新型非常規(guī)U型轉(zhuǎn)彎交叉口的運(yùn)行效率研究

潘兵宏，單慧敏，任 卉，胡 煒

1) 長安大學(xué)公路學(xué)院，陜西西安 710064；2)長安大學(xué)特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室，陜西西安 710064

平面交叉口(以下簡稱交叉口)左轉(zhuǎn)車輛的存在會大幅增加交叉口的擁堵，為更好地解決交叉口直接左轉(zhuǎn)車輛帶來的沖突問題，研究人員提出了各種措施．彭飛等[1]通過考慮延誤和排隊(duì)等因素建立交叉口信號配時(shí)優(yōu)化模型． SHAIK等[2]建立左轉(zhuǎn)車道仿真模型，給出單左轉(zhuǎn)車道和雙左轉(zhuǎn)車道的適用條件．張野等[3]提出在交叉口的出口道設(shè)置左轉(zhuǎn)專用可變車道的交通組織方法．KOEPKE等[4-6]分別提出U型、扇形、菱形及左轉(zhuǎn)漂移等新型交叉口設(shè)計(jì)．其中，交通組織優(yōu)化仍然是解決該問題的重要途徑．為消除左轉(zhuǎn)對交叉口處的不利影響，研究人員設(shè)計(jì)了各類左轉(zhuǎn)方式．利用左轉(zhuǎn)目標(biāo)道路的中央分隔帶開口和相鄰交叉口，通過右轉(zhuǎn)加掉頭的方式來實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)也是常用的交叉口左轉(zhuǎn)組織措施，此方式被稱為U型轉(zhuǎn)彎．U型轉(zhuǎn)彎可顯著減少交叉口沖突以及車輛的平均延誤，提高交叉口的通行能力[7]．但常規(guī)利用中央分隔帶的U型轉(zhuǎn)彎要求中央分隔帶具有足夠的寬度(典型的利用中分帶U型轉(zhuǎn)彎交叉口，如密歇根U型轉(zhuǎn)彎，寬度一般要超過18 m[8])，以滿足左轉(zhuǎn)車輛掉頭要求，這限制了該方法的應(yīng)用．對于中央分隔帶非常狹窄的道路，很難設(shè)計(jì)成常規(guī)U型轉(zhuǎn)彎來實(shí)現(xiàn)車輛左轉(zhuǎn)．此外，在有大量左轉(zhuǎn)交通且中央分隔帶較窄的地方，若要設(shè)計(jì)成常規(guī)U型轉(zhuǎn)彎，需考慮小型車和大型車轉(zhuǎn)彎對行駛車輛的影響．本研究提出一種新型非常規(guī)U型轉(zhuǎn)彎(new unconventional U-turn intersection， NUUT)設(shè)計(jì)，即分車道分車型的雙灣U型轉(zhuǎn)彎交叉口，以放寬對道路中央分隔帶寬度的要求．

1 NUUT幾何結(jié)構(gòu)分析

NUUT的幾何結(jié)構(gòu)如圖1，本研究考慮NUUT的應(yīng)用環(huán)境為城市道路．從安全行車和保障效率兩方面考慮，路段中用于掉頭的中央分隔帶開口前，必須設(shè)置專用左轉(zhuǎn)車道．在常規(guī)U型轉(zhuǎn)彎交叉口的基礎(chǔ)上，對主干路上游路段局部拓展出兩條專用掉頭車道(內(nèi)側(cè)為小型車，外側(cè)為大型車)，避免大小車型轉(zhuǎn)彎時(shí)的沖突，有利大型車轉(zhuǎn)彎．同時(shí)采用逐級漸變的方式，達(dá)到減少車道浪費(fèi)，避免排隊(duì)長度過長的目的．大車在靠近中央分隔帶的第2條車道轉(zhuǎn)至對向車道，可更好的滿足U型轉(zhuǎn)彎車輛所需要的轉(zhuǎn)彎半徑，減少大型車掉頭對同向直行車造成的延誤．盡管NUUT仍對中央分隔帶寬度有要求，但比常規(guī)的U型轉(zhuǎn)彎設(shè)計(jì)要求要窄得多．

