信號(hào)交叉口左轉(zhuǎn)待行區(qū)綜合效益評(píng)估*

李靜，王占永，蔡銘

(中山大學(xué)智能工程學(xué)院, 廣東 廣州 510006)

信號(hào)交叉口是城市道路交通通行的瓶頸，而交叉口處的左轉(zhuǎn)車流是影響交叉口效率和安全的重要因素之一[1]。在交叉口設(shè)置左轉(zhuǎn)待行區(qū)作為一種新型的改善左轉(zhuǎn)車輛通行效率的方法，引起了國(guó)內(nèi)外廣大學(xué)者關(guān)注[2-4]。國(guó)內(nèi)已有一些關(guān)于左轉(zhuǎn)待行區(qū)的評(píng)價(jià)研究，倪穎[5]等采用停車線法計(jì)算了交叉口通行能力，探討了左轉(zhuǎn)待行區(qū)對(duì)交叉口通行能力的影響。Ding W[6]等介紹了左轉(zhuǎn)待行區(qū)和直行待行區(qū)的設(shè)置形式，討論了待行區(qū)的設(shè)置條件以及方式。季彥捷[7]等對(duì)左轉(zhuǎn)待行區(qū)的設(shè)置方法和設(shè)置長(zhǎng)度進(jìn)行了初步分析，對(duì)設(shè)置左轉(zhuǎn)待行區(qū)前后的交通效益進(jìn)行了研究。陳暉[8]建立了左轉(zhuǎn)待行區(qū)的仿真模型，采用微觀交通軟件Vissim進(jìn)行了交叉口交通運(yùn)行狀況的模擬，分析了設(shè)置左轉(zhuǎn)待行區(qū)前后的左轉(zhuǎn)交通量?？梢园l(fā)現(xiàn)，目前大部分的左轉(zhuǎn)待行區(qū)評(píng)價(jià)方法往往只關(guān)注左轉(zhuǎn)待行區(qū)對(duì)交通通行能力的影響，而忽略了對(duì)其他因素的影響。在能源和環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重的情況下，這種單一的評(píng)價(jià)結(jié)果則顯得不是十分全面。成本效益分析是評(píng)估道路交通基礎(chǔ)設(shè)施的綜合價(jià)值影響的重要方法，HEATCO和NEEDS曾對(duì)歐洲各國(guó)的道路交通的交通事故、空氣污染和交通污染等外部成本進(jìn)行了社會(huì)成本效益分析[9-10]。在國(guó)內(nèi)，蔡銘等[11]對(duì)道路交通的外部成本的不同評(píng)估方法的優(yōu)缺點(diǎn)及其適用情況進(jìn)行了對(duì)比和分析；賈豐源等評(píng)價(jià)了上海五角場(chǎng)換新交叉口后的尾氣排放情況，并基于此優(yōu)化了交叉口的信號(hào)配時(shí)[12]。本文基于道路交通外部成本，綜合分析了左轉(zhuǎn)待行區(qū)產(chǎn)生的各類影響；應(yīng)用所建立的評(píng)估模型，對(duì)廣州市天河?xùn)|路十字路口左轉(zhuǎn)待行區(qū)進(jìn)行了案例分析，探討了左轉(zhuǎn)待行區(qū)對(duì)信號(hào)交叉口的影響，并對(duì)交叉口進(jìn)行了全面評(píng)估。

