信號(hào)控制交叉口的復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理方法

徐洪峰,高霜霜,鄭啟明,章 琨

(大連理工大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院,遼寧 大連116024)

0 引 言

潮汐是海水在天體引潮力作用下產(chǎn)生的周期性運(yùn)動(dòng)。通常采用潮汐交通描述機(jī)動(dòng)車交通需求在空間和時(shí)間上的一種分布特征,具體指雙向通行道路區(qū)段的機(jī)動(dòng)車重載方向或信號(hào)控制交叉口的機(jī)動(dòng)車重載流向發(fā)生周期性變化的現(xiàn)象。職住分離帶來(lái)的以私人交通方式為主導(dǎo)的高強(qiáng)度通勤交通需求是導(dǎo)致城市干道潮汐交通現(xiàn)象的根本原因[1-7]。通常以機(jī)動(dòng)車交通量方向分布系數(shù)作為潮汐交通現(xiàn)象的判定標(biāo)準(zhǔn)[8]。

動(dòng)態(tài)車道是指能夠周期性變化規(guī)定行車方向的機(jī)動(dòng)車道,主要分為兩類:①道路區(qū)段內(nèi)處于中央位置的動(dòng)態(tài)連續(xù)車道[9-15],又稱潮汐車道;②信號(hào)控制交叉口的動(dòng)態(tài)進(jìn)出口車道[16-23],如可變導(dǎo)向車道、逆向可變車道、綜合待行車道等。機(jī)動(dòng)車交通需求高峰時(shí)段,動(dòng)態(tài)車道的規(guī)定行車方向變化為重載方向或流向;機(jī)動(dòng)車交通需求非高峰時(shí)段,動(dòng)態(tài)車道的規(guī)定行車方向恢復(fù)至常規(guī)狀態(tài)。動(dòng)態(tài)車道管理方法可以充分利用道路空間,有效化解固定不變的車道數(shù)配置和車道功能劃分與周期性變化的機(jī)動(dòng)車重載方向或流向之間的矛盾,屬于交通運(yùn)行組織的高級(jí)形式。推廣并創(chuàng)新動(dòng)態(tài)車道管理方法是最大限度地發(fā)揮城市干道交通服務(wù)能力的重要途徑。

現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)連續(xù)車道管理方法和動(dòng)態(tài)進(jìn)出口車道管理方法互不兼容。沿干道直行的潮汐車道延伸至交叉口時(shí),必須禁止機(jī)動(dòng)車左轉(zhuǎn)或?qū)⒆筠D(zhuǎn)進(jìn)口車道設(shè)置在潮汐車道的右側(cè),這會(huì)給一些道路使用者造成不便,也會(huì)帶來(lái)衍生的安全和效率問(wèn)題。無(wú)論采用何種動(dòng)態(tài)進(jìn)出口車道,均無(wú)法與上、下游路段的潮汐車道無(wú)縫對(duì)接,機(jī)動(dòng)車交通需求高峰時(shí)段,難以改變重載方向通行空間資源供給不足、輕載方向通行空間資源供給過(guò)剩的基本面。

為了解決上述問(wèn)題,本文面向干道沿線的信號(hào)控制交叉口,在干道相對(duì)進(jìn)出口道范圍內(nèi),從道路空間布局、交通控制設(shè)施和規(guī)定行車方向的變化過(guò)程等方面,建立一種復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理方法,實(shí)現(xiàn)潮汐車道與可變導(dǎo)向車道的和諧共存,深度挖掘干道存量空間資源,高效應(yīng)對(duì)機(jī)動(dòng)車重載方向的周期性變化。

1 道路空間布局

假定:干道為東西走向,相交道路為南北走向;干道雙向的路段車道總數(shù)為6條;沿干道直行的機(jī)動(dòng)車具有潮汐交通現(xiàn)象;干道沿線交叉口的各個(gè)進(jìn)口道均未實(shí)施機(jī)動(dòng)車轉(zhuǎn)向限制。

