信号控制交叉口U-turn设计及延误模型

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1、第4期(总第147期)2010年8月中国千盛暑农CHINAMUNICIPALENGINEERINGNo．4(SeriaINo．147)Aug．2010信号控制交叉HU-turn设计及延误模型马万达1，冷兆华2，张海军1(1．苏州市规划设计研究院，江苏苏州215006；2。宁波市规划设计研究院，浙江宁渡315040)摘要：城市道路信号控制交叉El左转车流是造成交叉口冲突和拥挤，以至于形成交通瓶颈的主要原因之一。通过分析实施U-turn的交通效益和影响因素，利用稳态模型、过渡函数和可插间隙理论建立了基于交叉口车均延误和U—turn行程时间的延误模型。最后利用实例，得到U-turn设

2、计可使饱和度最高下降29％，车均延误最高下降63％．从而使交叉口服务水平有较大提高。关键词：道路交叉口：信号控制：U-turn；延误：可插间隙中图分类号：U491．23文献标识码：A文章编号：1004-4655(2010l04—0022—02随着汽车保有量的快速增长．城市交通问题日益突出。城市道路交叉口作为城市交通系统中不同交通流冲突、合流和分流的集散点。拥堵现象尤为严重。左转机动车是交叉口中产生冲突点最多的车流。对左转车的合理组织和管制是解决交叉口拥堵问题的主要手段之一。实践中对左转车流的组织方法包括设置左转专用车道、左转专用相位、空间分离、禁止左转等。U—turn设计模式是

3、基于禁止左转的前提下对左转车流组织的一种行之有效的方法。左转车流先直行或者右转通过禁左的交叉口．在下游路段或者交叉口调头。回到禁左交叉口后右转．形成一个U—turn．完成原来的左转。如图l所示。图1U-tum设计模式示器图1实施U—um交通效率分析实施U—tum．安全方面可以减少交叉El潜在的冲突点。即“变交叉为交织或避免交叉和交织”：通行效率方面可以减少交叉口的相位数、减小排队长度、降低车辆的延误、提高交叉口通行能力等。1．1U-tum安全性分析改善信号控制交叉El的运行环境提高了安全性．主要是在交叉口优化了空间资源和时间资源。空间资源优化主要包括合理地组织各冲突交通流．约束

4、不同交通流的空间通行权或在空间上进行分离．如修建立交、慢行交通一体化等手段。时间资源优化，主要对信号的相位、相序进行优化．从时间上对各冲突交通流进行分离。1．2U—turn通行效率分析信号控制交叉口通过禁止左转并实施U—turn可减少交叉El的相位数。变四相位为两相位．从而提高交叉口的通行能力。以一个双向4车道的信号控制交叉El为例。来分析禁止左转前后车均延误的变化。当东西向主要道路允许左转时．该交叉口有3个相位。当东西向主要道路实行禁左，左转车流变为直行车流通过交叉口，交叉口变为两相位。假设两个相位的初始直行机动车流相同．直行和左转的单车道饱和流量均取为1800pcu／h。相

5、位绿灯间隔时间为4s．在分析中不考虑相位最小绿灯约束。考虑到信号控制交叉口最大周期的约束，左转流量从100pcu／ll增加到2000pcu／h的过程中．利用SPSS统计分析软件对禁止左转和不禁止左转两种左转处理方式下左转流量和车均延误进行函数拟合，曲线变化如图2、图3所示。收稿日期：2010-04-09第一作者简介：马万这(1982一)，男，助理工程师，工学硕士，研究方向为城市交通规划。图2不禁左条件下车均延误一左转流量拟合曲线中圄千跋暑农马万达，冷兆华，张海军：信号控制交叉口u-tun3设计及延误模型2010年第4期图3禁左条件下车均延误一左转流量拟台曲线由图2、图3可以看出

6、，随着左转流量的增加，信号控制交叉口车均延误在禁止左转的条件下车均延误显著降低．同时根据拟合曲线的变化趋势来看．左转流量越大．不禁左的条件下较禁左条件下车均延误曲线增长率大。U—turn通行效率分析中只针对信号控制交叉口在实施禁止左转后的交通效益．没有考虑左转车流通过U—tu朋设计所带来的绕行延误、能源消耗等不利因素。Dayton大学Mashrur教授的研究表明c¨．交叉口减少的延误产生的良好的效益会弥补由于左转车流通过U—turn设计所带来的绕行延误。综合以上分析．信号控制交叉口禁止左转实施U—turn设计后可以减少交叉口的冲突点．并能降低交叉口的车均延误和提高通行能力。2U

7、—turn设计形式及约束条件2．1U—turn基本形式理论上每个进口道的左转车流都有图1所示的2种U-turn的基本形式。2．2U-tum设计约束条件虽然U—turn设计在增加信号控制交叉口的安全性和提高通行能力方面有显著效果．但是U—turn的实施也具有一定的约束条件和影响因素。主要包括禁左交叉口的左转车流量[2】、禁左交叉口和下游交叉口在路网中的重要程度差异、道路横断面车道数、中央分隔带宽度等。左转流量是是否设置左转专用相位的主要依据．同时也是实施U—turn设计的一个约束条件。当左转流