1 基本原理與方法

本文建立的左轉(zhuǎn)待行區(qū)綜合效益評(píng)估方法主要分成兩部分：微觀交通仿真模型和基于社會(huì)成本的交通綜合評(píng)價(jià)體系。第一部分主要是利用微觀交通仿真軟件Paramics構(gòu)建路網(wǎng)模型，將交通事故預(yù)測(cè)模型、機(jī)動(dòng)車油耗、尾氣排放預(yù)測(cè)模型、機(jī)動(dòng)車噪聲排放與傳播模型集成在API(application programming interface)函數(shù)中實(shí)現(xiàn)二次開(kāi)發(fā)，計(jì)算左轉(zhuǎn)待行區(qū)使用前后的機(jī)動(dòng)車總行程時(shí)間、總油耗量、各類尾氣污染物的總排放量、路網(wǎng)等效噪聲值及其事故頻率。這一部分的輸入數(shù)據(jù)主要包括：道路結(jié)構(gòu)(路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、車道數(shù)、車道寬度等)、交通流(OD矩陣、路段流量數(shù)據(jù)等)以及信號(hào)控制數(shù)據(jù)(信號(hào)控制方式、相位等信控參數(shù))?；谏鐣?huì)成本的道路交通綜合評(píng)價(jià)體系由出行時(shí)間成本、燃油消耗成本價(jià)、交通事故成本、空氣污染成本、溫室效應(yīng)成本和噪聲污染成本六種社會(huì)成本評(píng)價(jià)構(gòu)成。將微觀交通仿真中獲取的行程時(shí)間等六種交通影響值貨幣化，可得到道路交通總社會(huì)成本。將此總社會(huì)成本作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)信號(hào)交叉口左轉(zhuǎn)待行區(qū)的影響進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

圖1 基本原理及方法結(jié)構(gòu)圖Fig.1 The basic principle structure

1.1 微觀交通仿真模型

仿真模型在Paramics微觀仿真平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)，主要包括三部分：路網(wǎng)模型、信號(hào)控制模型以及綜合影響估計(jì)模塊。

1.1.1 路網(wǎng)模型 路段、交叉口、OD小區(qū)以及交通量等基礎(chǔ)路網(wǎng)的建模完成之后，對(duì)交叉口進(jìn)行渠化，確定左轉(zhuǎn)專用車道，并將左轉(zhuǎn)專用車道的停車線前移到靠近交叉口的中央處，形成左轉(zhuǎn)待行區(qū)。值得注意的是，當(dāng)左轉(zhuǎn)車輛到達(dá)交叉口時(shí)，根據(jù)信號(hào)燈的狀態(tài)判別是否放行車輛的情形有三種：1)左轉(zhuǎn)燈處于紅燈狀態(tài)、直行燈處于綠燈狀態(tài)，車輛駛?cè)胱筠D(zhuǎn)待行區(qū)等候；2)左轉(zhuǎn)方向處于綠燈狀態(tài)，放行左轉(zhuǎn)待行的車輛；3)左轉(zhuǎn)燈與直行燈均紅燈狀態(tài)，車輛需停于“原停車線”。在前兩種狀態(tài)中，不需要采取其他措施，就可以實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)仿真；但對(duì)于第三種狀態(tài)，由于將左轉(zhuǎn)車道的停車線前移，按照Paramics的車輛行駛模型，車輛仍會(huì)駛向左轉(zhuǎn)待行區(qū)。因此，需要在左轉(zhuǎn)燈要綠轉(zhuǎn)黃瞬間，對(duì)停車線后第一輛車的速度進(jìn)行處理，使其逐漸減速至原停車線處完全停止。

(1)

V=V0-at

(2)

式中，a和V為下一仿真步長(zhǎng)車輛加速度與速度，S為原停車線后第一輛車與原停車線的距離，V0為車輛當(dāng)前速度。依據(jù)Paramics跟馳模型，第一輛車后的左轉(zhuǎn)車輛也會(huì)逐漸減速，形成排隊(duì)。

圖2 左轉(zhuǎn)待行區(qū)Paramics仿真效果圖Fig.2 Simulation diagram of left-turn waiting zone

1.1.2 綜合影響估計(jì)模塊 綜合影響估計(jì)模塊主要用于計(jì)算左轉(zhuǎn)待行區(qū)對(duì)研究區(qū)域通行效率、交通安全、燃油消耗、空氣污染、溫室效應(yīng)以及噪聲污染方面的影響。整個(gè)模塊包括4個(gè)子模塊：行程時(shí)間統(tǒng)計(jì)、道路交通事故頻率預(yù)測(cè)、機(jī)動(dòng)車燃油消耗和尾氣排放評(píng)估以及道路交通噪聲評(píng)估模塊。

1)行程時(shí)間統(tǒng)計(jì)模塊用于預(yù)測(cè)左轉(zhuǎn)待行區(qū)對(duì)通行效率的影響，主要以仿真過(guò)程中總機(jī)動(dòng)車行程時(shí)間來(lái)衡量，取值通過(guò)Paramics自帶的API函數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；

