信號交叉口通行能力計(jì)算方法適用性研究

郝晨羽，劉小勇

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)械交通學(xué)院，新疆 烏魯木齊830052）

交叉口通行能力又稱交通容量，是指道路設(shè)施疏導(dǎo)交通流的能力，在一定的交通、車行道和信號設(shè)計(jì)條件下，指定進(jìn)口道單位時(shí)間內(nèi)所能通過的最大交通流量。目前交通擁堵很大部分原因是由于交叉口的通行能力不足造成的，而對于通行能力計(jì)算方法適用性的研究，也成為當(dāng)今交通行業(yè)的熱門研究課題。

對交叉口通行能力的研究，具有重要意義:①通過對現(xiàn)有信號交叉口通行能力研究分析，為交叉口的改擴(kuò)建提供重要依據(jù)；②為道路交叉口路段渠劃和路段車道數(shù)提供決策依據(jù)；③交叉口通行能力作為交叉口型式選取的依據(jù)，為交通管制、交通運(yùn)營提供選擇依據(jù)。

本文通過常用的兩種通行能力計(jì)算方法，以兩個(gè)典型的十字交叉口為例，對比分析計(jì)算結(jié)果，探討適合我國不同交通狀況和交通流情況下的信號交叉口通行能力計(jì)算方法。

1 研究方法

1.1 城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范

該方法是針對我國交通的實(shí)際情況提出的計(jì)算方法，主要內(nèi)容:先計(jì)算各車道組通行能力，根據(jù)不同的系數(shù)對各車道組的通行能力進(jìn)行修正，最后累加各進(jìn)口道通行能力，即交叉口的通行能力。

1）一條直行車道的通行能力計(jì)算式:

式中:Cs為一條直行車道的通行能力，pcu／h；T為信號燈周期，s；tg為信號每周期內(nèi)的綠燈時(shí)間，s；t0為綠燈亮后第一輛車啟動、通過停車線的時(shí)間，s，經(jīng)驗(yàn)取值2.3s；ti是直行或右轉(zhuǎn)車輛通過停車線的平均時(shí)間，s，經(jīng)驗(yàn)取值2.5s；φ是折減系數(shù)，可用0.9。

2）直右車道通行能力計(jì)算式:

式中:Csr為一條直右車道的通行能力，pcu／h。

3）進(jìn)口道設(shè)有專用左轉(zhuǎn)車道而未設(shè)專用右轉(zhuǎn)車道，進(jìn)口道通行能力計(jì)算式:

式中:Cslr為設(shè)有專用左轉(zhuǎn)車道而未設(shè)專用右轉(zhuǎn)車道、進(jìn)口道的通行能，pcu／h；∑Cs為直行車道通行能力之和，pcu／h；Cr為直右車道通行能力，pcu／h；βl為左轉(zhuǎn)車占本進(jìn)口道車輛的比例。專用左轉(zhuǎn)車道的通行能力按下式計(jì)算:

式中:Cl為專用左轉(zhuǎn)車道的通行能力，pcu／h。

1.2 停車線法

停車線法以進(jìn)口處車道的停車線為基準(zhǔn)面，凡是通過該基準(zhǔn)面的車輛，被認(rèn)可已通過交叉口，具體計(jì)算如下。

1）一條直行車道的通行能力計(jì)算式:

式中:Cs為一條直行車道的通行能力，pcu／h；t損為一個(gè)周期內(nèi)的綠燈損失時(shí)間取2.3s；ti為前后兩車輛通過停車線的平均時(shí)間，取2.5s；

2）一條左轉(zhuǎn)車道的通行能力計(jì)算式:

式中:Cl為一條左轉(zhuǎn)專用車道的通行能力，pcu／h；vl為左轉(zhuǎn)車輛通過交叉口的行車速度，km／h；tl為一個(gè)信號周期內(nèi)左轉(zhuǎn)顯示的時(shí)間，s；t0為左轉(zhuǎn)車輛連續(xù)通過交叉口的平均車頭時(shí)距，取2.5s；a是機(jī)動車的啟動加速度，m／s2，小汽車為0.6～0.7m／s2；

3）一條直右車道的通行能力計(jì)算式:

式中:Csr為一條直右車道的通行能力，pcu／h；βr為該車道中右轉(zhuǎn)車比例；k為折減系數(shù)，取0.7～0.9。

2 實(shí)例分析

位于新疆克拉瑪依市克拉瑪依區(qū)的兩個(gè)典型十字交叉口為例，運(yùn)用城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范和停車線法，計(jì)算分析該信號交叉口通行能力，并將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

兩個(gè)交叉口道路斷面形式均為三幅路，雙向4車道，根據(jù)實(shí)測，得交叉口平面布局示意圖和信號相位配時(shí)圖，如圖1～圖2，表1～表2所示。

圖1 準(zhǔn)噶爾路與友誼路交叉口平面布局

表1 準(zhǔn)噶爾路與友誼路交叉口信號相位配時(shí)表

圖2 昆侖路與友誼路交叉口平面布局

表2 昆侖路與友誼路交叉口信號相位配時(shí)表

2.2 過程分析

結(jié)合表3，根據(jù)式（1）～式（7），分析城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范與停車線法，得交叉口通行能力及服務(wù)水平分析表，見表4和表5。

表3 交叉口數(shù)據(jù)

由表4可看出:昆侖路與友誼路交叉口飽和度為0.75，低于準(zhǔn)噶爾路與友誼路交叉口飽和度。原因有兩方面，第一，受交叉口信號配時(shí)影響，昆侖路與友誼路交叉口各個(gè)進(jìn)口道通行能力較大；第二，昆侖路與友誼路交叉口的車流量整體比準(zhǔn)噶爾路與友誼路交叉口車流量大。

表4 城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范算得交叉口通行能力及服務(wù)水平分析

城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范，以現(xiàn)有路況的不同轉(zhuǎn)向車流實(shí)測數(shù)據(jù)以及交叉口信號周期為主要影響因素，分別計(jì)算交叉口通行能力，由結(jié)果看出，在計(jì)算趨于飽和的信號交叉口時(shí)，可優(yōu)先考慮城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范。

由表5，實(shí)例中的兩個(gè)典型交叉口的飽和度均大于1，由于停車線法以停車線為控制斷面，凡通過停車線均認(rèn)為通過交叉口，而實(shí)際這些車輛有可能在沖突點(diǎn)前受阻滯而未能通過交叉口，造成其他車輛延誤，降低信號交叉口的通行能力，導(dǎo)致交叉口飽和度偏大，因此，在計(jì)算交通量較大的信號交叉口時(shí)，該方法不適宜。

表5 停車線法算得交叉口通行能力及服務(wù)水平分析

3 結(jié)束語

隨著城市道路交通發(fā)展?fàn)顩r，交通規(guī)劃成了一項(xiàng)長期而艱巨的工作，而通行能力作為其中一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，其計(jì)算方法眾多，且各有優(yōu)勢。以兩個(gè)典型十字交叉口（克拉瑪依市準(zhǔn)噶爾路與友誼路交叉口、昆侖路與友誼路交叉口）為例，分別運(yùn)用城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范、停車線法計(jì)算交叉口通行能力，并對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比分析，結(jié)果顯示，對于趨于飽和的信號交叉口的通行能力計(jì)算，城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算結(jié)果最接近交叉口實(shí)際服務(wù)狀況。因條件所限，只對常見的十字交叉口進(jìn)行研究，其他情況有待進(jìn)一步研究。

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