人行横道设置对T型信号交叉口延误的影响

王江萍

(广州市交通规划研究院，广东 广州 510000)

1 概 述

随着汽车保有量的增加，城市道路中机动车的数量也不断的增加，当城市道路交通供需能力不能满足机动车的需求时，延误会大大的增加。而城市交叉口作为车辆通行能力的主要瓶颈，其运行效率的好坏直接影响到车辆延误时间。若交叉口运行不通畅，则可能从一个单点交叉口拥堵延伸到多个连线交叉口甚至是整个小范围内路网的运行瘫痪，虽然国内的学者专家已经对交叉口通行能力进行了众多的研究，包括交叉口人行横道[1-3]、左转车辆排队长度[4,5]等对通行能力[6]、延误等方面的影响，但在T型交叉口[7]处设置人行横道对车辆延误方面的研究较少。

为此将对西安市翠华路—育才路T型交叉口、翠华路—兴善寺东街T型交叉口进行实际路段数据及交通流量的调查，研究其对车辆延误的影响，通过仿真和配时判断进行分析[8-10]，提出合理的改善建议。

2 交叉口数据采集及现状分析

2.1 现状数据采集

育才路—翠华路属于T型信号控制交叉口，其中育才路属于城市道路等级中的支路，单向交通管制；翠华路属于城市道路等级中的次干路，双向通行；兴善寺街—翠华路属于T型信号交叉口，其中兴善寺东街为城市支路。由于兴善寺东街右侧沿街都是商业店铺，交通吸引量较大，停车需求量也较大，因此现状车道的右侧设有路边停车位，占用了过多的道路资源，严重影响了交通运行效率。

表1 交叉口信号灯配时现状表 单位：S

表2 育才路—翠华路T型交叉口现状流量调查表 (单位：pcu/h)

表3 兴善寺街—翠华路T型交叉口现状流量调查表 (单位：pcu/h)

通过对育才路—翠华路T型交叉口的现状调查分析可以发现。

(1)翠华路南北两个方向交通量较大，在平峰期间，绿灯相位内进口道车辆可以得到清空。

(2)交叉口南进口，没有设置人行横道，没有行人通行的相位，理论上绿灯相位内通行能力会较大，但当专用左转相位启动时，会有一部分行人利用左转车辆之间的间隙穿越交叉口，存在机动车与行人之间的冲突。

(3)北进口不足50 m处有一小学，存在路段人行横道的开口，导致车辆进入北进口阻力较大，同时北进口的人行横道利用率也较低。

2.2 稳态延误模型

(1)均衡相位延误。

车辆的总延误时间

D=qSr2/2(S-q)

(1)

每辆车的平均延误时间

d=∑di/qc=Sr2/2c(S-q)

(2)

将绿信比λ=g/c，红灯时间r=c-g，以及流量比y=q/S，得到

d=c(1-λ)2/2(1-y)=c(1-λ)2/2(1-λx)

(3)

(2)随机延误。

实际交通条件下，车辆的到达率在一个周期与另一个周期之间是有随机波动的。考虑车辆到达率存在随机波动，而导致暂时的过饱和情况：Webster车辆平均延误公式(模拟方法)

d=c(1-g/c)2/2[1-(q/S)]+x2/2q(1-x)-0.65(c/q2)1/3×x2+5(g/c)

(4)

式中：d为每辆车的平均延误时间，s；c为周期长度，s；g为有效绿灯时间，s；x为饱和度；q为到达率，veh/s。

通过稳态延误模型的均衡相位延误和随机延误对比分析可知：总体上看两交叉口的均衡延误同随机延误的计算结果基本一致，即两交叉口车流处于一个较为稳定的状态；兴善寺东街—翠华路西进口左转车辆的平均延误最大为28.43 s，主要为信号灯引起的停车等待延误。

表3 各进口道的延误

从稳态延误模型的计算中可以发现，育才路—翠华路、兴善寺东街—翠华路两个交叉口南-北、北-南进口道直行车辆的延误相差较大，造成两个T型交叉口左转车辆延误的区别在于以下三点。

