基于通行效率的右转渠化交叉口与普通专右交叉口形式选择研究
2019-09-10王群史双参
王群 史双参
摘 要：通行效率是交叉口运行状况最直观的衡量指标。通行效率越高，说明交叉口在一定时间内能通过越多的交通流，交通运行状态的有序性越好。本文以交叉口通行效率模型和VISSIM仿真为基础，研究右转渠化交叉口和普通专右交叉口在不同流量、不同车道数以及不同控制方式下的通行效率，从而为城市交叉口的形式选择和评价提供依据。流量与车道数一定的情况下，通过分析可以得出：当交叉口采用无控制或两相位控制时，右渠交叉口的通行效率普遍大于专右交叉口;在四相位控制方式下，右渠交叉口通行效率普遍小于专右交叉口。
关键词：通行效率;右转渠化交叉口;普通专右交叉口
中图分类号：TP393.08 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）01-0107-03
Research on Right Turn Channelized Intersection and Ordinary
Right Turn Intersection Selection Based on Traffic Efficiency
WANG Qun1 SHI Shuangcan2
（1.Yangzhou Polytechnic College，Yangzhou Jiangsu 225000;2.Jurong Baobi Real Estate
Development Limited Company，Jurong Jiangsu 212415）
Abstract： Traffic efficiency is the most intuitive measurement index for the operation status of intersections. The higher the traffic efficiency， the more traffic flows the intersections can pass in a certain period of time， and the better the orderliness of the traffic running state. Based on the traffic efficiency model of intersections and VISSIM simulation， the traffic efficiency of right-turn channelized intersections and ordinary right-turn intersections under different flow rates was studied in this paper. Different lane numbers and different control modes， providing a basis for the type selection and evaluation of urban intersections. When the flow and lane number were certain， through the analysis， it could be concluded that under the control mode of no control and two-phase control mode， the efficiency of right-turn channelization intersection was generally greater than that of the single-right intersection; in the four-phase control mode， the efficiency of right turn channelization intersection was generally lower than that of right turn intersection.
Keywords： traffic efficiency;right turn channelized intersection;ordinary dedicated right intersection
道路交叉口承擔着车辆转向的功能，在道路系统中占有重要地位。不同形式的交叉口通行效率、服务水平以及安全性都是不相同的，而且适用于不同的环境[1，2]。现阶段，交叉口形式选择较为盲目，缺乏理论依据，建成后与现实环境不相适应，造成交叉口通行效率低下、冲突频发。
当前，右渠交叉口在城市道路系统中使用频率较高。以通行效率模型为基础，通过VISSIM仿真技术，得出右转渠化交叉口与普通专右交叉口在不同流量、不同车道数以及不同控制方式下的通行效率，为两种交叉口的形式选择提供理论依据，以充分发挥每种型式交叉口的优越性。
1 通行效率模型
德国学者Werner Brilon将交通流的运行与力学的做功原理联系在一起，即质量越大的物体以越快的速度在力的方向上移动，则外力做功的效率越高[3]。已有研究得出：单位时间内，通过交叉口车辆的数量与速度越快，交叉口通行效率就越高。因此，得出交叉口通行效率模型为[4]：
[E=v0Q1+If] （1）
