信号灯控制交口通行能力浅析

朱琳

摘 要：本文作者通过多年的工作经验，对影响平面交叉口通行能力的因素进行详细地分析，从而找到提高平面交叉口通行能力的具体措施。以供参考。

关键词：平面交叉;信号灯;通行能力;交叉口饱和度;服务区水平

中图分类号：U491.54 文献标识码：A

0 概述

随着我国社会经济的持续快速发展、城市规模的日益扩大、机动车的迅猛增多使得城市交通日趋拥挤。日常交通堵塞大部分都是由于平面交叉口的通行能力不足造成的。

針对这种状况，通过对影响平面交叉口通行能力的因素进行分析，从而找到提高平面交叉口通行能力的具体措施。

在公路及市政交叉中，多数情况下，两相控制信号可以达到很高的通行能力，因此在信号分析时它是被推荐的基本形式;然而从安全角度考虑，在信号交叉口中增加相位数可将一个或多个冲突车流加以分离，当然这样也将增加信号周期以及各相位间的转换时间（损失时间）。

1 交通量预测

根据路段交通量预测结果，路段设计小时交通量按下列计算公式计算：

DDHV=AADT×K×D

式中：DDHV—单向设计小时交通量（pcu/h）;AADT—年平均日交通量（pcu/h）;K—设计小时交通量系数（根据《可行性研究报告》取0.11）;D—方向不均匀系数（根据《可行性研究报告》取0.51）。

经过计算，路段高峰小时交通量见下表：

2 通行能力及服务水平分析

2.1 路段通行能力及服务水平分析

主要道路为设计时速80公里/小时的一级公路城镇段，根据《公路工程技术标准》（JTG B01—2014）和《公路路线设计规范》（JTG D20—2017），一级公路按二级服务水平设计。

一级公路在二级服务水平下、不同行驶速度状态下，一条车道的设计通行能力如下：

式中：N—单向车道数;DDHV—单向设计小时交通量（pcu/h）;Cr—路段实际通行能力[pcu/（h.ln）];AADT—预测的年平均日交通量（pcu/d）;K—设计小时交通量系数（根据《可行性研究报告》取0.11）;D—方向不均匀系数（根据《可行性研究报告》取0.51）;fN—车道数修正系数（根据《可行性研究报告》取0.98）;fp—驾驶员总体特征修正系数（根据《可行性研究报告》取0.98）;fHV—交通组成修正系数fHV=1/[1+ΣPi（Ei-1）]，（根据《可行性研究报告》取0.61）;fj—平面交叉修正系数，（根据《可行性研究报告》取0.95）;ff—路侧干扰修正系数，（根据《可行性研究报告》取0.97）。

在进行通行能力分析时，各参数依据路段实际行驶速度及交通量分别取值。

公路适应交通量和最大通行能力的计算方法如下式：

TD=2×N×Cr/（2×D×K）= N×Cr/（D×K）

TM=TD/（V/C）2

（V/C）2—二级服务水平下基本通行能力与最大通行能力之比，本项目中（V/C）等于0.61。

式中：TD—适应交通量;TM—最大通行能力。

经计算，在双向六车道数情况下，设计服务交通量、最大通行能力和到2032年路段拥挤度计算结果。

2.2 信号灯平交口通行能力及服务水平分析

为了保证主要道路直行车辆的顺畅，对直行车道组在平交口的极限饱和度进行计算。

车道组i高峰小时交通量：Qi=qi/PHF15

1个直行车道的理想通行能力：C=CT×（TG/Tc）

车道组i的实际饱和流率：

Qsi=CT×N×ft×fhv×fw×flu×flt×frt×ffr

车道组i饱和度：Xi=Qi/ Qsi

车道组i中每辆车平均延误：di=d1+d2

式中：qi—车道组预测小时交通量，pcu/h;PHF15—15分钟高峰小时系数，根据《公路通行能力手册》表3-9安徽平原微丘地区取0.926;CT—1条直行车道的理想饱和流率，根据《公路通行能力手册》表10-1，一级公路二级服务水平取1 200 pcu/h，三级服务水平取1 600 pcu/h;TG—绿灯时间，s;TC—周期长度，s即相位中两个连续绿灯型号开始的时间差;Tg—有效绿灯时间，s;Tl—绿灯时间内的损失时间，s，通常直行车道取2.0 s，左转车道取4.0 s，右转和混合车道取3.0 s;TG/Tc—绿信比;Qs—车道组的实际饱和率，pcu/h;N—车道组中的行车道数量;ft—信号配时修正系数，ft=Tg/TC=（TG-TL）/TC;fhv—交通组成修正系数，根据《可行性研究报告》取0.61;fw—车道宽度修正系数，fw=1+0.1（W-3.75）;W—1条行车道宽度;flu—车道利用修正系数，flu =qi/（N×qimax）;flt—左转修正系数;frt—右转修正系数;ffr—横向干扰修正系数，根据《公路通行能力手册》表10-5，直行车道取0.95;Xi—车道组i的饱和度;d1—交通延误，s/辆。

d2—几何延误，s/辆。

当车道组交通量处于非饱和状态：

当车道组交通量处于非饱和状态：

Ta—分析时间段，h，通常取为0.25 h;

γ—1.439×（Qs×tg）-0.208

X0—X0=0.67+ Qs×tg/600;

di—车道组i的平均延误，s/辆;Qi—车道组i的高峰小时流量，辆/h。

经计算，直行车辆按预测交通量75%计，在单向三个直行车道的情况下，G312平交口饱和度及每辆车的平均延误时间计算结果见下表。

直行车辆按预测交通量75%计，在单向4个直行车道和3个直行车道的情况下，平交口饱和度及每辆车的平均延误时间计算结果见下表。

直行车辆按预测交通量75%计，右转车辆按预测交通量10%计，在单向2个直行车道+1个直右车道的情况下，平交口饱和度及每辆车的平均延误时间计算结果见下表。

3个或4个直行车道组在2032年以前可以满足二级服务水平的要求，2个直行车道加一个直右车道组在2032年以前可以满足三级服务水平。

3 结论

作为一条一级公路，需要保证直行车辆的通畅性，信号灯交叉口的直行车道数量不小于路段直行车道数量才能保证交叉口直行车道组的服务水平。

参考文献：

[1]美国交通研究委员会著，任福田，等译.道路通行能力手册[M].人民交通出版社，2007.

[2]公路路线设计规范：JTG D20-2006[S].