2)道路交通事故頻率預(yù)測(cè)模塊用于預(yù)測(cè)左轉(zhuǎn)待行區(qū)對(duì)交通安全產(chǎn)生的影響，以仿真區(qū)域的平均交通事故頻率預(yù)測(cè)值來(lái)衡量，其取值通過(guò)美國(guó)公路安全手冊(cè)(HSM)中的預(yù)測(cè)模型進(jìn)行計(jì)算。HSM提供了城市和鄉(xiāng)村不同類型路段及交叉口的交通事故預(yù)測(cè)模型。其中，城市道路方面定義了五種基本路段類型和四種基本交叉口類型，對(duì)每種類型的路段或交叉口都定義了其相應(yīng)的基本場(chǎng)景，標(biāo)定了每一個(gè)場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的參數(shù)，并提供了大量事故修正參數(shù)。路段和交叉口機(jī)動(dòng)車事故年發(fā)生頻率預(yù)測(cè)值Nbr和Nbi的預(yù)測(cè)公式如公式(3)和(4)所示：

Nbr=(Nbrmv+Nbrsv)×(AMF1r××AMF5r)

(3)

Nbi=(Nbimv+Nbisv)×(AMF1i××AMF6i)

(4)

式中，Nbrmv為該路段多車碰撞事故年發(fā)生頻率預(yù)測(cè)值，Nbrsv為該路段單車碰撞事故年發(fā)生頻率預(yù)測(cè)值，Nbimv為該交叉口多車碰撞事故年發(fā)生頻率預(yù)測(cè)值，Nbisv為該交叉口單車碰撞事故年發(fā)生頻率預(yù)測(cè)值，在計(jì)算這四個(gè)值時(shí)需要利用Paramics API獲取基本場(chǎng)景交通事故預(yù)測(cè)模型所需的數(shù)據(jù)(如：路段長(zhǎng)度、交通量等)來(lái)計(jì)算路段年平均日交通量和路段長(zhǎng)度，AMF1rAMF5r和AMF1iAMF6i分別為路段和交叉口事故修正參數(shù)，涉及的因素包括是否存在左轉(zhuǎn)車道、是否存在左轉(zhuǎn)相位、是否存在右轉(zhuǎn)車道、紅燈能否允許右轉(zhuǎn)、夜間照明情況和是否存在闖紅燈監(jiān)控?cái)z像。

3)機(jī)動(dòng)車油耗與尾氣排放估計(jì)模塊用于預(yù)測(cè)左轉(zhuǎn)待行區(qū)對(duì)燃油消耗、空氣污染和溫室效應(yīng)的影響，分別以交通仿真時(shí)總機(jī)動(dòng)車油耗、各類空氣污染物排放(HC、NOx和PM排放量)和溫室氣體CO2排放的變化量來(lái)衡量，這三者的估計(jì)皆可利用CMEM微觀排放模型進(jìn)行。其中，機(jī)動(dòng)車的燃油消耗量用于計(jì)算信控交叉口的燃油消耗成本；CO、HC、NOx和PM四種尾氣污染物排放量則用于計(jì)算空氣污染成本；而CO2的排放量則用于計(jì)算溫室效應(yīng)成本。

4)道路交通噪聲水平估計(jì)模塊主要基于機(jī)動(dòng)車單噪聲排放模型和噪聲的傳播衰減模型，計(jì)算仿真過(guò)程中動(dòng)態(tài)變化的交通噪聲值。小中大型車型在瀝青路面的機(jī)動(dòng)車噪聲排放模型，見(jiàn)公式(5)～(7)：

Los=12.60+33.66lgV

(5)

Lom=4.80+43.70lgV

(6)

Lol=18.00+38.10lgV

(7)

1.2 基于社會(huì)成本的道路交通綜合評(píng)價(jià)體系

本文的評(píng)價(jià)體系包括對(duì)出行時(shí)間、燃油消耗、交通事故、空氣污染、溫室效應(yīng)和噪聲污染六種社會(huì)成本的評(píng)價(jià)。

