重慶市城市道路信號交叉口機(jī)動(dòng)車交通特性研究

吳波，王春萱，李木子

（1重慶市建設(shè)委員會(huì) 重慶 400014 2重慶交通大學(xué) 重慶 400074）

重慶市城市道路信號交叉口機(jī)動(dòng)車交通特性研究

吳波1，王春萱1，李木子2

（1重慶市建設(shè)委員會(huì) 重慶 400014 2重慶交通大學(xué) 重慶 400074）

在城市道路網(wǎng)中，平面交叉口是城市道路通行能力和交通安全的瓶頸。由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)、文化背景、道路環(huán)境等的不同，不同地區(qū)的交通活動(dòng)表現(xiàn)出不同的行為特征。本文采用視頻技術(shù)和人工觀測技術(shù)，研究了重慶市機(jī)動(dòng)車在市政道路信號平面交叉口時(shí)的交通特征，為交叉口立體空間設(shè)計(jì)和信號配時(shí)優(yōu)化提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

信號交叉口；機(jī)動(dòng)車；車頭時(shí)距；交通特征

1 引言

截至2007年，重慶市機(jī)動(dòng)車擁有量已達(dá)到141萬輛，并以年均18%的速度增長。相對于機(jī)動(dòng)車擁有量的快速增長，道路基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與交通管理相對滯后，交通需求與交通供給之間產(chǎn)生尖銳矛盾，道路擁擠現(xiàn)象突出。重慶主城區(qū)多數(shù)信號平面交叉口都存在通行能力不足的情況，特別是在早晚高峰期，平面交叉口處交通堵塞嚴(yán)重，是交通安全事故的高發(fā)地點(diǎn)。因此，為了實(shí)現(xiàn)平面交叉口的信號優(yōu)化，最大限度地取得既有交叉口的最大利用效率，有必要對信號交叉口的機(jī)動(dòng)車交通特征、行人交通特征以及交通沖突特征進(jìn)行研究。

本文主要立足于重慶市主城區(qū)信號交叉口，采用視頻技術(shù)和人工觀測技術(shù)，研究了機(jī)動(dòng)車在道路信號平面交叉口時(shí)的交通特征。

2 城市道路平面交叉口交通特征點(diǎn)分析

在城市道路網(wǎng)中，平面交叉口是城市道路通行能力和交通安全的瓶頸。交通流進(jìn)入交叉口時(shí)，由于車輛行駛方向不同而產(chǎn)生分流，車輛在分流時(shí)，駕駛員往往先要減速觀察行進(jìn)方向的交通情況，并判斷分流的可能性，從而影響了車輛進(jìn)入交叉口的通暢性。分流方向越多，干擾就越嚴(yán)重；交通流從出口道路引出時(shí)要產(chǎn)生合流，車輛需減速緩行，同時(shí)對交通產(chǎn)生干擾。另外，來自不同方向的直行、左轉(zhuǎn)交通流在交叉口內(nèi)交叉，形成沖突點(diǎn)；車輛通過沖突點(diǎn)時(shí)有相互擠、碰、沖撞的可能。沖突點(diǎn)越多，對交通安全及道路通行能力的影響越大。從產(chǎn)生沖突點(diǎn)的交通狀態(tài)分析可知，沖突點(diǎn)對交通的干擾和引發(fā)交通事故的可能性比分流點(diǎn)和合流點(diǎn)都大。

平面交叉口的沖突點(diǎn)隨著相交道路數(shù)量的增加而急劇增加（如表1），嚴(yán)重影響平面交叉口交通順暢性和安全性。因此，可采用立交、交通渠化、物理隔離等措施在空間上減少交通沖突，提高交叉口的通行能力和交通安全性。

