人行橫道設(shè)置對(duì)T型信號(hào)交叉口延誤的影響

王江萍

(廣州市交通規(guī)劃研究院，廣東 廣州 510000)

1 概 述

隨著汽車(chē)保有量的增加，城市道路中機(jī)動(dòng)車(chē)的數(shù)量也不斷的增加，當(dāng)城市道路交通供需能力不能滿足機(jī)動(dòng)車(chē)的需求時(shí)，延誤會(huì)大大的增加。而城市交叉口作為車(chē)輛通行能力的主要瓶頸，其運(yùn)行效率的好壞直接影響到車(chē)輛延誤時(shí)間。若交叉口運(yùn)行不通暢，則可能從一個(gè)單點(diǎn)交叉口擁堵延伸到多個(gè)連線交叉口甚至是整個(gè)小范圍內(nèi)路網(wǎng)的運(yùn)行癱瘓，雖然國(guó)內(nèi)的學(xué)者專(zhuān)家已經(jīng)對(duì)交叉口通行能力進(jìn)行了眾多的研究，包括交叉口人行橫道[1-3]、左轉(zhuǎn)車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度[4,5]等對(duì)通行能力[6]、延誤等方面的影響，但在T型交叉口[7]處設(shè)置人行橫道對(duì)車(chē)輛延誤方面的研究較少。

為此將對(duì)西安市翠華路—育才路T型交叉口、翠華路—興善寺東街T型交叉口進(jìn)行實(shí)際路段數(shù)據(jù)及交通流量的調(diào)查，研究其對(duì)車(chē)輛延誤的影響，通過(guò)仿真和配時(shí)判斷進(jìn)行分析[8-10]，提出合理的改善建議。

2 交叉口數(shù)據(jù)采集及現(xiàn)狀分析

2.1 現(xiàn)狀數(shù)據(jù)采集

育才路—翠華路屬于T型信號(hào)控制交叉口，其中育才路屬于城市道路等級(jí)中的支路，單向交通管制；翠華路屬于城市道路等級(jí)中的次干路，雙向通行；興善寺街—翠華路屬于T型信號(hào)交叉口，其中興善寺東街為城市支路。由于興善寺東街右側(cè)沿街都是商業(yè)店鋪，交通吸引量較大，停車(chē)需求量也較大，因此現(xiàn)狀車(chē)道的右側(cè)設(shè)有路邊停車(chē)位，占用了過(guò)多的道路資源，嚴(yán)重影響了交通運(yùn)行效率。

表1 交叉口信號(hào)燈配時(shí)現(xiàn)狀表 單位：S

表2 育才路—翠華路T型交叉口現(xiàn)狀流量調(diào)查表 (單位：pcu/h)

表3 興善寺街—翠華路T型交叉口現(xiàn)狀流量調(diào)查表 (單位：pcu/h)

通過(guò)對(duì)育才路—翠華路T型交叉口的現(xiàn)狀調(diào)查分析可以發(fā)現(xiàn)。

(1)翠華路南北兩個(gè)方向交通量較大，在平峰期間，綠燈相位內(nèi)進(jìn)口道車(chē)輛可以得到清空。

(2)交叉口南進(jìn)口，沒(méi)有設(shè)置人行橫道，沒(méi)有行人通行的相位，理論上綠燈相位內(nèi)通行能力會(huì)較大，但當(dāng)專(zhuān)用左轉(zhuǎn)相位啟動(dòng)時(shí)，會(huì)有一部分行人利用左轉(zhuǎn)車(chē)輛之間的間隙穿越交叉口，存在機(jī)動(dòng)車(chē)與行人之間的沖突。

(3)北進(jìn)口不足50 m處有一小學(xué)，存在路段人行橫道的開(kāi)口，導(dǎo)致車(chē)輛進(jìn)入北進(jìn)口阻力較大，同時(shí)北進(jìn)口的人行橫道利用率也較低。

2.2 穩(wěn)態(tài)延誤模型

(1)均衡相位延誤。

車(chē)輛的總延誤時(shí)間

D=qSr2/2(S-q)

(1)

每輛車(chē)的平均延誤時(shí)間

d=∑di/qc=Sr2/2c(S-q)

(2)

將綠信比λ=g/c，紅燈時(shí)間r=c-g，以及流量比y=q/S，得到

d=c(1-λ)2/2(1-y)=c(1-λ)2/2(1-λx)

(3)

