有軌電車線路布置方式對交叉口延誤影響

張琦，楊梅，李錚，田雨欣，馮智蕓

（華北理工大學建筑工程學院，河北唐山063009）

有軌電車線路布置方式對交叉口延誤影響

張琦，楊梅，李錚，田雨欣，馮智蕓

（華北理工大學建筑工程學院，河北唐山063009）

有軌電車；交叉口；線路布置；線路轉換；微觀仿真

闡述了有軌電車3種主要線路布置方式以及由此產(chǎn)生的6種交叉口線路轉換形式。并以唐山市實際交叉口為例，利用實際交叉口現(xiàn)狀、代表性小時流量和VISSIM仿真軟件仿真分析不同轉換方式對于交叉口的延誤影響。仿真結果表明：全中央式轉換形式對交通運行影響最??；與全中央式相比，其它線路布置方式對交叉口延誤影響差別并不明顯。在實際工程規(guī)劃中，有軌電車線路布置方式對交叉口的延誤影響情況可視為一個次要參考，在特殊情況下可以將其忽略。

現(xiàn)代有軌電車作為一種中低運量的公共交通以其低碳環(huán)保、性能先進、乘坐舒適、低運營成本等特點，越來越受到重視。特別是近些年來中國已先后建成數(shù)條城市有軌電車線路，為以后在更多城市的推廣奠定了一定的基礎［1，2］。雖然有軌電車具有單獨路權，不共用機動車道等優(yōu)勢，但在交叉口位置仍然無法避免與城市道路產(chǎn)生沖突點，從而導致有軌電車與機動車相互影響。由于有軌電車和城市交通運輸系統(tǒng)相結合后的運行效率很大程度上取決于有軌電車在交叉口的運行效率，并且有軌電車在交叉口的運行效率主要受線路布置方式和信號優(yōu)先方式所影響，因此開展有軌電車線路布置方式對于交叉口延誤影響的研究很具有實際意義。該項目主要闡述有軌電車3種主要線路布置方式以及由此產(chǎn)生的6種交叉口線路轉換形式，并以唐山市實際交叉口為例，利用代表性小時流量和VISSIM軟件仿真分析不同線路布置方式對城市交叉口運行延誤的影響。

1 現(xiàn)代有軌電車線路布置

1．1 線路布置

根據(jù)現(xiàn)代有軌電車在道路橫斷面的空間位置不同，可以把有軌電車的線路布置方式主要分為3種：中央式布置、兩側式布置、單側式布置［3－5］。

（1）中央式布置

在4車道或4車道以上的道路上，將有軌電車車道布置于道路中央的2條車道上，這種布置方式稱為中央式布置，如圖1所示。這種布置方式對沿線機動車輛的出入無干擾，同時中心位置便于站點設立。在有條件的路段，還可以對線路兩側的綠化帶進行適當加寬，以實現(xiàn)與機動車的有效隔離。但這種布置形式需要引導乘客沿十字路口的地面人行過街系統(tǒng)完成進出，并且很可能需要對城市道路大規(guī)模改造才能滿足中央布置有軌電車線路的空間需要，這樣可能會大量增加成本。在道路空間允許的條件下，中央式布置方式是一種推薦布置方式。

圖1 有軌電車車道中央式布置

（2）兩側式布置

將雙線的有軌電車車道分別對稱地布置于道路兩側，這種布置方式稱為兩側式布置，如圖2所示。這種布置方式的優(yōu)點是對乘客的上下車非常方便，線路空間更加容易獲取。但是該布置方式對沿線機動車輛的出入影響較大，同時會減少道路拓寬的靈活性。道路上的常規(guī)公交線路也會與線路發(fā)生沖突，特別是設置港灣式公交站臺的路段。因此，一般兩側式布置是較少采用的一種布置方式。

圖2 有軌電車車道兩側式布置

（3）單側式布置

將雙線的有軌電車車道布置于道路的同一側，這種布置方式稱為單側式布置，如圖3所示。這種布置方式對沿線機動車輛的出入有一定影響。由于線路設于道路一側，該布置方式對道路拓寬具有一定靈活性，且土建施工對現(xiàn)狀道路影響較小，適用于道路一側企事業(yè)單位較少，新建或已實現(xiàn)規(guī)劃條件道路和一側不具備道路拓寬條件的情況。

