信号交叉口车道宽度对饱和流率和启动延误的影响分析

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1、http://www.paper.edu.cn信号交叉口车道宽度对饱和流率和启动延误的影响分析1杨晓光；庄斌；李克平；同济大学交通运输工程学院（200092）Email：zhuangbin_01@163.com摘要：本文主要针对我国城市中具有典型性的信号控制交叉口，从实地调查的角度出发，在现有的道路几何条件和交通条件下，对信号交叉口不同车道宽度条件下的直行车道饱和车头时距进行现场测定。通过编写计算机程序对数据分析处理，给出饱和车头时距的分布、初始时距的分布、饱和流率的估算值及其单个周期内的启动延误估计。并且深入的考虑了车道宽度对初始时距、饱和时距、饱和流率及启动延误的影

2、响，给出了车道宽度与饱和时距、饱和流率的关系模型，并对给出的模型作出进一步比较分析。关键词：信号交叉口；车道宽度；饱和流率；启动延误；1.引言道路交通通行能力表征了在既定的道路条件、交通条件等情况下，交通设施在单位时间内能够处理交通的能力。其通用的定义是：“道路交通设施中，在要考虑的地点或断面上，单位时间内能够通过的最多交通单元。”[1]它是交通规划、交通设计与交通管理等交通工程有关各领域中必不可少的一个重要的指标。为此，各交通发达的国家都专门订有《道路交通通行能力规程》，如美国的HCM，德国的HBS等，都针对各自国家交通的特殊情况制定了用于道路规范设计的通行能力手册。

3、在他们的手册中，不仅包括道路路段的通行能力计算研究，还包括路段交织区、出入匝道口、无信号交叉口、信号交叉口等通行能力的研究。城市信号交叉口往往是整个城市路网的瓶颈，它的通行能力决定并制约着整个城市路网的通行能力。信号交叉口通行能力通常按照交叉口各进口道来计算，一个进口处的通行能力等于该进口道上各车道的通行能力之和，而一个车道上的通行能力等于该车道在单位时间内的饱和流率与所属信号相位绿信比的乘积。因此，对于信号交叉口车道通行能力的研究可以归结为对信号交叉口上饱和流率的研究。饱和流率作为一个基本的和宏观性的交通流指标，反应了信号交叉口处车流的运行特性。通常饱和流率定义为：在

4、一次连续的绿灯信号时间内，进口道上一列连续车队以最短安全车间空距通过基准断面的最大而稳定的流量，单位PCU/绿小时。“最大”意味着在数值的绝对值上必须是最大的值，而“稳定”又必须保证这样的“最大”值在特定的道路、交通条件下能够重复出现，也就是说，在某种程度上，饱和流率是随机性和稳定性的有机结合，是各种随机影响因素对通行能力影响的特定组合。目前，世界上已有许多国家都已经建立起适合本国国情的一套计算信号交叉口通行能力的方法，例如，美国最新的HCM2000，采用基本饱和流率法，对影响交叉口通行能力的各个影响因素进行修正，从而得到信号交叉口的基本通行能力；加拿大的《Canadi

5、anCapacityGuideforSignalizedIntersection》、澳大利亚的《TrafficSignals:Capacity1高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(20020247036-1-http://www.paper.edu.cnandTimingAnalysis》等都结合各自国家交通的特性给出了饱和流率及通行能力的计算方法。在我国，计算信号交叉口通行能力的方法主要有三种：HCM推荐饱和流率法、停车线法以及有同济大学杨佩昆教授提出的“冲突点法”。但随着我国城市交通的迅速发展，交通情况变得越来越复杂多变，以前所采用的国内外计算通行能力的方法已经

6、远远跟不上我国目前交通发展的需要。本文正是基于我国目前交通的实际情况，针对城市中典型性交叉口车流运行的不确定性，通过对上海市内不同车道宽度下的典型性信号控制交叉口实地调查研究，给出信号交叉口进口车道上车流的分布特性，并对进口道车道宽度对初始时距、饱和时距、启动延误和饱和流率进行定量分析，给出了适用于交通规划设计和交通服务水平划分的理论计算模型。2.数据的采集与处理为了保证调查数据的可用性，我们对上海市浦东和浦西两大块中的典型性信号控制交叉口进行实地勘测，最终选择了十三个交叉口的直行车道（其中浦西9个浦东4个）作为数据采集点。这些交叉口都必须具有以下的特性：1）、交叉口的

7、上游有充足的交通需求量，在红灯期间车辆排队等待车辆超过9辆；2）、在绿灯放行期间，交叉口下游不存在拥挤现象，车流通过交叉口区域能以最大车速通过；3）、红灯期间排队车流主要以小型车为主，车道受行人、非机动车的干扰很小。采集数据的时候，我们采用了视频摄像的方法，把信号交叉口的某个直行车道上通过停车线的车辆一一记录下来，通过编写计算机程序，把每一辆车通过停车线的时间逐一记录，从而得到每一车道上绿灯放行期间车流的车头时距分布。在绿灯初期，排头车辆从启动到加速，通过交叉口的车速相对比较缓慢，因此前几辆车的车头时距也比较之大，而在绿灯中期，车队中跟上