城市畸形交叉口信号优化设计

    王秉通 周倩虹

    摘 要：城市畸形交叉口是一类特殊的城市平面交叉口，与十字交叉口相比，畸形交叉口具备道路交通冲突点较多、交通安全隐患问题突出、交通组织管理较为困难等特点，本文以唐山市卫国路与建华西道交叉口为例，对此畸形交叉口信號配时方案进行优化设计，并使用交通仿真软件VISSIM对优化方案进行仿真及评价。仿真发现，对畸形交叉口信号配时进行优化，可以减少排队长度及停车延误，改善交通运行状况，提高交叉口的交通通行能力。

    关键词：畸形交叉口；信号配时优化；排队长度；停车延误

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.094

    1 引言

    多年来，唐山市在道路规划设计、建设过程中没有进行交通工程设计，造成道路建设工作多年来无科学计划、发展缓慢。唐山市中心区道路横断面都是一块板和三块板。一块板道路上，大量机动车与非机动车在同一平面上行驶，车速不同，但互相干扰。在三块板道路上，许多单位的大门口、居民区的出入口都设在道路两侧，绿化分隔带上的开口越来越多，许多车辆“左进左出”，降低了机动车道车辆的通行速度。

    唐山市卫国北路是双向八车道，建华道是双向六车道。沿卫国路与建华道向南行驶的机动车，行至两路交汇处时需按行驶方向，分别并入两条直行车道、两条左转车道和一条右转车道。尤其是在早晚高峰时段，两条道路车流量大增，车辆在并道穿插中经常会出现交集，道路交通情况非常复杂，也是事故多发点，基本上都是车辆并道引发的刮蹭事故。在这些三角地带发生的小事故，经常会让道路交通情况变得更加复杂，甚至出现拥堵。不规则交叉口是城市交通的瓶颈，合理的渠化设计是提高不规则交叉口通行能力的重要途径，但国内对不规则交叉口渠化的研究较少，且缺乏系统性。目前，国内外有许多交通工程学者都已从不同的研究角度分析了城市各种类型交叉口的通行能力，并针对不同类型的交叉口提出了相应的交通能力模型[1-5]。

    2 交叉口现状综述及问题诊断

    卫国路与建华西道交叉口为Y形交叉口，北新道与卫国路为十字交叉口，均为信号交叉口，且交叉口之间的距离较近。其中，北新西道为城市主干路，三块板，双向8车道；卫国路为城市主干路，一块板，双向6车道。

    沿卫国路与建华道向南行驶的机动车，行至两路交汇处时需按行驶方向，分别并入两条直行车道、两条左转车道和一条右转车道，之后进入卫国路与北新西道的十字型交叉口，路况比较复杂。尤其是在早晚高峰时段，两条道路车流量大增，车辆在并道穿插中经常会出现交集，道路交通情况非常复杂，也是事故多发点，基本上都是车辆并道引发的刮蹭事故。

    建华西道与卫国路交叉口位于唐山市中心地段，南北贯通卫国北路，东面相连建华西道，是一个典型的“Y”型不规则交叉口。同时，此交叉口南面与一大型“十”型交叉口相连接，为市内重要道路的连接点，一系列的地理环境使之整体属于非常复杂的交通要塞，尤其是早晚高峰时间段内，车辆的大量拥堵、阻塞现象频频发生，对于此路段信号配时的改造已迫在眉睫。“十”型交叉口南通唐山城市中心，西面有分布大型饮食娱乐购物中心，因此，极易吸引大量的人流车流，交通量极大，交通组成复杂，安全隐患严重，由于此二交叉口紧密相连，导致相互之间的影响非常明显突出。在这三角地带发生的小事故，经常会让道路交通情况变得更加复杂，甚至出现拥堵。

    3 方案设计

    3.1 设计思路

    交叉口交通组织方案制定的具体思路是，首先对交叉口进行系统调查，掌握大量有关该交叉口的基础资料和信息，并对交叉口的几何现状、交通运行效果进行分析，根据交叉口现有几何条件，相交道路等级和功能的分工，以及交通流运行情况，交通流分布情况等，以交通安全、畅通等为目标，制定出能够对车流运动状态产生控制作用的、由多种多样的交通管理措施组成的实施方案[6-8]。

    3.2 设计方案

    根据该交叉口现状及存在的主要问题，考虑采用交通渠化、信号控制、改变交叉口形式等方法主要对Y形交叉口及两交叉口间路段进行改造，初步提出以下几种优化方案。

    方案一：对卫国路—建华西道交叉口和北新道—卫国路信号配时同时进行优化设计。

    方案二：将Y形交叉口设计优化为T形交叉口，同时进行信号配时优化设计。

    方案三：将Y形交叉口设计优化为T形交叉口，对两个交叉口同时进行信号配时优化设计。

    4 仿真实验

    4.1 实验方案

    根据分别对卫国北路与建华西道的交通量调查，利用Synchro软件分别得到优化后交叉口最优的信号配时方案，并运用Vissim软件对其仿真，然后将仿真模拟数据与现状交叉口的数据进行对比分析[9-11]。

    4.2 实验结果

    根据仿真实验数据，得到交叉口现状及优化后的交通状态评价指标如下图所示。

    从实验结果可以看出：

    （1）由于在两个交叉口的交通流量上主要线路为南北路线，因此，通过对方案一、方案二以及方案三关于排队长度的比较，可以清晰地发现方案一的排队长度优于方案二和方案三，方案三在北进口又优于方案二，综合比较下来，在排队长度方面，方案一优于方案三，方案三优于方案二。

    （2）由于在两个交叉口的交通流量上主要线路为南北路线，因此，通过对方案一、方案二以及方案三关于排队长度的比较，可以清晰地发现对于南进口，方案一优于方案二与方案三，对于北进口，方案三优于方案二与方案一，综合比较下来，在停车延误方面，方案三较为合适。

    （3）经过比较，可以发现方案二与方案三的改造均不如方案一合适，尤其是在平均排队方面，方案二、三的排队长度远高于方案一的排队长度。在停车延误时间方面，虽然方案三较优于方案二且与方案一的结果最为接近，甚至在个别道口其延误时间少于方案一，但是，改造的结果应是尽可能服务于多数的道路，而非少数。综合来看，方案一的结果应是最为符合此交叉口的。

    5 结论

    本文以唐山市建国路—建华西道—北新道交叉口为例，对其信号配时进行了优化设计，并利用交通仿真软件VISSIM进行了仿真及评价，结果显示：对城市畸形交叉口信号配时进行优化，可以明显改善交叉口排队长度及停车延误，提高交叉口的通行能力。

    参考文献：

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