城市畸形交叉口信號優(yōu)化設(shè)計

王秉通 周倩虹

摘 要：城市畸形交叉口是一類特殊的城市平面交叉口，與十字交叉口相比，畸形交叉口具備道路交通沖突點較多、交通安全隱患問題突出、交通組織管理較為困難等特點，本文以唐山市衛(wèi)國路與建華西道交叉口為例，對此畸形交叉口信號配時方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，并使用交通仿真軟件VISSIM對優(yōu)化方案進(jìn)行仿真及評價。仿真發(fā)現(xiàn)，對畸形交叉口信號配時進(jìn)行優(yōu)化，可以減少排隊長度及停車延誤，改善交通運行狀況，提高交叉口的交通通行能力。

關(guān)鍵詞：畸形交叉口；信號配時優(yōu)化；排隊長度；停車延誤

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.094

1 引言

多年來，唐山市在道路規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)過程中沒有進(jìn)行交通工程設(shè)計，造成道路建設(shè)工作多年來無科學(xué)計劃、發(fā)展緩慢。唐山市中心區(qū)道路橫斷面都是一塊板和三塊板。一塊板道路上，大量機(jī)動車與非機(jī)動車在同一平面上行駛，車速不同，但互相干擾。在三塊板道路上，許多單位的大門口、居民區(qū)的出入口都設(shè)在道路兩側(cè)，綠化分隔帶上的開口越來越多，許多車輛“左進(jìn)左出”，降低了機(jī)動車道車輛的通行速度。

唐山市衛(wèi)國北路是雙向八車道，建華道是雙向六車道。沿衛(wèi)國路與建華道向南行駛的機(jī)動車，行至兩路交匯處時需按行駛方向，分別并入兩條直行車道、兩條左轉(zhuǎn)車道和一條右轉(zhuǎn)車道。尤其是在早晚高峰時段，兩條道路車流量大增，車輛在并道穿插中經(jīng)常會出現(xiàn)交集，道路交通情況非常復(fù)雜，也是事故多發(fā)點，基本上都是車輛并道引發(fā)的刮蹭事故。在這些三角地帶發(fā)生的小事故，經(jīng)常會讓道路交通情況變得更加復(fù)雜，甚至出現(xiàn)擁堵。不規(guī)則交叉口是城市交通的瓶頸，合理的渠化設(shè)計是提高不規(guī)則交叉口通行能力的重要途徑，但國內(nèi)對不規(guī)則交叉口渠化的研究較少，且缺乏系統(tǒng)性。目前，國內(nèi)外有許多交通工程學(xué)者都已從不同的研究角度分析了城市各種類型交叉口的通行能力，并針對不同類型的交叉口提出了相應(yīng)的交通能力模型[1-5]。

2 交叉口現(xiàn)狀綜述及問題診斷

衛(wèi)國路與建華西道交叉口為Y形交叉口，北新道與衛(wèi)國路為十字交叉口，均為信號交叉口，且交叉口之間的距離較近。其中，北新西道為城市主干路，三塊板，雙向8車道；衛(wèi)國路為城市主干路，一塊板，雙向6車道。

沿衛(wèi)國路與建華道向南行駛的機(jī)動車，行至兩路交匯處時需按行駛方向，分別并入兩條直行車道、兩條左轉(zhuǎn)車道和一條右轉(zhuǎn)車道，之后進(jìn)入衛(wèi)國路與北新西道的十字型交叉口，路況比較復(fù)雜。尤其是在早晚高峰時段，兩條道路車流量大增，車輛在并道穿插中經(jīng)常會出現(xiàn)交集，道路交通情況非常復(fù)雜，也是事故多發(fā)點，基本上都是車輛并道引發(fā)的刮蹭事故。

建華西道與衛(wèi)國路交叉口位于唐山市中心地段，南北貫通衛(wèi)國北路，東面相連建華西道，是一個典型的“Y”型不規(guī)則交叉口。同時，此交叉口南面與一大型“十”型交叉口相連接，為市內(nèi)重要道路的連接點，一系列的地理環(huán)境使之整體屬于非常復(fù)雜的交通要塞，尤其是早晚高峰時間段內(nèi)，車輛的大量擁堵、阻塞現(xiàn)象頻頻發(fā)生，對于此路段信號配時的改造已迫在眉睫。“十”型交叉口南通唐山城市中心，西面有分布大型飲食娛樂購物中心，因此，極易吸引大量的人流車流，交通量極大，交通組成復(fù)雜，安全隱患嚴(yán)重，由于此二交叉口緊密相連，導(dǎo)致相互之間的影響非常明顯突出。在這三角地帶發(fā)生的小事故，經(jīng)常會讓道路交通情況變得更加復(fù)雜，甚至出現(xiàn)擁堵。

