城市道路交通中直行待驶区设置方法研究

□齐帅才，郝梦圆，李 洋

（1.北京市公安局，北京 100740）

（2.北京警察学院，北京 102202）

城市交通是影响城市经济发展的主要因素之一，更是衡量城市现代化发展水平的重要因素。[1]其中，平面交叉口被形容为是城市道路交通的“咽喉”，[2]可见其在城市道路交通中举足轻重的地位。所以，我们要利用科学合理的交通组织，从微观上提高平面交叉路口的利用率，以达到提高路网通行效率的宏观目标。

目前，改善和提升平面交叉口通行效率的渠化方法有很多，例如设置左转专用车道，设置右转专用车道，设置待驶区，等等。[3]1999年《城市交通标志和标线》新增“左转待行区”，时至今日左转待行区的应用已十分普遍。2006年，在左转弯待驶区的启发下，为了提高直行车辆的通过效率，上海、杭州等地陆续出现城市道路交通中的直行待驶区，随后一些一二线城市纷纷效仿。

因为设置直行待驶区对提高平面交叉口的通行效率十分有效，所以，目前关于直行待驶区的研究在不断增多，各地也都陆续开展试行。但当前直行待驶区的应用与发展情况还不够成熟，具体设置方法存在争论。笔者从直行待驶区的放行方式出发，提出左转信号相位先放行，直行信号相位后放行的方法，并将该方法应用于具体的交叉口，借助交通仿真的手段，对平面交叉口当前情况进行对比分析，为深入研究直行待驶区并推广使用提供参考与借鉴。

一、直行待驶区介绍

（一）定义。直行待驶区是道路交叉口中直行方向的车辆利用其停止线前划分的一块划有直行待驶区标线区域作为直行的等待区域，路口内的直行车辆在左转车辆放行后再驶入待驶区，等待直行相位绿灯再驶出路口。[4]

直行待驶区的设置，充分运用道路交叉口内的有限空间资源，延长了直行车道，使更多的车辆提前进入路口，设置直行待驶区可优化相位信号配时，从而缩短交叉口信号周期时间，减少行人与机动车的过街等待时间。[5]直行待驶区的设置可以减少能源耗费，因为不用增加直行相位的绿灯时间和直行车道数，只用在原状路口增加直行待诱导牌，在直行车道停止线前画出待驶区的标线，像左转弯待转区一样，引导车辆进入待驶区，以此达到在绿灯时段能够让更多的直行车辆通过路口。设置直行待驶区的意义就是利用平面交叉口中时间和空间转换的成果来提高道路通行能力，合理安排平面交叉口的相位放行顺序以减少车辆冲突，利用路口空间资源延长直行车道长度，每条车道都加了几个车辆长度，更好地加强了路口存车能力，缓解上个路口的通行压力，有效减少上一个路口出口处拖尾现象的发生，从而提高路网通行能力，且不用改变信号灯的周期和各相位的时长，更不用对交叉口进行工程改造。直行待驶区的设置，减少能源和资源的支出，对节能环保做出了贡献。

（二）设置方法。设置直行待驶区信号的方法有两种。第一种方法是一个进口车道同方向的直行和左转弯车辆同时放行，这种方法适用于同方向直行和左转车流量均较大的情况。[6]第二种方法是直行车辆与左转车辆分别放行，先放行对向直行车辆进入路口，再放行对向左转弯车辆，这个方法适合交叉口直行车流量和左转弯流量相差很多的情况。其中第二种情况又涉及到直行和左转车辆先后放行顺序的问题。有两种放行方式，一种方式为直行信号相位在左转信号相位前，另一种是直行信号相位在左转信号相位后。其中直行信号相位在左转信号相位后放行是本文作者重点介绍的放行方式。

