不同支路角度無信號(hào)T型交叉口交通流特性研究

李文燕，薛 鋒,2

(1.西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，成都 610031；2.西南交通大學(xué) 綜合交通運(yùn)輸智能化國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室, 成都 610031)

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不同支路角度無信號(hào)T型交叉口交通流特性研究

李文燕1，薛 鋒1,2

(1.西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，成都 610031；2.西南交通大學(xué) 綜合交通運(yùn)輸智能化國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室, 成都 610031)

主路車頭時(shí)距和速度特性是研究無信號(hào)T型交叉口通行能力的重要因素。通過實(shí)測(cè)重慶市銅梁區(qū)三支有代表性的不同支路角度無信號(hào)T型交叉口主路車速和車頭時(shí)距數(shù)據(jù)，分析了支路角度對(duì)主路車速、車速離散性的影響，總結(jié)出應(yīng)盡量避免用支路角度70°和支路角度110°無信號(hào)T型交叉口對(duì)干路車輛進(jìn)行分流。為提高衛(wèi)星城市路網(wǎng)和無信號(hào)T型交叉口通行能力提供建議。

0 引 言

無信號(hào)T型交叉口是道路系統(tǒng)的重要組成，幾何特征影響交叉口通行能力，而支路角度是交叉口幾何特征的一個(gè)重要因素。由于地形原因，衛(wèi)星城市老城區(qū)有大量支路非90°的無信號(hào)T型交叉口。交通流特性分析是研究這類無信號(hào)T型交叉口通行能力的基礎(chǔ)[1]。

國內(nèi)方面，無信號(hào)T型交叉口研究多以支路90°的雙向兩車道主路交叉口、四車道主路交叉口為主。鐘小明[2]實(shí)測(cè)了三支4×2無信號(hào)T型交叉口的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)交叉口附近內(nèi)外側(cè)車道車輛的平均速度差別很小。國外方面，雙向六車道主路無信號(hào)交叉口研究正在進(jìn)行[3]。但對(duì)支路非90°的無信號(hào)T型交叉口交通流特性研究未查到相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。

重慶市銅梁區(qū)信號(hào)交叉口干路左轉(zhuǎn)車輛紅燈時(shí)間較長(zhǎng)，駕駛員多選用無信號(hào)T型交叉口左轉(zhuǎn)到達(dá)另一干路。對(duì)重慶市銅梁區(qū)三支不同支路角度的無信號(hào)T型交叉口的車速和車頭時(shí)距特性進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)，統(tǒng)計(jì)分析其規(guī)律，以便為這類交叉口的安全管理規(guī)劃提供參考。

1 數(shù)據(jù)收集

1.1 調(diào)查時(shí)間及調(diào)查地點(diǎn)

調(diào)查時(shí)間為2016年2月，選取天氣晴朗工作日的早晚高峰。調(diào)查了重慶市銅梁區(qū)城區(qū)內(nèi)3個(gè)典型的不同支路角度的無信號(hào)T型交叉口：Ⅰ.營盤路交叉口(營盤路-迎賓路區(qū)段)，支路角度是主路逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)70°，為6×2無信號(hào)T型交叉口，如圖1所示。Ⅱ.文化館交叉口(龍門堤街-龍門街區(qū)段)，支路角度是主路逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，為6×2無信號(hào)T型交叉口，如圖2所示。Ⅲ.一中交叉口(龍門西街-中興路大橋區(qū)段)，支路角度是主路逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)110°，為6×2過渡到4×2無信號(hào)T型交叉口，如圖3所示。三支交叉口高峰小時(shí)支路進(jìn)出口流量相近。

圖1 營盤路交叉口

圖2 文化館交叉口

圖3 一中交叉口

1.2 數(shù)據(jù)觀測(cè)及數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)調(diào)查采用攝像法。攝像法優(yōu)點(diǎn)是：現(xiàn)場(chǎng)人員少，資料可反復(fù)使用，平均車速和車頭時(shí)距能一一對(duì)應(yīng)。缺點(diǎn)是：數(shù)據(jù)人工處理時(shí)間長(zhǎng)，視野范圍有限，有一定的夾角誤差。拍攝和數(shù)據(jù)處理要求有：