具有左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車保護(hù)通過(guò)功能的信號(hào)控制交叉口是城市干道的重要組成部分,有必要對(duì)此類交叉口的進(jìn)口道和出口道做展寬處理,以期實(shí)現(xiàn)上游路段與進(jìn)口道、進(jìn)口道與出口道、出口道與下游路段的交通服務(wù)能力匹配。右側(cè)通行規(guī)則下,前方交叉口左轉(zhuǎn)的機(jī)動(dòng)車習(xí)慣靠?jī)?nèi)側(cè)車道行駛,右轉(zhuǎn)的機(jī)動(dòng)車習(xí)慣靠外側(cè)車道行駛。左轉(zhuǎn)在內(nèi)、直行居中、右轉(zhuǎn)在外的交叉口進(jìn)口車道功能劃分方式,不僅符合駕駛員的駕駛習(xí)慣,還具有交通沖突少、相位結(jié)構(gòu)靈活等優(yōu)點(diǎn),因此,被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐。

對(duì)于干道沿線具有左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車保護(hù)通過(guò)功能的信號(hào)控制交叉口,遵循“展寬進(jìn)口道、消除下游出口道交通瓶頸、最小化交通沖突、保持相位結(jié)構(gòu)靈活性”的原則,配置路段、進(jìn)口道和出口道的車道數(shù)并劃分車道功能,如圖1所示。

機(jī)動(dòng)車交通需求非高峰時(shí)段,干道雙向的路段車道數(shù)同為3條,進(jìn)口道做展寬處理,出口車道數(shù)與對(duì)向的直行進(jìn)口車道數(shù)相等,下游路段車道數(shù)與出口車道數(shù)相等。

機(jī)動(dòng)車交通需求高峰時(shí)段,干道重載和輕載方向的路段車道數(shù)分別為4條和2條,進(jìn)口道做展寬處理,出口車道數(shù)與對(duì)向的直行進(jìn)口車道數(shù)相等,下游路段車道數(shù)與出口車道數(shù)相等。

由圖1可知,動(dòng)態(tài)車道處于路段和進(jìn)出口道的中央位置。以動(dòng)態(tài)車道在機(jī)動(dòng)車交通需求非高峰時(shí)段的規(guī)定行車方向?yàn)榛鶞?zhǔn),分析其規(guī)定行車方向的變化方式,如表1所示。

復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理交叉口的典型道路空間布局如圖2所示。

在一天的不同時(shí)段內(nèi),隨著機(jī)動(dòng)車重載方向的變化,路段車道3、4以及進(jìn)出口車道3的規(guī)定行車方向的起點(diǎn)和終點(diǎn)同時(shí)變化;進(jìn)出口車道4的規(guī)定行車方向的起點(diǎn)可能變化、終點(diǎn)必然變化;進(jìn)出口車道5的規(guī)定行車方向的起點(diǎn)不變、終點(diǎn)變化。應(yīng)將路段車道3、4以及進(jìn)出口車道3、4設(shè)置為潮汐車道,施劃潮汐車道線,將進(jìn)出口車道5設(shè)置為可變導(dǎo)向車道,施劃可變導(dǎo)向車道線[24]。

圖1 車道數(shù)配置與車道功能劃分Fig.1 Lane configuration and lane-use assignment

考慮到相交道路的左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車駕駛員很難在駛?cè)虢徊婵谥邦A(yù)知干道當(dāng)前的出口車道數(shù),應(yīng)為相交道路的左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車設(shè)置路口導(dǎo)向線,無(wú)論潮汐車道和可變導(dǎo)向車道的規(guī)定行車方向如何變化,始終將它們引導(dǎo)至干道的常規(guī)出口車道。

根據(jù)東、西兩側(cè)的進(jìn)出口車道數(shù)以及單條進(jìn)出口車道的最低寬度要求,應(yīng)在東、西兩側(cè)人行橫道的中央設(shè)置行人過(guò)街安全島[25]?？紤]到機(jī)動(dòng)車交通需求的非高峰時(shí)段遠(yuǎn)長(zhǎng)于高峰時(shí)段,為了在一天的大部分時(shí)間內(nèi)保持機(jī)動(dòng)車運(yùn)行軌跡的平順性,宜在進(jìn)出口車道3、4之間開辟寬度不小于2 m的實(shí)體分隔帶并借此設(shè)置行人過(guò)街安全島。

