试分析信号交叉口对交织段通行能力的影响

试分析信号交叉口对交织段通行能力的影响

杨洪宝 1 汪贝 2 吴润霆 3

1-2.哈尔滨市市政工程设计院有限公司，黑龙江哈尔滨市 150070

3.河北地质大学土地科学与空间规划学院，河北石家庄050031

摘要：城市道路交叉口交通运行往往呈现明显的混合流特性，所以结合我国城市道路现状，在混行交通条件下对城市道路信号交叉口进行科学、合理的信号优化，对于改善城市道路拥挤状况、提高道路通行能力、减少交通事故具有十分重要的现实意义。

关键词：信号交叉口；交织段；通行能力

引言

交织段是交通流向变换的集中区域，伴随着大量的交织行为。然而，在城市路网中，由于交叉口间距较小，往往交织段距离上下游信号交叉口较近。交织区与信号交叉口的相互影响容易形成一个瓶颈，影响道路的整体运行效率。

1信号交叉口对交织段通行能力的影响

城市高架（地道）出入口地面联结段是指出入口端部至前方交叉口停车线的一段空间。车辆进入地面联结段后，如前方有交叉口，则需根据不同的方向变换车道与地面车道的车辆发生交织。信号交叉口对交织段通行能力的影响主要体现在以下两个方面：

（1）信号交叉口的交通组织方式，影响交织区的交织类型。

（2）信号交叉口红灯期间可能产生超长排队，减少了上游交织段长度，影响了交织段通行能力。

2城市道路交织段运行状况分析方法

鉴于HCM2000模型在全球的影响力，其交织区分析方法具有较高的参考价值。然而，城市交通运行受交叉口交通信号灯、停车及让路标志的控制，交通流都以间断流的形式运行。城市道路间断流与高速公路连续流存在着显著差异，若直接利用HCM2000模型进行交织段运行状况分析，无法凸显间断流的特性，得到的运行状况指标比实际情况要好。为了使交织段运行状况的各项计算指标更加符合实际情况，本次研究建议以HCM2000模型为基础，采用绿灯小时流量作为城市道路交织段的计算交通量。绿灯小时流量即以一个绿灯时间内通过的交通量为基础，扩大为1h的交通量。交织段的车流的速度计算公式如下所示：

式中：Si为平均交织速度（当i=W时）或平均非交织速度（当i=nw时），km/h；Smin为交织区内预期的最小速度，km/h;Smax为交织区内预期的最大速度，km/h；Wi为交织车流（当i=w时）和非交织车流（当i=nw时）的交织强度。交织强度系数（Ww与Wnw）是度量交织行为对交织与非交织车辆平均速度的影响。该系数可用以下公式计算：

式中：Wi为交织车流（当i=w时）和非交织车流（当i=nw时）的交织强度系数；VR为交织比；v为交织区内总流量（辆小客车/h，取绿灯小时流量）;N为交织区内总车道数；L为交织区长度，m；a、b、c、d为标定的常数，可参考HCM2000取值。交织区平均速度：

式中：S为交织区内所有车辆的区间平均速度，km/h;vw为交织区内交织流量，pcu/h；vnw为交织区内非交织流量，pcu/h。

3城市道路信号交叉口安全评价体系

3.1影响交通安全的因素分析

影响城市道路交叉口交通安全的因素主要包括人、车、路等要素。在特定的交通环境下，人、车、路之前的动态平衡遭到破坏，从而引起三者之间的矛盾，引起交通安全事故的发生。人是影响交通安全的关键因素。如果人缺乏相应的交通安全意识，做出不规范的驾驶行为，如横穿马路、酒驾、闯红灯等行为，都有可能对交通安全构成严重威胁。车对交通安全造成的影响主要是由车辆没有进行及时的检修，稳定性较低，此外，车辆本身的抗撞击性能也是重要影响因素等。道路的设置也是影响交叉口安全的重要因素之一。例如，交叉口道路平整度、交叉角度以及信号灯控制不合理等因素，都有可能引起严重的交通安全事故。

3.2安全评价指标的选择

交叉口交通安全影响因素比较多且复杂，不仅涵盖主观因素，也包括客观因素。在安全评价指标体系的构建中，要综合考虑各种因素，分析正常情况下道路交叉口最高的安全水平。由此可见，对安全评价指标进行筛选时，既可以采用定性分析方法，也可以采用定量分析方法，或者两者结合的形式加以研究分析，总结出全面合理的评价指标。在实际的分析过程中，主要包括交通冲突、交通特性以及交通物理特征三方面的内容，对信号交叉口安全评价指标体系进行构建，如图1所示。

图1信号控制交叉口安全评价指标体系

3.3安全评价模型的构建

冲突点是引起交叉口安全事故的关键因素。利用潜在危险度可以有效地展现交通安全点对交通安全的影响。潜在危险度可以有效展示道路交叉口的安全状况。潜在危险度主要是交叉口多种冲突点引起的潜在交通事故的危险度。危险度越高，说明交叉口的安全性越差。因此，可以利用相位实际通行所需的时长，加权计算信号周期的冲突点数的总量。一般情况下，采取绿灯和黄灯时间的总和，以便防止漏掉黄灯时间通过的交通量。在此基础上建立的潜在危险度模型如式（1）所示。

其中，PDS是信号控制交叉口的潜在危险度；C是交叉口冲突点的类型，不仅包含机-机冲突，还包括机-非冲突以及机-人冲突；WC是各种类型冲突的权重；PDSC是C类型冲突点造成的信号交叉口潜在危险度，计算方法如式（2）所示。

其中，i是C类型冲突点的种类；Ni是i种类冲突点的个数；gr是r相位的绿灯时间；yr是r相位的黄灯时间；T是相位信号周期长度；GMi是i种类冲突点的危险程度。交通特性对交叉口的安全性也具有较高的影响，直接反映了冲突点发生概率。因此，交通主体存在差异性，也会对交叉口潜在危险度造成影响。本文利用Kc系数对模型进行修正，并在此基础上建立主模型，如式（3）所示。

其中，PD_S′是信号控制交叉口修正潜在危险度；Kc是交通特性影响系数。

4安全服务水平的量化分析

对城市道路信号交叉口的安全服务水平的衡量指标主要是以交叉口的安全度作为重要的指标。危险度数值越小，安全服务水平越高，危险性相应较小。数值越大，危险性越大。一般情况下，对城市道路信号交叉口的安全服务水平划分为四个等级，并对其进行量化描述。在采集真实案例数据的基础上，结合危险度数值的分布情况，对干线性交叉口与集散性交叉口制定了安全服务水平等级标准。

结语

综上所述，随着城市化水平的逐渐提升，城市人口越来越多，对城市交通带来了极大的压力。为了提升城市道路信号交叉口的安全性，构建完善的安全评价指标体系，提升城市道路交通安全水平，同时，为重大交通事故的紧急疏散提供更加安全和快捷的逃生路线，为人们的生命财产安全提供保障，促进城市安全稳定运转。本文对城市道路信号交叉口的安全评价体系体系的建设进行科学全面的研究，构建了一个交通安全评价体系，它能有效判断交叉口的安全水平，不仅能高效地处理复杂的交通关系，减少不必要的人力成本，节约社会财产，避免疏散过程中信息传递不及时、无法及时实施疏散方案的问题。

参考文献

[1]赵靖.考虑上下游影响的信号控制交叉口通行能力研究[D].上海:同济大学,2009.

[2]孟祥燕.高等级道路交织区通行能力研究[D].南京：东南大学,2006.