信号交叉口常规合用车道的交通控制方法研究
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摘 要：以典型的十字形交叉口为研究对象，探讨合用车道设置的条件。仿真结果显示，较高机动车交通负荷水平下，当左转交通量达到一定水平时，进口道可以考虑采用一条左转车道、一条直左合用车道的设置模式代替一条左转车道、一条直行车道的设置模式。
引言
合用车道是城市道路交叉口车道设置的常见形式，伴随着交通工程学的发展而发展。常规合用车道是指直行车道、左转车道及右转车道三者之间的合用，包括直行左转合用车道、直行右转合用车道、直行与左右转合用车道及左右转合用车道等。
现阶段，国内外相关规范只是针对专用车道交通管理与控制给予详实的表述，对于合用车道的研究还不成熟[1～2]。专用车道交通管理与控制的逆命题就适用于合用车道吗？这一命题迄今没有人给出回答。如果答案是肯定的，那么这一命题需要验证。如果答案是否定的，那么合用车道作为城市道路交叉口车道设置必不可少的一种形式，其设置条件应该得到相关研究人员的重视。国内外相关学者对合用车道的研究局限于通行能力、饱和流率等运营分析层面的研究，没有对合用车道交通管理与控制这一层面进行深层次的探讨[3～4]。
合用车道的管理与控制对于改善交通效率和安全等具有很强的直接性，但它不是具体的解决方案，而是以基础理论为核心不断创新的一系列措施的有机组合，其创新既包括设置条件、设置形式、具有合用车道的信号控制交叉口的空间布局、放行方式等方面，也包括这些管理与控制方法在实践中的应用。
1 车道功能划分
一般情况下，针对十字形交叉口，常规合用车道的车道功能从内侧到外侧依次为，模式1的南北方向为：左转专用车道、直行专用车道和直右合用车道，模式2的南北方向为：左转专用车道、直左合用车道和直右合用车道，两种模式的东西方向均为左转专用车道、直行专用车道和直右合用车道。
2 放行方式
以典型十字形信号交叉口为例，针对两种车道功能划分模式，建立相应的机动车及行人相位结构。模式1的东西方向、南北方向均具有搭接相位；模式2的东西方向具有搭接相位，南北方向采用单口放行的方式，不具有搭接相位。
3 仿真实验分析
利用VISSIM 5.4建立仿真实验环境，针对所有进口道适时交通信号控制策略的性能表现进行仿真实验分析。
3.1 道路空间条件
各条道路的路段车道数为3条、进口车道数为4条。模式1的各条进口车道功能从内侧到外侧依次为：一条左转专用车道、两条直行专用车道及一条直右合用车道；模式2的南、北进口车道功能从内侧到外侧依次为：一条左转专用车道、一条直左合用车道、一条直行专用车道及一条直右合用车道，东、西进口车道功能从内侧到外侧依次为：一条左转专用车道、两条直行专用车道及一条直右合用车道。
进口道采用中央分隔带内侧展宽，展宽段长度为50m，展宽渐变段的长度为20m。单条进口车道、出口车道、路段车道及人行横道的宽度分别为3m、3.5m、3.5m、5m。
3.2 交通需求条件
为保证交通需求的随机性，分别在一定的抽样范围内随机选取各进口道、各交通流向的机动车到达交通量。针对左转交通量占进口道交通量的比例，构成四组实验，共12种交通需求组合。
各进口道交通量在1200pcu/h～1500pcu/h内进行抽样，南、北进口道左转交通量占比分别为25.0%-29.9%、30.0%-34.9%、35.0%-39.9%及40.0%-45.0%；东、西进口道左转交通量占比为25.0%-29.9%，右转交通量占比为4%～8%。
每一组交通需求组合的进口道交通量如下所示，单位：pcu/h。组1，北1381、东1306、南1289和西1319；组2，北1446、东1384、南1443和西1234；组3，北1380、东1219、南1343和西1213；组4，北1267、东1438、南1209和西1474；组5，北1342、东1412、南1218和西1468；组6，北1208、东1364、南1313和西1351；组7，北1466、东1220、南1215和西1420；组8，北1388、东1214、南1372和西1408；组9，北1442、东1226、南1322和西1447；组10，北1304、东1487、南1245和西1388；组11，北1487、东1420、南1262和西1290；组12，北1284、东1390、南1229和西1297。
3.3 仿真模型参数
将机动车的交通构成定义为标准车辆，机动车的最小和最大期望速度分别为48km/h和58km/h。车辆跟驰模型中，车辆最小前视和后视距离均为30m，车辆最大前视和后视距离均为100m，平均停车间距为1.5m，期望安全距离的附加部分为2.5m，期望安全距离的倍数部分为3.5m。车道变换模型中，车辆消失前的等待时间为45s。其他驾驶行为参数采用默认值。
仿真运行总时间为7800s，其中，数据采集时段为701～7800s，数据分析总时间为7200s。针对每1种交通需求组合进行1组仿真实验，每1组仿真实验进行5次仿真运行，每1次仿真运行选取的随机数分别为9、19、29、39、49。
3.4 仿真实验结果
结果表明：
（1）左转交通量比例较低的情况下，设置模式2会导致交叉口车均延误、交叉口车均停车次数在一定程度上增加。
（2）随着左转交通量比例增长到一定程度，模式2的交叉口运行状况较好，交叉口车均延误、交叉口车均停车次数均低于模式1。
（3）较高机动车交通负荷水平下，当左转交通量占进口道交通量比例在35%以上，进口道可以考虑采用一条左转车道、一条直左合用车道的设计模式代替一条左转车道、一条直行车道的设置模式。
4 结束语
合用车道是交叉口车道设置的重要形式，合理地设置合用车道对交叉口性能的提升有重要的作用。文章的结果表明，当左转交通量占进口道交通量的达到一定比例，直左合用车道可能会显现出一定程度上的优越性。
参考文献
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[5]徐洪峰，耿现彩.面向T形交叉口的机动车相位固定最小绿灯时间计算[J].吉林大学学报（工学版），2012，3：600-605.