信号交叉口通行能力计算方法适用性研究

郝晨羽，刘小勇

（新疆农业大学 机械交通学院，新疆 乌鲁木齐830052）

交叉口通行能力又称交通容量，是指道路设施疏导交通流的能力，在一定的交通、车行道和信号设计条件下，指定进口道单位时间内所能通过的最大交通流量。目前交通拥堵很大部分原因是由于交叉口的通行能力不足造成的，而对于通行能力计算方法适用性的研究，也成为当今交通行业的热门研究课题。

对交叉口通行能力的研究，具有重要意义:①通过对现有信号交叉口通行能力研究分析，为交叉口的改扩建提供重要依据；②为道路交叉口路段渠划和路段车道数提供决策依据；③交叉口通行能力作为交叉口型式选取的依据，为交通管制、交通运营提供选择依据。

本文通过常用的两种通行能力计算方法，以两个典型的十字交叉口为例，对比分析计算结果，探讨适合我国不同交通状况和交通流情况下的信号交叉口通行能力计算方法。

1 研究方法

1.1 城市道路设计规范

该方法是针对我国交通的实际情况提出的计算方法，主要内容:先计算各车道组通行能力，根据不同的系数对各车道组的通行能力进行修正，最后累加各进口道通行能力，即交叉口的通行能力。

1）一条直行车道的通行能力计算式:

式中:Cs为一条直行车道的通行能力，pcu／h；T为信号灯周期，s；tg为信号每周期内的绿灯时间，s；t0为绿灯亮后第一辆车启动、通过停车线的时间，s，经验取值2.3s；ti是直行或右转车辆通过停车线的平均时间，s，经验取值2.5s；φ是折减系数，可用0.9。

2）直右车道通行能力计算式:

式中:Csr为一条直右车道的通行能力，pcu／h。

3）进口道设有专用左转车道而未设专用右转车道，进口道通行能力计算式:

式中:Cslr为设有专用左转车道而未设专用右转车道、进口道的通行能，pcu／h；∑Cs为直行车道通行能力之和，pcu／h；Cr为直右车道通行能力，pcu／h；βl为左转车占本进口道车辆的比例。专用左转车道的通行能力按下式计算:

式中:Cl为专用左转车道的通行能力，pcu／h。

1.2 停车线法

停车线法以进口处车道的停车线为基准面，凡是通过该基准面的车辆，被认可已通过交叉口，具体计算如下。

1）一条直行车道的通行能力计算式:

式中:Cs为一条直行车道的通行能力，pcu／h；t损为一个周期内的绿灯损失时间取2.3s；ti为前后两车辆通过停车线的平均时间，取2.5s；

2）一条左转车道的通行能力计算式:

式中:Cl为一条左转专用车道的通行能力，pcu／h；vl为左转车辆通过交叉口的行车速度，km／h；tl为一个信号周期内左转显示的时间，s；t0为左转车辆连续通过交叉口的平均车头时距，取2.5s；a是机动车的启动加速度，m／s2，小汽车为0.6～0.7m／s2；

3）一条直右车道的通行能力计算式:

式中:Csr为一条直右车道的通行能力，pcu／h；βr为该车道中右转车比例；k为折减系数，取0.7～0.9。

2 实例分析

位于新疆克拉玛依市克拉玛依区的两个典型十字交叉口为例，运用城市道路设计规范和停车线法，计算分析该信号交叉口通行能力，并将计算结果进行比较。

2.1 基础数据

两个交叉口道路断面形式均为三幅路，双向4车道，根据实测，得交叉口平面布局示意图和信号相位配时图，如图1～图2，表1～表2所示。

图1 准噶尔路与友谊路交叉口平面布局

表1 准噶尔路与友谊路交叉口信号相位配时表

图2 昆仑路与友谊路交叉口平面布局

表2 昆仑路与友谊路交叉口信号相位配时表

2.2 过程分析

结合表3，根据式（1）～式（7），分析城市道路设计规范与停车线法，得交叉口通行能力及服务水平分析表，见表4和表5。

表3 交叉口数据

由表4可看出:昆仑路与友谊路交叉口饱和度为0.75，低于准噶尔路与友谊路交叉口饱和度。原因有两方面，第一，受交叉口信号配时影响，昆仑路与友谊路交叉口各个进口道通行能力较大；第二，昆仑路与友谊路交叉口的车流量整体比准噶尔路与友谊路交叉口车流量大。

表4 城市道路设计规范算得交叉口通行能力及服务水平分析

城市道路设计规范，以现有路况的不同转向车流实测数据以及交叉口信号周期为主要影响因素，分别计算交叉口通行能力，由结果看出，在计算趋于饱和的信号交叉口时，可优先考虑城市道路设计规范。

由表5，实例中的两个典型交叉口的饱和度均大于1，由于停车线法以停车线为控制断面，凡通过停车线均认为通过交叉口，而实际这些车辆有可能在冲突点前受阻滞而未能通过交叉口，造成其他车辆延误，降低信号交叉口的通行能力，导致交叉口饱和度偏大，因此，在计算交通量较大的信号交叉口时，该方法不适宜。

表5 停车线法算得交叉口通行能力及服务水平分析

3 结束语

随着城市道路交通发展状况，交通规划成了一项长期而艰巨的工作，而通行能力作为其中一个关键参数，其计算方法众多，且各有优势。以两个典型十字交叉口（克拉玛依市准噶尔路与友谊路交叉口、昆仑路与友谊路交叉口）为例，分别运用城市道路设计规范、停车线法计算交叉口通行能力，并对计算结果进行对比分析，结果显示，对于趋于饱和的信号交叉口的通行能力计算，城市道路设计规范计算结果最接近交叉口实际服务状况。因条件所限，只对常见的十字交叉口进行研究，其他情况有待进一步研究。

［1］温璐茜，胡永举，周静.干线交叉口信号灯控系统配时设计实例分析［J］.交通科技与经济，2011，11（5）:86－87.

［2］史琴，方钰堃.信号交叉口通行能力分析及评价［J］.物流工程与管理，2011，33（11）:85－87.

［3］褚建萍.典型城市信号交叉口通行能力及交通仿真分析［D］.西安:长安大学，2009.

［4］陈宽民，严宝杰.道路通行能力分析［M］.北京:人民交通出版社，2003.

［5］王维锋.平面信号交叉口通行能力及系统仿真研究［D］.西安:长安大学，2006.

［6］袁晶矜，袁振洲.信号交叉口通行能力计算方法的比较分析［J］.公路交通技术，2006（5）:125－126.

［7］赵林.城市道路信号交叉口通行能力及其影响因素研究［D］.北京:北京工业大学，2008.

［8］徐立群，吴聪，杨兆升.信号交叉口通行能力计算方法［J］.交通运输工程学报，2001，1（1）:82－85.

［9］李勇，胡新民，叶俊明.乌鲁木齐市道路交叉口信号配时优化应用［J］.交通科技与经济，2013，13（1）:62－65.