圖1 新型非常規(guī)U型交叉口(NUUT)示意圖Fig.1 New unconventional U-turn diagram for intersection

本研究擬針對不同交通情況下， NUUT的延誤、停車次數(shù)和排隊(duì)長度3個(gè)指標(biāo)，分析車輛左轉(zhuǎn)對交叉口的影響，評估NUUT的運(yùn)行效率．

NUUT適用于常規(guī)交叉口，評估時(shí)預(yù)設(shè)條件為：① 該交叉口禁左，且至下游信控交叉口的距離滿足長度要求，可在路段中間設(shè)置開口，既能保證交織完成，也能保證信控交叉口正常運(yùn)行；② 交叉口與上、下游的鄰近信控交叉口之間無其他出入口接入．《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ37—2012)[9]規(guī)定主干路的設(shè)計(jì)速度為40～60 km/h，次干路的設(shè)計(jì)速度為30～50 km/h，交叉口內(nèi)的右轉(zhuǎn)彎設(shè)計(jì)速度宜為路段的0.5～0.7倍，車道寬度均取3.5 m，主干路至少為雙向6車道，次干路取雙向4車道．

2 NUUT模型建立

2.1 交通變量

NUUT主要交通變量如圖2．其中，i=1, 2, 3, 4， 分別為東南西北4個(gè)進(jìn)口方向；o為車輛在交叉口處目標(biāo)行駛方向，o=1, 2, 3, 4, 5， 分別為左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)、在U型轉(zhuǎn)彎處轉(zhuǎn)彎以及U型轉(zhuǎn)彎處的交織車輛；a為進(jìn)入交叉口處車道的編號，從最內(nèi)側(cè)算起；nia為某一方向進(jìn)口道車道數(shù)；e為交叉口出口處車道的編號；nie在某一方向出口道車道數(shù)；N為目標(biāo)路段車道數(shù)．

圖2 交通變量分布示意圖Fig.2 Transportation variable distribution diagram

交叉口處每個(gè)方向的進(jìn)口交通流量Qi(i=1, 2, 3, 4)是該方向目標(biāo)行駛交通流量之和，即

(1)

進(jìn)口方向i(i=1, 2, 3, 4)的左轉(zhuǎn)彎比例為

(2)

以東進(jìn)口方向?yàn)槔?，掉頭混合車道交通流量為

(3)

i方向(i=1, 2, 3, 4)各進(jìn)口道a的交通量為

(4)

2.2 幾何尺寸

2.2.1 掉頭位置與交叉口之間的間距L

為防掉頭車輛過多，在交叉口處溢出，L應(yīng)大于進(jìn)入交叉口處的排隊(duì)長度[10]，即

(5)

其中，tio為在交叉口的某一方向中車輛行駛方向的綠燈時(shí)間(單位：s)；C為信號周期時(shí)長(單位：s)；s為車頭間距(單位：m)．

圖3 開口間距L計(jì)算示意圖Fig.3 Open space L calculation diagram

在實(shí)際應(yīng)用中若無可計(jì)算L的基礎(chǔ)參數(shù)，可采用圖3的開口間距計(jì)算模型．其中，Lp為感知反應(yīng)距離；Lw為換道所需的等待可插入間隙的距離；Lc為車輛橫移距離；Lg1和Lg2為大型車和小型車專用車道的展寬漸變段長度；Ld1和Ld2分別為展寬等待段的要求長度．由圖3可知，L應(yīng)滿足車輛換道至最內(nèi)側(cè)車道所需距離Lp+Lw+Lc、Lg1、Lg2、Ld1和Ld2的要求.