（三）设置条件。因为道路交叉口种类繁多，各不相同，所以直行待驶区的设置条件也不尽相同。直行待驶区通常的设置原则，是充分利用道路交叉口内的空间资源和信号灯时间资源。在进口道端延长直行车道标线以作为待驶区引导线，在直行的前一个相位绿灯结束前，让直行车辆进入到交叉口内的直行待驶区内等待直行相位绿灯亮起时，然后离开路口，这样设置可以多放行几辆车，从而提高路口通行能力。其设置条件有以下几点。

一是路口流量要求。设置直行待驶区的渠化路口必须是直行流量过大，直行车辆数占平面路口车流量的比重很大，一个信号周期内的绿灯时长无法令直行车辆全部通过平面十字交叉口，只有在这种情况下设置待驶区才会有意义。

二是路口长度要求。设置直行待驶区的路口需要有两条以上直行车道，要求路口面积较大。为了保证设置的直行待驶区有足够的长度容纳直行车辆停留，路口长度要求必须在三十米以上。

三是路口信号配时要求。必须是十字平面交叉口，而且需要信号配时四相位及以上。

四是相邻路口要求。要求设置直行待驶区十字交叉口的下流路口车道多，能容纳车辆通行，疏导能力好，否则就会引起车辆堆积，交叉口交通状况处于过饱和状态，造成交通堵塞。

二、应用情况及研究成果

（一）应用情况。2005年国内首次在上海莲花—沪闵南进口试推行直行待驶区，此后全国各地已经有许多城市试验以及推行直行待驶区。例如，长沙的万家丽路香樟路口，成都的八宝街路口、滨海区的黄二渤十八路口、莱山区的山海路与港城东大街路口等，都设置了直行待驶区，而其中长沙在岳麓大道金星路口实行第一个直行待驶交通组织以来，此路口已经提升了30%的通行效率。

（二）主要研究成果。2005年上海市公安交通警察总队左天福、陶晟陶撰写了论文《关于设置平面交叉口直行待行区的思考与实践》，其中指出直行待驶区的设置能够有效减少车辆延误，提高通行能力，并实际改造了虹梅—宜山交叉口（见图1），此次渠化设计为南、北进口各设置了直行待驶区。[7]平面交叉口交通信号控制相位顺序依次为“东、西向直行-东、西向左转-南、北向直行-南、北向左转”（见图2）。对比原路口现状，其优点表现为：宏观方面，南北双向直行车道通行能力提高300pcu/h，直行通行能力提高了17%；微观方面，车均延误减小，道路服务水平提高，既改善了交通秩序，又充分利用路口的时间和空间资源。

图1 虹梅-宜山交叉口改造示意图

图2 虹梅-宜山交叉口改造相位图

2010年北京市城建设计研究总院尚德申、王山川、王文红撰写的论文《信号交叉口直行待行区的设置研究》，其中对直行待驶区的长度和设置方法进行研究，把典型的四相位信号交叉口作为实例，设置了单向直行待驶区，提出了两种放行方法以及分别对应的渠化方案。[8]第一种为相交道路左转与直行同时放行设置方法（见图3）。其信号机相位顺序依次为“东向西直行＋左转-西向东直行＋左转-南、北向直行-南北向左转”（见图4），在第二相位绿灯亮起时北向南直行车辆进入待驶区等待第三相位绿灯放行。

图3 第一种放行方法渠化图

图4 第一种放行方法信号相位顺序图

第二种放行方法为相交道路之间的左转与直行同时放行（见图5），信号机相位顺序如下图（见图6）。

图5 第二种放行方法渠化图

图6 第二种放行方法信号相位顺序图

其中以第二种作为实际案例，运用VISSIM仿真对渠化前后进行对比发现，设置直行待驶区后，延误降低了11%-26%，停车次数减少5.2%-15.5%，周期由原来150秒优化到130秒。最后得出结论，设置直行待驶区可提高直行通行能力。

