周昭明，张蕾，吴声

城市道路交叉口交通组织优化研究

周昭明，张蕾，吴声

(湖南城市学院土木工程学院，湖南益阳413000)

对于城市道路而言，交叉口是城市交通的关键．大量的交通流聚集于此，极易造成交通堵塞，此时可通过交通组织优化来提高交叉口通行能力．以益阳市龙洲路与秀峰路交叉口作为研究对象，对交叉口的现状、信号配时、交通流量进行调查与分析，并针对该交叉口所存在的问题提出相关的交通组织优化措施，包括非机动车停车线提前、建立区域信号控制系统、设置交叉口直左共用区等．

交叉口；信号配时；交通流；交通组织优化

交叉口将不同方向的道路汇集而形成城市道路网的节点，车辆和行人需要汇聚在交叉口后方可转入其他方向的道路，此时车辆之间形成交织、分流和合流，形成若干冲突点，车辆与横过道路的行人之间相互干扰，使得交叉口成为交通混乱处和事故多发点，交通拥堵现象往往在交叉口最为严重，其交通运行状态很大程度决定了整个城市的交通运行状态，提高信号交叉口的通行能力将成为解决城市交通问题的重要举措解决城市交通问题需从交叉口入手，是交通状况好坏的关键因素[1]．国外对于信号交叉口的交通组织优化研究开展时间较早，已经形成较完善的理论成果和相关规范，但我国的城市交通环境存在混合交通这一特性，国外运行良好的系统应用于国内后效果并不理想，机非冲突问题并未得到很好的解决[2]．本文针对机动车和非机动车流量较大的十字型信号控制交叉口，进行混合交通条件下交叉口交通组织优化．

1 交叉口概况

以益阳市龙洲路与秀峰路十字型交叉口为例，该交叉口的现状情况如图1所示．该交叉口位于益阳市中心市区，附近分布有多处商业娱乐场所和住宅小区，高峰时期机动车、非机动车与行人三者之间相互干扰，容易造成交通拥堵．其中龙洲路为城市南北向主干路，单幅路，双向八车道，人行道宽4.25 m，人行道上的无障碍设计、盲道设置齐全，纵向步行条件良好．无立体过街设施．非机动车道宽3.5 m，机动车与非机动车之间实行标线分隔，部分路段非机动车道被占用设置成机动车停车位．秀峰路为东西向次干路，单幅路，双向四车道，车流较大，左转调头困难．该交叉口为典型的十字信号交叉口，采用信号控制．

图1 龙洲路与秀峰路交叉口现状图

2 交叉口信号相位配时

2.1交叉口信号相位

龙洲路与秀峰路交叉口信号相位如图2所示，信号相位为三相位．第一相位时，东西向交通流可直行、左转和右转，南北向交通流可右转，但禁止直行和左转；第二相位时，南北向交通流可直行和右转，但禁止左转，东西向交通流可右转，但禁止直行和左转；第三相位为南北向交通流可左转和右转，但禁止直行，东西向交通流可右转，但禁止直行和左转．其中东西向和南北向的右转均不受信号灯控制．

图2 龙洲路与秀峰路交叉口信号相位示意图

2.2交叉口信号相位配时

龙洲路与秀峰路交叉口为三相位信号控制灯，信号相位配时如图3所示．其中第一相位时东西向交通流允许通行，绿灯时间为30 s；第二相位时南北向交通流允许直行，绿灯时间为35 s；第三相位时南北向交通流允许左转，绿灯时间为15 s．绿灯间隔时间为上一个相位绿灯结束到下一个相位绿灯开始之间的时间，该交叉口的绿灯间隔时间均为5 s，除去3 s的黄灯之外，其余时间所有相位信号全为红灯，称为全红时间．绿灯间隔时间可以认为是变换相位的损失时间，属于信号相位的一部分，则该交叉口信号周期时长95 s．

图3 龙洲路与秀峰路交叉口信号相位配时示意图

3 交叉口交通量分析

采取人工计数法进行机动车交通量调查，调查时间为2014年9月9日，调查时段为16:30-17:30，以5 min为时间间隔划分为12个调查时间段[3]．针对道路不同类型机动车混合行驶的特点，需对不同车种进行分别记录，以便利用换算系数换算成统一标准车．对调查数据进行整理，得到各进口的机动车交通量数据，如图4所示．