1.2.1 出行時(shí)間成本 出行時(shí)間是衡量道路交通通行效率的重要因素。在交通經(jīng)濟(jì)學(xué)中，出行時(shí)間價(jià)值是出行者在旅途中花費(fèi)時(shí)間的機(jī)會(huì)成本。出行時(shí)間成本利用出行者為節(jié)省該出行時(shí)間而愿意支付的成本來(lái)評(píng)價(jià)，由個(gè)人出行時(shí)間成本和交通延誤外部成本兩部分組成：

TTC=PTTC+ECC

(8)

式中， PTTC為個(gè)人出行時(shí)間成本(元)；ECC為交通延誤外部成本(元)。

交通仿真過(guò)程中，根據(jù)出行目的的不同，可將出行分為工作出行和非工作出行兩種方式。兩種出行方式的單位時(shí)間成本VOTwork和VOTnon-work取值參考世界銀行的建議[13]。個(gè)人出行時(shí)間成本和交通延誤外部成本可通過(guò)公式(9)和(10)分別計(jì)算：

(rwork·VOTwork+rnon-work·VOTnon-work)

(9)

(rwork·VOTwork+rnon-work·VOTnon-work)

(10)

1.2.2 燃油消耗成本 機(jī)動(dòng)車的燃油消耗成本能夠方便地通過(guò)油價(jià)來(lái)衡量。即，燃油消耗成本FC為：

FC=MF×AFP

(11)

式中，MF為仿真過(guò)程機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的總油耗量(kg)；AFP為國(guó)內(nèi)平均油價(jià)。

1.2.3 交通事故成本 美國(guó)公路安全手冊(cè)HSM[14]提供了不同類型事故的成本估計(jì)，使用該手冊(cè)提供的方法和事故成本因子來(lái)計(jì)算道路交通事故產(chǎn)生的社會(huì)成本AC：

AC=NFI×CFI+NPDO×CPDO

(12)

式中，NFI和NPDO分別為仿真時(shí)間內(nèi)死亡或受傷、僅車輛損壞事故發(fā)生的頻率；CFI和CPDO分別為上述兩種事故的成本因子(元/次)。值得注意的是， 因?yàn)镠SM對(duì)死亡或受傷事故成本因子的估計(jì)較為保守，所以死亡或受傷事故成本因子統(tǒng)一使用死亡事故、重傷事故、輕傷事故和疑似受傷事故成本的加權(quán)平均值來(lái)估計(jì)[14]。另外，HSM的成本因子考慮的是美國(guó)市民生命價(jià)值，并以2001年的美元計(jì)價(jià)。在實(shí)際使用中，需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)整才可應(yīng)用于我國(guó)的交通事故成本計(jì)算。本文中，采用中美兩國(guó)2011年的人均GDP比值、2011與2001年CPI比值來(lái)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，

1.2.4 空氣污染成本 污染物的成本因子結(jié)合人的生命價(jià)值等的經(jīng)濟(jì)成本，反映了每種尾氣污染物濃度對(duì)哮喘、氣管炎等呼吸道疾病的死亡率或發(fā)病率、建筑物表面的損失等因素的影響[15-16]。使用尾氣污染物的成本因子來(lái)確定空氣污染成本APC：

(13)

式中，Me為仿真過(guò)程中第e種空氣污染物的總排放量(kg)；Ce為第e種污染物的成本因子(元/kg)；e為污染物種類數(shù)。污染物的成本因子，可根據(jù)ExtenE項(xiàng)目中得到的污染物成本因子，依照我國(guó)與歐洲的人均GDP比值加以調(diào)整后使用。經(jīng)調(diào)整后，有害尾氣的成本因子如表所示。

表1 我國(guó)城市地區(qū)機(jī)動(dòng)車有害空氣污染物成本因子Table 1 Cost factors of air pollutants from motor vehicles in urban areas of China

1.2.5 溫室效應(yīng)成本 類似地，溫室效應(yīng)成本GEC通過(guò)二氧化碳成本因子來(lái)反映：

GEC=MCO2·CCO2

(14)

式中，MCO2為二氧化碳的總排放量(kg)；CCO2為二氧化碳的成本因子(元/kg)，采用碳排放交易所中地區(qū)碳排放權(quán)的均衡價(jià)格來(lái)進(jìn)行取值[16]。