(2)隨機(jī)延誤。

實(shí)際交通條件下，車(chē)輛的到達(dá)率在一個(gè)周期與另一個(gè)周期之間是有隨機(jī)波動(dòng)的。考慮車(chē)輛到達(dá)率存在隨機(jī)波動(dòng)，而導(dǎo)致暫時(shí)的過(guò)飽和情況：Webster車(chē)輛平均延誤公式(模擬方法)

d=c(1-g/c)2/2[1-(q/S)]+x2/2q(1-x)-0.65(c/q2)1/3×x2+5(g/c)

(4)

式中：d為每輛車(chē)的平均延誤時(shí)間，s；c為周期長(zhǎng)度，s；g為有效綠燈時(shí)間，s；x為飽和度；q為到達(dá)率，veh/s。

通過(guò)穩(wěn)態(tài)延誤模型的均衡相位延誤和隨機(jī)延誤對(duì)比分析可知：總體上看兩交叉口的均衡延誤同隨機(jī)延誤的計(jì)算結(jié)果基本一致，即兩交叉口車(chē)流處于一個(gè)較為穩(wěn)定的狀態(tài)；興善寺東街—翠華路西進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)輛的平均延誤最大為28.43 s，主要為信號(hào)燈引起的停車(chē)等待延誤。

表3 各進(jìn)口道的延誤

從穩(wěn)態(tài)延誤模型的計(jì)算中可以發(fā)現(xiàn)，育才路—翠華路、興善寺東街—翠華路兩個(gè)交叉口南-北、北-南進(jìn)口道直行車(chē)輛的延誤相差較大，造成兩個(gè)T型交叉口左轉(zhuǎn)車(chē)輛延誤的區(qū)別在于以下三點(diǎn)。

(1)育才路—翠華路東進(jìn)口為單行道，右轉(zhuǎn)車(chē)輛不受控，左轉(zhuǎn)車(chē)輛通行權(quán)較大，故該進(jìn)口道延誤較小。

(2)育才路—翠華路南進(jìn)口沒(méi)有設(shè)置人行橫道，但行人為避免二次過(guò)街，經(jīng)常由此穿越馬路，增加車(chē)輛延誤。

(3)興善寺東街交叉口處設(shè)置了3個(gè)方向的人行橫道，雖然增加了車(chē)輛等待時(shí)間，但有效緩解人-機(jī)沖突。

3 車(chē)輛延誤及仿真分析

3.1 車(chē)輛延誤分析

從對(duì)兩個(gè)交叉口車(chē)流量錄制的視頻中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)車(chē)輛到達(dá)交叉口時(shí)信號(hào)燈處于紅燈狀態(tài)，則車(chē)輛將出現(xiàn)停車(chē)延誤，當(dāng)車(chē)輛到達(dá)交叉口時(shí)，信號(hào)燈由紅燈轉(zhuǎn)化為綠燈，車(chē)輛將出現(xiàn)先減速后加速的延誤過(guò)程。育才路—翠華路交叉口車(chē)輛的到達(dá)延誤與離去延誤基本上符合這一規(guī)律，通過(guò)觀察其停車(chē)延誤居多。翠華路與興善寺東街的交叉口車(chē)輛的到達(dá)延誤與離去延誤基本上也符合這一規(guī)律，但其延誤的類(lèi)型以“減速-加速”延誤居多。造成這種不同是基于以下幾點(diǎn)原因。

(1)育才路—翠華路交叉口的上游存在人行橫道開(kāi)口路段，對(duì)面為翠華小學(xué)，行人流量過(guò)大，車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)必須放慢車(chē)速甚至停下等待，嚴(yán)重?fù)p失了綠燈周期，車(chē)輛到達(dá)交叉口紅燈概率較大。

(2)兩T型交叉口相距不到100 m，當(dāng)車(chē)輛從第一個(gè)T型交叉口行駛到第二個(gè)交叉口時(shí)碰到紅燈轉(zhuǎn)綠燈的概率較大，產(chǎn)生的“減速-加速”的概率也會(huì)增加。

3.2 交叉口仿真

通過(guò)對(duì)育才路—翠華路、翠華路—興善寺東街交叉口的延誤分析可以發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)交叉口的車(chē)輛平均延誤在10～30 s之間，為了能夠直觀地發(fā)現(xiàn)沖突點(diǎn)及沖突區(qū)域，為提高交叉口的通行能力提出可行性建議，對(duì)兩個(gè)交叉口進(jìn)行了仿真模擬及評(píng)價(jià)。仿真模擬包括單個(gè)交叉口的車(chē)輛運(yùn)行模擬和兩個(gè)交叉口的串聯(lián)模擬。