隨著潮汐車道和可變導(dǎo)向車道規(guī)定行車方向的變化,會(huì)出現(xiàn)同一進(jìn)口道或出口道的機(jī)動(dòng)車在行人過(guò)街安全島兩側(cè)通行的現(xiàn)象,應(yīng)在實(shí)體分隔帶的外部設(shè)置反光膜,提醒駕駛員注意實(shí)體分隔帶的位置。

2 交通控制設(shè)施

在潮汐車道線上設(shè)置串聯(lián)的塑料隔離墩(即水馬),剛性分離本向與對(duì)向的機(jī)動(dòng)車。潮汐車道和可變導(dǎo)向車道的規(guī)定行車方向的變化過(guò)程中,利用拉鏈車(Road zipper)自動(dòng)變換水馬的位置。

在東、西兩側(cè)進(jìn)出口道的起始和結(jié)束位置分別安裝可變車道行駛方向標(biāo)志,提示駕駛員按照各條車道的規(guī)定行車方向行駛[24]。

在人行橫道兩端和行人過(guò)街安全島上安裝4組行人信號(hào)燈。在行人信號(hào)燈桿的上端安裝1組左轉(zhuǎn)方向指示信號(hào)燈、1組機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈。

綜上所述,復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理交叉口的交通控制設(shè)施安裝方式如圖3所示。

表1 動(dòng)態(tài)車道及其規(guī)定行車方向的變化方式Table 1 Dynamic lanes and their directions of travel

圖2 典型的道路空間布局Fig.2 Typical intersection layout

圖3 交通控制設(shè)施的安裝方式Fig.3 Installation of traffic control devices

復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理交叉口采用左轉(zhuǎn)在內(nèi)、直行居中、右轉(zhuǎn)在外的進(jìn)口車道功能劃分方式,可以實(shí)施支持左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車保護(hù)通過(guò)和行人同步二次過(guò)街的相位顯示順序[26,27],如圖4所示。根據(jù)相對(duì)進(jìn)口道的機(jī)動(dòng)車相位獲得通行權(quán)的先后順序,將上述相位顯示順序分為直行前置、左轉(zhuǎn)前置和直行左轉(zhuǎn)前置。

圖4 備選的相位顯示順序Fig.4 Phase sequence options

3 規(guī)定行車方向的變化過(guò)程

隨著機(jī)動(dòng)車交通需求時(shí)段的變化,在拉鏈車和可變車道行駛方向標(biāo)志的協(xié)同作用下,潮汐車道和可變導(dǎo)向車道的規(guī)定行車方向?qū)l(fā)生變化,具體分為以下4種情形:

(1)非高峰時(shí)段→高峰時(shí)段之東行重載。

(2)高峰時(shí)段之東行重載→非高峰時(shí)段。

(3)非高峰時(shí)段→高峰時(shí)段之西行重載。

(4)高峰時(shí)段之西行重載→非高峰時(shí)段。

不同情形下,拉鏈車與可變車道行駛方向標(biāo)志的聯(lián)動(dòng)方式如圖5所示。可以借助先進(jìn)的技術(shù)手段跟蹤拉鏈車的行進(jìn)位置和動(dòng)作,自動(dòng)調(diào)整可變車道行駛方向標(biāo)志的圖形顯示。

圖5 拉鏈車與可變車道行駛方向標(biāo)志的聯(lián)動(dòng)方式Fig.5 Cooperation of road zipper and changeable lane-use signs

引起可變車道行駛方向標(biāo)志的圖形顯示變化的交通事件(TEWB-no.和TEEB-no.)包括:

TEWB-1:拉鏈車自東向西行駛至西行＃2可變車道行駛方向標(biāo)志的上游10～20 m處并臨時(shí)停車,停車時(shí)間不少于1個(gè)信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)。

