信號交叉口左彎待轉(zhuǎn)區(qū)對車輛排放的影響分析*

姚榮涵 許向輝 張文松 鄭劉杰 郭偉偉

(1.大連理工大學(xué)交通運輸學(xué)院 遼寧 大連 116024；2.北方工業(yè)大學(xué)城市道路交通智能控制技術(shù)北京市重點實驗室 北京 100144)

0 引 言

隨著城市道路擁堵的加劇以及交叉口渠化方式的多樣化，為充分利用交叉口內(nèi)部空間，同時解決左轉(zhuǎn)車輛需求過剩的問題，在交叉口內(nèi)部增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)已經(jīng)成為許多城市普遍實施的一種方法。

近年來，眾多學(xué)者分析了左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的設(shè)置條件及其對通行能力和交通排放的影響。倪穎等[1]運用停止線法分析了不同信號配時方案下左彎待轉(zhuǎn)區(qū)對通行能力的影響，并通過實例分析了左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的設(shè)置條件。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)將導(dǎo)致停車次數(shù)的增幅遠大于通行能力的增幅。王殿海等[2]和李麗麗[3]運用累計曲線法和交通波理論建立了左轉(zhuǎn)車輛排隊位置模型，從理論層面分析了左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的臨界設(shè)置條件及其運行效果。宗二凱等[4]基于車道飽和流率量化了增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)交叉口的通行能力，結(jié)果表明左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的設(shè)置長度直接影響交叉口通行能力。李小帥等[5]分析了左彎待轉(zhuǎn)區(qū)和直行待行區(qū)對進口道和交叉口通行能力的影響，并進行了實證研究。Zhou Y和Zhuang H[6]利用車輛隨機到達理論和概率論分析了增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的直左車道對交叉口車輛通行能力的影響。Zhao Y等[7]針對增設(shè)待轉(zhuǎn)區(qū)的左轉(zhuǎn)專用車道提出了一種估計通行能力的方法，并使用截面分析法比較了9個信號交叉口的12個進口道在4種方案下左轉(zhuǎn)標準小型車的啟動損失時間和飽和車頭時距，還分析了左彎待轉(zhuǎn)區(qū)長度對交叉口通行能力的影響。吳廣惠等[8]針對左彎待轉(zhuǎn)區(qū)提出了3種交通組織方式，并探討了解決待轉(zhuǎn)區(qū)清空的安全設(shè)置問題。最近，李穎宏等[9]和Li X等[10]從減少二次停車的角度提出了一種左彎待轉(zhuǎn)區(qū)交通信號控制方法，并利用交通仿真軟件Vissim分析了該方法對延誤、燃油消耗、污染排放的影響。趙小娟等[11]結(jié)合交通仿真軟件Vissim和基于(vehicle specific power，VSP)的尾氣排放模型探討了左彎待轉(zhuǎn)區(qū)和直行待行區(qū)增設(shè)前后交叉口平均排隊長度和污染物排放量的變化。結(jié)果表明，增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)和直行待行區(qū)將極大增加車輛尾氣排放量。

從上述分析可見，現(xiàn)有研究大多強調(diào)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)增設(shè)對通行能力提高的正面作用，僅有少數(shù)文獻關(guān)注左彎待轉(zhuǎn)區(qū)設(shè)置對交通排放增加的負面作用。這些研究也普遍忽略了左轉(zhuǎn)短車道存在與否對于左彎待轉(zhuǎn)區(qū)設(shè)置及交叉口運行效率與環(huán)境污染的影響。同時，考慮車輛延誤和交通排放等多目標的交叉口信號配時優(yōu)化研究已成為發(fā)展趨勢[12-14]。鑒于此，本文關(guān)注左轉(zhuǎn)短車道與左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的組合設(shè)計，以降低車輛延誤和交通排放為目標建立交叉口信號配時優(yōu)化模型，并著重分析增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)對交叉口延誤和車輛尾氣排放的影響。