(1)攝像機(jī)位置不能隨便移動(dòng)。

(2)視野涵蓋整個(gè)交叉口駛?cè)腭偝鲕囕v的大致情況，車道線可見。

(3)重點(diǎn)拍攝支路左轉(zhuǎn)車輛的沖突區(qū)域。

(4)視頻中需有車頭并排的車輛，以便貼黃線，減少夾角誤差，如圖4所示。實(shí)際操作中，為不影響正常交通秩序，不能在地面貼黃線。將視頻中的黃線延伸，測(cè)試另一方向車輛數(shù)據(jù)，如圖5所示。黃線用PS軟件處理成PNG格式后導(dǎo)入整個(gè)視頻。

圖4 車輛并排

圖5 直線延伸

(5)視頻中黃線間的距離需實(shí)地估量，以便求取平均速度。

2 速度特性分析

2.1 主路車輛進(jìn)入交叉口的速度特性

以道路中心線為標(biāo)準(zhǔn)，主路直行車流的兩個(gè)方向分為近支路方向和遠(yuǎn)支路方向。對(duì)樣本以15min為分區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)[4]，如表1，三支不同支路角度交叉口主路車速在交叉口范圍內(nèi)具備以下幾個(gè)特征：

(1)近支路方向，支路角度90°交叉口的平均車速大于支路角度70°交叉口和支路角度110°交叉口。支路角度70°交叉口的平均車速為20.48km/h，支路角度110°交叉口為18.70km/h，支路角度90°交叉口為34.39km/h。

(2)近支路方向，支路角度90°交叉口的85%位車速大于支路角度70°交叉口和支路角度110°交叉口。支路角度70°交叉口的85%位車速為26.00km/h，支路角度110°交叉口為23.40km/h，支路角度90°交叉口為48.41km/h。

(3)近支路方向，支路角度90°交叉口的車速比支路角度70°交叉口和支路角度110°交叉口離散度更大。支路角度70°交叉口的標(biāo)準(zhǔn)差為5.21km/h，支路角度110°交叉口為5.42km/h，支路角度90°交叉口為13.99km/h。

表1 三支交叉口主路各車道和方向速度統(tǒng)計(jì)表

2.2 支路車輛進(jìn)入交叉口的速度特性

支路車輛進(jìn)入交叉口有兩種情況[5]：一是停車直接通過；二是減速再加速通過。對(duì)于情況二，在雙向六車道主路交叉口，會(huì)出現(xiàn)兩種方式：一是主路左轉(zhuǎn)車輛減速到達(dá)車道1，再加速通過車道2和車道3；二是支路左轉(zhuǎn)車輛減速到達(dá)車道2，再加速通過車道3，這與駕駛員特性有關(guān)。

3 車頭時(shí)距特性

3.1 主路車頭時(shí)距特性

三支交叉口都處于城市中心地區(qū)，日間大型車多為公共汽車，且重慶市銅梁區(qū)地處重慶市衛(wèi)星城市，公共汽車較少，其高峰小時(shí)流量只占整個(gè)交叉口車流量的3.5%。這里不考慮大型車對(duì)主路車頭時(shí)距的影響。主路車頭時(shí)距的觀測(cè)結(jié)果，如表2。車道1的車頭時(shí)距方差較大，隨機(jī)性較大，利用率較低。

表2 三支交叉口主路各車道和斷面車頭時(shí)距統(tǒng)計(jì)表

3.2 主路車頭時(shí)距分布

無信號(hào)T型交叉口主路車頭時(shí)距分布可用負(fù)指數(shù)分布、移位負(fù)指數(shù)分布和M3分布進(jìn)行擬合[6-9]。

3.2.1 負(fù)指數(shù)分布

負(fù)指數(shù)分布的概率密度函數(shù)為：

f(t)=e-t/T/T

(1)

分布函數(shù)為：

F(t)=1-e-t/T

(2)

式中：T為平均車頭時(shí)距，s。

3.2.2 移位負(fù)指數(shù)分布

移位負(fù)指數(shù)分布的概率密度函數(shù)為：

(3)

分布函數(shù)為：

F(t)=1-e-(t-tm)/(T-tm)，t≥tm

(4)

式中：T為平均車頭時(shí)距，s；tm取一段連續(xù)小間隙的均值，s。

3.2.3 M3分布

M3分布的概率密度函數(shù)為：

(5)

分布函數(shù)為：

(6)

