基于延误的哈尔滨平面信号交叉口服务水平评估

    那娜 谢春丽

    

    

    

    摘要：

    城市道路网由信号交叉口连接，平面信号交叉口在城市交通中起着重要作用，信号交叉口的服务水平直接影响着城市道路服务水平和通行能力。本文根据《美国道路通行能力手册》中以延误作为信号交叉口服务水平评价的单一目标，采集并分析了哈尔滨市多个典型城市十字型、丁字型平面信号交叉口的相关数据，通过考察分析信号交叉口的交通现状，给出确定交叉口延误的方法，并用“点样本法”对其进行延误计算。经过对实测数据的分析，给出了哈尔滨市典型平面信号交叉口服务水平的评估结果，为哈尔滨市的城市规划和交通管理提供参考。

    关键词：

    平面信号交叉口；延误；服务水平；点样本法

    中图分类号：U 491.23文献标识码：A文章编号：1001-005X（2018）01-0075-05

    Abstract：

    The urban signalized intersections are important part of urban road，which play important role in the connecting road.Its level of service（LOS）impacts the traffic capability and road service of the whole city.In this paper，according to the United States road traffic capacity manual，the delay is used as a single target to evaluate signal intersection service level.The relevant data of typical cross and Tjunction urban signalized intersections are collected and analyzed.Through the investigation and analysis of the traffic situation of signal intersection，the method of confirming the intersection delay is given，and the dot sample method is applied to calculate the delay.Through the analysis of measured data，evaluate LOS of urban signalized intersections in Harbin，so as to provide reference for urban planning and traffic management.

    Keywords：

    Plane signalized intersections；delay；LOS；dot sample

    0引言

    最近幾年哈尔滨市经济迅速发展，人们对交通的服务水平要求愈来愈高。对城市道路科学的进行规划、设计和管理需要不断加强，这样才能提高城市道路交叉口的服务水平和通行能力[1]。信号交叉口的服务水平直接影响着城市道路服务水平和通行能力，对提高城市路网的建设和规划中交叉口的服务水平尤为重要[2]。

    本文通过选取服务水平评价指标，对哈尔滨市多个典型平面信号交叉口的交通数据调查，掌握哈尔滨市各区典型信号交叉口的交通情况，计算分析延误，对哈尔滨市典型平面信号交叉口的服务水平进行评估，给出提高服务水平的对策[3]，为进一步评价哈尔滨市城市道路网的运行效率和服务水平提供参考。

    1数据的采集与整理

    城市平面信号交叉口的服务水平取决于城市道路中多种因素的影响，这些因素之间又都相互制约，相互联系[4]。评价交叉口服务水平的评价指标有很多，通常有延误、交通量、饱和度、红灯阻车长度、速度比、交叉口进口道类型、信号控制条件、绿信比、停车次数等[5]，本文根据哈尔滨市交通情况，并参考美国《道路通行能力手册》，选取延误作为交叉口服务水平评价的指标，并且采用小组车流量数据调研的方法，对延误数据进行采集分析[6]，进而分析交叉口服务水平等级。

    本文根据哈尔滨市交通情况，结合不同设施服务水平的衡量标准及评价指标见表1，在此基础上，参照我国的城市道路运行评价标准见表2，选取延误作为评价指标进行哈尔滨市平面信号交叉口的服务水平评估。

    1.1点样本法

    点样本法是经过在道路现场观测获得交叉口延误数据的最基本方法之一，通过持续时段间隔内停靠在交叉口入口处的车辆数，而后获得车辆在交叉口进口引道的停车时间[7]。具体调查步骤如下：

    （1）人员和设备：每个交叉口入口引道需要6名观测员，1名观测秒表、报时，并记录数据。5名观测员分别统计车辆数。观测时只需配备秒表即可。

    （2）样本容量：为了确保延误数据调查精度，在点样本法调查交叉口延误时必需有充足的样本数。在计算停驶车辆百分率的时候，最小样本数的确定应当通过概率统计中的二项分布计算获得[8]。

    （3）观测方式：通过观测交叉口进口引道上的停车的车辆数，需要在连续的时间内，每一段固定时间记一次数的方式（此次调查采用每15s为时间间隔，记录一次车辆数），继而通过计算获得车辆在交叉口进口引道上的排队时间[9]。

    （4）延误调查结果分析：延误调查结果通常采用下述指标来描述：

    1.2数据整理

    对哈尔滨市平面信号交叉口服务水平的研究必须在大量典型调查数据基础上进行，要选择理想的交叉口，调查的平面信号交叉口应尽可能具有代表性、典型性。

    本研究选取黑龙江省哈尔滨市市区中18个信号交叉口作为研究对象，这些信号交叉口分布于哈尔滨市6个行政区（道里区、南岗区、道外区、香坊区、松北区以及平房区）内，信号交叉口类型分为平面“十字型”交叉口和平面“丁字型”交叉口。

    其中，道里区选择新阳路与通达街十字交叉口，哈药路与建国街十字交叉口，田地街与地段街十字交叉口，群力第一大道与上江街十字交叉口，哈药路与民安街丁字交叉口，上海街与友谊路丁字交叉口。