1)換道至最內(nèi)側(cè)車道所需距離Lp+Lw+Lc：為盡量讓掉頭車輛在第1次漸變段前進(jìn)入最內(nèi)側(cè)車道以減少對直行車輛的影響，該段距離應(yīng)滿足Lp、Lw[11]及Lc各自的要求，如式(6)至式(9)．

(6)

其中，tp為感知反應(yīng)時(shí)間，本研究根據(jù)文獻(xiàn)[12]設(shè)tp=2.5 s；v為次干路車輛在進(jìn)入主干路后車輛需要連續(xù)換道進(jìn)入內(nèi)側(cè)車道時(shí)的運(yùn)行速度(單位：km/h)．為保證足夠的距離和行車安全，在計(jì)算感知反應(yīng)距離時(shí)，v取本研究中次干路的設(shè)計(jì)速度40 km/h．

(7)

其中，v1為等待可插入間隙期間車輛的運(yùn)行速度(單位：km/h)，取主干路設(shè)計(jì)速度的70%，本研究中主干路速度取50 km/h；tw為等待一個(gè)可插入間隙的時(shí)間，計(jì)算式為

(8)

其中，λ為單位時(shí)間內(nèi)的平均到達(dá)率(單位：pcu/s)，λ=Q/3 600，Q為最大服務(wù)交通量(單位：pcu/h)，根據(jù)《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ 37—2012)，本研究取Q=1 350 pcu/h；tc為車輛臨界間隙，取值3.5～4.0 s，本研究取4.0 s；τ為最小車頭時(shí)距，取值為1.0～1.5 s，本研究取1.2 s[11]．

Lc為橫移換道距離，計(jì)算式為

(9)

其中，tc為換道時(shí)間，取tc=3 s；v2為主干路設(shè)計(jì)速度(單位：km/h)．

經(jīng)計(jì)算，當(dāng)主干路為雙向6車道，次干路為雙向4車道時(shí)，換道距離為Lp+2Lw+2Lc=156 m．

美國國家高速公路和交通運(yùn)輸協(xié)會(American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO)建議交叉口和掉頭位置之間的最小間距取值為122～183 m．因此，本研究計(jì)算的距離與AASHTO建議距離基本一致．

2)展寬漸變段長度Lg和展寬段長度Ld：NUUT通過逐級漸變方式，拓寬出兩條專用的左轉(zhuǎn)車道．由于中國現(xiàn)階段并無對應(yīng)的規(guī)范，本研究參照《城市道路交叉口設(shè)計(jì)規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，令主干路展寬漸變段Lg1=Lg2=30 m，展寬段長度Ld1=70 m，Ld2=42 m，則小車L=328 m．

2.2.2 掉頭處中央分隔帶的最小寬度

滿足小客車和大型車掉頭的中央分隔帶的寬度分別為5.3～6.4 m和7.7～9.4 m[13]．遠(yuǎn)引車輛在中央分隔帶處掉頭時(shí)，車輛的行駛軌跡半徑與車輛的大小和內(nèi)外輪轉(zhuǎn)角等有關(guān)，小客車和大型車的轉(zhuǎn)彎半徑R分別取4 m和9 m[12]．遠(yuǎn)引掉頭處的主路中央分隔帶的寬度E應(yīng)滿足

E≥2R-NWL-2Wb

(10)

其中，WL為跨越的車道寬度；Wb為路緣帶寬度，根據(jù)《城市道路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》要求， 本研究取WL=3.50 m， 取Wb=0.25 m．

由式(10)計(jì)算得到，當(dāng)中央分隔帶的最小寬度為4 m時(shí)，小客車可直接掉頭到對向車道第1條車道(靠近中間帶)上．大客車可直接掉頭至最外側(cè)行車道．

3 仿真環(huán)境設(shè)定

采用Vissim交通流仿真系統(tǒng)對NUUT運(yùn)行效率進(jìn)行仿真分析．以雙向6車道和雙向4車道為研究對象，研究不同的交通情況下NUUT和直接左轉(zhuǎn)交叉口(direct left turn, DLT)、無專用車道U型轉(zhuǎn)彎(U-turn, UT)以及有1條拓寬車道的U轉(zhuǎn)彎(one lane U-turn, OLUT)設(shè)計(jì)的差異．

