信號(hào)交叉口可變導(dǎo)向車(chē)道應(yīng)用方法研究——以無(wú)錫市蠡湖大道-周新路路口為例

程 燦 ，錢(qián)國(guó)豪 ，孫 琦

（1.無(wú)錫市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 無(wú)錫214072；2.無(wú)錫市公安局交通巡邏警察支隊(duì)，江蘇 無(wú)錫214000）

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加快，大量外來(lái)人員的入住和本地居民的外遷，形成了工作集中在城市中心、居住集中在城市外圍的格局，導(dǎo)致上下班高峰時(shí)段進(jìn)出市區(qū)的交通流呈現(xiàn)明顯的潮汐現(xiàn)象[1]。可變車(chē)道具有適用性強(qiáng)、實(shí)施效果好等優(yōu)點(diǎn)，是解決潮汐車(chē)流造成交通擁堵的有效方法之一。

早在2005年初，上海、杭州率先在國(guó)內(nèi)實(shí)施了交叉口渠化區(qū)可變車(chē)道方案。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該措施大大提高了路口的平均通行能力，排隊(duì)長(zhǎng)度縮短了約三分之一，效果十分明顯。但是目前大多數(shù)路口均采取人工遙控方式，不能準(zhǔn)確、及時(shí)地反映交通流量的變化，且國(guó)內(nèi)尚無(wú)可變車(chē)道相關(guān)交通配套設(shè)施的實(shí)施要求，使得可變車(chē)道的使用效率大打折扣，甚至出現(xiàn)路口交通組織混亂，車(chē)輛違章嚴(yán)重等現(xiàn)象[2]。本文以具體工程實(shí)踐為例，針對(duì)智能控制措施、交通配套設(shè)施等實(shí)施細(xì)則提出路口可變導(dǎo)向車(chē)道的應(yīng)用方法。

1 可變車(chē)道概念

可變車(chē)道，是指車(chē)輛行駛方向可隨交通管理需要進(jìn)行變化的車(chē)道。它主要針對(duì)高峰時(shí)段潮汐車(chē)流，在現(xiàn)有道路設(shè)施供給不變的情況下，通過(guò)改變車(chē)道行駛方向或轉(zhuǎn)向以適應(yīng)實(shí)際交通需求，從而提高整個(gè)道路的利用效率，達(dá)到減小排隊(duì)長(zhǎng)度，降低延誤的效果[3]。

根據(jù)《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線(xiàn)（GB5768.3-2009）》，可變車(chē)道可分為潮汐車(chē)道和可變導(dǎo)向車(chē)道?！俺毕?chē)道”主要設(shè)置于城市主干路路段，它通過(guò)車(chē)道燈的指示方向變化，控制主干路可變車(chē)道行駛方向，來(lái)調(diào)整車(chē)道數(shù)；“可變導(dǎo)向車(chē)道”適用于需要采取時(shí)間性交通管理措施的交叉口，可依據(jù)不同時(shí)段車(chē)輛流量流向的特點(diǎn)，對(duì)流向進(jìn)行靈活調(diào)控，變換車(chē)道的行駛方向，緩解交通壓力。圖1中a.為無(wú)錫市周新路路口南進(jìn)口道設(shè)置的可變導(dǎo)向車(chē)道，b.為上海四平路實(shí)施的潮汐車(chē)道[4]。下文中可變車(chē)道不作特殊說(shuō)明者均指可變導(dǎo)向車(chē)道。

圖1 可變車(chē)道類(lèi)型圖示

2 可變車(chē)道的設(shè)置條件

可變車(chē)道的設(shè)置需要一定的道路交通條件，具體如下：（1）交叉口多次出現(xiàn)時(shí)段性、方向性不均衡交通流。（2）預(yù)設(shè)置可變車(chē)道的交叉口進(jìn)口道至少有4條渠化車(chē)道，保證左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)的車(chē)輛順利放行，且在設(shè)置可變車(chē)道后不能對(duì)其他車(chē)道的車(chē)流運(yùn)行產(chǎn)生太大的影響。（3）預(yù)設(shè)置可變車(chē)道的交叉口進(jìn)口道必須有左轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道及左轉(zhuǎn)專(zhuān)用相位供左轉(zhuǎn)車(chē)流行駛。