通過(guò)對(duì)兩個(gè)T型交叉口的仿真分析發(fā)現(xiàn)以下特征。

在平峰期間，車(chē)輛的到達(dá)比較均勻，符合二項(xiàng)分布，道路上車(chē)輛的到達(dá)密度較大，能自由行駛的概率較小。

高峰期間，育才路左轉(zhuǎn)的車(chē)輛較多，但因?yàn)橛怕穼儆趩涡械缆?，其不?huì)達(dá)到飽和；翠華路南北進(jìn)口排隊(duì)車(chē)輛較多，特別是北進(jìn)口，高峰期間翠華小學(xué)接送學(xué)生的人流較大，車(chē)輛疏散的速度非常慢，交叉口的時(shí)空資源得不到合理的發(fā)揮，對(duì)交通的阻力較大，且兩個(gè)交叉口相距較近，前一個(gè)交叉口未能疏散的車(chē)流會(huì)對(duì)下一個(gè)交叉口車(chē)輛的運(yùn)行有較大的影響。

高峰期間，由于育才路—翠華路交叉口受到的行人干擾較大，對(duì)左轉(zhuǎn)車(chē)輛的放行形成阻礙；再者翠華小學(xué)前有路段開(kāi)口，很大一部分行人通過(guò)此處完成過(guò)街；同時(shí)路口設(shè)置的人行橫道在平峰時(shí)利用率小，高峰時(shí)利用率沒(méi)有得到很大提升。

南進(jìn)口沒(méi)有設(shè)置人行橫道，部分行人出于節(jié)約時(shí)間達(dá)到方便過(guò)街的目的，強(qiáng)行趕在左轉(zhuǎn)車(chē)輛實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)駕駛行為時(shí)通過(guò)交叉口，甚至在左轉(zhuǎn)車(chē)輛通過(guò)交叉口時(shí)，強(qiáng)行通過(guò)該路口，由此帶來(lái)很大的安全隱患，同時(shí)也是造成該交叉口延誤的重要因素。

從仿真結(jié)果上看，翠華路—興善寺東街存在的主要問(wèn)題為，高峰期間南進(jìn)口的左轉(zhuǎn)車(chē)輛與北進(jìn)口的右轉(zhuǎn)車(chē)輛會(huì)產(chǎn)生沖突，而且興善寺東街存在路邊停車(chē)，占用了一部分的道路資源，左轉(zhuǎn)車(chē)輛與右轉(zhuǎn)車(chē)輛通過(guò)興善東街進(jìn)口時(shí)會(huì)出現(xiàn)爭(zhēng)奪路權(quán)的情況。

4 總結(jié)與建議

通過(guò)延誤的分析和仿真的分析，可以發(fā)現(xiàn)育才路交通運(yùn)行存在一定的問(wèn)題；特別是北進(jìn)口的翠華路小學(xué)，在高峰期間對(duì)交叉口正常通行能力的發(fā)揮造成很大阻礙，而且北進(jìn)口的人行橫道利用率也不夠高，因此為了提高育才路交叉口的通行能力，提出以下兩點(diǎn)建議。

(1)對(duì)信號(hào)交叉口進(jìn)行改造，將信號(hào)控制的位置改變到翠華路小學(xué)與翠華大廈直線處。因?yàn)榇淙A大廈作為路段的開(kāi)口，出入車(chē)輛較大，對(duì)直行車(chē)輛的干擾較大，同時(shí)翠華路小學(xué)早晚放學(xué)人流量較大。將此處設(shè)為信號(hào)控制點(diǎn)，可以有效地解決交通沖突問(wèn)題，同時(shí)可有效規(guī)范行人過(guò)街行為。

(2)育才路—翠華路T型交叉口與興善寺東街—翠華路T型交叉口相距較近，為了更好的提高道路的通行能力，可以對(duì)這兩個(gè)交叉口實(shí)行聯(lián)動(dòng)控制，使得車(chē)輛從一個(gè)路口到下個(gè)路口時(shí)遇到的都是綠燈，減少車(chē)輛的“減速-加速”延誤，有效的解決“早到”和“晚到”的問(wèn)題，有效地利用交叉口的時(shí)空資源。

(3)興善寺東街目前仍存在路邊停車(chē)問(wèn)題，嚴(yán)重的占用了道路資源，這也是南進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)輛與北進(jìn)口右轉(zhuǎn)車(chē)輛產(chǎn)生沖突的主要原因。為了提高交叉口通行能力，應(yīng)該撤除目前道路上的路邊停車(chē)車(chē)位。