1 左彎待轉(zhuǎn)區(qū)設(shè)置

1.1 左轉(zhuǎn)短車道的影響

針對孤立交叉口，探討左轉(zhuǎn)短車道存在與否對左彎待轉(zhuǎn)區(qū)設(shè)置的影響。首先應(yīng)判斷是否可以增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)，在平峰時段內(nèi)，若單位周期的紅燈時間內(nèi)左轉(zhuǎn)車輛沒有排滿左轉(zhuǎn)車道，此時可以不設(shè)置左彎待轉(zhuǎn)區(qū)；若左轉(zhuǎn)車輛溢出左轉(zhuǎn)車道，此時可以考慮設(shè)置左彎待轉(zhuǎn)區(qū)。為滿足左轉(zhuǎn)車輛需求，左彎待轉(zhuǎn)區(qū)設(shè)置長度應(yīng)符合以下2個條件之一：①如果左彎待轉(zhuǎn)區(qū)后方?jīng)]有增設(shè)左轉(zhuǎn)短車道，那么左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的設(shè)置長度只需考慮交叉口的幾何形狀，其設(shè)置原則為不影響對向進口道直行車輛運行[2]；②如果左彎待轉(zhuǎn)區(qū)后方設(shè)有左轉(zhuǎn)短車道，那么左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的設(shè)置除了要求不影響對向進口道直行車輛運行之外，還應(yīng)滿足紅燈期間左轉(zhuǎn)車輛的排隊需求，此時左轉(zhuǎn)短車道長度與左彎待轉(zhuǎn)區(qū)長度之和應(yīng)該不小于紅燈期間左轉(zhuǎn)車輛的平均排隊長度。

當交叉口增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)時，隨著左彎待轉(zhuǎn)區(qū)長度的增加，左轉(zhuǎn)車道通行能力會有所提高，當左彎待轉(zhuǎn)區(qū)至少能停放3輛車，即左彎待轉(zhuǎn)區(qū)長度不小于15 m時，左轉(zhuǎn)車道通行能力能有較大幅度的提高[15]。為充分利用交叉口內(nèi)部空間和保障各股車流安全運行，其長度應(yīng)選取最大值。當同時增設(shè)左轉(zhuǎn)短車道時，左轉(zhuǎn)短車道長度與左彎待轉(zhuǎn)區(qū)長度之和可能小于紅燈期間左轉(zhuǎn)車輛的平均排隊長度，即使前者不小于后者，同樣存在個別信號周期內(nèi)左轉(zhuǎn)短車道空間加上左彎待轉(zhuǎn)區(qū)空間還是不能滿足左轉(zhuǎn)車輛需求的情況，因此，對于組合設(shè)計左轉(zhuǎn)短車道和左彎待轉(zhuǎn)區(qū)，應(yīng)該重視左轉(zhuǎn)短車道對交叉口通行能力和車輛延誤的影響。

1.2 交叉口幾何形狀的影響

以典型4路交叉口為例，(見圖1)，考慮東、西進口道同時設(shè)置左轉(zhuǎn)短車道和左彎待轉(zhuǎn)區(qū)，其左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的設(shè)置需要考慮交叉口的空間大小。通常，為充分利用交叉口內(nèi)部空間且保證線型美觀，左彎待轉(zhuǎn)區(qū)由直線段和曲線段兩部分組成，涉及的幾何設(shè)計參數(shù)需要滿足一定的臨界條件[16]。

首先，為避免沖突帶來不安全因素，應(yīng)該保證左彎待轉(zhuǎn)區(qū)中的等待車輛不影響雙向直行車流的正常通行，即

d>LS+LO

(1)

式中：d為目標左彎待轉(zhuǎn)區(qū)曲線段起始斷面與對向左彎待轉(zhuǎn)區(qū)曲線段起始斷面之間的距離，m；LS為目標左彎待轉(zhuǎn)區(qū)曲線段起始斷面與外邊緣線終點之間的距離，m；LO為對向左彎待轉(zhuǎn)區(qū)曲線段起始斷面與外邊緣線終點之間的距離，m。

圖1 交叉口左彎待轉(zhuǎn)區(qū)設(shè)置示意圖Fig.1 Layout of an intersection with left-turn waiting areas

其次，為防止雙向左彎待轉(zhuǎn)區(qū)中車輛行駛時發(fā)生刮擦，需要確保雙向左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的外邊緣線之間有一定的安全間距，即

|SD|>dmin

(2)

式中：|SD|為雙向左彎待轉(zhuǎn)區(qū)外邊緣線之間的距離，m；dmin為最小側(cè)向安全間距，m，通常取為2 m[3]。

最后，為預(yù)防車輛發(fā)生側(cè)滑，左彎待轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)側(cè)曲線段的轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)不小于25 m[11]，即