图4 交叉口高峰小时交通流量图

从高峰小时交通流量图可以看出，该交叉口的主要交通流为龙洲路的直行车辆，其中南进口直行方向的交通量为1 191辆/小时，占总交通量的27%，北进口直行方向的交通量为1129辆/小时，占总交通量的25%．其它方向的车流量相对而言较少且大致相当，其中南进口右转、西进口直行、东进口左转的交通量较大，分别为313辆/小时、281辆/小时、271辆/小时．

4 交叉口交通组织优化

信号交叉口的交通组织优化包括渠化设计和信号设计两方面．交叉口渠化设计所体现的是道路的空间使用权，即通过各种物理分隔措施，合理分配各交通流的通行权，对各种交通流进行引导和管制，使其在规定的区域内安全有序的行驶，减少各交通流之间的冲突；交叉口信号设计所体现的是道路的时间使用权，即通过合理优化信号配时方案，使绿灯时间得以充分利用，减少各相位之间的绿灯间隔时间[4]．在对信号交叉口进行交通组织优化时，渠化设计和信号设计是不可分割的整体，只有将空间资源和时间资源得以合理分配，才可获得最优方案，使交叉口有序运行．本文根据龙洲路与秀峰路交叉口所存在的问题，提出以下优化措施．

4.1非机动车停车线提前

秀峰路机动车与非机动车混行现象比较严重，龙洲路虽然设置有机非分隔线，但未起到较好的隔离效果，当机动车与非机动车在交叉口等待通行时，非机动车的启动速度较快，当绿灯亮起后将成群驶入交叉口，一旦非机动车流量比较大，将会导致非机动车侵占机动车道，此时先进入交叉口的非机动车在机动车的前方行驶，机动车不敢轻易超过非机动车，只好尾随其后，不得不降低行驶速度，从而降低了交叉口的通行能力；若机动车加速超过非机动车，两者可能出现交通冲突而造成交通秩序混乱．针对这一情况，可采用非机动车停车线提前法．该方法的原理是将非机动车停车线先于机动车停车线，在红灯期间非机动车在机动车的前方等待，当绿灯亮起时，由于非机动车较机动车启动更快，非机动车比机动车更快通过交叉口，可避免非机动车流与机动车流同时进入交叉口，造成相互拥挤和干扰．机动车停车线与非机动车停车线之间的距离可根据机动车与非机动车的交通量大小以及交叉口的几何尺寸来确定[5]．非机动车停车线提前的具体设计方案如下图5所示．

图5 非机动车停车线提前示意图

4.2建立区域信号控制系统

交叉口采用信号控制的目的是将相互冲突的交通流在时间上进行分离，让不同方向的交通流在不同的时间通过交叉口，确保行车安全．龙洲路与秀峰路交叉口采用传统的单个交叉口信号控制，仅对该交叉口的交通流进行研究，若只将单一的交叉口作为研究对象，通过信号控制可提高其通行能力，但如果将某一地区的多个交叉口作为整体进行研究，由于各交叉口之间的信号控制不存在联动性，导致车辆在交叉口的停车次数增加，出行时间延长，从而使整个路网的通行效率降低．针对这一情况，可采用区域信号控制系统，通过调查研究确定区域范围，将该区域内所有交叉口的交通信号作为统一控制对象，由中心控制室进行集中控制．某个交叉口交通信号的调整将会影响相邻交叉口的交通状况，通过交通量检测数据，及时对该区域内各个交叉口的信号配时进行调整，最终达到整体最优的效果[6]．

4.3设置交叉口直左共用区

该交叉口南北方向直行交通量较大，在高峰时期容易出现排队现象，从而导致车辆在通过交叉口时出现延误，解决这一问题最常用的方法是对南北向车道进行拓宽．其中向右拓宽主要是占用右侧的绿化带或拆迁附近建筑物，但该交叉口受地形局限性影响，已无法向右侧拓宽；向左拓宽则需占用中央分隔带或对向车道，龙洲路为一块板形式，无中央分隔带，且南北双向的交通量均较大，占用部分对向车道将压缩对向车道的出道口，容易在出口处造成拥堵．因此不宜采用拓宽车道的方法来改善该交叉口的交通状况．

