逆向可變車道交通安全分析及優(yōu)化

滕逸偉

摘 要：隨著機(jī)動(dòng)車保有量的增加，對(duì)交叉口的要求也逐步增加，設(shè)置逆向可變車道對(duì)于改善交叉口的交通流，車輛的擁堵及延誤都具有較好的作用，可以提高逆向可變車道的安全性，使交叉口的通行效益改善效果更加顯著。

關(guān)鍵詞：交通工程;安全分析;逆向可變車道

0 引言

隨著機(jī)動(dòng)車保有量的增加，常規(guī)交叉口的設(shè)計(jì)已無法緩解日益嚴(yán)重的城市交通擁堵現(xiàn)象。在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，交通擁堵以及安全問題隨之而來。同時(shí)，城市的交叉口往往屬于瓶頸路段，由于平面交叉口各個(gè)方向之間的交通流相互沖突與交織，存在一定的安全隱患，交叉口的運(yùn)行情況直接影響著整個(gè)道路網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。因此，合理地組織管理交叉口能有效的降低城市擁堵。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

設(shè)置左轉(zhuǎn)逆向可變車道可較明顯的緩解左轉(zhuǎn)交通流與直行交通流的相互沖突問題，通過對(duì)上游車輛的預(yù)組織提高了進(jìn)口道車道使用效率和交叉口的通行能力。逆向可變車道的設(shè)計(jì)具有時(shí)空互補(bǔ)的優(yōu)點(diǎn)，同一個(gè)周期不同的信號(hào)相位充分利用出口道，增加左轉(zhuǎn)進(jìn)口道車道數(shù)，改造小，建立以交叉口通行能力和交叉口控制延誤作為目標(biāo)的優(yōu)化模型，從整體上對(duì)左轉(zhuǎn)交通流進(jìn)行優(yōu)化。

目前逆向可變車道的相關(guān)研究主要為對(duì)其交叉口的優(yōu)化仿真和信號(hào)配時(shí)的優(yōu)化模型。商振華[1]提出了逆向可變車道在城市平面交叉口的設(shè)置。徐書東[2]等以淄博市某一交叉口為例具體闡述了逆向可變車道的設(shè)置方法。徐建閩[3]等以進(jìn)口道左轉(zhuǎn)優(yōu)先為目標(biāo)，利用VISSIM仿真驗(yàn)證設(shè)置逆向可變車道后可有效降低延誤、提高通行量。

2 逆向可變車道設(shè)置

逆向可變車道設(shè)置在交叉口出口道內(nèi)側(cè)，既可作進(jìn)口左轉(zhuǎn)導(dǎo)向車道，也可作為出口行車道，但它的設(shè)置只有當(dāng)出口道交通量較大、飽和度較高、易發(fā)生擁堵的時(shí)候才可設(shè)置。在一個(gè)交叉口的4相位信號(hào)周期內(nèi)，當(dāng)非出口道車輛運(yùn)行時(shí)，可在與左轉(zhuǎn)出口道相鄰的逆向車道設(shè)置預(yù)信號(hào)，使車輛駛?cè)耄勺冘嚨雷鳛樽筠D(zhuǎn)進(jìn)口道的功能使用，同時(shí)關(guān)閉其出口道功能。此時(shí)要讓與左轉(zhuǎn)相位相交的直行相位在設(shè)置逆向可變車道的左轉(zhuǎn)相位之前放行，在交叉口出口道的車道數(shù)至少為兩條，該逆向可變車道的相位相序圖如圖1。

3 逆向可變車道交通安全分析

由于逆向可變車道和左轉(zhuǎn)專用車道在同時(shí)釋放車流時(shí)會(huì)出現(xiàn)較多的沖突問題，為避免交叉口延誤增大，本文特采用PET（后侵入時(shí)間）[4]來描述這兩股車流的沖突情況，PET沖突區(qū)是在現(xiàn)場的車輛軌跡觀察得出，結(jié)合空間軌跡反映出來。

由PET累積分布曲線可知，約27%的曲線百分比處出現(xiàn)匯合沖突點(diǎn)，此時(shí)的PET值為1.5，這就可作為嚴(yán)重沖突的臨界范圍。具體分類參照Souleyrette，將剩余PET范圍按40%平均分布為輕度沖突和潛在沖突，逆向可變車道與左轉(zhuǎn)專用車道的車流在交叉口處的PET分布表如下：

逆向可變車道的設(shè)置是否對(duì)交叉口出口道的沖突產(chǎn)生影響，將左轉(zhuǎn)專用車道與逆向可變車道的雙左轉(zhuǎn)車流在交叉口出口道的PET分布進(jìn)行分析，沖突車輛交通流的相對(duì)速度是引起沖突的重要因素，相對(duì)速度是沖突車輛交通流速度矢量之差。

本文采用交叉口通行能力的一般方法，即飽和流率和綠信比的乘積來計(jì)算交叉口通行能力。首先需要實(shí)地觀測排隊(duì)車輛通過設(shè)定停止線的車頭時(shí)距，乘以修正系數(shù)避免影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，取平均車頭時(shí)距的倒數(shù)即為飽和流率。

式中：為交叉口進(jìn)口道的飽和流率;為飽和流率中車輛組成修正系數(shù);為轉(zhuǎn)彎比例修正系數(shù);為車輛的平均飽和車頭時(shí)距;為有效綠燈時(shí)間;為周期時(shí)長。

判定沖突危險(xiǎn)點(diǎn)，求解沖突水平為在顯著水平下的臨界值，對(duì)以下公式迭代求解可以得到：

當(dāng)期望沖突值很大時(shí)，代入概率方程計(jì)算量很大，而中心極限定理認(rèn)為，如果一個(gè)隨機(jī)變量可以表示為任意個(gè)獨(dú)立隨機(jī)變量的和，則當(dāng)充分大時(shí)，這個(gè)和具有漸進(jìn)正態(tài)分布。一般情況，嚴(yán)重沖突次數(shù)比較大，根據(jù)拉普拉斯定理，隨機(jī)變量：

它近似服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布（當(dāng)時(shí)），由于是充分小的數(shù)，故隨機(jī)變量：

基于以上的假定和推理，用以下公式來近似求解臨界沖突值：

根據(jù)一般可靠性要求，90%以上的可信度完全能夠滿足精度要求，選用概率分布函數(shù)的90%分位值作為沖突是否異常的判定標(biāo)準(zhǔn)。觀察交叉口每天的沖突值小于的概率為90%，如果有沖突數(shù)大于該指標(biāo)，則說明該路段的安全性發(fā)生了顯著變化，出現(xiàn)了不安全的因素。

4 結(jié)語

逆向可變車道的設(shè)置可以有效減少交叉口延誤，提高通行效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]商振華.逆向可變車道在城市平面交叉口中的設(shè)置方法[D].西安：長安大學(xué)，2013.

[2]徐書東，魯賀賀，袁東東.城市交叉口逆向可變車道設(shè)置研究[J].內(nèi)蒙古公路與運(yùn)輸，2018（06）：5-11.

[3]徐建閩，曾令宇，荊彬彬，等.基于逆向可變車道的交叉口公交左轉(zhuǎn)優(yōu)先方法[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，36（02）：78-84.

[4]曹雨.信號(hào)交叉口行人與右轉(zhuǎn)車交通沖突及安全評(píng)價(jià)研究[D].北京工業(yè)大學(xué)，2014.