基于延誤的哈爾濱平面信號(hào)交叉口服務(wù)水平評(píng)估

那娜 謝春麗

摘要：

城市道路網(wǎng)由信號(hào)交叉口連接，平面信號(hào)交叉口在城市交通中起著重要作用，信號(hào)交叉口的服務(wù)水平直接影響著城市道路服務(wù)水平和通行能力。本文根據(jù)《美國(guó)道路通行能力手冊(cè)》中以延誤作為信號(hào)交叉口服務(wù)水平評(píng)價(jià)的單一目標(biāo)，采集并分析了哈爾濱市多個(gè)典型城市十字型、丁字型平面信號(hào)交叉口的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)考察分析信號(hào)交叉口的交通現(xiàn)狀，給出確定交叉口延誤的方法，并用“點(diǎn)樣本法”對(duì)其進(jìn)行延誤計(jì)算。經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，給出了哈爾濱市典型平面信號(hào)交叉口服務(wù)水平的評(píng)估結(jié)果，為哈爾濱市的城市規(guī)劃和交通管理提供參考。

關(guān)鍵詞：

平面信號(hào)交叉口；延誤；服務(wù)水平；點(diǎn)樣本法

中圖分類號(hào)：U 491.23文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-005X（2018）01-0075-05

Abstract：

The urban signalized intersections are important part of urban road，which play important role in the connecting road.Its level of service（LOS）impacts the traffic capability and road service of the whole city.In this paper，according to the United States road traffic capacity manual，the delay is used as a single target to evaluate signal intersection service level.The relevant data of typical cross and Tjunction urban signalized intersections are collected and analyzed.Through the investigation and analysis of the traffic situation of signal intersection，the method of confirming the intersection delay is given，and the dot sample method is applied to calculate the delay.Through the analysis of measured data，evaluate LOS of urban signalized intersections in Harbin，so as to provide reference for urban planning and traffic management.

Keywords：

Plane signalized intersections；delay；LOS；dot sample

0引言

最近幾年哈爾濱市經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人們對(duì)交通的服務(wù)水平要求愈來(lái)愈高。對(duì)城市道路科學(xué)的進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)和管理需要不斷加強(qiáng)，這樣才能提高城市道路交叉口的服務(wù)水平和通行能力[1]。信號(hào)交叉口的服務(wù)水平直接影響著城市道路服務(wù)水平和通行能力，對(duì)提高城市路網(wǎng)的建設(shè)和規(guī)劃中交叉口的服務(wù)水平尤為重要[2]。

本文通過(guò)選取服務(wù)水平評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)哈爾濱市多個(gè)典型平面信號(hào)交叉口的交通數(shù)據(jù)調(diào)查，掌握哈爾濱市各區(qū)典型信號(hào)交叉口的交通情況，計(jì)算分析延誤，對(duì)哈爾濱市典型平面信號(hào)交叉口的服務(wù)水平進(jìn)行評(píng)估，給出提高服務(wù)水平的對(duì)策[3]，為進(jìn)一步評(píng)價(jià)哈爾濱市城市道路網(wǎng)的運(yùn)行效率和服務(wù)水平提供參考。

1數(shù)據(jù)的采集與整理

城市平面信號(hào)交叉口的服務(wù)水平取決于城市道路中多種因素的影響，這些因素之間又都相互制約，相互聯(lián)系[4]。評(píng)價(jià)交叉口服務(wù)水平的評(píng)價(jià)指標(biāo)有很多，通常有延誤、交通量、飽和度、紅燈阻車長(zhǎng)度、速度比、交叉口進(jìn)口道類型、信號(hào)控制條件、綠信比、停車次數(shù)等[5]，本文根據(jù)哈爾濱市交通情況，并參考美國(guó)《道路通行能力手冊(cè)》，選取延誤作為交叉口服務(wù)水平評(píng)價(jià)的指標(biāo)，并且采用小組車流量數(shù)據(jù)調(diào)研的方法，對(duì)延誤數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析[6]，進(jìn)而分析交叉口服務(wù)水平等級(jí)。