無(wú)錫蠡湖大道-周新路路口為4相位信號(hào)控制路口，南北向進(jìn)口渠化為5車(chē)道，東西為4車(chē)道，具體如圖2所示。由于周新路路口是蠡湖新城與太湖新城溝通的重要中間節(jié)點(diǎn)，早高峰由南往北進(jìn)城車(chē)輛大于出城車(chē)輛，晚高峰由北向南出城車(chē)輛則明顯較多，潮汐車(chē)流明顯，如圖3所示。通過(guò)交通流量調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，早高峰北進(jìn)口直行車(chē)輛為906 pcu/h，左轉(zhuǎn)225 pcu/h，而晚高峰北進(jìn)口直行車(chē)輛為1 157 pcu/h，左轉(zhuǎn)528 pcu/h，潮汐車(chē)流現(xiàn)象明顯，滿(mǎn)足設(shè)置信號(hào)交叉口可變車(chē)道的條件。為緩解晚高峰北進(jìn)口道左轉(zhuǎn)排隊(duì)嚴(yán)重的問(wèn)題，無(wú)錫市交巡警支隊(duì)通過(guò)研究決定對(duì)該路口北進(jìn)口道左轉(zhuǎn)第2條車(chē)道實(shí)施可變車(chē)道方案，以滿(mǎn)足現(xiàn)狀交通需求，減少高峰排隊(duì)長(zhǎng)度，緩解擁堵。

圖2 周新路路口渠化示意圖

圖3 早晚高峰客流分析圖

3 周新路路口可變車(chē)道實(shí)施方案

3.1 檢測(cè)器布置

可變車(chē)道主要根據(jù)交通流數(shù)據(jù)來(lái)變換車(chē)道的行駛方向，需要分析左轉(zhuǎn)、直行等不同流向的交通流量。左轉(zhuǎn)、直行車(chē)流量的比例關(guān)系可以通過(guò)車(chē)速、交通流量、時(shí)間占有率和飽和度等交通參數(shù)反映。對(duì)此，選取交通流量指標(biāo)作為分析左轉(zhuǎn)、直行車(chē)流量比例的特征參數(shù)[5]。左轉(zhuǎn)、直行的車(chē)流量數(shù)據(jù)可以通過(guò)各種檢測(cè)器獲得，圖4為檢測(cè)器布置圖。

圖4 檢測(cè)器布置圖

1號(hào)檢測(cè)器用于檢測(cè)左轉(zhuǎn)渠化段的車(chē)流釋放情況，埋設(shè)于停車(chē)線(xiàn)位置。2號(hào)檢測(cè)器用于檢測(cè)渠化段可變車(chē)道的車(chē)流釋放情況，埋設(shè)于停車(chē)線(xiàn)位置。3號(hào)、4號(hào)檢測(cè)器用于檢測(cè)直行渠化段的車(chē)流釋放情況，埋設(shè)于停車(chē)線(xiàn)位置。5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)檢測(cè)器埋設(shè)于過(guò)渡段，距離渠化段末段距離為L(zhǎng)4。

由圖4可知，渠化段長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，故可變車(chē)道屬性為直行時(shí)，左轉(zhuǎn)渠化段理論上所能容納的最大車(chē)輛數(shù)為L(zhǎng)1/l，l為渠化段內(nèi)的車(chē)輛平均車(chē)頭間距，l隨道路交通狀況的變化而變化。直行渠化段理論上所能容納的最大總車(chē)輛數(shù)為3L1/l?？勺冘?chē)道屬性為左轉(zhuǎn)時(shí)，左轉(zhuǎn)渠化段理論上所能容納的最大總車(chē)輛數(shù)為2L1/l，直行渠化段理論上所能容納的最大總車(chē)輛數(shù)為2L1/l。

3.2 可變車(chē)道信號(hào)控制方法

3.2.1 可變車(chē)道當(dāng)前屬性為直行

（1）若在第n信號(hào)周期相位1結(jié)束時(shí)，5號(hào)檢測(cè)器采集到的左轉(zhuǎn)車(chē)流到達(dá)流量f5-1

由于左轉(zhuǎn)車(chē)流的到達(dá)流量應(yīng)從上一周期左轉(zhuǎn)相位2的最后一輛通過(guò)黃燈的車(chē)輛進(jìn)入渠化段的時(shí)刻算起，故T的計(jì)算公式為：T=L1/v，L1為左轉(zhuǎn)渠化段的長(zhǎng)度；v為渠化段內(nèi)汽車(chē)行駛的平均速度。