1.2.6 噪聲污染成本 基于Bickel[9]等學(xué)者的研究，噪聲的煩惱遠(yuǎn)大于其對(duì)個(gè)人健康的影響。因此，以噪聲的煩惱成本來(lái)估計(jì)噪聲污染成本NPC：

NPC=

(15)

式中，Leq為仿真過(guò)程中研究區(qū)域所有觀測(cè)點(diǎn)的平均等效噪聲值(dB)；Llimit為研究區(qū)域的噪聲限值，取值參照《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[17]；NHouse為受噪聲影響的家庭數(shù)；TSim為仿真時(shí)間長(zhǎng)度(h)；WTP為在該種噪聲水平下每戶家庭每月為減輕噪聲煩惱的支付意愿(yuan×(dB×month×House)-1)。

1.2.7 道路交通綜合成本 將上述六種成本相加并進(jìn)行綜合，得到道路交通綜合成本AVGC：

(16)

式中，Nveh為仿真時(shí)間內(nèi)路網(wǎng)的機(jī)動(dòng)車車輛數(shù)。本文基于此道路交通綜合成本對(duì)左轉(zhuǎn)待行區(qū)的價(jià)值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2 實(shí)例分析

2.1 微觀仿真模型

以廣東省廣州市天河?xùn)|路十字交叉口的左轉(zhuǎn)待行區(qū)為例，構(gòu)建仿真模型時(shí)需要輸入以下四種數(shù)據(jù)：1)路網(wǎng)幾何結(jié)構(gòu)。該路網(wǎng)為一個(gè)由南北向主干道和東西向次干道交匯而成的平面交叉口。兩條道路均為雙向六車道，每條車道寬3 m，限速50 km/h。該路口在南北主干道的兩個(gè)方向上設(shè)計(jì)了兩個(gè)左轉(zhuǎn)待行區(qū)。2)交通流數(shù)據(jù)。本實(shí)例的數(shù)據(jù)是該十字交叉口在2015年6月17日早高峰(7:00-8:00)期間的流量數(shù)據(jù)，如表2所示。路段的流量存在一定的規(guī)律性，由該天的數(shù)據(jù)也容易看出該十字路口各進(jìn)道口均存在較大的左轉(zhuǎn)車流量。 3)噪聲接收點(diǎn)布設(shè)位置。噪聲接收點(diǎn)將以交叉口中心為坐標(biāo)原點(diǎn)(0,0)，沿著東西向和南北向的道路，在交叉口中心的東西南北四個(gè)方向每隔25 m均勻設(shè)置噪聲接收點(diǎn)，共布設(shè)40×40個(gè)。4)信號(hào)配時(shí)方案。具體如圖3所示。

首先，對(duì)實(shí)際路網(wǎng)情況進(jìn)行建模；并且在保持路網(wǎng)OD流量不變的情況下，建立該路口不設(shè)置左轉(zhuǎn)待行區(qū)時(shí)的路網(wǎng)仿真模型作為對(duì)照組；最后，進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，得到左轉(zhuǎn)待行區(qū)的設(shè)置對(duì)該十字交叉口的影響。為了能夠輸出有效的仿真結(jié)果，仿真時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)采用李喆等[18]的參數(shù)校正結(jié)果進(jìn)行設(shè)置。

2.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

2.2.1 仿真結(jié)果 仿真輸出的結(jié)果如表3所示：

表2 交通量矩陣Table 2 The traffic volume of the road

表3 有無(wú)左轉(zhuǎn)待行區(qū)的仿真結(jié)果Table 3 The capacity of the simulation with or without the left-turn waiting area