本文根據(jù)哈爾濱市交通情況，結(jié)合不同設(shè)施服務(wù)水平的衡量標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)價(jià)指標(biāo)見(jiàn)表1，在此基礎(chǔ)上，參照我國(guó)的城市道路運(yùn)行評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2，選取延誤作為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行哈爾濱市平面信號(hào)交叉口的服務(wù)水平評(píng)估。

1.1點(diǎn)樣本法

點(diǎn)樣本法是經(jīng)過(guò)在道路現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)獲得交叉口延誤數(shù)據(jù)的最基本方法之一，通過(guò)持續(xù)時(shí)段間隔內(nèi)停靠在交叉口入口處的車輛數(shù)，而后獲得車輛在交叉口進(jìn)口引道的停車時(shí)間[7]。具體調(diào)查步驟如下：

（1）人員和設(shè)備：每個(gè)交叉口入口引道需要6名觀測(cè)員，1名觀測(cè)秒表、報(bào)時(shí)，并記錄數(shù)據(jù)。5名觀測(cè)員分別統(tǒng)計(jì)車輛數(shù)。觀測(cè)時(shí)只需配備秒表即可。

（2）樣本容量：為了確保延誤數(shù)據(jù)調(diào)查精度，在點(diǎn)樣本法調(diào)查交叉口延誤時(shí)必需有充足的樣本數(shù)。在計(jì)算停駛車輛百分率的時(shí)候，最小樣本數(shù)的確定應(yīng)當(dāng)通過(guò)概率統(tǒng)計(jì)中的二項(xiàng)分布計(jì)算獲得[8]。

（3）觀測(cè)方式：通過(guò)觀測(cè)交叉口進(jìn)口引道上的停車的車輛數(shù)，需要在連續(xù)的時(shí)間內(nèi)，每一段固定時(shí)間記一次數(shù)的方式（此次調(diào)查采用每15s為時(shí)間間隔，記錄一次車輛數(shù)），繼而通過(guò)計(jì)算獲得車輛在交叉口進(jìn)口引道上的排隊(duì)時(shí)間[9]。

（4）延誤調(diào)查結(jié)果分析：延誤調(diào)查結(jié)果通常采用下述指標(biāo)來(lái)描述：

1.2數(shù)據(jù)整理

對(duì)哈爾濱市平面信號(hào)交叉口服務(wù)水平的研究必須在大量典型調(diào)查數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行，要選擇理想的交叉口，調(diào)查的平面信號(hào)交叉口應(yīng)盡可能具有代表性、典型性。

本研究選取黑龍江省哈爾濱市市區(qū)中18個(gè)信號(hào)交叉口作為研究對(duì)象，這些信號(hào)交叉口分布于哈爾濱市6個(gè)行政區(qū)（道里區(qū)、南崗區(qū)、道外區(qū)、香坊區(qū)、松北區(qū)以及平房區(qū)）內(nèi)，信號(hào)交叉口類型分為平面“十字型”交叉口和平面“丁字型”交叉口。

其中，道里區(qū)選擇新陽(yáng)路與通達(dá)街十字交叉口，哈藥路與建國(guó)街十字交叉口，田地街與地段街十字交叉口，群力第一大道與上江街十字交叉口，哈藥路與民安街丁字交叉口，上海街與友誼路丁字交叉口。

南崗區(qū)選擇果戈里大街與河溝街十字交叉口，測(cè)繪路與保健路丁字交叉口。

道外區(qū)選擇先鋒路與東化工路丁字交叉口，先鋒路與宏偉路十字交叉口，景陽(yáng)街與南馬路十字交叉口。

香坊區(qū)選擇嵩山路與珠江路十字交叉口，哈平路與保健副路丁字交叉口，和平路與民生路十字交叉口，嵩山路與漢水路十字交叉口。

松北區(qū)選擇世茂大道與宏源街十字交叉口，中源大道與祥安大街十字交叉口。平房區(qū)選擇保國(guó)大街與友協(xié)大街丁字交叉口。

交通調(diào)查時(shí)間選擇考慮到普遍性，選擇在2017年的春季非高峰時(shí)段和高峰時(shí)段，避開冬季冰雪路面，地鐵修建，寒暑假等特殊時(shí)期。

