有轨电车线路布置方式对交叉口延误影响

张琦，杨梅，李铮，田雨欣，冯智芸

（华北理工大学建筑工程学院，河北唐山063009）

有轨电车线路布置方式对交叉口延误影响

张琦，杨梅，李铮，田雨欣，冯智芸

（华北理工大学建筑工程学院，河北唐山063009）

有轨电车；交叉口；线路布置；线路转换；微观仿真

阐述了有轨电车3种主要线路布置方式以及由此产生的6种交叉口线路转换形式。并以唐山市实际交叉口为例，利用实际交叉口现状、代表性小时流量和VISSIM仿真软件仿真分析不同转换方式对于交叉口的延误影响。仿真结果表明：全中央式转换形式对交通运行影响最小；与全中央式相比，其它线路布置方式对交叉口延误影响差别并不明显。在实际工程规划中，有轨电车线路布置方式对交叉口的延误影响情况可视为一个次要参考，在特殊情况下可以将其忽略。

现代有轨电车作为一种中低运量的公共交通以其低碳环保、性能先进、乘坐舒适、低运营成本等特点，越来越受到重视。特别是近些年来中国已先后建成数条城市有轨电车线路，为以后在更多城市的推广奠定了一定的基础［1，2］。虽然有轨电车具有单独路权，不共用机动车道等优势，但在交叉口位置仍然无法避免与城市道路产生冲突点，从而导致有轨电车与机动车相互影响。由于有轨电车和城市交通运输系统相结合后的运行效率很大程度上取决于有轨电车在交叉口的运行效率，并且有轨电车在交叉口的运行效率主要受线路布置方式和信号优先方式所影响，因此开展有轨电车线路布置方式对于交叉口延误影响的研究很具有实际意义。该项目主要阐述有轨电车3种主要线路布置方式以及由此产生的6种交叉口线路转换形式，并以唐山市实际交叉口为例，利用代表性小时流量和VISSIM软件仿真分析不同线路布置方式对城市交叉口运行延误的影响。

1 现代有轨电车线路布置

1．1 线路布置

根据现代有轨电车在道路横断面的空间位置不同，可以把有轨电车的线路布置方式主要分为3种：中央式布置、两侧式布置、单侧式布置［3－5］。

（1）中央式布置

在4车道或4车道以上的道路上，将有轨电车车道布置于道路中央的2条车道上，这种布置方式称为中央式布置，如图1所示。这种布置方式对沿线机动车辆的出入无干扰，同时中心位置便于站点设立。在有条件的路段，还可以对线路两侧的绿化带进行适当加宽，以实现与机动车的有效隔离。但这种布置形式需要引导乘客沿十字路口的地面人行过街系统完成进出，并且很可能需要对城市道路大规模改造才能满足中央布置有轨电车线路的空间需要，这样可能会大量增加成本。在道路空间允许的条件下，中央式布置方式是一种推荐布置方式。

图1 有轨电车车道中央式布置

（2）两侧式布置

将双线的有轨电车车道分别对称地布置于道路两侧，这种布置方式称为两侧式布置，如图2所示。这种布置方式的优点是对乘客的上下车非常方便，线路空间更加容易获取。但是该布置方式对沿线机动车辆的出入影响较大，同时会减少道路拓宽的灵活性。道路上的常规公交线路也会与线路发生冲突，特别是设置港湾式公交站台的路段。因此，一般两侧式布置是较少采用的一种布置方式。

图2 有轨电车车道两侧式布置

（3）单侧式布置

将双线的有轨电车车道布置于道路的同一侧，这种布置方式称为单侧式布置，如图3所示。这种布置方式对沿线机动车辆的出入有一定影响。由于线路设于道路一侧，该布置方式对道路拓宽具有一定灵活性，且土建施工对现状道路影响较小，适用于道路一侧企事业单位较少，新建或已实现规划条件道路和一侧不具备道路拓宽条件的情况。

图3 有轨电车车道单侧式布置

1．2 交叉口线路转换形式

有轨电车在交叉口的运行效率是制约现代有轨电车系统运营能力的重要因素。交叉口线路转换形式由线路的布置方式决定，由3种主要的布置方式演变出6种交叉口线路转换形式，分别是：全中央式转换、全单侧式转换、全两侧式转换、中央－两侧式转换、中央－单侧式转换以及单侧－两侧式转换。

（1）全中央式转换：在道路空间允许的条件下，最为推荐的转换形式。便于交通组织疏导，对于周围交通运行影响小，便于乘客换乘，而且可以共用交叉口相位。

（2）全单侧式转换：由于单侧车道既可以布置在车道内侧也可以布置在车道外侧，因此会产生1种与路口无交叉形式和3种与路口有交叉形式。无交叉形式效果最好，对交叉口交通运行无影响；在有交叉的3种形式中，线路位于同侧的转换形式可以共用相位，但同时需要限制与之冲突的右转相位；其余2种线路位于不同侧的转换形式都无法共用交叉口相位，需要单独给予信号配时，对交通运行影响较大。

（3）全两侧式转换：这种转换形式一定会产生1条与路口有交叉线路和1条与路口无交叉线路，无交叉线路对对交通运行无影响，有交叉线路可以共用交叉口相位。

（4）中央－两侧式转换：这种转换形式与交叉口一定会产生交叉冲突点，并且其中1条线路可以共用交叉口相位，1条线路不能共用交叉口相位。这种形式信号配时相对复杂。

（5）中央－单侧式转换：同样由于单侧式可以布置在内或是外，因此会产生可以共用相位和不可以共用相位的2种形式。

（6）单侧－两侧式转换：类似于全两侧式转换，这种转换形式同样一定会产生1条与路口有交叉线路和1条与路口无交叉线路。但这种转换方式对交叉口分隔作用十分明显，信号配时困难，并且很可能存在转弯半径过小等问题。因此，这种形式是最不推荐使用的转换形式。