表1 信號控制交叉口沖突點(diǎn)數(shù)目

3 平面交叉口機(jī)動(dòng)車交通特性分析

3.1 信號交叉口機(jī)動(dòng)車的車頭時(shí)距

3.1.1 車頭時(shí)距的測量方法

車頭時(shí)距是指前后兩輛車通過車行道上某一點(diǎn)的時(shí)間差。一般以兩車的(前)保險(xiǎn)杠通過該點(diǎn)的時(shí)間差來度量。車輛進(jìn)入引道后，如果為紅燈信號，則要在停車線前排隊(duì)等候(如圖1)，一旦綠燈開始顯示，則排隊(duì)車輛順次駛過停車線。以停車線為基準(zhǔn)，可以觀測到車輛駛過停車線的車頭時(shí)距。第一個(gè)車頭時(shí)距定義為綠燈顯示開始時(shí)間到第一輛車(前)保險(xiǎn)杠駛過停車線所經(jīng)歷的時(shí)間，第二個(gè)車頭時(shí)距定義為第二輛車與第一輛車的(前)保險(xiǎn)杠越過停車線的時(shí)間差，以此類推，可觀測到其它車頭時(shí)距。

圖1 信號交叉口進(jìn)口道車輛排隊(duì)示意圖

由于進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的路口大部分都劃分了機(jī)動(dòng)車左轉(zhuǎn)專用車道，故在此分別對直行專用車道和左轉(zhuǎn)專用車道的車頭時(shí)距進(jìn)行調(diào)查和分析。

3.1.2 機(jī)動(dòng)車道排隊(duì)車頭時(shí)距

在早晚高峰時(shí)對重慶市信號交叉口機(jī)動(dòng)車車道的車頭時(shí)距進(jìn)行觀測，得到不同的數(shù)值，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，見表2。

表2 信號交叉口機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距統(tǒng)計(jì)表

由表2可以看出，早高峰機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距置信度為99%的置信區(qū)間為2.49～3.01，即車頭時(shí)距主要為3；晚高峰機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距置信度為99%的置信區(qū)間為2.59～3.16，即車頭時(shí)距主要為3。早高峰時(shí)機(jī)動(dòng)車的車頭時(shí)距最大值為9.98，最小值為0.86；晚高峰時(shí)機(jī)動(dòng)車的車頭時(shí)距為10.63，最小值為0.93。說明兩峰期的車頭時(shí)距差別不大，兩峰期車頭時(shí)距數(shù)值的變化范圍都比較大，但從置信度分別為95%和99%的置信區(qū)間和圖2、圖3可以看出N值的集中度較好。

圖2 早高峰時(shí)機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距直方圖

圖3 晚高峰時(shí)機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距直方圖

通過對某個(gè)典型信號交叉口機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到機(jī)動(dòng)車交通流在信號交叉口車頭時(shí)距的變化情況，如圖4所示。

圖4 某信號交叉口平均排隊(duì)車頭時(shí)距折線圖

從圖4可以看出，信號交叉口排隊(duì)車頭時(shí)距具有以下特點(diǎn)：排隊(duì)車輛中前三輛車的車頭時(shí)距分布比較分散。這是由于第一輛車的駕駛員必須注意信號顯示轉(zhuǎn)換為綠燈，并對此做出反應(yīng)，加速通過路口；此外，車輛停車位置也是影響車頭時(shí)距分散的原因之一。隊(duì)列中的第二輛車，除了在第一輛車開始起動(dòng)的同時(shí)，可部分地出現(xiàn)反應(yīng)時(shí)間和加速時(shí)間外，與第一輛車經(jīng)歷的過程相似；第二輛車通過停車線速度比第一輛車速度要快，因?yàn)樵黾恿艘惠v車的空間長度用于加速，它的車頭時(shí)距仍然較長；第三輛和第四輛車以同樣的過程通過交叉口，每一輛車的車頭時(shí)距都比前一輛短些。一般經(jīng)過五、六輛(根據(jù)觀測地點(diǎn)不同結(jié)果有所差異)車后，車輛運(yùn)行速度趨于穩(wěn)定。觀測表明，第一輛車的車頭時(shí)距相對第二和第三輛車的車頭時(shí)距較小，這是由于第一輛車離停車線較近，并且對反應(yīng)時(shí)間估計(jì)充分的原因。但其分布的離散程度較大，也反應(yīng)了駕駛員對信號反應(yīng)的差異。飽和車頭時(shí)距是隨著不同的地點(diǎn)而存在著一定的差異，對具體信號交叉口，應(yīng)通過實(shí)際觀測確定飽和車頭時(shí)距。