（2）若在第n信號(hào)周期相位1結(jié)束時(shí)，5號(hào)檢測(cè)器采集到的左轉(zhuǎn)車(chē)流到達(dá)流量f5-1>L1/l（采集時(shí)間：T+T3+T4+T1，從第n-1信號(hào)周期相位2的T2-T時(shí)刻開(kāi)始。），此時(shí)左轉(zhuǎn)車(chē)流較大。如果在第n信號(hào)周期相位2結(jié)束時(shí)，5號(hào)檢測(cè)器采集到的左轉(zhuǎn)車(chē)流到達(dá)流量f5-2（采集時(shí)間為：T+T3+T4+T1+T2，從第n-1信號(hào)周期相位2的后T2-T時(shí)刻開(kāi)始。）大于1號(hào)檢測(cè)器采集到的左轉(zhuǎn)車(chē)流釋放流量f1-2（采集時(shí)間：T2，從第n信號(hào)周期相位2開(kāi)始），且f5-2-f1-2>L1/2l，說(shuō)明左轉(zhuǎn)車(chē)流在左轉(zhuǎn)相位期間沒(méi)有放行完。此時(shí)，考慮直行車(chē)道的使用情況，以判斷是否有空余的道路供左轉(zhuǎn)車(chē)輛使用。如果在第n信號(hào)周期相位4結(jié)束時(shí)，6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)檢測(cè)器檢測(cè)得到的直行車(chē)流到達(dá)流量（采集時(shí)間：T+T2+T3+T4，從第n信號(hào)周期的相位1的T1-T時(shí)刻開(kāi)始。）總和fT-43L1/l，說(shuō)明此時(shí)直行車(chē)流量也很大，無(wú)論可變車(chē)道屬性為直行或左轉(zhuǎn)，都會(huì)有一股車(chē)流不能放行完，這可能是由于信號(hào)配時(shí)不合理而造成的，可變車(chē)道不變化。

3.2.2 可變車(chē)道當(dāng)前屬性為左轉(zhuǎn)

（1）若在第n-1信號(hào)周期相位4結(jié)束時(shí)，7號(hào)、8號(hào)檢測(cè)器采集到的直行車(chē)流到達(dá)流量之和（采集時(shí)間：T+T2+T3+T4，從第n-1信號(hào)周期相位 1的T1-T時(shí)刻開(kāi)始。）qT-4<2L1/l，則直行流量較小，直行車(chē)流在直行相位期間能放行完畢，可變車(chē)道的屬性保持左轉(zhuǎn)不變。

（2）若在第n-1信號(hào)周期相位4結(jié)束時(shí)，7號(hào)、8號(hào)檢測(cè)器采集到的直行車(chē)流到達(dá)流量之和（采集時(shí)間：T+T2+T3+T4，從第n-1信號(hào)周期相位 1的T1-T時(shí)刻開(kāi)始。）qT-4>2L1/l，此時(shí)直行流量較大。如果在第n信號(hào)周期相位1結(jié)束時(shí)，7號(hào)、8號(hào)檢測(cè)器采集到的直行車(chē)流到達(dá)流量之和（采集時(shí)間：T+T2+T3+T4+T1，從第n-1信號(hào)周期相位1的T1-T時(shí)刻開(kāi)始。）qT-1大于3號(hào)、4號(hào)檢測(cè)器采集到的直行車(chē)流釋放流量之和qC-1（采集時(shí)間：T1，從第n信號(hào)周期相位1開(kāi)始。），且qT-1-qC-1>L1/l，說(shuō)明直行流量偏大，直行車(chē)流在直行相位期間沒(méi)有放行完。此時(shí)考慮左轉(zhuǎn)車(chē)道的使用情況，以判斷是否有空余的道路供直行車(chē)輛使用。在第n信號(hào)周期相位1結(jié)束時(shí)，如果5號(hào)、6號(hào)檢測(cè)器采集到的左轉(zhuǎn)車(chē)流到達(dá)流量之和qL-1（采集時(shí)間：T+T3+T4+T1，從第n-1信號(hào)周期的相位2的T2-T時(shí)刻開(kāi)始。）2L1/l，說(shuō)明此時(shí)左轉(zhuǎn)車(chē)流量也很大，則不宜變化可變車(chē)道。