本研究根據(jù)道路自身?xiàng)l件及輸出結(jié)果比較的需要，提供不同預(yù)設(shè)交通量，并在仿真前對模型進(jìn)行校準(zhǔn)，使結(jié)果更接近實(shí)際情況[14-15]．為得到穩(wěn)定交通流，每次仿真時(shí)間定為3 600 s，而對應(yīng)每一水平、每一因素都平行地進(jìn)行8次仿真試驗(yàn)[16]．VISSIM仿真模型的輸入?yún)?shù)為：

1)通過現(xiàn)場實(shí)際觀察多個(gè)城市道路交叉口，大車比例占1%～8%，本研究取2%～10%，以2%的梯度增加.

2)主路單向交通量為800～2 100 veh/h，次干路上單向交通量為100～1 100 veh/h，梯度均為100 veh/h，次干路交通量要低于主干路交通量．

3)由于U型轉(zhuǎn)彎對主干道直行需求較高，左轉(zhuǎn)需求較低，因此本研究假定左轉(zhuǎn)、直行和右轉(zhuǎn)的交通量之比為0.3∶0.5∶0.2．

4)根據(jù)文獻(xiàn)[10]的調(diào)查結(jié)果，小客車的轉(zhuǎn)彎速度為12.3 km/h，行駛速度為7.1～18.7 km/h；大型車的轉(zhuǎn)彎速度為9.7 km/h，行駛速度為 7.2～10.8 km/h．

5)東西路的車輛初始速度為50 km/h(大部分車輛的行駛速度為48～58 km/h)，南北路的車輛速度為40 km/h(大部分車輛的行駛速度為40～45 km/h)．

4 運(yùn)行評價(jià)指標(biāo)對比分析

4.1 NUUT與DLT對比分析

為說明NUUT的適用交通量范圍，本研究將其與DLT在設(shè)定的仿真環(huán)境下進(jìn)行對比．將假定的交通參數(shù)輸入到仿真模型中，其中大型車比例固定為2%，只改變交通量的取值．根據(jù)道路交通參數(shù)利用交通信號配時(shí)軟件SYCHRO計(jì)算出DLT的最佳信號配時(shí)．

4.1.1 路網(wǎng)平均延誤對比

不同交通情況下NUUT較DLT的路網(wǎng)平均延誤降低率D如式(11)，仿真對比結(jié)果如圖4．

(11)

其中，dNUUT與dDLT分別為NUUT與DLT的延誤．

圖4 NUUT與DLT路網(wǎng)平均延誤降低率Fig.4 Average delay reduction rate on NUUT and DLT network

在給定的交通組成中，紅色區(qū)域?yàn)镹UUT適用的最佳交通量范圍，適用的次干路交通量最高達(dá)到800 veh/h，并在之后逐漸降低．在主、次干路交通量組合為(2 100, 100)veh/h時(shí)，平均延誤超過2 min時(shí)適用性較小，則主干路交通量超過2 100 veh/h時(shí)不再作為適用交通量考慮．

仿真結(jié)果表明，在適用的交通量范圍內(nèi)路網(wǎng)的平均延誤為2.20～117.32 s，降低了5.64%～85.73%．其中，主、次干路交通量組合為(1 900, 200)veh/h時(shí)延誤降低最小，主、次干路交通量組合為(900, 100)veh/h時(shí)延誤降低最大．當(dāng)主干路或次干路交通量不斷增加時(shí)，車輛延遲將急劇增加，并且交叉口變的非常擁擠．圖4中僅紅色部分NUUT對DLT的改善效果明顯，其余部分遠(yuǎn)超相同交通量組合下DLT的車輛延誤，延誤增長了5.69%～495.84%．當(dāng)主干路交通量小于1 800 veh/h，且不能改善DLT時(shí)，對U型轉(zhuǎn)彎處進(jìn)行信號控制．在次干路為700 veh/h和900 veh/h車輛延誤將降低到DLT以下．次干路交通量為1 100 veh/h或主干路交通量超過1 800 veh/h，信號控制不再能夠解決此時(shí)車輛擁堵的問題．