3.3.3 車輛組成對車頭時(shí)距的影響

目前，城市道路上運(yùn)行的車輛，大體上可劃分為兩種類型：小型車(兩軸小客車或微型車)、大型車(兩軸卡車及大客車)。在混合車流中，大型車對整個(gè)車道車頭時(shí)距的影響主要有兩個(gè)方面：一是自身影響：車身長，行駛速度低、加速性能小，致使這些車輛通過交叉口時(shí)間要比小型車長；二是大型車對小型車產(chǎn)生阻滯作用，并由此導(dǎo)致整個(gè)車道飽和流量下降。當(dāng)車隊(duì)僅由小型車組成時(shí)，車頭時(shí)距的波動(dòng)范圍較小，而當(dāng)車隊(duì)中混入大型車時(shí)，平均車頭時(shí)距與大型車的比例有關(guān)。根據(jù)觀測發(fā)現(xiàn)小型車尾隨小型車的車頭時(shí)距較小，一般為2.58秒，這是由于小型車車身較短，車輛機(jī)動(dòng)性能較好的原因；大型車尾隨大型車的車頭時(shí)距比小型車尾隨小型車的車頭時(shí)距相對要大得多，車頭時(shí)距為3.58秒。如表3所示。

表3 不同車輛組成情況下的車頭時(shí)距

4 摩托車的交通特性研究

在重慶市城市道路中摩托車和汽車混合行駛，而且摩托車占有一定的比例。摩托車車流與汽車車流在道路上行駛的行為和特征上存在較大差異。摩托車體積較小，運(yùn)行靈活，可以隨意在機(jī)動(dòng)車車道中穿行。摩托車車流行駛狀態(tài)與汽車車流的運(yùn)行狀態(tài)存在很大區(qū)別，因此，我們需要對它進(jìn)行研究。

4.1 摩托車到達(dá)方式

當(dāng)交叉口為紅燈信號，摩托車從上游道路駛?cè)胄盘柦徊婵谶M(jìn)口道。當(dāng)駕駛員看到紅燈信號時(shí),開始減速慢行，經(jīng)調(diào)查分析，其開始減速分布區(qū)域如圖5所示。90%以上的摩托車在離停車線100m以內(nèi)開始減速。摩托車一般多集中在道路右側(cè)車道行駛，在接近停車線以后才開始根據(jù)行駛方向要求轉(zhuǎn)換車道。

當(dāng)摩托車減速后，在接近停車線時(shí)開始采取制動(dòng)停車措施。圖6是紅燈時(shí)段摩托車在停車線前開始制動(dòng)時(shí)離停車線的距離分布。由圖6可以看出，將近90%摩托車制動(dòng)在30m以內(nèi)，其中42%的摩托車在極慢的速度下才開始采取停車操作，這部分摩托車在已經(jīng)停車等待的汽車邊利用剩余道路空間向前鉆行，并不與汽車一樣在停車線前線性地排隊(duì)等待。