R≥25

(3)

式中：R為左彎待轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)側(cè)曲線段的轉(zhuǎn)彎半徑，m。

2 研究思路

為探究左彎待轉(zhuǎn)區(qū)對交通效率和污染物排放的影響，參考已有研究成果[17-23]，借助交通仿真軟件Vissim，設(shè)計如圖2所示的研究思路，其具體步驟如下。

步驟1。選定交叉口及分析時段，獲取各時段的交通需求。

步驟2。獲取現(xiàn)狀渠化方案、現(xiàn)狀相位相序、現(xiàn)狀配時方案，將其統(tǒng)稱為現(xiàn)狀方案，利用Vissim軟件模擬其交通流運行狀況，獲得交通流運行的性能指標(如延誤、停車次數(shù)、排隊長度等)以及機動車逐秒速度和加速度數(shù)據(jù)，基于VSP分區(qū)數(shù)據(jù)標定紅綠燈期間的排放因子，并計算污染物排放量。

步驟3。判斷是否需要調(diào)整相位相序，如果是，對可增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的進口道采用先直行后左轉(zhuǎn)的相位相序；判斷是否需要增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)，如果是，在合適的進口道增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)；判斷是否需要增設(shè)左轉(zhuǎn)短車道，如果是，在合適的進口道增設(shè)左轉(zhuǎn)短車道。

步驟4。以延誤、排放最小為目標，根據(jù)交通需求優(yōu)化配時方案；采用現(xiàn)狀渠化方案、現(xiàn)狀相位相序，得到優(yōu)化配時方案1，將其統(tǒng)稱為優(yōu)化方案Ⅰ；采用現(xiàn)狀渠化方案、調(diào)整的相位相序，得到優(yōu)化配時方案2，將其統(tǒng)稱為優(yōu)化方案Ⅱ；采用增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的渠化方案、調(diào)整的相位相序、優(yōu)化的配時方案2，將其統(tǒng)稱為優(yōu)化方案Ⅲ；采用增設(shè)左轉(zhuǎn)短車道的渠化方案、調(diào)整的相位相序，得到優(yōu)化配時方案3，將其統(tǒng)稱為優(yōu)化方案Ⅳ；采用增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)和左轉(zhuǎn)短車道的渠化方案，得到優(yōu)化配時方案4，將其統(tǒng)稱為優(yōu)化方案Ⅴ。

步驟5。分別采用優(yōu)化方案Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，利用Vissim軟件模擬交通流運行狀況，獲得交通流運行的性能指標以及機動車逐秒速度和加速度數(shù)據(jù)，基于VSP分區(qū)數(shù)據(jù)計算污染物排放量；

步驟6。對比現(xiàn)狀方案和優(yōu)化方案Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ的各項性能指標，分析各項性能指標對調(diào)整相位相序、增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)、增設(shè)左轉(zhuǎn)短車道的靈敏性，綜合評價這3方面因素對交通效率和環(huán)境污染的影響。

上述研究思路中，計算機動車排放量和優(yōu)化信號配時方案是核心工作，其原理詳述如下。

2.1 機動車排放量計算

參考相關(guān)文獻[17]，1條車道組上某輛機動車的瞬時比功率可以表達為

(4)

1條車道組上某類機動車在紅綠燈期間的排放因子分別為

圖2 研究思路Fig.2 Research framework

(5)

根據(jù)紅綠燈期間排放因子和信號配時參數(shù)，分析時段內(nèi)交叉口機動車污染物排放量為

(6)

式(6)中，標準小汽車的車均延誤可表達為

(7)

式(7)中，車道組通行能力的計算公式為

(8)

2.2 配時方案優(yōu)化

考慮組合設(shè)計左彎待轉(zhuǎn)區(qū)和左轉(zhuǎn)短車道，針對孤立交叉口采用預(yù)設(shè)信號控制方式的情況，并假設(shè)沒有初始排隊車輛，為獲得最優(yōu)的信號配時方案，在必要的約束條件下最小化車輛延誤和排放[19,20]，其優(yōu)化模型為

gi≥0

(9)

式中：TD為車輛延誤，s；n為相位數(shù)；φij為判斷車道組j是否在相位i內(nèi)通行的標識符，如果是，φij=1，否則，φij=0；gi為相位i的有效綠燈時間，s；gmin為最小有效綠燈時間，s；Cmin為最小周期時長，s；L為總損失時間，s；Cmax為最大周期時長，s。

