鐵路客運(yùn)樞紐周邊道路交通流組織優(yōu)化研究

彭群潔

（深圳市綜合交通設(shè)計研究院有限公司，廣東 深圳 518003）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，城市交通量迅速增長，交通出現(xiàn)了日趨緊張的局面，特別是位于樞紐周邊的道路，擁堵經(jīng)常發(fā)生。樞紐是城市對外交通的主要銜接點(diǎn)，吸引大量的人流和車流。出入樞紐的這些交通流往往，具有很高的時效性，同時，相對于一般道路而言，大車率相對較高，因此樞紐周邊道路交通需進(jìn)行有效組織，以緩解其交通擁堵問題。對于樞紐周邊道路而言，交叉口的管理與控制是其關(guān)鍵。大量事實也證明，交叉口的擁擠現(xiàn)象最嚴(yán)重，是整個路網(wǎng)的瓶頸地帶?？梢哉f，有效地緩解交叉口的交通擁堵問題是解決樞紐周邊道路交通問題的關(guān)鍵。

1 樞紐周邊道路交通組織優(yōu)化方法與步驟

對于樞紐周邊道路，在進(jìn)行交通組織優(yōu)化時，主要是針對交通擁擠程度較大的交叉口，對此類交叉口的交通信號周期重新調(diào)整，并對其服務(wù)水平進(jìn)行評價[1]。在信號配時不能有效解決交通擁堵問題時，可以將調(diào)節(jié)控制區(qū)域擴(kuò)大，針對以此交叉口為中心的樞紐周邊區(qū)域路網(wǎng)，采用交通流誘導(dǎo)方式解決擁堵問題。

城市交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)（UTFGS）是一種在“準(zhǔn)實時”交通狀態(tài)下對路網(wǎng)交通流量進(jìn)行分配，誘導(dǎo)駕駛員行駛在最佳路線上的交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)[2]。然而，UTFGS提供的動態(tài)交通分配和路線選擇只考慮了用戶最優(yōu)問題，其結(jié)果可能導(dǎo)致整個交通網(wǎng)絡(luò)的流量不平衡。城市交通控制系統(tǒng)（UTCS）是交通網(wǎng)絡(luò)流量平衡的實施技術(shù)，是對交叉口信號燈和特定路線的控制，在決定路線延遲和行程時間上起著重要作用。因此同時考慮UTFGS和 UTCS時才能達(dá)到真正意義上的交通流誘導(dǎo)。本文根據(jù)UTFGS和UTCS的控制思路提出了個人見解，運(yùn)用交通誘導(dǎo)的方式來緩解樞紐周邊道路上的交通問題。

1.1 樞紐周邊道路交通流誘導(dǎo)組織

1.1.1 交通流的重新分配

根據(jù)交通管理與控制中的交叉口的定時信號控制，對樞紐周邊道路的關(guān)鍵交叉口進(jìn)行單點(diǎn)信號控制。但是，由于此信號控制方法改進(jìn)的效果不明顯，本文采取交通誘導(dǎo)的措施對樞紐周邊控制區(qū)域道路交通流進(jìn)行誘導(dǎo)組織。在這一小區(qū)域的OD中，針對各個交叉口的交通情況，借鑒Wardrop原理的理念和Dijkstra算法來對交通流進(jìn)行重新分配，合理組織車流流向，提高道路的通行能力。

在交通流分配上，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)分析，利用回歸路阻函數(shù)模型[3]：

式中：t為兩交叉口之間的路段行駛時間，min；t0為交通量為0時，兩交叉口之間的路段行駛時間，min；V1、V2為機(jī)動車、非機(jī)動車路段交通量，輛/h；C1、C2為機(jī)動車、非機(jī)動車路段實用通行能力；k1、k2、k3、k4為回歸系數(shù)。

參數(shù)k1、k2、k3、k4根據(jù)道路交通量、車輛調(diào)查數(shù)據(jù)用最小二乘法確定。

計算出控制區(qū)域各路段的路阻，根據(jù)Wardrop原理和交通分配Dijkstra算法，分別針對交通流平衡分配和非平衡分配方法作交通流的分配預(yù)測。

1.1.2 面對駕駛員和誘導(dǎo)系統(tǒng)的組織流程

由于進(jìn)入樞紐周邊道路的車流機(jī)動性強(qiáng)，為使駕駛員能夠遵照交通誘導(dǎo)的方式在控制區(qū)域內(nèi)行駛，在駕駛員進(jìn)入控制區(qū)域交叉口之前的一段路程內(nèi)設(shè)置交通誘導(dǎo)信息提示板，及時發(fā)布前方路段狀況，并提供優(yōu)化路線讓駕駛員行進(jìn)或在進(jìn)入交叉口時采取信號控制措施，使駕駛員按照規(guī)定路線行駛[4]。本文主要對駕駛員和交通誘導(dǎo)系統(tǒng)兩方面同時進(jìn)行交通誘導(dǎo)信息的提供與更新，其中針對駕駛員的具體組織步驟見圖1，針對控制區(qū)域交通誘導(dǎo)系統(tǒng)的控制流程見圖2。

