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1、流量不对称“十”字交叉口信号相位设计方法研究———张亮张存保773流量不对称“十”字交叉口信号相位设计方法研究张亮张存保(武汉理工大学水路公路交通安全控制与装备教育部工程研究中心武汉430063)摘要分析了流量不对称情况下对称流向放行相位方案的局限性。针对到达流量不对称的十字交叉口,运用经典的信号配时方法和延误模型计算对称流向放行和单进口放行2种相位设计方案下交叉口的平均延误,确定了不同交通需求情况下应选取的相位设计方案。结果表明,与对称流向放行方案相比,单进口放行方案在流量不对称系数较大时有一定的优越性。关键词单进口放行;信号相位;延误;不对称系数中图分类号:TP391文献标志
2、码:A由于早晚上下班高峰或举办大型活动,一些性分析尚不够清晰。本文利用经典信号配时模交叉口的交通需求呈“潮汐式”分布,即某对向进型,分析并比较不同需求条件下2种放行方案的口(东西向或南北向)到达流量不对称。国内许多应用效果。以交叉口平均延误为评价指标,通过大城市普遍出现了“潮汐交通”现象。在这种情况算例分析确定了不同交通需求条件下应选取的相下,对称流向放行策略会导致各相位内部各流向位设计方案。之间的饱和度不均衡,流量较大的关键流向需要12种信号设计方案较长的绿灯时间,而对向车流可能早已放行完毕,造成交叉口时空资源的浪费。1.1基本假设从追求各流向之间的饱和度均衡这一理念出1)典型
3、十字交叉口,各进口不考虑右转车流发,部分学者提出了单进口放行方法,即对各进口影响。分别单独设置1个相位,同一进口的左转和直行2)各进口左转车道数为nL,直行车道数为车辆利用同1个相位通行,1个进口放行完毕再nT。东西南北进口的到达流量分别为QE,QW,[1]Q放行下1个进口。张海军等将单进口放行方案S,QN,左转流量比例分别为βE,βW,βSv,βN。单与对称流向放行方案进行了比较,并分析了各自车道饱和流量为S。的适用性,但其算例过于简单且供需条件只能代3)到达流量不对称系数ds=q2/q1(ds≥1),表一部分情形。钟章建等[2]针对“潮汐式”交通问式中:q2为需求较大进口的到
4、达流量;q1为其对题,提出了基于时空资源组合的优化模型,分析了向进口的到达流量。非饱和条件下,信号控制交叉口单个进口道车道4)本文的研究对象是左转交通需求较大(左功能动态划分与通行时间分配的相互制约和转化转流量大于240pcu/h)的交叉口,对称流向放行[4]关系,但未给出不同流量下的具体车道功能划分方案采用4相位。方案。王浩等[3]分析了相位相序的安排与交叉口1.2对称流向放行方案设计之间的关系,包括交叉口车流轨迹、左转车导在4相位对称放行方案中,不同的相位放行流线和待行区设置、扩展车道设置及车道功能划顺序会导致3种相位衔接情况:直行与直行的衔分对相位相序的影响。接、左转与左转
5、的衔接及直行与左转的衔接。有对称放行方法和单进口放行方法各有优缺学者用兼容性来表述相位方案间是否可以变换及点,现有研究对于上述2种方法的适用范围及特变换效果,并表明第3种衔接情况的兼容性相对较好。直行与左转的衔接又存在着先直行再左转收稿日期:2008210215还是先左转再直行的问题,实际上这2种放行方3国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(批准法均得到应用。选取哪一种放行方法取决于交叉[4]号:2006CB705500)、武汉市科技计划项目(批准号:口的几何特性及渠化设计的要求。本文选取的200710321090)资助相位放行顺序如图1所示。78交通信息与安全2009年第
6、2期第27卷总147期式中:xi为第i条进口车道的饱和度;qi为第i条进口车道的到达流量,pcu/h。延误是1个能够综合反映交叉口信号控制方图1对称流向放行相位顺序案优劣的评价指标。目前,国内外主要应用下面依据等饱和度方法[5]进行信号配时。根Webster模型来计算信号交叉口的延误。Web2[6]据基本假设,各进口车道的到达流量分别为:ster延误模型计算公式如下:22qEL=QEβE/nL,qET=QE(1-βE)/nT;d=C(1-λ)+x-2(1-λx)2qs(1-x)qWL=QWβW/nL,qWT=QW(1-βW)/nT;C1(2+5λ)q=QSβS/nL,qST=QS
7、(1-βS)/nT;0.65()3x(8)SL2qsqNL=QNβN/nL,qNT=QN(1-βN)/nT;(1)式中:d为单车道每车平均延误,s/pcu;q为单车式中:qEL、qWL、qSL、qNL为东西南北进口的左转车道车辆达到率,pcu/s。道到达流量,pcu/h;qET、qWT、qST、qNT为东西南北整个交叉口的平均延误,按各进口车道延误进口的直行车道达到流量,pcu/h。[7]的加权数估算:计算流量比总和为:jdI=∑∑dijqij/∑∑qij(9)ijijY=∑ma