2015年无锡市政设计研究院有限公司的陆振中提出了另一种直行待驶区的设置方法。他在论文《基于设置直行待行区的平面信号交叉口交通改善研究》中提到两种直行待驶区的信号设计方式。[9]一种是：“直行-左转-直行-左转”先直行后左转的放行方式，第二相位左转绿灯亮起时，第三相位（相交路口直行）车辆进入直行待驶区内。另一种是:“左转-直行-左转-直行”先左转后直行的方式，第一相位为左转，第二相位（与第一相位同向直行）车辆进入直行待驶区等待第二相位直行绿灯亮起时再放行。该文只研究了第一种先直行后左转的放行方式。典型路口渠化方法（见图7）、信号相位（见图8）所示如下。

图7 典型路口渠化图

图8 典型路口信号相位顺序图

第一相位是南、北向左转，第二相位是东、西向直行，第三相位是东、西向左转，第四相位是南、北直行。第一相位开始后，第二相位方向的直行车辆内进入待驶区内，等待第二相位开始后放行。其优点是增加了道路交叉口运行质量，提高了路口通行能力。

虽然平面交叉口种类繁多，各不相同，但是目前国内的直行待驶区的设置方法原理均大同小异，放行方式都可大致归纳为两类。一类是先直行后左转的放行方式，另一类是先左转后直行的放行方式（直行车辆是在左转车辆相交路口进口道上）。这两类放行方式的区别在于信号相位顺序不同，而设置原理是相同的。

这两类直行待驶区的设置很大程度上提高了直行通行效率，降低了车辆延误，运用渠化和信号配时对道路交叉口进行了充分利用。但美中不足的是，这两类直行待驶区的设置都没有考虑到非机动车和行人。

三、改进直行待驶区设置方法

（一）设计思路。在对路口进行渠化时，如何找到交叉口的矛盾是十分关键的问题，探索和发现道路自身资源，并根据实际情况具体分析，就可以有效地提高交叉口的通行效率和服务水平。[10]在符合道路交通法律、法规的前提下，方案设计应首先考虑满足交叉口主要交通流向。为了使直行待驶区的设置能够更充分地利用时空资源，更好地提高直行车辆通行效率，降低车辆延误。笔者在国内学者研究的基础之上提出了新的放行方式，以实际路口为例，做出详细的交通流量调查、渠化方案设计、信号配时方案设计，并运用交通仿真来检验这种放行方式的效果。[11]

（二）具体措施。

一是取消左转待驶区。

二是标划直行待驶区。在道路交叉口中直行方向的车辆利用停止线后的道路空间划分的一块标有直行待驶区标线的区域作为直行的等待区域，按照左转车辆运行轨迹梯形设置直行待驶区长度，既保证了左转车辆的安全，防止交通事故的发生，又最大化地增加直行待驶区的设置长度。

三是改变信号相位配时。信号配时时间不变，改变信号相位顺序。先左转后直行的信号相位顺序为“南北向左转-南北向直行-东西向左转-东西向直行”。直行方向车辆随着左转弯方向车辆同时进入道路交叉口内，直行车辆行驶到交叉路口内的一条或几条待驶区车道中，等待直行相位的绿灯亮起时通过道路交叉口。[12]

（三）简单示意图。直行待驶区示意图如下（见图9）。

图9 直行待驶区示意图

（四）优势分析及拟达到效果。先放行同向左转、后放行同向直行的放行方式，比先放行同向直行、后放行同向左转的放行方式，直行待驶区的设置长度要长。先放行同向左转、后放行同向直行的放行方式，比先放行相交路口左转、后放行相交路口直行的放行方式，直行待驶区的设置长度也要长。直行待驶区的设置长度长，能够容纳更多的直行车辆进入路口，增加单位时间通过的车辆数，提高通行能力。[13]

四、北京市化工路西口设计实例及仿真

（一）路口现状。在此，笔者以北京市朝阳区化工路西口（见图10）为例进行设计及仿真。该路口是广渠路与西大望路交叉口，位于北京市东四环内是大型平面交叉口且为四相位信号配时，紧邻地铁九龙山站，属于中心城区主干道，交通流量大，是大众反映强烈的交通堵点和秩序乱点，同时也是交管部门治理的重点和难点。此路口周围有多处商业区，早晚高峰时间段进出城车流量大，经常发生拥堵现象。化工路西口四个进口方向经常处于交通流量过饱和的状态，其中直行交通流量所占比例很大。