[If=tc-t0t0] （2）
式中：[E]为交叉口通行效率;[v0]为未发生冲突时交叉口内交通流平均速度;[Q]为研究时段内的流量;[If]为交通流冲突强度;[tc]为交叉口发生冲突时交通流的时间;[t0]为交叉口未发生冲突时交通流的时间。
交叉口通行效率为各方向交通流通行效率之和，即
[E=i=1mEi=i=1mv0iQi1+Ifi] （3）
通过通行效率模型，研究右渠交叉口与专右交叉口在不同流量、不同车道数以及不同控制方式情况下的通行效率。
2 VISSIM仿真
2.1 参数设置
用CAD作出4-4形、6-6形、8-8形右渠与专右交叉口底图并导入VISSIM，随后设置路段和连接段，以四相位6-6形右渠交叉口为例进行分析。
相关规范[5]对平面交叉口的设计车速作出如表1所示的规定，仿真时依据规范将右转车速设置为12～15km/h。
设置交叉口进口道的交通量分别为Q=200、400、600、800veh/h，左转比例fla=0.15，右转比例fra=0.35，直行车临界间隙tct=3.0s，左转车临界间隙tcl=4.0s，右转车临界间隙tcr=3.5s[6]。
2.2 无控制方式交叉口通行效率
仿真得到无控制方式下，4-4形、6-6形、8-8形右渠交叉口和专右交叉口各车道长度、行程时间检测器检测的时长以及通过的交通量，通过通行效率模型得到交叉口的通行效率，结果如表2所示。
由表2可知：在无控制方式下，右渠交叉口通行效率普遍大于专右交叉口。
2.3 两相位控制方式交叉口通行效率
设置信号周期120s，第一相位60s，东西向直行和左转;第二相位60s，南北向直行和左转。
通过VISSIM仿真和通行效率模型，可以得出两相位控制方式下交叉口在不同条件时的通行效率，结果如表3所示。
由表3可知：在两相位控制方式下，右渠交叉口通行效率大于专右交叉口。
2.4 四相位控制方式交叉口通行效率
设置信号周期120s，第一相位40s，东西向直行;第二相位20s，东西向左转;第三相位40s，南北向直行;第四相位20s，南北向左转。
通过VISSIM仿真和通行效率模型，可以得出四相位控制方式下交叉口在不同条件时的通行效率，计算结果如表4所示。
表4 四相位控制方式交叉口通行效率
[交通量
（veh/h） 通行效率（veh·km/h） 6-6形 8-8形 右渠 专右 右渠 专右 200 83.4 91.8 85.0 90.6 400 161.3 172.0 167.1 178.4 600 230.7 234.9 245.1 248.3 800 286.7 284.3 326.8 330.6 ]
<F：＼欢欢文件夹＼201904＼河南科技201901＼河南科技（创新驱动）2019年第01期_103595＼Image＼）9V@89_W`SJX7B`28]V`G7J.png>[流量（veh/h）][0 200 400 600 800 1 000][300
250
200
150
100
50
0][通行效率（veh·km/h）][右渠][专右][a][b][a][b][b][a][b][a][b][a]
图1 6-6形交叉口通行效率
<C：＼Users＼hnkj＼Desktop＼河南科技（创新驱动）2019年第01期_103595＼Image＼QF%D$030[ZNICMTZ`N～9BCK.png>[流量（veh/h）][0 200 400 600 800 1 000][350
300
250
200
150
100
50
0
][通行效率（veh·km/h）][右渠][专右][a
][b
][a
][b
][a
][b
][a
][b
][a
][b
]
图2 8-8形交叉口通行效率
将两种形式交叉口在不同车道数和不同流量情况下的通行效率绘于图1、图2中。
由图1和图2可知：当采用四相位控制方式时，右转渠交叉口通行效率普遍小于专右交叉口。
综上可知，当采用无控制方式与两相位控制方式时，右渠交叉口通行效率大于专右交叉口;当采用四相位控制方式时，右渠交叉口通行效率小于专右交叉口。
3 结论
本文通过对右转渠化交叉口和普通专右交叉口在不同流量、不同车道数以及不同控制方式下的通行效率进行研究，得出以下结论。
①在无控制与两相位控制方式下，右渠交叉口通行效率大于专右交叉口。
②四相位控制方式下，右渠交叉口通行效率小于专右交叉口。
因此，当交叉口采用两相位控制时，在上述两种交叉口形式中应该选择右转渠化交叉口;当交叉口采用四相位控制时，应该选择专右交叉口。
参考文献：
[1]韩凤春.城市交叉口混合交通流特性及提高通行能力对策研究[J].中国人民公安大学学报（自然科学版），2004（2）：93-96.
[2]董琦.基于VISSIM的环形交叉口与信号控制交叉口型式选择研究[D].西安：长安大学，2014.
[3]王学堂.城市道路平面交叉口通行能力、控制效率的研究[J].交通標准化，2007（11）：139-142.
[4]沈家军，王炜，陈学武.城市道路交叉口混合交通流机动车与非机动车冲突概率[J].东南大学学报，2010（5）：1093-1096.
[5]中华人民共和国国家标准.城市道路交叉口规划规范：GB 50647—2011[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.
[6]沈家军.城市道路交叉口复杂度与通行效率关系研究[D].南京：东南大学，2009.