3.3 交通安全配套設(shè)施

可變車(chē)道交通安全配套設(shè)施是可變車(chē)道系統(tǒng)的重要組成部分，它主要包含：交通標(biāo)線(xiàn)、路邊指示標(biāo)志、龍門(mén)架分車(chē)道指示燈和可變信號(hào)指示燈等。

3.3.1 交通標(biāo)線(xiàn)

可變導(dǎo)向車(chē)道線(xiàn)用于指示導(dǎo)向方向隨需要可變的導(dǎo)向車(chē)道的位置。其形狀為白色鋸齒型標(biāo)線(xiàn)，內(nèi)部可標(biāo)注“可變車(chē)道”文字提醒。

3.3.2 交通標(biāo)志

按照三級(jí)指示的原則設(shè)置交通標(biāo)志牌。第一級(jí)為可變車(chē)道提醒標(biāo)志，適宜布置在距離漸變段起點(diǎn)20m外，用以提醒駕駛員前方路口設(shè)置了可變車(chē)道；第二級(jí)為路外分車(chē)道指示標(biāo)志，指示可變車(chē)道所在的位置，一般布置在漸變段起點(diǎn)處；第三級(jí)為龍門(mén)架分車(chē)道指示燈，一般布置在導(dǎo)向車(chē)道起點(diǎn)處，指示現(xiàn)階段可變車(chē)道的行駛方向，可變車(chē)道指示燈用LED屏突出顯示。圖5為可變車(chē)道標(biāo)志牌圖示。

圖5 可變車(chē)道標(biāo)志牌圖示

3.3.3 可變信號(hào)指示燈

在入口的每條車(chē)道對(duì)應(yīng)設(shè)置信號(hào)指示燈，可變車(chē)道的信號(hào)燈應(yīng)根據(jù)車(chē)道功能進(jìn)行變化，當(dāng)車(chē)道為直行時(shí)，指示燈為直行標(biāo)志；當(dāng)車(chē)道為左轉(zhuǎn)時(shí)，指示燈為左轉(zhuǎn)標(biāo)志。

4 實(shí)施效果評(píng)價(jià)

根據(jù)無(wú)錫市交巡警支隊(duì)監(jiān)控中心提供的流量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，采用飽和度指標(biāo)評(píng)價(jià)實(shí)施可變車(chē)道后的改善效果如下：統(tǒng)計(jì)某日6:00-21:00周新路路口北進(jìn)口道左轉(zhuǎn)及直行飽和度，如圖6所示?？梢钥闯?，該路口通行矛盾主要集中在晚高峰，實(shí)施前北進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)輛排隊(duì)嚴(yán)重，直行方向3車(chē)道通行能力略有富余，實(shí)施可變車(chē)道方案后明顯減輕了左轉(zhuǎn)方向通行壓力，對(duì)于直行方向，飽和度有所增大，但是屬于可接受范圍以?xún)?nèi)?？傮w而言，實(shí)施可變車(chē)道技術(shù)可以充分利用道路條件，使交通設(shè)施供給與需求動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)，效益非常顯著。

5 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)施可變車(chē)道前必須對(duì)交叉口道路交通情況做充分調(diào)查，研究可變車(chē)道方案的可行性，同時(shí)應(yīng)做好宣傳工作，保障可變車(chē)道的實(shí)施效果。本文以無(wú)錫市蠡湖大道-周新路路口為例，介紹了可變車(chē)道在交叉口的應(yīng)用方法，包含可變車(chē)道檢測(cè)器的布置、信號(hào)燈控制機(jī)理，以及交通安全配套設(shè)施的設(shè)置等，最后通過(guò)飽和度指標(biāo)評(píng)價(jià)了可變車(chē)道方案的實(shí)施效果。結(jié)果顯示，實(shí)施可變車(chē)道能夠合理分配道路資源、緩解路口通行壓力、減小車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度，對(duì)于潮汐車(chē)流明顯的城市，具有重要的推廣意義。

圖6 可變車(chē)道實(shí)施效果評(píng)價(jià)曲線(xiàn)圖

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