    南岗区选择果戈里大街与河沟街十字交叉口，测绘路与保健路丁字交叉口。

    道外区选择先锋路与东化工路丁字交叉口，先锋路与宏伟路十字交叉口，景阳街与南马路十字交叉口。

    香坊区选择嵩山路与珠江路十字交叉口，哈平路与保健副路丁字交叉口，和平路与民生路十字交叉口，嵩山路与汉水路十字交叉口。

    松北区选择世茂大道与宏源街十字交叉口，中源大道与祥安大街十字交叉口。平房区选择保国大街与友协大街丁字交叉口。

    交通调查时间选择考虑到普遍性，选择在2017年的春季非高峰时段和高峰时段，避开冬季冰雪路面，地铁修建，寒暑假等特殊时期。

    其中道里区上海街与友谊路丁字交叉口如图1所示。

    在数据采集过程中，在选定的地点和时间内，按照规定的时间观测通过交叉口各入口车道的车辆数，数据采用excel进行整理、分析、汇总，计算出交叉口高峰时每小时交通量。见表3。

    连续记录满足样本容量要求时间内交叉口各入口车辆数，填入统一设计的调查记录表中。其中，上海街与友谊路丁字交叉口非高峰时段和高峰时段延误记录数据见表4和表5（由于篇幅所限，只给出三组数据）。

    1.3数据计算

    调查哈尔滨市各个区域内的延误数据，代入公式（1）、（2）、（3）、（4）计算整理，可以得到交叉口研究调查数据结果，道里区数据见表6。

    2交叉口服务水平评估

    2.1交叉口服务水平评价

    服务水平是衡量城市道路或者交叉口服务等级的标准，道路给驾驶员和乘客提供的驾驶体验是否舒适、安全，车辆运行速度的快慢、是否可以自由驾驶等都决定了服务水平的等级[10]。

    根据表2，得到哈尔滨市部分典型平面信号交叉口的服务等级[11]，见表7。

    运用点样本法，调查哈尔滨市18个典型平面信号交叉口，经过计算能够直接得到哈尔滨市典型信号交叉口的服务等级。图2为哈尔滨市典型平面信号交叉口服务水平。

    2.2评价结果分析

    在调查哈尔滨市18个平面信号交叉口（62个交叉口进口）样本内，24个交叉口进口的服务水平处于评价等级一级（每辆车的高峰延误时间<30 s，非高峰延误时间<30 s范围内，占样本容量的38.7%），具体表现为：交叉口服务等级高，能够满足驾驶员及乘客的需求[12]。车流处于稳定流，驾驶自由度基本不受其他车辆的影响，驾驶的舒适性和安全性较高。從数据中可以得出，南岗区在一级所占的比例最高，香坊区其次。

    在调查样本内，有27个交叉口进口的服务水平属于评价等级介于一级、二级之间（高峰时车辆延误时间在30～360 s之间，非高峰时车辆延误时间<30 s，占样本容量的43.5%），各行政区域的典型平面信号交叉口服务水平都主要集中在这个等级。具体表现为：该类交叉口非高峰时段车流稳定，但在高峰时段会出现较大的车流[13]，驾驶员的驾驶自由度受到制约，驾驶的舒适性和安全性受到影响。这类交叉口需要进行必要的优化改造和治理，来提高服务等级。从数据中看出在此等级内道里区所占的比例最高，可以看出道里区虽然车流量较大，但是交通措施齐全、完善，信号交叉口服务水平较高。

    哈尔滨市11个交叉口进口的服务水平处于二级（高峰时车辆延误时间在大于360 s，非高峰时车辆延误时间大于180 s，占样本容量的17.8%）。具体表现为：车流密度高，车流运行较稳定，车速和驾驶的自由度受到严格的限制。驾驶员一般感到缺乏舒适性和方便性。其中道外区、香坊区比例偏高，道外区和部分香坊区属于老城区，居民密度高，街道老旧，必须对这些进口进行优化改造和治理，从而提高交叉口的通行能力和服务水平。

    2.3提高服务水平的对策

    城市中汽车数量的快速增长，给交通带来巨大压力，城市交通基础设施建设并不能彻底解决城市交通问题，只有加强优化交通基础设施建设、交通规划、交通管理、智能交通、公共交通系统等方面，才可能提高城市交通服务水平。

    发展快速公共交通。设立公交车专用车道，增加公共交通的快捷性、便利性，提高乘用公共交通人数，以达到减少私家车数量。哈尔滨地铁二、三、四、五、六号线建成后，地面和地下公共交通系统将得到全面改善，公共交通的主导地位将最终确立，因此发展快速公共交通，成为降低交通压力的有效措施。

    3结论

    本文选取了哈尔滨市不同行政区的18个平面信号交叉口（62个交叉口进口），对其不同时段的车流量进行了调查和分析，采用延误作为服务水平的评价指标，通过分析计算，得到如下结论：

    （1）24个交叉口进口的服务水平处于一级，南岗区在一级所占的比例最高，香坊区其次。

    （2）27个交叉口进口的服务水平介于一级、二级之间，道里区的交叉口在此区段占比最高。

    （3）11个交叉口进口的服务水平处于二级，道外区、香坊区比例偏高。

    （4）根据哈尔滨交通现状分析，发展快速公共交通可提高哈尔滨市交通服务水平。

    【参考文献】

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    [3]美国交通工程学会.道路通行能力手册[M].北京：人民交通出版社，1985.

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    [6]邵春福，魏丽英，贾斌.交通流理论[M].北京：电子工业出版社，2012.

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    [12]Robins A.Sequential learning in neural networks：A review and a discussion of pseudorehearsal based methods[J].Intelligent Data Analysis，2004，8（3）：301-323.

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