式(9)為雙目標優(yōu)化問題，根據(jù)前期研究[20]，這里采用乘除法將其轉(zhuǎn)換為單目標優(yōu)化問題后利用Matlab中的fmincon函數(shù)進行求解。

在實際應(yīng)用中，該模型不僅適用于增設(shè)左轉(zhuǎn)短車道和左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的情況，而且適用于未增設(shè)左轉(zhuǎn)短車道或左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的情況。因此，該模型對于交叉口信號配時優(yōu)化具有普適性。

3 案例分析

選取大連市五一路-西南路交叉口作為案例交叉口，通過實地調(diào)查獲得交通流數(shù)據(jù)，進而驗證上述模型和方法，并分析左彎待轉(zhuǎn)區(qū)對交通流運行和污染物排放的具體影響。

3.1 交叉口概況

大連市五一路和西南路均為城市主干路，其車流量都比較大。2016年9月，經(jīng)過實地踏勘獲得了該交叉口的現(xiàn)狀幾何特性，見圖3(a)。東進口渠化2條左轉(zhuǎn)專用車道、2條直行車道，并設(shè)置實體導(dǎo)流島提前分流右轉(zhuǎn)車輛；西進口渠化2條左轉(zhuǎn)專用車道、1條直行車道、1條直右混行車道；南進口渠化4條直行車道、1條右轉(zhuǎn)專用車道；北進口渠化3條直行車道、1條直右混行車道、1條右轉(zhuǎn)專用車道。所有右轉(zhuǎn)車流均不受信號控制。

圖4 現(xiàn)狀配時方案Fig.4 Existing signal timing plan

為減少偶然因素帶來的影響，在多個工作日對案例交叉口進行了現(xiàn)場觀測，獲得了流量分布、現(xiàn)狀相位方案、現(xiàn)狀配時方案。以某日07：00—09：00,11：30—12：30,05：00—07：00這3個時段(以下稱為早高峰、平峰、晚高峰)為例，所得各個時段機動車流量分布見表1所示。我國現(xiàn)行公路工程技術(shù)標準中將車型分成小汽車、中型車、大型車、拖掛車，其換算系數(shù)分別為1，1.5，2，3[24]。文中將拖掛車歸入大型車，則車輛類型分量分布如表2所示。各時段現(xiàn)狀相位方案均為：東進口直左—西進口直左—南北進口直行。各時段現(xiàn)狀配時方案見圖4。

表2五一路-西南路交叉口當量小汽車小時流量

Tab.2Equivalentpassenger-carhourlyvolumesfortheintersectionofWuyiRoadand
XinanRoad時段轉(zhuǎn)向小時流量pcu/h

時段轉(zhuǎn)向小時流量 / (pcu/h)東進口西進口南進口北進口早高峰左轉(zhuǎn)489 938 直行733 932 1 309 1 226 右轉(zhuǎn)57 92 924 1 329 平峰左轉(zhuǎn)491 852 直行610 720 1 141 979 右轉(zhuǎn)123 49 763 1 287 晚高峰左轉(zhuǎn)629 1 124 直行759 801 1 338 1 165 右轉(zhuǎn)90 54 719 875

3.2 優(yōu)化方案說明

為探究不同情況下增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)或左轉(zhuǎn)短車道對車輛排放的影響，針對圖3所示的4種渠化方案，先調(diào)整相位相序，再由渠化方案、相位相序、交通需求使用式(9)獲得各時段的最優(yōu)配時方案，最后由渠化方案、相位相序、最優(yōu)配時方案設(shè)計5種優(yōu)化方案Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。其中，優(yōu)化方案Ⅰ采用現(xiàn)狀渠化方案圖3(a)、現(xiàn)狀相位相序、優(yōu)化配時方案圖5(a)；優(yōu)化方案Ⅱ采用現(xiàn)狀渠化方案圖3(a)、調(diào)整的相位相序、優(yōu)化配時方案圖5(b)；優(yōu)化方案Ⅲ采用增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的渠化方案圖3(b)、調(diào)整的相位相序、優(yōu)化配時方案圖5(b)；優(yōu)化方案Ⅳ采用增設(shè)左轉(zhuǎn)短車道的渠化方案圖3(c)、調(diào)整的相位相序、優(yōu)化配時方案圖5(c)；優(yōu)化方案Ⅴ采用增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)和左轉(zhuǎn)短車道的渠化方案圖3(d)、調(diào)整的相位相序、優(yōu)化配時方案圖5(c)。

