不同支路角度无信号T型交叉口交通流特性研究

李文燕，薛 锋,2

(1.西南交通大学 交通运输与物流学院，成都 610031；2.西南交通大学 综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室, 成都 610031)



不同支路角度无信号T型交叉口交通流特性研究

李文燕1，薛 锋1,2

(1.西南交通大学 交通运输与物流学院，成都 610031；2.西南交通大学 综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室, 成都 610031)

主路车头时距和速度特性是研究无信号T型交叉口通行能力的重要因素。通过实测重庆市铜梁区三支有代表性的不同支路角度无信号T型交叉口主路车速和车头时距数据，分析了支路角度对主路车速、车速离散性的影响，总结出应尽量避免用支路角度70°和支路角度110°无信号T型交叉口对干路车辆进行分流。为提高卫星城市路网和无信号T型交叉口通行能力提供建议。

0 引 言

无信号T型交叉口是道路系统的重要组成，几何特征影响交叉口通行能力，而支路角度是交叉口几何特征的一个重要因素。由于地形原因，卫星城市老城区有大量支路非90°的无信号T型交叉口。交通流特性分析是研究这类无信号T型交叉口通行能力的基础[1]。

国内方面，无信号T型交叉口研究多以支路90°的双向两车道主路交叉口、四车道主路交叉口为主。钟小明[2]实测了三支4×2无信号T型交叉口的数据，发现交叉口附近内外侧车道车辆的平均速度差别很小。国外方面，双向六车道主路无信号交叉口研究正在进行[3]。但对支路非90°的无信号T型交叉口交通流特性研究未查到相关文献报道。

重庆市铜梁区信号交叉口干路左转车辆红灯时间较长，驾驶员多选用无信号T型交叉口左转到达另一干路。对重庆市铜梁区三支不同支路角度的无信号T型交叉口的车速和车头时距特性进行实地观测，统计分析其规律，以便为这类交叉口的安全管理规划提供参考。

1 数据收集

1.1 调查时间及调查地点

调查时间为2016年2月，选取天气晴朗工作日的早晚高峰。调查了重庆市铜梁区城区内3个典型的不同支路角度的无信号T型交叉口：Ⅰ.营盘路交叉口(营盘路-迎宾路区段)，支路角度是主路逆时针旋转70°，为6×2无信号T型交叉口，如图1所示。Ⅱ.文化馆交叉口(龙门堤街-龙门街区段)，支路角度是主路逆时针旋转90°，为6×2无信号T型交叉口，如图2所示。Ⅲ.一中交叉口(龙门西街-中兴路大桥区段)，支路角度是主路逆时针旋转110°，为6×2过渡到4×2无信号T型交叉口，如图3所示。三支交叉口高峰小时支路进出口流量相近。

图1 营盘路交叉口

图2 文化馆交叉口

图3 一中交叉口

1.2 数据观测及数据处理

数据调查采用摄像法。摄像法优点是：现场人员少，资料可反复使用，平均车速和车头时距能一一对应。缺点是：数据人工处理时间长，视野范围有限，有一定的夹角误差。拍摄和数据处理要求有：

(1)摄像机位置不能随便移动。

(2)视野涵盖整个交叉口驶入驶出车辆的大致情况，车道线可见。

(3)重点拍摄支路左转车辆的冲突区域。

(4)视频中需有车头并排的车辆，以便贴黄线，减少夹角误差，如图4所示。实际操作中，为不影响正常交通秩序，不能在地面贴黄线。将视频中的黄线延伸，测试另一方向车辆数据，如图5所示。黄线用PS软件处理成PNG格式后导入整个视频。

图4 车辆并排

图5 直线延伸

(5)视频中黄线间的距离需实地估量，以便求取平均速度。

2 速度特性分析

2.1 主路车辆进入交叉口的速度特性

以道路中心线为标准，主路直行车流的两个方向分为近支路方向和远支路方向。对样本以15min为分区进行统计[4]，如表1，三支不同支路角度交叉口主路车速在交叉口范围内具备以下几个特征：

(1)近支路方向，支路角度90°交叉口的平均车速大于支路角度70°交叉口和支路角度110°交叉口。支路角度70°交叉口的平均车速为20.48km/h，支路角度110°交叉口为18.70km/h，支路角度90°交叉口为34.39km/h。

(2)近支路方向，支路角度90°交叉口的85%位车速大于支路角度70°交叉口和支路角度110°交叉口。支路角度70°交叉口的85%位车速为26.00km/h，支路角度110°交叉口为23.40km/h，支路角度90°交叉口为48.41km/h。

(3)近支路方向，支路角度90°交叉口的车速比支路角度70°交叉口和支路角度110°交叉口离散度更大。支路角度70°交叉口的标准差为5.21km/h，支路角度110°交叉口为5.42km/h，支路角度90°交叉口为13.99km/h。

表1 三支交叉口主路各车道和方向速度统计表

2.2 支路车辆进入交叉口的速度特性

支路车辆进入交叉口有两种情况[5]：一是停车直接通过；二是减速再加速通过。对于情况二，在双向六车道主路交叉口，会出现两种方式：一是主路左转车辆减速到达车道1，再加速通过车道2和车道3；二是支路左转车辆减速到达车道2，再加速通过车道3，这与驾驶员特性有关。