圖3 有軌電車車道單側式布置

1．2 交叉口線路轉換形式

有軌電車在交叉口的運行效率是制約現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)運營能力的重要因素。交叉口線路轉換形式由線路的布置方式?jīng)Q定，由3種主要的布置方式演變出6種交叉口線路轉換形式，分別是：全中央式轉換、全單側式轉換、全兩側式轉換、中央－兩側式轉換、中央－單側式轉換以及單側－兩側式轉換。

（1）全中央式轉換：在道路空間允許的條件下，最為推薦的轉換形式。便于交通組織疏導，對于周圍交通運行影響小，便于乘客換乘，而且可以共用交叉口相位。

（2）全單側式轉換：由于單側車道既可以布置在車道內(nèi)側也可以布置在車道外側，因此會產(chǎn)生1種與路口無交叉形式和3種與路口有交叉形式。無交叉形式效果最好，對交叉口交通運行無影響；在有交叉的3種形式中，線路位于同側的轉換形式可以共用相位，但同時需要限制與之沖突的右轉相位；其余2種線路位于不同側的轉換形式都無法共用交叉口相位，需要單獨給予信號配時，對交通運行影響較大。

（3）全兩側式轉換：這種轉換形式一定會產(chǎn)生1條與路口有交叉線路和1條與路口無交叉線路，無交叉線路對對交通運行無影響，有交叉線路可以共用交叉口相位。

（4）中央－兩側式轉換：這種轉換形式與交叉口一定會產(chǎn)生交叉沖突點，并且其中1條線路可以共用交叉口相位，1條線路不能共用交叉口相位。這種形式信號配時相對復雜。

（5）中央－單側式轉換：同樣由于單側式可以布置在內(nèi)或是外，因此會產(chǎn)生可以共用相位和不可以共用相位的2種形式。

（6）單側－兩側式轉換：類似于全兩側式轉換，這種轉換形式同樣一定會產(chǎn)生1條與路口有交叉線路和1條與路口無交叉線路。但這種轉換方式對交叉口分隔作用十分明顯，信號配時困難，并且很可能存在轉彎半徑過小等問題。因此，這種形式是最不推薦使用的轉換形式。

2 實例仿真

2．1 仿真基礎條件

利用VISSIM軟件建立仿真模型，輸入實際交叉口信息。該項目采用唐山市北新道與友誼路交叉口作為仿真交叉口，CAD圖如圖4（a）所示。交叉口基本信息包括車道數(shù)及寬度、信號配時等。分別選取早高峰、平峰以及晚高峰流量作為流量輸入，早高峰流量示意如表2所示。VISSIM仿真效果如圖4（b）所示。

表1 友誼路－北新道交叉口早高峰流量統(tǒng)計表

圖4 北新道與友誼路CAD圖及仿真效果圖

2．2 仿真對比條件

為分析3種線路布置方式對交叉口交通運行影響，選取具有代表性最為常用的3種交叉口線路轉換形式作為研究對象，包括全中央式轉換、中央－單側式轉換以及中央－兩側式轉換。假設北新道有軌電車線路為中央式，友誼路分別為中央式、單側式和兩側式，轉換效果如圖5中（a）、（b）、（c）所示。研究忽略空間限制以及非機動車影響因素。

圖種轉換方式效果示意圖

2．3 仿真試驗過程

為獲得詳細全面數(shù)據(jù)，需要制定嚴謹?shù)脑囼炦^程。研究試驗過程流程圖如圖6所示。

圖6 仿真試驗過程圖

2．4 仿真結果

為分析有軌電車線路布置方式對于交叉口延誤情況的影響，延誤統(tǒng)計結果包括總體延誤時間、通過次、靜態(tài)延誤時間以及平均停車次數(shù)等。因篇幅有限，分別選取具有代表性早高峰統(tǒng)計數(shù)據(jù)和18組總體據(jù)的總延誤時間作為展示分析對象。早高峰統(tǒng)計數(shù)據(jù)匯總如表2所示，總體延誤與靜態(tài)停車延誤對比圖圖7（a）所示。優(yōu)化相位周期以及相位順序后，早高峰各轉換方式延誤統(tǒng)計如表3所示，總體延誤與靜態(tài)車延誤對比圖如圖7（b）所示。另外，全部數(shù)據(jù)不同時刻各轉換形式總延誤走勢圖如圖8（a）、（b）所示。