4.1.2 停車次數(shù)對比

不同交通情況下NUUT較DLT的路網(wǎng)平均停車次數(shù)降低的百分率S如式(12)，仿真對比結(jié)果如圖5．

(12)

其中，sNUUT與sDLT分別為NUUT和DLT的停車次數(shù)．

圖5 NUUT與DLT路網(wǎng)平均停車次數(shù)降低率Fig.5 Average reduction rate of number of stops on NUUT and DLT network

與路網(wǎng)平均延誤類似，隨著主干路交通量的增加，適用的次干路交通量逐漸降低，NUUT適用的次干路交通量最高約達(dá)800 veh/h．

由仿真結(jié)果可知，在適用的交通量范圍內(nèi)路網(wǎng)的平均停車次數(shù)為0.03～2.24次，降幅6.17%～94.22%．延誤降低率的最小值和最大值對應(yīng)的主、次干路交通量組合分別為(1 600, 500)veh/h和(800, 100)veh/h．

4.1.3 排隊(duì)長度對比

不同交通情況下NUUT較DLT的路網(wǎng)平均排隊(duì)長度降低的百分率Lq如式(13)，仿真對比結(jié)果如圖6．

(13)

其中，lq, NUUT與lq, DLT分別為NUUT和DLT的平均排隊(duì)長度．

圖6 NUUT與DLT路網(wǎng)平均排隊(duì)長度降低率Fig.6 Average reduction rate of queue length on NUUT and DLT network

分析排隊(duì)長度發(fā)現(xiàn)，NUUT所適用的交通量范圍要較路網(wǎng)平均延誤和平均停車次數(shù)兩個(gè)指標(biāo)更廣．在給定的交通組成中，僅紅色部分NUUT能夠改善DLT的運(yùn)行性能．在適用的交通量范圍排隊(duì)長度降低了6.44%～95.38%．主干路交通量為1 400 veh/h，次干路交通量為600 veh/h時(shí)延誤降低最小，主干路交通量為900 veh/h，次干路交通量為100 veh/h時(shí)延誤降低最大．

綜合上述3種指標(biāo)[17]，NUUT比DLT具有更好的改善交叉路口運(yùn)行性能的潛力．NUUT適用的主干路交通量所對應(yīng)的最大次干路交通量(以主干路雙向6車道，次干路雙向4車道為例)，如表1．

表1 NUUT適用的交通量

Table 1 Traffic volume applicable to NUUT veh/h

4.2 NUUT與U型轉(zhuǎn)彎交叉口不同車輛組成下運(yùn)行特點(diǎn)比較

通過分析NUUT與DLT的運(yùn)行效率指標(biāo)，得到NUUT適用的交通量組合，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究大型車比例變化情況下NUUT與U型轉(zhuǎn)彎交叉口(UT和OLUT)之間的差異.NUUT的幾何結(jié)構(gòu)如圖1，U型轉(zhuǎn)彎交叉口的小客車掉頭位置與NUUT一致.

通過對比NUUT與DLT的路網(wǎng)平均延誤、車輛平均停車次數(shù)和路網(wǎng)車輛的平均排隊(duì)長度，發(fā)現(xiàn)它們的變化規(guī)律類似．其中，路網(wǎng)的平均延誤包含平均行程時(shí)間延誤、平均停車延誤和平均排隊(duì)延誤等，在一定程度上反應(yīng)了車輛的總體運(yùn)行特點(diǎn)．因此，以下僅針對路網(wǎng)平均延誤進(jìn)行分析．

4.2.1 NUUT與UT不同車輛組成下運(yùn)行特點(diǎn)比較

對NUUT與UT在不同車輛組成(大型車比例分別占2%、4%、6%、8%和10%)條件下進(jìn)行仿真對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在給定的交通量組成下，NUUT能明顯降低路網(wǎng)延誤，而在不同交通組成情況下，NUUT與UT的路網(wǎng)平均延誤規(guī)律類似．限于篇幅，本研究僅給出在大型車比例為8%時(shí)的圖示，見圖7，其他車輛組成條件下的路網(wǎng)延誤降低率圖示請掃描論文末頁右下角二維碼見圖S1．