在南北直行方向允许通行时，左转车道禁止通行，此时仅直行车道和右转车道被利用，针对南北向直行交通量较大，左转交通量较小这一现象，可考虑让直行车在信号灯处于第二相位时利用左转车道通行．具体方法为将距离路口停车线N米的左转车道区域设为直左共用区，N的取值应保证南北向左转绿灯时间内左转车辆能全部通过，以免该区域车辆无法在下个相位之前清空，导致直行车流无法占用左转车道．为了避免直行和左转的车流在直左共用区相冲突，需设置信号灯，使两股交通流在不同时段进入直左共用区，相位设置情况如下图所示．设置交叉口直左共用区需考虑以下技术要求．

(1)交叉口直行车道的通行能力不足；

(2)专用左转车道位于最左侧，中间为直行车道；

(3)交叉口信号相位设置为先直行后左转；

(4)以左转绿灯时间内能通过的最大车队长度为依据设定N的取值；

(5)左转绿灯时间应小于直行绿灯时间[7]．

图6 直左共用区信号相位示意图

当交叉口信号处于第一相位时，直左共用区后方的左转车辆在A处等待，直行车流可驶入直左共用区；当交叉口信号处于第二相位时，直左共用区内的车辆可直行，A处等待的左转车辆可驶入直左共用区；当交叉口信号处于第三相位时，直左共用区内的车辆可左转，直左共用区后方的左转车辆在A处等待．

5 结论

选取了典型的十字型信号控制交叉口作为研究对象，通过现状调查对相关数据进行分析，在此基础上对交叉口进行交通组织优化，可以在道路资源有限的前提下，科学合理的分配路权，使整个道路网发挥最大效能，最大限度的消除交通事故隐患，确保道路的安全与畅通，使道路交通始终处于高效有序的运行状态．未考虑行人和车辆之间的相互冲突，需要在后续研究中予以完善．

[1]康长久.混合交通流信号交叉口交通控制优化研究[D].长安大学,2008.

[2]裴玉龙,蒋贤才,刘博航.混合交通条件下的信号交叉口配时设计系统[J].哈尔滨工业大学学报,2006,38(4):585-588.

[3]董霓,李夏苗,张逸力.长沙市城区典型交叉口混合交通流特性调查与分析[J].公路交通科技,2008(10):165-168.

[4]刘培华,于泉,刘金广,刘小明.信号交叉口渠化与信号配时协调优化研究[J].交通信息与安全,2009,27(3):24-27.

[5]刘亮.混合交通流信号交叉口交通控制优化研究[D].长安大学,2008.

[6]杨祖元.城市交通信号系统智能控制策略研究[D].重庆大学, 2018.

[7]王宏哲,朱鸣.信号交叉口直行与左转车辆分时优化方法研究[J].交通标准化,2009(5):86-88.

[8]龙琼,胡列格,张谨帆,彭烁.不确定性环境下个性化路径选择的多属性决策方法[J].中国公路学报,2014,27(9):105-110.

(责任编校：陈智全)

Study on Traffic Organization Optimization at Urban Road Intersection

ZHOU Zhao-ming,ZHANG Lei,Wu Sheng
(College of Civil Engineering,Hunan City University,Yiyang,Hunan 413000,China)

For city road an intersection is the key to urban traffic.Lots of traffic flow are gathered here, extremely easy to cause traffic jams,At this time it can be through traffic organization optimization to improve intersection capacity.Taking the intersection between Longzhou Road and Xiufeng Road in Yiyang as the study object the investigation and analysis of the status of intersection,signal timing and traffic flow, the writers put forward the optimization measures of traffic organization to solve the problems in the intersection,including advance stop line of non-motor vehicles,established theregional signal control system and set intersection common area for straight and left.

intersection;signal timing;traffic flow;traffic organization optimization

U491.23

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2015.01.002

1672–7304(2015)01–0007–04

2015-01-19

湖南城市学院大学生创新项目(CX201414)

周昭明(1988-)，女，湖南益阳人，硕士，助教，主要从事交通运输规划研究．