TEWB-2:拉鏈車自東向西行駛至西行＃2可變車道行駛方向標(biāo)志的下方。

TEWB-3:拉鏈車自東向西行駛至西行＃1可變車道行駛方向標(biāo)志的下方。

TEWB-4:拉鏈車自東向西行駛至東行＃1可變車道行駛方向標(biāo)志的下方。

TEWB-5:拉鏈車自東向西行駛至東行＃2可變車道行駛方向標(biāo)志的下方。

TEWB-6:拉鏈車自東向西行駛至東行＃2可變車道行駛方向標(biāo)志的下游10～20 m處并臨時(shí)停車,停車時(shí)間不少于1個(gè)信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)。

TEWB-7:拉鏈車重新啟動(dòng)并繼續(xù)向西行駛。

TEEB-1:拉鏈車自西向東行駛至東行＃2可變車道行駛方向標(biāo)志的上游10～20 m處并臨時(shí)停車,停車時(shí)間不少于1個(gè)信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)。

TEEB-2:拉鏈車自西向東行駛至東行＃2可變車道行駛方向標(biāo)志的下方。

TEEB-3:拉鏈車自西向東行駛至東行＃1可變車道行駛方向標(biāo)志的下方。

TEEB-4:拉鏈車自西向東行駛至西行＃1可變車道行駛方向標(biāo)志的下方。

TEEB-5:拉鏈車自西向東行駛至西行＃2可變車道行駛方向標(biāo)志的下方。

TEEB-6:拉鏈車自西向東行駛至西行＃2可變車道行駛方向標(biāo)志的下游10～20 m處并臨時(shí)停車,停車時(shí)間不少于1個(gè)信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)。

TEEB-7:拉鏈車重新啟動(dòng)并繼續(xù)向東行駛。

由于規(guī)定行車方向的變化過(guò)程需要耗費(fèi)一定的時(shí)間,從效率的角度考慮,由機(jī)動(dòng)車交通需求非高峰時(shí)段向高峰時(shí)段的變化過(guò)程的啟動(dòng)時(shí)刻應(yīng)適度早于高峰時(shí)段的預(yù)計(jì)來(lái)臨時(shí)刻,由機(jī)動(dòng)車交通需求高峰時(shí)段向非高峰時(shí)段的變化過(guò)程的啟動(dòng)時(shí)刻應(yīng)適度晚于高峰時(shí)段的預(yù)計(jì)結(jié)束時(shí)刻。

4 仿真實(shí)驗(yàn)

針對(duì)具有潮汐交通現(xiàn)象的城市干道沿線的典型十字形信號(hào)控制交叉口,分別實(shí)施復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理方法、動(dòng)態(tài)連續(xù)車道管理方法和靜態(tài)車道管理方法,利用VISSIM 6.0建立仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境,在機(jī)動(dòng)車全感應(yīng)式信號(hào)控制條件下,對(duì)比分析機(jī)動(dòng)車交通需求高峰時(shí)段內(nèi)不同車道管理方法對(duì)于交叉口整體性能的影響,驗(yàn)證復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理方法的有效性。

采用機(jī)動(dòng)車全感應(yīng)式信號(hào)控制技術(shù)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的原因有三:其一,動(dòng)態(tài)車道管理方法并未給交叉口的交通控制設(shè)施和信號(hào)控制技術(shù)提出本質(zhì)上的變革要求,常規(guī)的交通控制設(shè)施和信號(hào)控制技術(shù)完全適用于動(dòng)態(tài)車道管理交叉口;其二,機(jī)動(dòng)車全感應(yīng)式信號(hào)控制技術(shù)能夠監(jiān)測(cè)并響應(yīng)機(jī)動(dòng)車交通需求的短時(shí)波動(dòng),獲得較預(yù)設(shè)時(shí)間式信號(hào)控制技術(shù)更優(yōu)的交叉口整體性能;其三,機(jī)動(dòng)車全感應(yīng)式信號(hào)控制技術(shù)有助于消除非高質(zhì)量的信號(hào)配時(shí)方案對(duì)于交叉口整體性能的干擾,避免誤判動(dòng)態(tài)車道管理方法的有效性。