其中道里區(qū)上海街與友誼路丁字交叉口如圖1所示。

在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，在選定的地點(diǎn)和時(shí)間內(nèi)，按照規(guī)定的時(shí)間觀測(cè)通過(guò)交叉口各入口車道的車輛數(shù)，數(shù)據(jù)采用excel進(jìn)行整理、分析、匯總，計(jì)算出交叉口高峰時(shí)每小時(shí)交通量。見(jiàn)表3。

連續(xù)記錄滿足樣本容量要求時(shí)間內(nèi)交叉口各入口車輛數(shù)，填入統(tǒng)一設(shè)計(jì)的調(diào)查記錄表中。其中，上海街與友誼路丁字交叉口非高峰時(shí)段和高峰時(shí)段延誤記錄數(shù)據(jù)見(jiàn)表4和表5（由于篇幅所限，只給出三組數(shù)據(jù)）。

1.3數(shù)據(jù)計(jì)算

調(diào)查哈爾濱市各個(gè)區(qū)域內(nèi)的延誤數(shù)據(jù)，代入公式（1）、（2）、（3）、（4）計(jì)算整理，可以得到交叉口研究調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果，道里區(qū)數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。

2交叉口服務(wù)水平評(píng)估

2.1交叉口服務(wù)水平評(píng)價(jià)

服務(wù)水平是衡量城市道路或者交叉口服務(wù)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，道路給駕駛員和乘客提供的駕駛體驗(yàn)是否舒適、安全，車輛運(yùn)行速度的快慢、是否可以自由駕駛等都決定了服務(wù)水平的等級(jí)[10]。

根據(jù)表2，得到哈爾濱市部分典型平面信號(hào)交叉口的服務(wù)等級(jí)[11]，見(jiàn)表7。

運(yùn)用點(diǎn)樣本法，調(diào)查哈爾濱市18個(gè)典型平面信號(hào)交叉口，經(jīng)過(guò)計(jì)算能夠直接得到哈爾濱市典型信號(hào)交叉口的服務(wù)等級(jí)。圖2為哈爾濱市典型平面信號(hào)交叉口服務(wù)水平。

2.2評(píng)價(jià)結(jié)果分析

在調(diào)查哈爾濱市18個(gè)平面信號(hào)交叉口（62個(gè)交叉口進(jìn)口）樣本內(nèi)，24個(gè)交叉口進(jìn)口的服務(wù)水平處于評(píng)價(jià)等級(jí)一級(jí)（每輛車的高峰延誤時(shí)間<30 s，非高峰延誤時(shí)間<30 s范圍內(nèi)，占樣本容量的38.7%），具體表現(xiàn)為：交叉口服務(wù)等級(jí)高，能夠滿足駕駛員及乘客的需求[12]。車流處于穩(wěn)定流，駕駛自由度基本不受其他車輛的影響，駕駛的舒適性和安全性較高。從數(shù)據(jù)中可以得出，南崗區(qū)在一級(jí)所占的比例最高，香坊區(qū)其次。

在調(diào)查樣本內(nèi)，有27個(gè)交叉口進(jìn)口的服務(wù)水平屬于評(píng)價(jià)等級(jí)介于一級(jí)、二級(jí)之間（高峰時(shí)車輛延誤時(shí)間在30～360 s之間，非高峰時(shí)車輛延誤時(shí)間<30 s，占樣本容量的43.5%），各行政區(qū)域的典型平面信號(hào)交叉口服務(wù)水平都主要集中在這個(gè)等級(jí)。具體表現(xiàn)為：該類交叉口非高峰時(shí)段車流穩(wěn)定，但在高峰時(shí)段會(huì)出現(xiàn)較大的車流[13]，駕駛員的駕駛自由度受到制約，駕駛的舒適性和安全性受到影響。這類交叉口需要進(jìn)行必要的優(yōu)化改造和治理，來(lái)提高服務(wù)等級(jí)。從數(shù)據(jù)中看出在此等級(jí)內(nèi)道里區(qū)所占的比例最高，可以看出道里區(qū)雖然車流量較大，但是交通措施齊全、完善，信號(hào)交叉口服務(wù)水平較高。