圖1 面向駕駛員的交通信息提示流程圖

圖2 車輛進(jìn)入控制小區(qū)域時的誘導(dǎo)系統(tǒng)流程圖

2 案例分析及仿真

本文以武昌火車站周邊小區(qū)域道路為例，依據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查分析存在的問題，根據(jù)上述組織優(yōu)化方法，對武昌火車站周邊小區(qū)域道路進(jìn)行改善。

2.1 武昌火車站周邊道路的關(guān)鍵交叉口現(xiàn)狀

根據(jù)調(diào)查資料顯示，武昌火車站周邊道路關(guān)鍵交叉口為中山路與紫陽路的交叉口，其高峰小時流量流向數(shù)據(jù)見表1。其中，中山路為南北走向。

表1 中山路與紫陽路交叉口交通現(xiàn)狀

此交叉口為定時信號控制，右轉(zhuǎn)車輛都不受信號控制，信號周期為145 s，北進(jìn)口所有車流為第一相位50 s，南進(jìn)口所有車流為第二相位45 s，東西進(jìn)口直行為第三相位13 s，東西進(jìn)口左轉(zhuǎn)為第四相位22 s。各相位之間都有3 s黃燈，最后有3 s全紅時間。根據(jù)《交通控制與管理》中的定時信號配時[5]知道次交叉口Y=1.544＞0.9，信號匹配時不符合要求。

因此對此交叉口重新進(jìn)行配時。由現(xiàn)狀流量比可知中山路與紫陽路交叉口南北進(jìn)口的直行、左轉(zhuǎn)流量都相對較大，因此根據(jù)分析對此交叉口進(jìn)行如下改進(jìn)：對南北方向車道進(jìn)行渠化，將南進(jìn)口車道改為6車道，增加一個直行車道，車道寬度為2.75 m，北進(jìn)口車道改為5車道，增加一個直左車道，車道寬度為2.8 m；仍采用定時信號控制，信號相位不變。

Y=1.062＞0.9，可知重新配時后改進(jìn)效果不明顯。

2.2 武昌火車站周邊道路交通組織誘導(dǎo)

根據(jù)提出的交通組織誘導(dǎo)方法對武昌火車站周邊路網(wǎng)進(jìn)行交通誘導(dǎo)，緩解關(guān)鍵交叉口的交通壓力。根據(jù)此誘導(dǎo)方法得到關(guān)鍵交叉口交通流的控制結(jié)果。具體結(jié)果見表2。

表2 誘導(dǎo)后中山路與紫陽路交叉口交通狀況

此時，Y=0.894＜0.9。由于其為離火車站最近的一個交叉口，從火車站出來的各種類型的車首先必須經(jīng)過這一交叉口才能改變行進(jìn)方向，所以在調(diào)節(jié)控制時對其要求相對于其他地方的交叉口要低一些，因此其基本滿足樞紐周邊交叉口的條件。

2.3 武昌火車站周邊道路交通優(yōu)化前后對比分析

針對上述交通組織誘導(dǎo)方法在武昌火車站周邊道路上的組織優(yōu)化，為了能夠更加直觀地反應(yīng)道路交通組織優(yōu)化前后的對比效果，本案例通過VISSIM模擬仿真[6]，對改進(jìn)前后關(guān)鍵交叉口——中山路與紫陽路的交叉口的平均排隊延誤、平均排隊長度進(jìn)行對比分析[7]（見表3）。

表3 改進(jìn)前后仿真比較分析

由以上比較內(nèi)容，可以直觀地看出優(yōu)化方案對實際問題的解決是有一定效果的。由VISSIM模擬得出的結(jié)果可以看出：交叉口周圍路網(wǎng)的交通狀態(tài)得到明顯改善，交叉口延誤降低。

3 結(jié)語

本文應(yīng)用交通誘導(dǎo)的方法，對樞紐周邊的道路進(jìn)行交通組織優(yōu)化，相較于只針對單點(diǎn)進(jìn)行信號控制調(diào)節(jié)而言，將樞紐周邊的各交叉口進(jìn)行聯(lián)控，利用信號控制與交通誘導(dǎo)相結(jié)合，能夠在時間和空間上很好地改善樞紐周邊道路的性能，為樞紐周邊道路交通組織優(yōu)化提出了一個可供參考的方法。但是由于虛擬模型與現(xiàn)實情況存在無法完善的差別，模擬結(jié)果與現(xiàn)實情況可能存在些許差異，在以后的研究中不斷完善。