4.1 道路空間條件

采用不同車道管理方法的對(duì)象交叉口在路幅寬度、交通沖突區(qū)規(guī)模、路段車道總數(shù)、進(jìn)出口車道總數(shù)以及其他諸多空間設(shè)計(jì)要素方面具有完全相同的技術(shù)指標(biāo),如圖6所示。各個(gè)進(jìn)口道的展寬段長(zhǎng)度為50 m、展寬漸變段長(zhǎng)度為20 m。干道和相交道路的限制車速為50 km/h。

假定:機(jī)動(dòng)車交通需求高峰時(shí)段,沿干道東行是重載方向,沿干道西行是輕載方向,以灰色導(dǎo)向箭頭暗示仿真實(shí)驗(yàn)中潮汐車道和可變導(dǎo)向車道的規(guī)定行車方向;對(duì)象交叉口各個(gè)進(jìn)口道的車道功能劃分充分考慮了不同流向的機(jī)動(dòng)車交通需求比例。

對(duì)于復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理交叉口和動(dòng)態(tài)連續(xù)車道管理交叉口,干道重載方向共有5條進(jìn)口車道(1條左轉(zhuǎn)專用車道、3條直行專用車道、1條直右合用車道),干道輕載方向共有3條進(jìn)口車道(1條左轉(zhuǎn)專用車道、1條直行專用車道、1條直右合用車道)。

對(duì)于靜態(tài)車道管理交叉口,干道重載和輕載方向的進(jìn)口車道總數(shù)均為4條(1條左轉(zhuǎn)專用車道、2條直行專用車道、1條直右合用車道)。

顯然,無(wú)論采用何種車道管理方法,對(duì)象交叉口的上游路段與進(jìn)口道、進(jìn)口道與出口道、出口道與下游路段均實(shí)現(xiàn)了交通服務(wù)能力匹配。

圖6 對(duì)象交叉口的道路空間布局Fig.6 Test-bed intersection layouts

4.2 交通需求條件

采用隨機(jī)抽樣的方式確定高峰時(shí)段對(duì)象交叉口的機(jī)動(dòng)車交通需求。為了消除標(biāo)準(zhǔn)車輛折算給仿真建模帶來(lái)的不便,將機(jī)動(dòng)車的交通構(gòu)成全部定義為標(biāo)準(zhǔn)車輛,即車輛長(zhǎng)度小于6 m的小型車。

干道雙向承載的機(jī)動(dòng)車交通量總和的抽樣范圍取2600～3200 pcu/h,單位增量為1 pcu/h。機(jī)動(dòng)車交通量方向分布系數(shù)的抽樣范圍取65%～75%,單位增量為0.1%。西進(jìn)口(重載方向)左轉(zhuǎn)比例的抽樣范圍取10%～15%,右轉(zhuǎn)比例的抽樣范圍取3%～6%,單位增量均為0.1%。東進(jìn)口(輕載方向)左轉(zhuǎn)比例的抽樣范圍取20%～25%,右轉(zhuǎn)比例的抽樣范圍取5%～10%,單位增量均為0.1%。

相交道路雙向承載的機(jī)動(dòng)車交通量總和的抽樣范圍取2200～2800 pcu/h,單位增量為1 pcu/h。機(jī)動(dòng)車交通量方向分布系數(shù)的抽樣范圍取40%～60%,單位增量為0.1%。南進(jìn)口和北進(jìn)口的左轉(zhuǎn)比例的抽樣范圍取15%～25%,右轉(zhuǎn)比例的抽樣范圍取4%～8%,單位增量均為0.1%。

機(jī)動(dòng)車交通需求的抽樣結(jié)果如表2所示。組1～組5的交通量總和逐漸增大。

表2 機(jī)動(dòng)車交通需求的抽樣結(jié)果Table 2 Sampling results of vehicular demand

4.3 信號(hào)控制條件

對(duì)象交叉口具有4個(gè)左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車相位、4個(gè)直行機(jī)動(dòng)車相位、4個(gè)行人相位。干道及相交道路均采用直行前置的相位顯示順序,如圖7所示。