左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的使用規(guī)則如下：對于前方設(shè)有左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的左轉(zhuǎn)車輛來說，當同向直行相位啟亮綠燈時，左轉(zhuǎn)車輛應(yīng)離開進口道停車線并駛?cè)胱髲澊D(zhuǎn)區(qū)；當左轉(zhuǎn)相位啟亮綠燈時，左轉(zhuǎn)車輛應(yīng)從左彎待轉(zhuǎn)區(qū)停車線處駛離交叉口；當左轉(zhuǎn)相位啟亮紅燈時，左轉(zhuǎn)車輛應(yīng)停在進口道停車線處。在工程實踐中，為引導(dǎo)駕駛員正確使用左彎待轉(zhuǎn)區(qū)，有些交叉口會設(shè)置可變信息標志，在同向直行車輛通行期間提示駕駛員駛?cè)胱髲澊D(zhuǎn)區(qū)進行等待。鑒于這種規(guī)則，對于沒有左轉(zhuǎn)短車道的情況，是否增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)采用同樣的最優(yōu)配時方案。

對于本案例，增設(shè)左轉(zhuǎn)短車道之后各時段的交通需求均不高，是否增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)所得的最優(yōu)配時方案很接近，實際中各燈色顯示時間采用整數(shù)，因而優(yōu)化配時方案3與4相同。

圖5 優(yōu)化配時方案Fig.5 Optimized signal timing plans

在使用式(9)獲得優(yōu)化配時方案時，分析時段取1 h、最小有效綠燈時間取10 s、最小周期時長取60 s、最大周期時長取150 s、黃燈時間取3 s、全紅時間取1 s、前損失時間取2 s、后補償時間取2 s、采集速度和加速度的分辨率取1 s，每條車道組的道路坡度取0、機動車平均行駛速度取50 km/h。此外，小型車VSP分區(qū)數(shù)據(jù)采用文獻[17]的研究結(jié)果。

3.3 Vissim仿真

針對上述現(xiàn)狀方案和不同優(yōu)化方案，利用Vissim軟件分別建立交通仿真模型來模擬交通流運行狀況，從而獲取車輛速度和加速度的逐秒數(shù)據(jù)以及交通流運行的性能指標(包括延誤、停車次數(shù)、排隊長度等)。

圖6 信號燈和行程時間檢測器設(shè)置Fig.6 Settings of traffic signals and travel time sections

在交通仿真模型中，選擇Wiedemann 74模型來描述車輛跟馳行為，其中安全距離的附加部分和倍數(shù)部分取2.50和3.50；交通流組成選擇100%的小型車，仿真時長取4 200 s，仿真次數(shù)取5，數(shù)據(jù)采集時段取600～4 200 s；每個行程時間檢測器的起始斷面和終止斷面分別位于進口道停車線上游180 m和出口道對稱的進口道停車線下游50 m處；為模擬左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的通行規(guī)則，在進口道停車線處設(shè)置左轉(zhuǎn)虛擬信號，在左彎待轉(zhuǎn)區(qū)停車線處設(shè)置左轉(zhuǎn)控制信號。信號燈和行程時間檢測器的具體布設(shè)如圖6所示。為了避免左轉(zhuǎn)相位綠燈結(jié)束時左轉(zhuǎn)車輛繼續(xù)駛?cè)胱髲澊D(zhuǎn)區(qū)，需要設(shè)置左彎待轉(zhuǎn)區(qū)清空時間，本案例取8 s[8]，左轉(zhuǎn)控制信號和虛擬信號與控制相位的協(xié)調(diào)關(guān)系見圖7。

圖7 左轉(zhuǎn)控制信號與虛擬信號的協(xié)調(diào)關(guān)系Fig.7 Relationship between control and unreal signals for left turns

3.4 結(jié)果分析

對于現(xiàn)狀方案和各優(yōu)化方案，圖8顯示了每個時段交叉口的通過車輛數(shù)和停車次數(shù)，表3列出了每個時段交叉口的污染物排放量、停車次數(shù)、車均延誤，這些值是5次仿真結(jié)果的平均值。

