面向非对称交通流的组织优化技术研究

(安徽三联学院 安徽 合肥 230000)

一、绪论

(一)研究背景及意义。随着我国经济快速增长和城市化进程的不断加快，人口和车辆不断增多考验着我国的道路通行能力，现有的道路网络容量已经不能满足日益增长的交通需求，交通拥堵、交通安全问题日益受到人们的重视。随着城市的发展，人们在市中心工作、市郊生活的模式导致很多城市出现早晚高峰“潮汐式”交通，形成道路的一个通行方向拥堵而相反方向非常通畅的非对称拥堵现象，严重影响了交通资源的合理配置。道路交通组织优化，是在有限的道路空间上，科学合理地分时、分地、分流向、分车种使用道路资源，使交通始终处于高效有序的运行状态。通过对我国非对称交通流特性的研究，建立一套符合国内实际交通特性的交通组织优化体系能够有效缓解城市交通拥堵问题，有利于合理配置道路交通资源，缓解路网交通压力。

(二)国内外研究现状综述。随着社会的进步和发展，城市居民工作和生活区域逐渐分离导致朝夕交通流常呈现出非对称不均衡现象。为了解决因为非对称交通现象带来的交通资源浪费和交通拥堵情况，国内外学者进行了深入的研究。国外学者对于信号控制方法和交叉口车道划分方面的研究较为先进，美国金门大桥属于世界范围内应用较早且较为成功的针对非对称交通所设计的案例，大桥之间原本由塑料隔离桩将双向车流分隔成左右各三车道，为了解决当地进出城车流不均匀问题，金门大桥管理方选择采用设置潮汐车道的方法：当早高峰时大桥移动隔离桩把六个车道调整为出城方向双车道而进城方向四车道，高峰期过后再移回原位，到了晚高峰时则相反操作，充分利用车道资源配置。

我国学者在汲取外国先进技术的基础上针对我国实际国情进行了更为深入的探讨，如张国华的《关于城市道路潮汐车道的设置研究》中分析了潮汐可变车道的利弊与其设置的所必需条件，通过实际论证探讨该方法在我国的实际运行情况，提出相关优化方案建议。

二、非对称混合交通流交通特性

(一)非对称交通流特性分析

1.非对称交通流的定义。非对称交通流是指在同一道路内相对流向交通流量差值明显,并符合相应条件的交通流。非对称交通流在交通活动中集中表现为交叉口非平衡车流转向，随着社会的发展与城市规模扩大，在城市道路交叉口往往会出非对称转向交通，即在道路交叉口入口道车流呈现不同时段与方向的不均衡转向状态。

2.非对称交通流的交通特性。针对城市道路交叉口交通流非对称转向的影响因素来进行分析，可以得出非对称交通流具有以下交通特性：(1)就业和居住的空间分离导致的转向不对称交通现象具有周期性和规律性。(2)节假日、大型活动等导致的车流非对称具有突发性和强烈性。(3)道路交叉口进口道各转向交通流的比例在不同时段有显著差异。

(二)非对称交通流的影响。非对称交通流往往表现为路段某方向车流量较多而相对方向的车流则较为稀少，车流量较多方向往往会形成拥堵继而引起交通矛盾，车流量较小一侧则会空闲部分车道，浪费道路交通资源。由于非对称交通产生的问题严重影响了道路的通行质量以及通行能力，因此分析道路交叉口交通流的时空特性，针对不同的时段采用不同的交叉口控制策略，对交叉口进出口车道数量及类型进行科学分配可以保证不同时段下的道路通行能力实现最大效益。

三、非对称交通流条件下组织优化技术

(一)潮汐车道

1.潮汐车道转换时机的确定

(1)饱和度指标。道路饱和度不仅是反映道路服务水平的重要指标，同样可以作为潮汐车道运行时机的参考指标。道路饱和度计算公式为表达为V/C，其中V代表该路段此时的最大交通量，C为该道路最大通行能力，饱和度数值越低代表该道路的服务水平越高。根据饱和度数值可将道路服务水平分为四级:①一级:饱和度数值在0到0.6之间，此时道路顺畅、服务水平最好；②二级:饱和度数值在0.6到0.8之间，此时道路稍微拥堵，服务水平较高；③三级:饱和度数值在0.8到1.0之间，此时道路较为拥堵，服务水平较差；④四级:饱和度数值大于1.0,此时道路处于严重拥堵状态，服务水平极差。

当道路饱和度指数呈现出三级服务水平及以上时，便应考虑设置潮汐缓解道路交通压力。

(2)主要方向不均匀系数。主方向车流量与总体交通流量之比称为主要方向不均匀系数，主要方向不均匀系数越大代表车流主方向的交通量越大，对向交通流向相对较少。当某路段出现主要方向不均匀系数较大时，可采用潮汐车道来疏导交通，缓解车流主方向的压力。

(3)上下班早晚高峰时段。上下班早晚高峰是潮汐车流出现的密集时期，城市早高峰一般出现在早上七点到早上九点的上班时间段，晚高峰出现在下午五点到下午七点的下班时段内，以上下班为主的路段可将此时间段作为潮汐车道转换的参考时段。

2.潮汐车道的设置。潮汐车道的组织使用主要包括三个部分即清场、入场和退场。

(1)清场。“清场”是潮汐车道运行的第一步，即清空即将变化车道上的车流以便于顺利供对向车流使用，在“清场”开始时为了保证交通安全应提前闪烁双面交通信号灯的黄灯，并在电子倒计时牌开始变换倒计时，提醒之前正在潮汐车道上行驶的车辆及时并入右侧车道以保障可变车道的运营。为了使驾驶员提前获知即将进入可变车道，可在进入可变车道的区域树立告知牌前提前标注“即将进入潮汐车道，请按信号指示方向行驶”。

(2)入场。“入场”指的是潮汐车道正式启用的阶段，清场结束后车流主方向的车辆可以进入转换后的车道行驶，减轻道路压力。在这个阶段中主方向车流借用交通压力较小对向的车道，因此被借用的车道上方信号灯应该保持红灯状态，警示该向车流禁止驶入此车道。在潮汐车道即将结束的车流主方向路段应提前树立告知牌，提醒驾驶员提前驶入右侧常规行驶车道。

(3)退场。“退场”是指在车流非对称高峰即将结束时，车道恢复正常规划的时期。在退场即将到来时候，双面交通信号灯应提前闪烁黄灯，提醒在可变车道内行驶的车辆及时并入非潮汐车道中，启用电子倒计时牌来告知驾驶员潮汐车道剩余时间，在倒计时归零结束后可变车道变为正常车道供对向车流使用，等待下一次非对称高峰交通流出现再进行变化。

四、总结

非对称交通是我国交通的一大特色，通过对非对称交通流特性的探讨并结合国内外学者的研究，分析非对称交通流的内在规律，包括非对称交通中交通流量大小与时间、空间的关系，针对一系列可能影响道路正常通行的因素提出应对优化控制策略。交通流非平衡转向的组织优化技术其重点难点是如何根据分析所得的交通流特性，正确的选择组织优化方法，使优化后的路口通行改善效果达到最大。为充分发挥已取得成果的拓展应用，促进面向非对称交通流组织优化技术完善及应用推广，推动交通组织优化技术在交通管理实战中的管理和应用，在后续工作应提高交通组织优化方案的可实施性和应用水平，形成满足具有针对性和适用性交通管理需求的组织优化关键技术。