圖7 對(duì)象交叉口的相位顯示順序Fig.7 Phase sequence of test-bed intersections

就動(dòng)態(tài)連續(xù)車道管理交叉口而言,鑒于東、西兩側(cè)左轉(zhuǎn)專用車道位置的特殊性,不允許出現(xiàn)同一進(jìn)口的直行與左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車相位的搭接狀態(tài)。

為了實(shí)施機(jī)動(dòng)車全感應(yīng)式信號(hào)控制,在每條進(jìn)口車道(含動(dòng)態(tài)車道)的停止線上游40 m處布設(shè)一組交通流數(shù)據(jù)檢測(cè)器,自所屬機(jī)動(dòng)車相位的最小綠燈時(shí)間結(jié)束時(shí)刻至綠燈時(shí)間結(jié)束時(shí)刻,采用車道獨(dú)立檢測(cè)方式采集車頭時(shí)距數(shù)據(jù)[28]。

滿足下列條件之一時(shí),前置的直行相位獨(dú)立切斷綠燈:①該相位達(dá)到最小綠燈時(shí)間且它的所有檢測(cè)器采集的車頭時(shí)距先后大于車頭時(shí)距閾值;②該相位達(dá)到最大綠燈時(shí)間。前置直行相位的綠燈結(jié)束后,通行權(quán)傳遞至與其沖突的后置左轉(zhuǎn)相位。由于不允許出現(xiàn)相位搭接狀態(tài),動(dòng)態(tài)連續(xù)車道管理交叉口的兩個(gè)前置直行相位必須同時(shí)切斷綠燈,見下文。

滿足下列條件之一時(shí),后置的兩個(gè)左轉(zhuǎn)相位同時(shí)切斷綠燈:①兩個(gè)相位均達(dá)到最小綠燈時(shí)間且它們的所有檢測(cè)器采集的車頭時(shí)距先后大于車頭時(shí)距閾值;②任意相位達(dá)到最大綠燈時(shí)間。后置左轉(zhuǎn)相位的綠燈結(jié)束后,通行權(quán)傳遞至相交道路的前置直行相位及其并發(fā)的行人相位。

機(jī)動(dòng)車全感應(yīng)式信號(hào)控制過(guò)程中,行人相位的綠燈時(shí)間保持不變,其數(shù)值主要取決于并發(fā)機(jī)動(dòng)車相位的最小綠燈時(shí)間[29,30]。

其他信號(hào)配時(shí)參數(shù)如下:直行、左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車相位的黃燈時(shí)間取3 s,紅燈清空時(shí)間取2 s,最小綠燈時(shí)間分別取15、10 s,最大綠燈時(shí)間取60 s;交通流數(shù)據(jù)檢測(cè)器的車頭時(shí)距閾值取3 s。對(duì)于采用不同車道管理方法的對(duì)象交叉口,互為沖突的機(jī)動(dòng)車相位與行人相位的綠燈間隔時(shí)間保持不變,由于篇幅所限,不再贅述其取值。

4.4 仿真模型參數(shù)

自由流狀態(tài)下,機(jī)動(dòng)車的最小和最大期望速度分別為48、58 km/h。

Wiedemann 74跟馳模型中,機(jī)動(dòng)車的最小前視和后視距離均為30 m,最大前視和后視距離均為100 m,平均停車間距為1.5 m,期望安全距離的附加部分為2.5 m,期望安全距離的倍數(shù)部分為3.5 m。車道變換模型中,車輛消失前的等待時(shí)間為45 s。其他駕駛行為參數(shù)均采用默認(rèn)值。

針對(duì)每個(gè)對(duì)象交叉口,在每種交通需求條件下進(jìn)行1組仿真實(shí)驗(yàn),每組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行7次仿真運(yùn)行,每次仿真運(yùn)行選取1個(gè)專用隨機(jī)數(shù)。單次仿真運(yùn)行的總時(shí)間為4500 s,數(shù)據(jù)采集時(shí)段為900～4500 s。

4.5 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果

每組仿真實(shí)驗(yàn)得到的評(píng)價(jià)指標(biāo)值等于該組實(shí)驗(yàn)7次仿真運(yùn)行輸出的評(píng)價(jià)指標(biāo)值的算術(shù)平均。