表2 3 600s優(yōu)化前早高峰各轉換方式統(tǒng)計表

表3 3 600s優(yōu)化后早高峰各轉換方式統(tǒng)計表

圖7 早高峰各轉換形式總體與靜態(tài)停車延誤對比圖

圖8 不同時刻各轉換方式總體延誤走勢圖

2．5 數(shù)據(jù)分析

針對早高峰延誤而言，通過圖7可知，在優(yōu)化前全中央式布置總延誤時間和靜態(tài)延誤時間均最小。中央－單側式的2種延誤時間均略有增加，2種延誤時間與全中央式布置相差比例為14．9%和14．7%。中央－兩側式的兩種延誤時間最大，與全中央式布置相差比例為24．1%和26．2%。在優(yōu)化之后中央－單側式與中央－兩側式延誤基本相當，與全中央式布置相差比例為9．1%和8．8%。無論優(yōu)化前還是優(yōu)化后，3種方式的平均停車次數(shù)均基本相當。

通過圖8不同時段各轉換方式的總體延誤走勢圖可知，3種方式的總體趨勢大致相同，但在晚高峰時中央－兩側式布置延誤增加突出，這主要是因為與有軌電車運行無干擾的相位流量沒有增加，但相干擾相位流量明顯增加。同樣優(yōu)化后中央－單側式與中央－兩側式總延誤基本相當，與全中央式相差比例分別為9．1%，8．3%以及14．6%，相差均不明顯。

3 結論

通過對3種不同的交叉口轉換形式仿真和仿真數(shù)據(jù)分析，可以看到，在3種轉換形式中全中央式轉換形式對交通運行影響最小，該結果符合預期估計。這種轉換方式無需單獨通行權相位是其最大優(yōu)點。與全中央式轉換形式相比，其余2種轉換形式延誤均有一定程度增加，但增加情況并不明顯，這主要得益于在運行有軌電車相位時，同時保持與之沒有沖突的相位一起運行，通過這種方式就可以在一定程度上減少有軌電車位對于交叉口延誤的影響。而且通過后期相位周期優(yōu)化、改變相位順序等方法還可以進一步減少其對交叉口延誤的影響。因此在實際工程規(guī)劃中，有軌電車線路布置方式對交叉口交通運行影響情況可以作為一個次要參考來使用，在特殊情況下可以忽略其影響。

［1］ 謝琨．現(xiàn)代有軌電車與城市建設［J］．城市軌道交通研究，2000，（1）：62－64．

［2］ 薛美根，楊立峰，程杰．現(xiàn)代有軌電車主要特征與國內(nèi)外發(fā)展研究［J］．城市交通，2008，（6）：88－91．

［3］ 唐淼，馬韻．現(xiàn)代有軌電車在城市區(qū)域內(nèi)的適應性［J］．上海交通大學學報，2011，（S1）：71－75．

［4］ 李際勝，姜傳治．有軌電車線站布置及交通組織設計［J］．城市軌道交通研究，2007，（5）：38－41．

［5］ 李凱，毛勵良，張會，等．基于常規(guī)城市交通的現(xiàn)代有軌電車線站設計［J］．都是快軌交通，2013，26（01）：19－23．

Impact on Intersection Delay by Traffic Line Layout of Tram

ZHANG Qi，YANG Mei，LI Zheng，TIAN Yu－xin，F(xiàn)ENG Zhi－yun
（College of Civil and Architectural Engineering，North China University of Science and Technology，Tangshan Hebei 063009，China）

modern tram；intersection；line layout；line－switching type；micro simulation

The three main line layouts of the tram are elaborated，which cause six kinds of tram line－switching types at intersection．Taking the actual intersection in Tangshan as an example and using representative traffic flow rate and VISSIM software is analyzed influence of different switching types on delay．The result shows that all－central switching type has the minimum impact on traffic among the three line－switching types．Compared with the all－central，the rest have little difference at intersection delay．Therefore，taking traffic line layout of the tram in actual engineering into consideration，the delay influence that caused by different line－switching types can only be used as secondary reference．What＇s more，its effects can even be ignored under some special circumstances．

U491．2＋21

A

2095－2716（2016）04－0139－05

2016－05－13

2016－09－26

國家自然基金項目（51378171），華北理工大學青年重點基金項目（Z201423）。