(1)育才路—翠华路东进口为单行道，右转车辆不受控，左转车辆通行权较大，故该进口道延误较小。

(2)育才路—翠华路南进口没有设置人行横道，但行人为避免二次过街，经常由此穿越马路，增加车辆延误。

(3)兴善寺东街交叉口处设置了3个方向的人行横道，虽然增加了车辆等待时间，但有效缓解人-机冲突。

3 车辆延误及仿真分析

3.1 车辆延误分析

从对两个交叉口车流量录制的视频中可以发现，当车辆到达交叉口时信号灯处于红灯状态，则车辆将出现停车延误，当车辆到达交叉口时，信号灯由红灯转化为绿灯，车辆将出现先减速后加速的延误过程。育才路—翠华路交叉口车辆的到达延误与离去延误基本上符合这一规律，通过观察其停车延误居多。翠华路与兴善寺东街的交叉口车辆的到达延误与离去延误基本上也符合这一规律，但其延误的类型以“减速-加速”延误居多。造成这种不同是基于以下几点原因。

(1)育才路—翠华路交叉口的上游存在人行横道开口路段，对面为翠华小学，行人流量过大，车辆经过时必须放慢车速甚至停下等待，严重损失了绿灯周期，车辆到达交叉口红灯概率较大。

(2)两T型交叉口相距不到100 m，当车辆从第一个T型交叉口行驶到第二个交叉口时碰到红灯转绿灯的概率较大，产生的“减速-加速”的概率也会增加。

3.2 交叉口仿真

通过对育才路—翠华路、翠华路—兴善寺东街交叉口的延误分析可以发现，两个交叉口的车辆平均延误在10～30 s之间，为了能够直观地发现冲突点及冲突区域，为提高交叉口的通行能力提出可行性建议，对两个交叉口进行了仿真模拟及评价。仿真模拟包括单个交叉口的车辆运行模拟和两个交叉口的串联模拟。

通过对两个T型交叉口的仿真分析发现以下特征。

在平峰期间，车辆的到达比较均匀，符合二项分布，道路上车辆的到达密度较大，能自由行驶的概率较小。

高峰期间，育才路左转的车辆较多，但因为育才路属于单行道路，其不会达到饱和；翠华路南北进口排队车辆较多，特别是北进口，高峰期间翠华小学接送学生的人流较大，车辆疏散的速度非常慢，交叉口的时空资源得不到合理的发挥，对交通的阻力较大，且两个交叉口相距较近，前一个交叉口未能疏散的车流会对下一个交叉口车辆的运行有较大的影响。

高峰期间，由于育才路—翠华路交叉口受到的行人干扰较大，对左转车辆的放行形成阻碍；再者翠华小学前有路段开口，很大一部分行人通过此处完成过街；同时路口设置的人行横道在平峰时利用率小，高峰时利用率没有得到很大提升。

南进口没有设置人行横道，部分行人出于节约时间达到方便过街的目的，强行赶在左转车辆实现左转驾驶行为时通过交叉口，甚至在左转车辆通过交叉口时，强行通过该路口，由此带来很大的安全隐患，同时也是造成该交叉口延误的重要因素。

从仿真结果上看，翠华路—兴善寺东街存在的主要问题为，高峰期间南进口的左转车辆与北进口的右转车辆会产生冲突，而且兴善寺东街存在路边停车，占用了一部分的道路资源，左转车辆与右转车辆通过兴善东街进口时会出现争夺路权的情况。

4 总结与建议

通过延误的分析和仿真的分析，可以发现育才路交通运行存在一定的问题；特别是北进口的翠华路小学，在高峰期间对交叉口正常通行能力的发挥造成很大阻碍，而且北进口的人行横道利用率也不够高，因此为了提高育才路交叉口的通行能力，提出以下两点建议。

(1)对信号交叉口进行改造，将信号控制的位置改变到翠华路小学与翠华大厦直线处。因为翠华大厦作为路段的开口，出入车辆较大，对直行车辆的干扰较大，同时翠华路小学早晚放学人流量较大。将此处设为信号控制点，可以有效地解决交通冲突问题，同时可有效规范行人过街行为。

(2)育才路—翠华路T型交叉口与兴善寺东街—翠华路T型交叉口相距较近，为了更好的提高道路的通行能力，可以对这两个交叉口实行联动控制，使得车辆从一个路口到下个路口时遇到的都是绿灯，减少车辆的“减速-加速”延误，有效的解决“早到”和“晚到”的问题，有效地利用交叉口的时空资源。

(3)兴善寺东街目前仍存在路边停车问题，严重的占用了道路资源，这也是南进口左转车辆与北进口右转车辆产生冲突的主要原因。为了提高交叉口通行能力，应该撤除目前道路上的路边停车车位。