3.2.4 三種分布擬合比較

對(duì)各車道車頭時(shí)距的三種分布擬合值進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，自由度為0.05，如表3所示?？ǚ綑z驗(yàn)值越大，越不符合；卡方檢驗(yàn)值越小，且小于臨界值，越趨于符合。近支路方向的車頭時(shí)距，能用移位負(fù)指數(shù)或M3分布擬合，不同支路角度的無信號(hào)T型交叉口支路通行能力能用主路車頭時(shí)距服從移位負(fù)指數(shù)分布或M3分布進(jìn)行計(jì)算[10]。遠(yuǎn)支路方向的車頭時(shí)距不完全能用負(fù)指數(shù)分布、移位負(fù)指數(shù)分布或M3分布進(jìn)行擬合。

表3 三種分布車頭時(shí)距擬合檢驗(yàn)表

4 結(jié) 語

通過分析3支不同支路角度無信號(hào)T型交叉口的主路車速和車頭時(shí)距的調(diào)查數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)：

(1)近支路方向，支路角度90°交叉口平均車速和85%位車速均大于支路角度70°交叉口和支路角度110°交叉口。支路角度90°交叉口的車速比支路角度70°交叉口和支路角度110°交叉口離散度更大。支路角度70°交叉口和支路角度110°交叉口對(duì)干路分流效果不夠理想，造成了新的擁堵點(diǎn)。重慶市銅梁區(qū)應(yīng)避免用支路角度70°和支路角度110°無信號(hào)T型交叉口對(duì)干路車輛進(jìn)行分流，而采用90°無信號(hào)T型交叉口對(duì)干路分流。

(2)不同支路角度無信號(hào)T型交叉口的近支路方向的車頭時(shí)距能用移位負(fù)指數(shù)分布或M3分布擬合，支路通行能力能用主路車頭時(shí)距服從移位負(fù)指數(shù)分布或M3分布進(jìn)行計(jì)算。遠(yuǎn)支路方向的車頭時(shí)距不完全能用負(fù)指數(shù)分布、移位負(fù)指數(shù)分布或M3分布進(jìn)行擬合。

(3)重慶市銅梁區(qū)雙向六車道主路無信號(hào)T型交叉口，車道1的利用率較低，可設(shè)置公交專用車道，并調(diào)整優(yōu)化公交線路，擴(kuò)大公共交通網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面，提高車道1的利用率。

(4)城市道路交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，老城區(qū)應(yīng)控制非90°無信號(hào)T型交叉口的車流量，新城區(qū)應(yīng)減少非90°無信號(hào)T型交叉口的建設(shè)。

(5)分析了重慶市銅梁區(qū)3個(gè)典型的不同支路角度無信號(hào)T型交叉口的交通流特性，得出支路角度對(duì)主路車速、車速離散性和車頭時(shí)距分布的影響，而未對(duì)更廣泛區(qū)域的不同支路角度無信號(hào)T型交叉口交通流特性進(jìn)行分析。

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[2] 鐘小明,魏中華,張利,等.無信號(hào)T型交叉口交通流特性[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,(2):224-229.

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National United Engineering Laboratory of Integrated and Intelligent Transportation, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)

Traffic Flow Characteristics of Unsignalized T-intersections of Different Minor Road’s Angle

LI Wen-yan1，XUE Feng1,2

(School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China;

The characteristics of time headway and speed of the major road are the important factors of studying unsignalized T-intersections traffic capacity. The paper measured data of vehicle speed and time headway at three unsignalized T-intersections of different minor road’s angle on major road in Tongliang District, Chongqing. Analyze the effects of minor road’s angle to the vehicle speed and discrete of vehicle speed in the major road. Summed up that try to avoid using minor road’s angle 70° and 110° unsignalized T-intersections to shunt the major road’s traffic flow. Provide advice to improve the capacity of satellite city’s road network and unsignalized T-intersection.

traffic engineering; urban road traffic; investigation and analysis; unsignalized tee-intersection; minor road’s angle;

2016-07-15

四川省教育廳自然科學(xué)項(xiàng)目(15ZB0477)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助 (2682013CX068)；四川省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011ZRZ010)

李文燕(1991-)，女，重慶市銅梁人，碩士，E-mail：982634055@163.com。

U491

A

10.3969/j.issn.1671-234X.2016.03.007

1671-234X(2016)03-0029-06

浙江交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，第17卷第3期，2016年9月

Journal of Zhejiang Institute of Communications

Vol.17 No.3,Sep.2016

關(guān)鏈詞：交通工程；道路交通；調(diào)查分析；無信號(hào)交叉口；支路角度