路段與進口道不匹配交叉口擁堵成因研究

胡晶濤

摘要：城市道路交通瓶頸路段擁堵的主要原因集中在信號控制和事故方面，而常規(guī)交叉口不存在上述原因卻仍然存在擁堵的現(xiàn)象，因此提出交叉口路段與進口道車道數(shù)不匹配是造成交叉口及路段產(chǎn)生瓶頸及擁堵的重要原因，本文將從常規(guī)交叉口路段與進口道不匹配區(qū)域車輛換道和總體車流特性方面對擁堵成因進行研究與分析，并提出相應改善措施以供參考。

關鍵詞：瓶頸；擁堵；常規(guī)交叉口；車道數(shù)不匹配

1 引言

在沒有車道減少、無事故施工、無進出匝道、信號配時滿足需求以及無公交站點影響的常規(guī)交叉口依然常常產(chǎn)生瓶頸導致?lián)矶?，造成較長的排隊。國內(nèi)外對于信號配時相對較優(yōu)的常規(guī)交叉口擁堵問題較少涉及，經(jīng)觀察路段與進口道不匹配的常規(guī)交叉口在高峰時期極易發(fā)生車輛擁堵現(xiàn)象。因此本文提出交叉口路段與進口道車道數(shù)不匹配是造成交叉口及路段產(chǎn)生瓶頸及擁堵的重要原因，路段與進口道車道數(shù)不匹配使得部分駕駛員在較短的距離進行自由或強制變道，從而形成大量車流波動，造成沖突形成瓶頸，導致?lián)矶隆?/p>

本文將從常規(guī)交叉口路段與進口道的車輛換道和車流特性方面對擁堵成因進行研究與分析，并提出相應改善措施以供參考。

2 常規(guī)交叉口擁堵分析

本文涉及的常規(guī)交叉口路段與進口道不匹配形式簡化為兩種：路段與進口道等寬而車道數(shù)增加與進口道拓寬新車道。

導向車道車流受信號燈控制，流量大、密度高，變道車隊導致后方車輛減速停車讓行，因此假定變道車隊與后方車流存在一條停車線，后方車流到達此位置時需要等待變道車隊完成變道后才能繼續(xù)通行，此時會形成三類波，即產(chǎn)生前進波、禁止波和后退波。

因此需要研究變道車隊、直行導向車道車流、左轉(zhuǎn)或掉頭導向車道車流、后方到達車流的位置關系，判斷空駛區(qū)、停駛區(qū)位置，根據(jù)流量Q與密度K，計算車流之間產(chǎn)生的交通波W，根據(jù)W的正負關系來判斷其屬于哪一類波，進而分析車流行駛狀況。

（1）路段與進口道等寬，只增加車道數(shù)，根據(jù)換道情況可以分兩類情況進行討論：

①左側車流向右側變道

當變道車隊完成變道進入右側車道后，排隊開始消散，后方到達車流則分成兩個方向行駛進入各自所需車道，此階段依然存在三類波。

當導向車道內(nèi)車流受信號燈控制緩行或停止時，變道車隊的變道行為對路段車流造成極大的波動，嚴重制約了路段通行能力與服務水平。變道車隊的匯入時間、路段排隊消散時間、車流停止與啟動時間造成嚴重的延誤現(xiàn)象，導致瓶頸的產(chǎn)生。

②右側車流向左側變道

車流狀態(tài)定義與左側向右側變道的情況相同，而不同車道的車流長度在一定程度上有變化，但同樣形成三類波。變道車隊完成變道進入右側車道后，排隊消散，后方到達車流則分成兩個方向行駛進入各自所需車道，此階段依然形成三類波以及一個新的后退波。

同樣，變道車隊造成的交通流波動導致瓶頸產(chǎn)生。

（2）道路向進口道拓寬，拓展新車道，根據(jù)換道情況也分兩類情況進行討論：

①左轉(zhuǎn)車輛從右側向左側變道

隨左轉(zhuǎn)變道車隊完成變道進入右側車道后，排隊消散，后方到達車流則分成多個車道行駛。與之前相同，形成三類波。

當左側導向車道內(nèi)車流受信號燈控制緩行或停止時，左轉(zhuǎn)變道車隊的變道行為對路段車流造成極大的波動，嚴重制約了路段通行能力與服務水平。瓶頸的產(chǎn)生同時制約了后方車輛選擇右側導向車道，造成道路資源浪費。

②左側直行車輛向右側變道

車流狀態(tài)定義與之前情況相同，右側導向車道內(nèi)車流長度不定，但路段內(nèi)右側車流因變道車隊受阻，且根據(jù)實際情況判定變道車隊僅進行一次變道，此時同樣形成三類波。

變道車隊完成變道行為進入右側車道后，排隊開始，變道車隊的后方到達車流（即路段內(nèi)左側車流）則分成左轉(zhuǎn)與直行的兩個車流，左轉(zhuǎn)車流直接行駛進入左轉(zhuǎn)導向車道，直行車流則仍需停車等待變道。此階段形成的波依然是三類。

當左側導向車道車流受信號燈控制緩行或停止時，左轉(zhuǎn)變道車隊的變道行為對路段車流造成極大的波動，嚴重制約了路段通行能力與服務水平。變道車隊造成的交通流波動導致瓶頸的產(chǎn)生，且后方直行或右轉(zhuǎn)車流的變道行為仍然阻礙后續(xù)左轉(zhuǎn)車輛通行，造成左轉(zhuǎn)導向車道利用率和服務水平低下。

3 改善方案及措施

瓶頸關鍵部分是在準備進入導向車道的路段區(qū)域，改善方案及措施的主要內(nèi)容是使變道點遠離導向車道提高進口道通行能力以及在一定程度上減少駕駛員在較短的距離的變道行為減少車流波動和延誤。

（1）針對路段與進口道等寬車道數(shù)增加的情況，可延長部分導向車道，或部分路段僅限向某一側變更車道，禁止向另一側變更。

（2）針對道路向進口道拓寬新車道的情況，則較難延長導向車道，只考慮部分路段僅限向某一側變更車道，禁止向另一側變更。

4 結論

本文從多種情況證明了路段與進口道車道數(shù)不匹配使得部分駕駛員在較短的距離進行自由或強制變道，從而形成大量車流波動，造成沖突產(chǎn)生形成瓶頸，由此產(chǎn)生擁堵。根據(jù)分析找出造成瓶頸及擁堵現(xiàn)象的關鍵部分是準備進入導向車道的路段區(qū)域提出了改善方法——延長部分導向車道和對部分路段限制變更車道。

通過 Vissim 軟件對兩種改善方案進行了仿真對比，結果得到改善后的延誤時間和停車時間比原狀均有減少，說明兩種改善措施在一定程度上能夠減少車流波動和延誤。道路情況多變以及駕駛員心理的不確定性會使得車輛換道行為和車流特性更加復雜，在未來的研究中需要考慮更多的情況。

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