3 方案設(shè)計

3.1 設(shè)計思路

交叉口交通組織方案制定的具體思路是，首先對交叉口進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查，掌握大量有關(guān)該交叉口的基礎(chǔ)資料和信息，并對交叉口的幾何現(xiàn)狀、交通運行效果進(jìn)行分析，根據(jù)交叉口現(xiàn)有幾何條件，相交道路等級和功能的分工，以及交通流運行情況，交通流分布情況等，以交通安全、暢通等為目標(biāo)，制定出能夠?qū)嚵鬟\動狀態(tài)產(chǎn)生控制作用的、由多種多樣的交通管理措施組成的實施方案[6-8]。

3.2 設(shè)計方案

根據(jù)該交叉口現(xiàn)狀及存在的主要問題，考慮采用交通渠化、信號控制、改變交叉口形式等方法主要對Y形交叉口及兩交叉口間路段進(jìn)行改造，初步提出以下幾種優(yōu)化方案。

方案一：對衛(wèi)國路—建華西道交叉口和北新道—衛(wèi)國路信號配時同時進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

方案二：將Y形交叉口設(shè)計優(yōu)化為T形交叉口，同時進(jìn)行信號配時優(yōu)化設(shè)計。

方案三：將Y形交叉口設(shè)計優(yōu)化為T形交叉口，對兩個交叉口同時進(jìn)行信號配時優(yōu)化設(shè)計。

4 仿真實驗

4.1 實驗方案

根據(jù)分別對衛(wèi)國北路與建華西道的交通量調(diào)查，利用Synchro軟件分別得到優(yōu)化后交叉口最優(yōu)的信號配時方案，并運用Vissim軟件對其仿真，然后將仿真模擬數(shù)據(jù)與現(xiàn)狀交叉口的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析[9-11]。

4.2 實驗結(jié)果

根據(jù)仿真實驗數(shù)據(jù)，得到交叉口現(xiàn)狀及優(yōu)化后的交通狀態(tài)評價指標(biāo)如下圖所示。

從實驗結(jié)果可以看出：

（1）由于在兩個交叉口的交通流量上主要線路為南北路線，因此，通過對方案一、方案二以及方案三關(guān)于排隊長度的比較，可以清晰地發(fā)現(xiàn)方案一的排隊長度優(yōu)于方案二和方案三，方案三在北進(jìn)口又優(yōu)于方案二，綜合比較下來，在排隊長度方面，方案一優(yōu)于方案三，方案三優(yōu)于方案二。

（2）由于在兩個交叉口的交通流量上主要線路為南北路線，因此，通過對方案一、方案二以及方案三關(guān)于排隊長度的比較，可以清晰地發(fā)現(xiàn)對于南進(jìn)口，方案一優(yōu)于方案二與方案三，對于北進(jìn)口，方案三優(yōu)于方案二與方案一，綜合比較下來，在停車延誤方面，方案三較為合適。

（3）經(jīng)過比較，可以發(fā)現(xiàn)方案二與方案三的改造均不如方案一合適，尤其是在平均排隊方面，方案二、三的排隊長度遠(yuǎn)高于方案一的排隊長度。在停車延誤時間方面，雖然方案三較優(yōu)于方案二且與方案一的結(jié)果最為接近，甚至在個別道口其延誤時間少于方案一，但是，改造的結(jié)果應(yīng)是盡可能服務(wù)于多數(shù)的道路，而非少數(shù)。綜合來看，方案一的結(jié)果應(yīng)是最為符合此交叉口的。

5 結(jié)論

本文以唐山市建國路—建華西道—北新道交叉口為例，對其信號配時進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，并利用交通仿真軟件VISSIM進(jìn)行了仿真及評價，結(jié)果顯示：對城市畸形交叉口信號配時進(jìn)行優(yōu)化，可以明顯改善交叉口排隊長度及停車延誤，提高交叉口的通行能力。

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