圖3 信號(hào)配時(shí)圖Fig.3 The time distribute of the signal light

由表3可知，信號(hào)交叉口中設(shè)置了左轉(zhuǎn)待行區(qū)后，在相同的信號(hào)時(shí)長(zhǎng)下通過(guò)左轉(zhuǎn)車輛更多，交叉口通行能力增加，仿真時(shí)間內(nèi)通過(guò)的車輛數(shù)增加了近5%，總行程時(shí)間、總延誤時(shí)間也相應(yīng)減少了。然而，另一方面，路網(wǎng)CO2排放量、NOx排放量、CO排放量以及噪聲值出現(xiàn)了不同程度的增加。汽車的排放量受多種因素的影響，比較重要的三個(gè)因素是：車輛性能(使用時(shí)間、發(fā)動(dòng)機(jī)狀況、行駛里程、保養(yǎng)情況、燃油品質(zhì)等)、實(shí)際工況(加減速、怠速等)以及環(huán)境條件(溫度、濕度、風(fēng)度等)。左轉(zhuǎn)待行區(qū)的存在對(duì)汽車的行駛工況有很大的影響。汽車低速行駛時(shí)尾氣排量較高，隨著速度的增加，排放量明顯下降；汽車高速行駛時(shí)，排放量相對(duì)較低，且隨著汽車速度的變化呈現(xiàn)不明顯變化；汽車怠速及減速、加速頻繁時(shí)，排放量相對(duì)較高。整個(gè)左轉(zhuǎn)待行區(qū)的利用過(guò)程，進(jìn)入左轉(zhuǎn)待行區(qū)排隊(duì)等候的左轉(zhuǎn)車輛，由汽車的“怠速-加速-減速-怠速-再加速-勻速通過(guò)”幾個(gè)步驟組成。相比不設(shè)置左轉(zhuǎn)待行區(qū)，多了“加速-減速-怠速”3個(gè)步驟，左轉(zhuǎn)待行區(qū)的設(shè)置導(dǎo)致左轉(zhuǎn)車停車次數(shù)顯著增加，并且會(huì)隨著待行區(qū)內(nèi)等待車輛數(shù)的增加而增加。從表中可以看出，CO排放量、HC排放量以及NOx排放量均有不同程度的增加。所以，左轉(zhuǎn)待行區(qū)可能會(huì)加重尾氣污染和噪聲污染等負(fù)面問(wèn)題。尤其是噪聲值從44 dB上升到53 dB，接近《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3096-2008)的二類混合區(qū)噪聲限值55 dB，可能使周邊居民受到更大的交通噪聲煩擾。

2.2.2 各項(xiàng)成本分析 采用基于社會(huì)成本的左轉(zhuǎn)待行區(qū)綜合評(píng)價(jià)方法，得到有左轉(zhuǎn)待行區(qū)、無(wú)左轉(zhuǎn)待行區(qū)十字路口的各項(xiàng)社會(huì)成本如表4所示。

表4 有無(wú)左轉(zhuǎn)待行區(qū)交叉口的各項(xiàng)成本Table 4 The social cost of the intersection with or without the left-turn waiting area

很容易看出，設(shè)左轉(zhuǎn)待行區(qū)后，各項(xiàng)成本都發(fā)生了較大的變化了。其中應(yīng)該注意的是，由于研究區(qū)域所有觀測(cè)點(diǎn)的平均等效噪聲值低于該地區(qū)噪聲限值，未超過(guò)人們的容忍限度，所以其成本接近于零。

圖4 有無(wú)左轉(zhuǎn)待行區(qū)時(shí)十字交叉口的各項(xiàng)社會(huì)成本Fig.4 The social cost of the intersection with or without the left-turn waiting area

圖4中，左轉(zhuǎn)待行區(qū)的存在能充分利用交叉口的路口區(qū)域，有效提高單位時(shí)間通過(guò)交叉口的車輛數(shù)，從而提高通行效率，車輛的延誤時(shí)間減少48%，出行時(shí)間成本減少了近40%；由于燃油消耗量減少了，燃油消耗成本降低33.09%；雖然CO和HC的排放量增加了，但是NOx的排放量大大地減少了，所以空氣污染成本降低了52.48%；同樣的，CO2的排放量減少了，所以溫室效應(yīng)成本減少了74.07%。由于左轉(zhuǎn)待行區(qū)增加了交叉口內(nèi)車停車次數(shù)和蓄車輛，交通事故成本和噪聲污染成本分別增加了6.88%和1.41%。