圖7 NUUT與UT路網(wǎng)平均延誤降低率 (大型車比例8%)Fig.7 Average delay reduction rate on NUUT and UT network (the ratio of heavy vehicles is 8%)

分析大型車比例變化的5種情形下延誤指標(biāo)．在相同大型車比例下，隨著主干路和次干路交通量的增加，NUUT路網(wǎng)的平均延誤始終小于UT的．路網(wǎng)延誤的降低率增到最大值后增幅變緩．

在主干路交通量增加到一定值時(shí)，路網(wǎng)延誤降低率呈大范圍高值．路網(wǎng)平均延誤降低率達(dá)到80%以上時(shí)，隨著大型車比例增大，所適用的主干路交通量范圍變?。甆UUT比UT的路網(wǎng)延誤降低了1.45%～98.00%.主次干路交通量組合為(800，300)veh/h且大型車比例為2%時(shí)延誤降低率最??；主次干路交通量組合為(1 700, 300)veh/h且大型車比例為8%時(shí)延誤降低率最大．

4.2.2 NUUT與OLUT不同車輛組成下的運(yùn)行特點(diǎn)比較

當(dāng)?shù)缆飞系纛^車輛較多時(shí)，許多道路會拓寬出1條專用掉頭車道．通過仿真得到NUUT較OLUT的路網(wǎng)平均延誤降低率，同樣僅給出大型車比例為8%時(shí)的圖示，如圖8，其他車輛組成情況下NUUT和OLUT路網(wǎng)的平均延誤降低率圖示請掃描論文末頁右下角二維碼見圖S2．

圖8 NUUT比OLUT路網(wǎng)的平均延誤降低率 (大型車比例8%)Fig.8 Average delay reduction rate on NUUT and OLUT network (the ratio of heavy vehicles is 8%)

同NUUT與UT的運(yùn)行效率對比類似，除大型車比例為2%時(shí)的個(gè)別交通量組成，NUUT路網(wǎng)的平均延誤總是低于OLUT的．路網(wǎng)延誤的降低率逐漸增加，達(dá)到最大值時(shí)，路網(wǎng)延誤降低率開始減少．

對比NUUT與OLUT，二者的路網(wǎng)延誤降低率范圍為0.30%～97.97%．主次干路交通量組合為(1 000， 700) veh/h，且大型車比例為2%時(shí)延誤降低率最??；主次干路交通量組合為(1 800， 200) veh/h，且大型車比例為8%時(shí)延誤降低率最大．

4.2.3 NUUT與UT對比最佳運(yùn)行效率組合

以NUUT與DLT運(yùn)行特點(diǎn)對比下的最佳交通量為基礎(chǔ)，進(jìn)一步對比在不同大型車比例下NUUT的運(yùn)行效率做．結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同大型車比例下所適用的次干路交通量相近．取其均值并對運(yùn)行效率最佳時(shí)的交通量按照式(14)進(jìn)行多項(xiàng)式線性擬合，結(jié)果如圖9．

圖9 運(yùn)行效率最佳交通量Fig.9 Corresponding traffic volume when operating efficiency is optimal

g(x)=-0.527 2x+1 196

(14)

其中，x為主干路交通量，x≥800 veh/h；g(x)為NUUT與U型交叉口對比下最佳次干路交通量．

式(14)中自變量系數(shù)的95%置信區(qū)間為(-0.614 8, -0.439 5)，截距的95%置信區(qū)間為(1 069, 1 323)，二者在統(tǒng)計(jì)學(xué)上都顯著，且擬合度R2=0.940 9， 說明該方程能解釋95%的變異，擬合度較好．

NUUT交通量組合位于g(x)下方時(shí)呈最佳運(yùn)行效率．最佳交通量組合的變化規(guī)律為：隨主干路交通量的增加，次干路交通量逐漸降低．當(dāng)位交通量組合位于g(x)上方時(shí)，NUUT將不再適用．