2 实例仿真

2．1 仿真基础条件

利用VISSIM软件建立仿真模型，输入实际交叉口信息。该项目采用唐山市北新道与友谊路交叉口作为仿真交叉口，CAD图如图4（a）所示。交叉口基本信息包括车道数及宽度、信号配时等。分别选取早高峰、平峰以及晚高峰流量作为流量输入，早高峰流量示意如表2所示。VISSIM仿真效果如图4（b）所示。

表1 友谊路－北新道交叉口早高峰流量统计表

图4 北新道与友谊路CAD图及仿真效果图

2．2 仿真对比条件

为分析3种线路布置方式对交叉口交通运行影响，选取具有代表性最为常用的3种交叉口线路转换形式作为研究对象，包括全中央式转换、中央－单侧式转换以及中央－两侧式转换。假设北新道有轨电车线路为中央式，友谊路分别为中央式、单侧式和两侧式，转换效果如图5中（a）、（b）、（c）所示。研究忽略空间限制以及非机动车影响因素。

图种转换方式效果示意图

2．3 仿真试验过程

为获得详细全面数据，需要制定严谨的试验过程。研究试验过程流程图如图6所示。

图6 仿真试验过程图

2．4 仿真结果

为分析有轨电车线路布置方式对于交叉口延误情况的影响，延误统计结果包括总体延误时间、通过次、静态延误时间以及平均停车次数等。因篇幅有限，分别选取具有代表性早高峰统计数据和18组总体据的总延误时间作为展示分析对象。早高峰统计数据汇总如表2所示，总体延误与静态停车延误对比图图7（a）所示。优化相位周期以及相位顺序后，早高峰各转换方式延误统计如表3所示，总体延误与静态车延误对比图如图7（b）所示。另外，全部数据不同时刻各转换形式总延误走势图如图8（a）、（b）所示。

表2 3 600s优化前早高峰各转换方式统计表

表3 3 600s优化后早高峰各转换方式统计表

图7 早高峰各转换形式总体与静态停车延误对比图

图8 不同时刻各转换方式总体延误走势图

2．5 数据分析

针对早高峰延误而言，通过图7可知，在优化前全中央式布置总延误时间和静态延误时间均最小。中央－单侧式的2种延误时间均略有增加，2种延误时间与全中央式布置相差比例为14．9%和14．7%。中央－两侧式的两种延误时间最大，与全中央式布置相差比例为24．1%和26．2%。在优化之后中央－单侧式与中央－两侧式延误基本相当，与全中央式布置相差比例为9．1%和8．8%。无论优化前还是优化后，3种方式的平均停车次数均基本相当。

通过图8不同时段各转换方式的总体延误走势图可知，3种方式的总体趋势大致相同，但在晚高峰时中央－两侧式布置延误增加突出，这主要是因为与有轨电车运行无干扰的相位流量没有增加，但相干扰相位流量明显增加。同样优化后中央－单侧式与中央－两侧式总延误基本相当，与全中央式相差比例分别为9．1%，8．3%以及14．6%，相差均不明显。

3 结论

通过对3种不同的交叉口转换形式仿真和仿真数据分析，可以看到，在3种转换形式中全中央式转换形式对交通运行影响最小，该结果符合预期估计。这种转换方式无需单独通行权相位是其最大优点。与全中央式转换形式相比，其余2种转换形式延误均有一定程度增加，但增加情况并不明显，这主要得益于在运行有轨电车相位时，同时保持与之没有冲突的相位一起运行，通过这种方式就可以在一定程度上减少有轨电车位对于交叉口延误的影响。而且通过后期相位周期优化、改变相位顺序等方法还可以进一步减少其对交叉口延误的影响。因此在实际工程规划中，有轨电车线路布置方式对交叉口交通运行影响情况可以作为一个次要参考来使用，在特殊情况下可以忽略其影响。

［1］ 谢琨．现代有轨电车与城市建设［J］．城市轨道交通研究，2000，（1）：62－64．

［2］ 薛美根，杨立峰，程杰．现代有轨电车主要特征与国内外发展研究［J］．城市交通，2008，（6）：88－91．

［3］ 唐淼，马韵．现代有轨电车在城市区域内的适应性［J］．上海交通大学学报，2011，（S1）：71－75．

［4］ 李际胜，姜传治．有轨电车线站布置及交通组织设计［J］．城市轨道交通研究，2007，（5）：38－41．

［5］ 李凯，毛励良，张会，等．基于常规城市交通的现代有轨电车线站设计［J］．都是快轨交通，2013，26（01）：19－23．

Impact on Intersection Delay by Traffic Line Layout of Tram

ZHANG Qi，YANG Mei，LI Zheng，TIAN Yu－xin，FENG Zhi－yun
（College of Civil and Architectural Engineering，North China University of Science and Technology，Tangshan Hebei 063009，China）

modern tram；intersection；line layout；line－switching type；micro simulation

The three main line layouts of the tram are elaborated，which cause six kinds of tram line－switching types at intersection．Taking the actual intersection in Tangshan as an example and using representative traffic flow rate and VISSIM software is analyzed influence of different switching types on delay．The result shows that all－central switching type has the minimum impact on traffic among the three line－switching types．Compared with the all－central，the rest have little difference at intersection delay．Therefore，taking traffic line layout of the tram in actual engineering into consideration，the delay influence that caused by different line－switching types can only be used as secondary reference．What＇s more，its effects can even be ignored under some special circumstances．

U491．2＋21

A

2095－2716（2016）04－0139－05

2016－05－13

2016－09－26

国家自然基金项目（51378171），华北理工大学青年重点基金项目（Z201423）。