2.2.3 平均綜合成本 交叉口的平均綜合成本如圖5所示。在本實(shí)例中，有左轉(zhuǎn)待行區(qū)和無(wú)左轉(zhuǎn)待行區(qū)的每輛車平均綜合成本分別為2.03元和2.72元。對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，有左轉(zhuǎn)待行區(qū)的平均綜合成本下降了25%。這說(shuō)明有左轉(zhuǎn)待行區(qū)的交叉口在路網(wǎng)的綜合表現(xiàn)優(yōu)于無(wú)左轉(zhuǎn)待行區(qū)的交叉口。

燃油消耗成本和出行時(shí)間成本是兩種占比較大的社會(huì)成本，在無(wú)左轉(zhuǎn)待行區(qū)時(shí)約占70%和18%，在有左轉(zhuǎn)待行區(qū)時(shí)約占60%和14%。這主要是因?yàn)閲?guó)內(nèi)燃油價(jià)格水平和工資水平較高。其次交通事故成本和空氣污染成本次于油耗和出行時(shí)間成本。值得注意的是，在交叉口建設(shè)左轉(zhuǎn)待行區(qū)后，空氣污染成本由原本的9%上升到23%。這說(shuō)明：增設(shè)左轉(zhuǎn)待行區(qū)后，空氣污染對(duì)平均污染成本有較顯著的影響，而占比最少的兩種社會(huì)成本為溫室效應(yīng)成本和噪聲污染成本，占比均低于1%，對(duì)平均污染成本的影響較小。

圖5 有無(wú)左轉(zhuǎn)待行區(qū)時(shí)交叉口的平均綜合成本Fig.5 The comprehensive cost of the intersection with or without the left-turn waiting area

3 總 結(jié)

本文利用微觀交通仿真軟件Paramics，結(jié)合CMEM微觀排放模型、道路交通事故預(yù)測(cè)模型、尾氣排放模型、機(jī)動(dòng)車噪聲排放和衰減模型，建立了一個(gè)信號(hào)交叉口左轉(zhuǎn)待行區(qū)綜合效益評(píng)估體系。進(jìn)而，從交通效率、燃料消耗、空氣污染、溫室效應(yīng)、噪聲污染六個(gè)角度分析評(píng)價(jià)左轉(zhuǎn)待行區(qū)對(duì)交叉口的影響。該評(píng)價(jià)體系考慮因素全面，且具有適用性，可以預(yù)測(cè)不同形式的交叉口(十字、T字)在不同車道數(shù)、交通組織、配時(shí)方案、交通強(qiáng)度等情形下設(shè)置左轉(zhuǎn)待行區(qū)后所產(chǎn)生的影響，對(duì)交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)和城市道路規(guī)劃有一定指導(dǎo)作用。研究表明：

1)左轉(zhuǎn)待行區(qū)是一種較好的提高交叉口通行能力的改善策略，但是設(shè)置左轉(zhuǎn)待行區(qū)也是有條件的。在衡量一個(gè)十字路口是否應(yīng)該設(shè)置左轉(zhuǎn)待行區(qū)時(shí)，需對(duì)左轉(zhuǎn)交通流較大的路口進(jìn)行充分調(diào)研、考慮多方面的因素，對(duì)不同的交叉口根據(jù)其實(shí)際情況進(jìn)行選用。

2)案例表明，左轉(zhuǎn)待行區(qū)的設(shè)置導(dǎo)致左轉(zhuǎn)車停車次數(shù)顯著增加，導(dǎo)致區(qū)域尾氣和噪聲污染加重，還在一定程度上增加了交通事故頻率?？紤]到左轉(zhuǎn)待行區(qū)帶來(lái)的負(fù)面影響，在交通平峰時(shí)段或者夜間時(shí)段，左轉(zhuǎn)待行區(qū)可以不再利用，通過(guò)設(shè)置輔助表示牌的形式規(guī)定左轉(zhuǎn)待行區(qū)的使用時(shí)段。

3)本文較側(cè)重評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建，只初步討論了一個(gè)十字路口在工作日早高峰時(shí)的情景。而，在不同流量下左轉(zhuǎn)待行區(qū)的設(shè)置可能會(huì)對(duì)交叉口的通行效率產(chǎn)生不同的影響。在今后的工作中，可完善實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景設(shè)計(jì)，在不同交通條件及道路條件下，綜合分析左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)的綜合效率。