交通学院的贾晓欢、李文权、邱丰[7]从车道数量、车道利用率及总延误三方面研究了设置预信号需要满足的条件，最后得出在进口道有两条直行车道处设置预信号，当车道利用率不均衡系数在0.5～1.7 范围内、公交比例大于0.3、车道饱和度大于0.40 时设置预信号能显著减少交叉口延误并且对社会车辆影响较小。

周立平、董红利[8]从信号交叉口服务水平和路权角度出发，提出了转向可变车道的概念，并且分析其设置的原则及条件。在此基础上，从交叉口的道路交通条件及通行效率方面考虑，建立了转向可变车道长度的最大值和最小值的计算模型。通过Vissim仿真模拟，从排队长度、延误和停车次数方面分析了转向可变车道的应用效果。

吉林大学的梁萧[9]对信号交叉口渠化区可变车道的设计原理进行了研究。通过对比分析交叉口不同相位期间左转车流和直行车流发生溢出前后的车流特性，描述了在不可变段、渠化段和不分流向段下的车流分布情况。根据不同交通状态下可变车道所体现的不同功能，研究了在高流量和低流量条件下的控制思路及流程，建立了信号控制参数模型和优化目标模型。

曾滢、杨晓光、马莹莹[10]基于信号控制交叉口时空关系分析，综合运用交通流理论和信号控制技术，建立了动态车道功能与信号相位组合模型，用Visual Basic 语言编制程序对该模型求解。利用模型对实际案例进行优化，并与仿真结果进行对比分析。

张树山[11]对多相位信号灯交叉路口的交通情况进行了简要分析，认为只有设置可变车道灯才可能解决平面交叉路口的拥堵问题，并对设置可变车道灯的可行性进行了分析。

倪福健等[12]针对城市路网中可变交通信息分布地点的最优选择进行了研究，建立了数学模型。

催妍[13]根据实地调查数据，论证了设置可变车道可行性，提出了设置方案。

王丰元等对可变车道技术进行实际实验，验证了其提高高峰时段道路通行能力的重要作用。

2.3 国内外研究现状的对比

通过对国内对可变车道研究现状的分析，可以看出在可变车道的研究上国外更加注重对于可变车道的设置条件、控制设施、设计方案、应用的安全性以及长远的经济效益方面的研究。较国外而言，国内则更加注重可变车道控制方式、诱导方法、控制技术、优化模型等理论模型方面的研究，研究结果也大都证明可变车道实施的必要性，对于实地实施的研究较少，并且这些研究大多数都是基于公交优先来进行的，对于社会车辆的研究相对较少由此可见，国外更注重于对可变车道实际应用的研究工作，而国内的相关研究工作大都停留在理论层面上。