图10 北京市化工路西口现状图

平面交叉口道路条件调查表（见表1）、交叉口几何条件调查表（见表2）如下。

表1 交叉口道路条件调查表

表2 交叉口几何条件调查表

化工路西口属于典型的四相位信号配时，相位顺序为：①南北相位直行；②南北相位左转；③东西相位直行；④东西相位左转。周期时间为168秒，黄灯时间均为4秒，全红时间均为2秒（见表3）。

表3 化工路西口信号配时图

根据实际调查，化工路西口高峰小时车流量为：南进口全部交通量为1560pcu/h，北进口全部为交通量1445pcu/h，东进口全部交通量为2491pcu/h，西进口全部交通量为2519pcu/h（见表4）。笔者运用VISSIM交通仿真软件对路口进行模拟运行，得出延误、平均排队长度和停车次数、通过车辆数等数据（见表4）、仿真如图所示（见图11）。

表4 交通量调查数据表

图11 原路口交通仿真图

（二）改造方案。通过标志、标线和信号灯等交通信号，将交通设计淋漓尽致地体现在道路上。由于直行待驶区的设置需要有左转弯信号相位，同时直行待驶车道和左转弯车道都需要直线延伸入交叉口中。因为东西直行相位车辆需要在相邻进口道左转弯方向绿灯亮起时进入待驶区内，所以不得妨碍相邻进口车辆左转弯的同时，还要求与相邻进口左转弯车辆保持安全距离，并在左转弯的转弯半径内设置。

根据直行待驶区的设置条件，此路口满足四相位信号配时路口的要求，同时该交叉口东西直行流量大，交通状况经常处于过饱和状态，以高峰时段尤为明显。直行到达车辆在一个周期内不能完全通过交叉口，直行时长出现二次排队现象，直行车辆数占平面路口大部分比重，且路口东进口道至西进口道长度为78米，空间满足设置直行待驶区的需求。广渠路和西大望路均为城市主干路，车道多，设置直行待驶区有利于及时消化东西车流，有效预防车辆在路口堆积造成拥堵。因此，化工路西口完全满足设置直行待驶区的所有条件（见图12）。

图12 渠化后路口示意图

直行待驶区的渠化设计是为了有效利用道路交叉口空间资源，以提升直行交通能力。在不阻碍相邻进口道左转弯车辆的情况下，需要在东、西进口道内直行车道的停止线前画出一片空白区域，再利用平行的白色虚线边框，画出路口二次停车线。[14]第一次停车线为直行车道停止线。根据路口情况得知直行交通量比例大，右转弯车辆均极少，所以，可以在右转弯半径外再设置一条直行待驶区。根据实际左转运行轨迹和道路实测，设计东、西、南、北四个方向进口车道由内向外的待驶区长度（见表5）。经过渠化设计后，预计东、西方向平均每小时直行车辆数同比增长535辆，南北方向平均每小时直行车辆数同比增长450辆。

表5 直行待驶区长度表

交叉口信号控制的改变如下：各个信号相位时间保持不变，交叉口信号相位放行顺序改为，第一相位为南、北向左转，第二相位为南、北向直行，第三相位为东、西向左转，第四相位为东、西向直行。在东、西和南、北出口的信号灯杆上设置如图（见图13）所示的直行待驶区信号诱导屏。当第一相位南、北左转时，南、北出口的诱导屏指示南北直行车辆进入待驶区。第二相位南北直行绿灯时，直行车辆驶出路口，南北诱导屏在第二相位结束后指示车辆禁止驶入待驶区。第三相位东、西左转绿灯时，东、西出口的诱导屏指示东西车辆进入待驶区。第四相位东西直行绿灯时，直行车辆可驶出路口，东西待驶区诱导屏在第四相位结束时指示东西直行车辆禁止驶入路口。路口其他相位车辆按原有相位信号灯通行（见表6）。