3種對(duì)象交叉口的車均延誤如圖8所示。在所有的機(jī)動(dòng)車交通需求條件下,復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理交叉口的車均延誤始終低于其他交叉口,機(jī)動(dòng)車交通量總和越大,復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理交叉口在車均延誤方面的性能優(yōu)勢(shì)越明顯;隨著機(jī)動(dòng)車交通量總和的增加,復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理交叉口的車均延誤增幅平緩,其他交叉口的車均延誤增幅則較為劇烈。由此可見,機(jī)動(dòng)車交通需求高峰時(shí)段,與動(dòng)態(tài)連續(xù)車道管理方法和靜態(tài)車道管理方法相比,復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理方法能夠改善交叉口的整體性能,特別是當(dāng)交叉口處于臨近飽和狀態(tài)或過(guò)飽和狀態(tài)時(shí)。

圖8 對(duì)象交叉口的車均延誤Fig.8 Average vehicle delays of test-bed intersections

3種對(duì)象交叉口的干道相對(duì)進(jìn)口道的直行和右轉(zhuǎn)平均排隊(duì)長(zhǎng)度比值如圖9所示(以輕載方向進(jìn)口道的平均排隊(duì)長(zhǎng)度為基準(zhǔn)值)。在幾乎所有的機(jī)動(dòng)車交通需求條件下,與其他交叉口相比,復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理交叉口的平均排隊(duì)長(zhǎng)度比值始終更加接近于1.0;隨著機(jī)動(dòng)車交通量總和的增加,復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理交叉口的平均排隊(duì)長(zhǎng)度比值小幅變化,其他交叉口的平均排隊(duì)長(zhǎng)度比值則會(huì)出現(xiàn)大幅變化。由此可見,機(jī)動(dòng)車交通需求高峰時(shí)段,與動(dòng)態(tài)連續(xù)車道管理方法和靜態(tài)車道管理方法相比,復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理方法能夠更加均衡地利用干道雙向的道路空間,特別是當(dāng)交叉口處于臨近飽和狀態(tài)或過(guò)飽和狀態(tài)時(shí)。

圖9 干道相對(duì)進(jìn)口道的直行和右轉(zhuǎn)平均排隊(duì)長(zhǎng)度比值Fig.9 Ratio of average through/right-turn queue lengths on opposing arterial approaches

5 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理方法具備良好的可實(shí)施性和廣闊的應(yīng)用前景。它遵循傳統(tǒng)的交叉口渠化原則,將潮汐車道、可變導(dǎo)向車道和常規(guī)車道組合設(shè)置于具有潮汐交通現(xiàn)象的城市干道沿線的信號(hào)控制交叉口,支持常規(guī)的交通控制設(shè)施和信號(hào)控制技術(shù),在拉鏈車和可變車道行駛方向標(biāo)志的協(xié)同作用下,根據(jù)交通事件自動(dòng)調(diào)整潮汐車道和可變導(dǎo)向車道的規(guī)定行車方向。機(jī)動(dòng)車交通需求高峰時(shí)段的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,與動(dòng)態(tài)連續(xù)車道管理方法和靜態(tài)車道管理方法相比,復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理方法能夠改善交叉口的整體性能,更加均衡地利用干道雙向的道路空間,這種性能優(yōu)勢(shì)隨著交叉口機(jī)動(dòng)車交通負(fù)荷的提高而愈發(fā)顯著。本團(tuán)隊(duì)的后續(xù)研究工作包括:首先,從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)拉鏈車行進(jìn)位置和動(dòng)作的實(shí)時(shí)跟蹤以及可變車道行駛方向標(biāo)志的圖形顯示的自動(dòng)調(diào)整;其次,與智能交通企業(yè)和交警部門合作,試點(diǎn)實(shí)施復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理方法;最后,利用VISSIM構(gòu)建典型干道系統(tǒng)的仿真測(cè)試環(huán)境,針對(duì)復(fù)合動(dòng)態(tài)車道管理方法對(duì)于干道系統(tǒng)整體性能的影響進(jìn)行全面且深入的仿真測(cè)試和分析。

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