圖5 紅燈時(shí)段摩托車減速距離分布

圖6 紅燈時(shí)段摩托車制動(dòng)距離分布

4.2 摩托車通過停車線的特征

根據(jù)調(diào)查觀測發(fā)現(xiàn),摩托車在綠燈信號前2～4s開始啟動(dòng)，車輛由停車線后的堆積狀態(tài)轉(zhuǎn)化為疏散狀態(tài)。至綠燈始亮4～8s之后，摩托車流開始呈現(xiàn)為較穩(wěn)定的疏散狀態(tài)。一般在綠燈亮后2～4s左右存在一個(gè)車流小高峰。同一車道寬度下，轉(zhuǎn)彎車道的飽和流量與直行車道一致。在觀測中還發(fā)現(xiàn)車道數(shù)與摩托車的疏散形態(tài)沒有太大的關(guān)系，但車道寬度對摩托車的疏散率有直接的影響。

5 結(jié)論

通過對重慶市信號交叉口機(jī)動(dòng)車交通流特性的研究，以及對大量交叉口的實(shí)際觀測，可以看出交叉口渠化對交叉口的通行能力的影響很大。左轉(zhuǎn)專用車道是否設(shè)置左轉(zhuǎn)彎待行區(qū)，會(huì)影響到左轉(zhuǎn)彎車輛的啟動(dòng)損失。若左轉(zhuǎn)車道設(shè)置有左轉(zhuǎn)彎待轉(zhuǎn)區(qū)，則可縮短左轉(zhuǎn)頭車等待對向直行尾車通過的時(shí)間，減少啟動(dòng)損失。是否設(shè)置左、右轉(zhuǎn)專用車道，對機(jī)動(dòng)車車頭時(shí)距的影響很大。如果交叉口不設(shè)置左、右轉(zhuǎn)專用車道，左、右轉(zhuǎn)車輛和直行車混行，致使彼此間互相干擾，不僅車頭時(shí)距比較大而且相互間的沖突也很大，延誤增加、通行能力較低。在交叉口機(jī)動(dòng)車組成中摩托車含量相對較大的地區(qū)，需充分考慮摩托車在信號交叉口的停等特性，可設(shè)置摩托車專用停等區(qū)，降低摩托車對汽車的干擾。

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責(zé)任編輯：余詠梅

參考

最環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的樓房拆除法

最近，在日本東京的市中心，施工人員正在對一棟20層大樓實(shí)施拆除。與傳統(tǒng)的大樓解體工程從最高一層開始自上而下進(jìn)行拆除的方法相反，此次作業(yè)采用了一種獨(dú)特的從一樓開始解體的施工技術(shù)。

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這項(xiàng)拆除新技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是，拆除時(shí)的粉塵可減少三成，因而有利于城市的環(huán)境保護(hù)。由于在低處作業(yè)，粉塵的飄散面積和噪聲的擴(kuò)散面積也都大大減小。此外，工效提高了，施工人員減少了。工期也可縮短一半左右，而且比起高處作業(yè)來也更為安全。為進(jìn)一步減少作業(yè)中的粉塵和噪聲，技術(shù)人員正探索在大樓地下實(shí)施拆除的可能：只要大樓有地下室，作業(yè)就完全可以在地下進(jìn)行，由此，既臟又亂的作業(yè)現(xiàn)場就被巧妙地隱蔽起來。

Traffic Characteristics Research of Motor Vehicle atSignalized Intersections in Chongqingng

In urban road network,the intersections are bottlenecks of capacity and traffic safety.Because of the differentsocio-economic,culturalbackgrounds,road environment,the transportactivities showed differentbehavioral characteristics in different regions.In this paper,we used video technology and artificialobservation techniques to study the traffic characteristics of motor vehicle at Signalized Intersections in Chongqing,which can provide basic date for three-dimensionaldesign and signalmatching of intersections.

signalized intersections;headway;motor vehicle;traffic characteristics

TU 984.191

：A

：1671-9107（2010）02-0001-04

重慶市建設(shè)科技項(xiàng)目（城科字2007第82號）

10.3969／j.issn.1671-9107.2010.2.001

2009-12-25

吳波（1963-），男，碩士，重慶市建委總工程師。王春萱（1976-），男，大學(xué)本科，工程師。