图13 直行待驶区交通诱导屏

表6 改造后路口信号相位顺序表

Vissim交通仿真软件是一款微观、基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模工具，用以建立交通模型并分析各种交通条件下（车道设置、交通构成、交通信号、公交站点等）城市交通和公共交通的运行状况，是评价交通工程设计和城市规划方案的有效工具。[15]笔者在对路口改造后，在Vissim仿真软件中输入路口信息、交通量和信号配时方案等信息，分别与原路口和典型直行待驶区路口进行对比（见图14）。

图14 改造路口仿真图

（三）与原路口对比。通过VISSIM交通仿真软件的运行后，我们可以得出结论：东西南北四个进口道的直行延误都在减少，其中东进口直行延误减少15.4%，西进口直行延误减少5.9%，南进口直行延误减少11.0%，北进口直行延误减少7.4%。同时，东西南北四个进口道的排队长度都有不同程度的改善，停车次数也有所减少，直行通过车辆数和预计相差不大（见表7）。

表7 与原路口对比表

（四）与典型待驶区放行方式对比。笔者把国内专家学者设置的典型直行待驶区也做了相同的仿真（见图15），放行顺序、相位信号时间不变，顺序改为“南北左转-东西直行-东西左转-南北直行”（见表8）。

图15 典型直行待驶区仿真图

表8 典型直行待驶区信号相位顺序图

典型待驶区和改进待驶区仿真后的评价数据结果对比如下（见表9）。

表9 典型待驶区和改进待驶区对比表

此放行方式和国内学者提出的典型直行待驶区放行方式进行比较，结果显示：改进后直行待驶区放行方式中的直行车辆延误、平均排队长度、停车次数等指标都有减少，其中东进口直行延误减少13.9%，西进口直行延误减少1.8%，南进口直行延误减少12.9%，北进口直行延误减少25.0%。排队长度、停车次数和通过车辆数均好于第一种放行方式。由此可见，笔者提出先放行左转再放行同侧直行车辆的方式更加适合北京市朝阳区化工路西口。

五、结语

当前，国内的直行待驶区设置基本都是在直行车道前进行渠化，本文中的直行待驶区与国内之前渠化和放行方式有区别。笔者经过研究车辆左转的运行轨迹，以不妨碍左转车辆通行为前提，梯次设置直行待驶区。由于化工路西口东、西进口道有四条直行车道，一条专右车道，而出口车道有五条，再加上右转车辆极少，直行车辆很多，所以作者利用路口内右转车道前方空间资源，延伸出一条直行待驶区，最大限度地挖掘和发挥十字平面交叉口作为一种交通设施的服务能力。直行待驶区的设置是提升交叉口通行能力的一种有效方法。它能够更大程度缓解直行交通的压力，在用交通仿真软件模拟道路交叉口后得出交通参数，用数据更加有力地证明这种待驶区的设置提高了交叉口的通行能力。

随着社会经济水平飞速发展，我国许多城市的机动车保有量越来越大，与此同时非机动车的总体数量也在逐年递增，而这必定会引起愈发严重的交通拥堵。平面十字交叉路口在道路中又是常见且必要的交叉点，笔者认为一味地改变信号配时解决不了根本的问题，而合理地设置直行待驶区这种优化方案，操作简单、价格低廉，能有效利用交叉口的空间资源，是优化路口的必备方案之一。总之，直行待驶区这一优化方案的实施任重而道远，我们需要加强对直行待驶区的交通宣传，让驾驶员更好地了解直行待驶区，熟悉直行待驶区的放行方式，从而能够快速地通过路口。我们相信，直行待驶区的设置一定会成为改善交叉口拥堵状况、提高道路通行能力的有效解决方法。