哈爾濱市11個(gè)交叉口進(jìn)口的服務(wù)水平處于二級(jí)（高峰時(shí)車輛延誤時(shí)間在大于360 s，非高峰時(shí)車輛延誤時(shí)間大于180 s，占樣本容量的17.8%）。具體表現(xiàn)為：車流密度高，車流運(yùn)行較穩(wěn)定，車速和駕駛的自由度受到嚴(yán)格的限制。駕駛員一般感到缺乏舒適性和方便性。其中道外區(qū)、香坊區(qū)比例偏高，道外區(qū)和部分香坊區(qū)屬于老城區(qū)，居民密度高，街道老舊，必須對(duì)這些進(jìn)口進(jìn)行優(yōu)化改造和治理，從而提高交叉口的通行能力和服務(wù)水平。

2.3提高服務(wù)水平的對(duì)策

城市中汽車數(shù)量的快速增長(zhǎng)，給交通帶來(lái)巨大壓力，城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)并不能徹底解決城市交通問(wèn)題，只有加強(qiáng)優(yōu)化交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、交通規(guī)劃、交通管理、智能交通、公共交通系統(tǒng)等方面，才可能提高城市交通服務(wù)水平。

發(fā)展快速公共交通。設(shè)立公交車專用車道，增加公共交通的快捷性、便利性，提高乘用公共交通人數(shù)，以達(dá)到減少私家車數(shù)量。哈爾濱地鐵二、三、四、五、六號(hào)線建成后，地面和地下公共交通系統(tǒng)將得到全面改善，公共交通的主導(dǎo)地位將最終確立，因此發(fā)展快速公共交通，成為降低交通壓力的有效措施。

3結(jié)論

本文選取了哈爾濱市不同行政區(qū)的18個(gè)平面信號(hào)交叉口（62個(gè)交叉口進(jìn)口），對(duì)其不同時(shí)段的車流量進(jìn)行了調(diào)查和分析，采用延誤作為服務(wù)水平的評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)分析計(jì)算，得到如下結(jié)論：

（1）24個(gè)交叉口進(jìn)口的服務(wù)水平處于一級(jí)，南崗區(qū)在一級(jí)所占的比例最高，香坊區(qū)其次。

（2）27個(gè)交叉口進(jìn)口的服務(wù)水平介于一級(jí)、二級(jí)之間，道里區(qū)的交叉口在此區(qū)段占比最高。

（3）11個(gè)交叉口進(jìn)口的服務(wù)水平處于二級(jí)，道外區(qū)、香坊區(qū)比例偏高。

（4）根據(jù)哈爾濱交通現(xiàn)狀分析，發(fā)展快速公共交通可提高哈爾濱市交通服務(wù)水平。

【參考文獻(xiàn)】

[1]房化成，李楓.平面交叉口延誤分析與服務(wù)水平評(píng)估[J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，2009，51（1）：87-89.

[2]陳寬民，嚴(yán)寶杰.道路通行能力分析（2版）[M].北京：人民交通出版社，2011.

[3]美國(guó)交通工程學(xué)會(huì).道路通行能力手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，1985.

[4]王建軍，嚴(yán)寶杰.交通調(diào)查與分析[M].北京：人民交通出版社，2004.

[5]Xu T，Wei H，Ioannides A M.Modeling capacity reliability of minor roads atgrade unsignalized intersections for potential performance evaluation[J].Transportation Planning and Technology，2008，31（4）：417-433.

[6]邵春福，魏麗英，賈斌.交通流理論[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

[7]Mine H，Kawai H.Mathematics for reliability analysis[M].Tokyo：Asakura shoten，1982.

[8]耿彥斌，李海峰，柴大勝.基于TransModeler的城市快速交通設(shè)計(jì)方案的微觀仿真評(píng)價(jià)[J].道路交通與安全，2009，9（1）：27-31.

[9]Bell M G H.Measuring network reliability：A game theoretic approach[J].Journal of Advanced Transportation，1999，8（7）：135-146.

[10]任福田，劉小明，榮建，等.交通工程學(xué)[M].北京：人民交通出版社，2003.

[11]楊露萍.混合交通條件下信號(hào)交叉口服務(wù)水平研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2007.

[12]Robins A.Sequential learning in neural networks：A review and a discussion of pseudorehearsal based methods[J].Intelligent Data Analysis，2004，8（3）：301-323.

[13]田晨.城市信號(hào)交叉口延誤隨機(jī)性研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2009.