以上分析表明，NUUT與U型交叉口的對比所適用的最大交通量呈線性分布，隨著主干路交通量的增加，次干路交通量漸降．同時(shí)，NUUT設(shè)計(jì)能有效提高不同交通量、不同大型車比例情況下的路網(wǎng)運(yùn)行效率．

5 實(shí)例驗(yàn)證

對中國西安市西部大道與博士路交叉口進(jìn)行調(diào)查，交叉口東西方向?yàn)殡p向8車道，南段為雙向4車道，北段進(jìn)口道為3車道，出口道為2車道．小車轉(zhuǎn)彎速度為(12, 42)km/h，大車轉(zhuǎn)彎速度為(11, 37)km/h．交叉口交通量及信號配時(shí)如表2和表3．

表2 交叉口交通量Table 2 Traffic volume of crossing veh/h

表3 交叉口信號配時(shí)(周期T=141 s)Table 3 Signal timing at intersections (T=141 s) s

基于采集到的基本參數(shù)，分別建立DLT、UT、OLUT和NUUT的仿真模型，并對比4種交叉口的路網(wǎng)平均時(shí)間．利用SYCHRO對U型轉(zhuǎn)彎重新配時(shí)，得到周期為56 s，中央分隔帶開口位置距交叉口210 m．為保證獲取的樣本數(shù)量為大子樣，改變隨機(jī)種子，對每個(gè)模型仿真50次．取置信水平為95%，對交叉口母體平均值μ1m和μ2進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)分析，結(jié)果如表4．

表4 樣本延誤統(tǒng)計(jì)分析表Table 4 Statistical analysis of sample delays

(15)

對延誤的樣本平均值進(jìn)行大子樣條件下的U檢驗(yàn)，得到樣本平均值滿足

(16)

此時(shí)，U檢驗(yàn)結(jié)果落在拒絕域內(nèi)，即拒絕H0，接受H1．因此，當(dāng)α=5%時(shí)，NUUT的平均延誤要小于DLT、UT和OLUT，表明NUUT設(shè)計(jì)的運(yùn)行效率要更優(yōu)．

實(shí)際交叉路口的中央分隔帶為14.0 m通過改建成NUUT的形式使道路兩側(cè)分別縮減1.5 m．對于UT和OLUT保持道路建筑紅線不變，中央分隔帶寬度分別取4.0 m和14.0 m時(shí)，比NUUT的道路用地更大且運(yùn)行效率更低．

結(jié) 論

1)為降低常規(guī)U型交叉口對中央分隔帶寬度的要求，提出一種新型非常規(guī)U型交叉口(NUUT)，并設(shè)置相關(guān)幾何參數(shù)．NUUT解決了大小車轉(zhuǎn)彎半徑的沖突、車道浪費(fèi)以及排隊(duì)長度過長等問題．同時(shí)，NUUT不必設(shè)計(jì)較寬的中央分隔帶，減少空間浪費(fèi)．

2)利用Vissim軟件進(jìn)行仿真，通過比較NUUT與DLT的運(yùn)行指標(biāo)，得出NUUT適用的交通量組合．NUUT的設(shè)計(jì)使路網(wǎng)平均延誤降低了5.64%～85.73%，停車次數(shù)降低了6.17%～94.22%，排隊(duì)長度降低了6.44%～95.38%，有效提高了路網(wǎng)的運(yùn)行效率．

3)在適用的交通量范圍及不同的車輛組成條件下，比較NUUT、UT和OLUT的運(yùn)行特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)NUUT能夠更好的改善道路運(yùn)行效率，當(dāng)?shù)缆反笮蛙嚤壤黾訒r(shí)，運(yùn)行效率改善效果更好．

4)將NUUT應(yīng)用到實(shí)際交叉口，與DLT、UT和OLUT交叉口設(shè)計(jì)相比，NUUT有效減少了交叉口延誤和建筑用地．

但是，本研究僅將交叉口置于一個(gè)孤立的點(diǎn)，下一步可基于周邊路網(wǎng)來更精確地評估NUUT的運(yùn)行效率．