圖8 不同方案下通過車輛數(shù)和停車次數(shù)對比Fig.8 Comparison of vehicle throughout and number of stops under different scenarios

由圖8和表3可見：①與現(xiàn)狀方案相比，5種優(yōu)化方案均使車輛延誤和排放下降，這說明本文提出的信號配時優(yōu)化模型有效；②對比優(yōu)化方案Ⅱ和Ⅲ，在沒有左轉(zhuǎn)短車道時增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)使得車輛排放最少增加0.7%、停車次數(shù)最少增長14.8%、車均延誤最少上升2.1%；對比優(yōu)化方案Ⅳ和Ⅴ，在有左轉(zhuǎn)短車道時增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)使得車輛排放最少增加3.0%、停車次數(shù)最少增長21.9%、車均延誤最少上升8.6%；這說明左彎待轉(zhuǎn)區(qū)不僅使車輛排放增加而且使停車次數(shù)和延誤增加；③與優(yōu)化方案Ⅱ相比，優(yōu)化方案Ⅰ使得車輛排放最少減少0.8%、停車次數(shù)最少降低2.6%、車均延誤最少下降4.7%，這說明相位相序?qū)囕v的排放和延誤有重要影響；(4)與優(yōu)化方案Ⅱ相比，優(yōu)化方案Ⅳ使得車輛排放最少減少8.0%、停車次數(shù)最少降低4.5%、車均延誤最少下降4.9%，這說明增設(shè)左轉(zhuǎn)短車道能有效降低車輛延誤和排放。

表3 不同方案下車輛排放、停車次數(shù)和車均延誤對比

4 結(jié) 論

面向孤立交叉口，考慮左轉(zhuǎn)短車道，分析了左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的設(shè)置原則和臨界條件。為了考察左彎待轉(zhuǎn)區(qū)引起交通效率和污染物排放的變化，借助交通仿真軟件提出了研究思路。根據(jù)前期研究，重新表述了紅綠燈期間排放因子標定公式和污染物排放量計算公式。針對設(shè)計左彎待轉(zhuǎn)區(qū)或左轉(zhuǎn)短車道的情況，對于預(yù)設(shè)信號控制方式，以車輛延誤和排放最小化為目標函數(shù)，以相位有效綠燈時間為決策變量，建立了交叉口信號配時優(yōu)化模型。選擇大連市典型交叉口獲取了現(xiàn)狀方案，并根據(jù)研究思路設(shè)計了5種優(yōu)化方案，然后利用交通仿真軟件Vissim建立了交通仿真模型，最后對比分析了現(xiàn)狀方案和5種優(yōu)化方案下通過車輛數(shù)、污

染物排放量、停車次數(shù)、車均延誤的變化。結(jié)果表明，本文方法可以有效地改善現(xiàn)狀交叉口的運行狀況；雖然左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的設(shè)置可以充分利用交叉口內(nèi)部空間并有效避免有短車道的情況下左轉(zhuǎn)車輛的溢出問題，但是不可避免地增加了車輛停車-啟動次數(shù)，因而導(dǎo)致污染物排放量增加，同時使得停車次數(shù)和延誤也增加；相比增設(shè)左彎待轉(zhuǎn)區(qū)，優(yōu)化相位相序或增設(shè)左轉(zhuǎn)短車道能夠更好地緩解交通擁堵、提升交通效率、減少環(huán)境污染。就具體交叉口而言，應(yīng)該根據(jù)實際情況詳細評估左彎待轉(zhuǎn)區(qū)設(shè)置前后交通效率和環(huán)境污染的變化，只有在特殊的或必要的情況下才應(yīng)設(shè)置左彎待轉(zhuǎn)區(qū)。此外，本文盡管分析了雙排或三排左彎待轉(zhuǎn)區(qū)，但是探討其對車輛排放影響的前提是1條左轉(zhuǎn)車道對1條左彎待轉(zhuǎn)區(qū)。對于1條左轉(zhuǎn)車道對2條左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的情況，作者將在下一步的研究中詳細討論。還有，就干線或區(qū)域道路系統(tǒng)中設(shè)置左彎待轉(zhuǎn)區(qū)的情況，也將在后續(xù)工作中進行研究。綜上所述，在工程實踐中不應(yīng)普遍推廣而應(yīng)慎重選擇左彎待轉(zhuǎn)區(qū)渠化方式。