3 车头时距特性

3.1 主路车头时距特性

三支交叉口都处于城市中心地区，日间大型车多为公共汽车，且重庆市铜梁区地处重庆市卫星城市，公共汽车较少，其高峰小时流量只占整个交叉口车流量的3.5%。这里不考虑大型车对主路车头时距的影响。主路车头时距的观测结果，如表2。车道1的车头时距方差较大，随机性较大，利用率较低。

表2 三支交叉口主路各车道和断面车头时距统计表

3.2 主路车头时距分布

无信号T型交叉口主路车头时距分布可用负指数分布、移位负指数分布和M3分布进行拟合[6-9]。

3.2.1 负指数分布

负指数分布的概率密度函数为：

f(t)=e-t/T/T

(1)

分布函数为：

F(t)=1-e-t/T

(2)

式中：T为平均车头时距，s。

3.2.2 移位负指数分布

移位负指数分布的概率密度函数为：

(3)

分布函数为：

F(t)=1-e-(t-tm)/(T-tm)，t≥tm

(4)

式中：T为平均车头时距，s；tm取一段连续小间隙的均值，s。

3.2.3 M3分布

M3分布的概率密度函数为：

(5)

分布函数为：

(6)

3.2.4 三种分布拟合比较

对各车道车头时距的三种分布拟合值进行卡方检验，自由度为0.05，如表3所示。卡方检验值越大，越不符合；卡方检验值越小，且小于临界值，越趋于符合。近支路方向的车头时距，能用移位负指数或M3分布拟合，不同支路角度的无信号T型交叉口支路通行能力能用主路车头时距服从移位负指数分布或M3分布进行计算[10]。远支路方向的车头时距不完全能用负指数分布、移位负指数分布或M3分布进行拟合。

表3 三种分布车头时距拟合检验表

4 结 语

通过分析3支不同支路角度无信号T型交叉口的主路车速和车头时距的调查数据，发现：

(1)近支路方向，支路角度90°交叉口平均车速和85%位车速均大于支路角度70°交叉口和支路角度110°交叉口。支路角度90°交叉口的车速比支路角度70°交叉口和支路角度110°交叉口离散度更大。支路角度70°交叉口和支路角度110°交叉口对干路分流效果不够理想，造成了新的拥堵点。重庆市铜梁区应避免用支路角度70°和支路角度110°无信号T型交叉口对干路车辆进行分流，而采用90°无信号T型交叉口对干路分流。

(2)不同支路角度无信号T型交叉口的近支路方向的车头时距能用移位负指数分布或M3分布拟合，支路通行能力能用主路车头时距服从移位负指数分布或M3分布进行计算。远支路方向的车头时距不完全能用负指数分布、移位负指数分布或M3分布进行拟合。

(3)重庆市铜梁区双向六车道主路无信号T型交叉口，车道1的利用率较低，可设置公交专用车道，并调整优化公交线路，扩大公共交通网络的覆盖面，提高车道1的利用率。

(4)城市道路交通网络规划时，老城区应控制非90°无信号T型交叉口的车流量，新城区应减少非90°无信号T型交叉口的建设。

(5)分析了重庆市铜梁区3个典型的不同支路角度无信号T型交叉口的交通流特性，得出支路角度对主路车速、车速离散性和车头时距分布的影响，而未对更广泛区域的不同支路角度无信号T型交叉口交通流特性进行分析。

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[2] 钟小明,魏中华,张利,等.无信号T型交叉口交通流特性[J].北京工业大学学报,2009,(2):224-229.

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[5] 高海龙,王炜,常玉林,等.无信号交叉口临界间隙的理论计算模型[J].中国公路学报,2001,14(2):78-80.

[6] Branston D. Models of Single Lane Time Headway Distributions[J].Transportation Science, 1976,10(2): 125-148.

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[8] 中国公路学会《交通工程手册》编委会.交通工程手册[M].北京:人民交通出版社,2001.

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[10]Ning Wu.A Universal Procedure for Capacity Determination at Unsignalized (Priority-controlled) Intersections[J].Transportation Research Part B: Methodological,2001,35(6):593-623.

National United Engineering Laboratory of Integrated and Intelligent Transportation, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)

Traffic Flow Characteristics of Unsignalized T-intersections of Different Minor Road’s Angle

LI Wen-yan1，XUE Feng1,2

(School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China;

The characteristics of time headway and speed of the major road are the important factors of studying unsignalized T-intersections traffic capacity. The paper measured data of vehicle speed and time headway at three unsignalized T-intersections of different minor road’s angle on major road in Tongliang District, Chongqing. Analyze the effects of minor road’s angle to the vehicle speed and discrete of vehicle speed in the major road. Summed up that try to avoid using minor road’s angle 70° and 110° unsignalized T-intersections to shunt the major road’s traffic flow. Provide advice to improve the capacity of satellite city’s road network and unsignalized T-intersection.

traffic engineering; urban road traffic; investigation and analysis; unsignalized tee-intersection; minor road’s angle;

2016-07-15

四川省教育厅自然科学项目(15ZB0477)；中央高校基本科研业务费专项资金资助 (2682013CX068)；四川省科技支撑计划项目(2011ZRZ010)

李文燕(1991-)，女，重庆市铜梁人，硕士，E-mail：982634055@163.com。

U491

A

10.3969/j.issn.1671-234X.2016.03.007

1671-234X(2016)03-0029-06

浙江交通职业技术学院学报，第17卷第3期，2016年9月

Journal of Zhejiang Institute of Communications

Vol.17 No.3,Sep.2016

关链词：交通工程；道路交通；调查分析；无信号交叉口；支路角度