公路交通指南标记对信号交叉口饱和流速的影响研究

赵红顺

摘 要： 探讨公路交通指南标记对信号交叉口饱和流速的影响。研究人员采用了调整因子模型，通过对多个交叉口的实际交通流数据进行观测和分析，对不同类型指南标记，在交叉口流速中的差异进行研究，并考虑不同转向角情境下的影响。通过对交叉口饱和流速的模拟和对比分析，研究人员得出结论：某些特定类型的指南标记对流速产生显著影响，可能导致饱和流率的提高或降低。同时，转向角度对指南标记的影响存在一定的规律，研究发现在某些角度下，指南标记对流速的调节效果更为显著。对优化信号交叉口设计、提高交叉口通行效率具有重要意义，为交通规划者提供了实用的指导，有助于合理设置公路交通指南标记，以最大程度地提升交叉口的运行效率。

关键词： 公路交通指南标记 信号交叉口 饱和流率 调整因子模型 转向角

中图分类号： U491.5+4文献标识码： A文章编号： 1679-3567（2024）05-0079-03

Research on the Influence of Highway Traffic Guide Marks on the Saturated Flow Rate at Signalized Intersections

ZHAO Hongshun

Huanghe Jiaotong University， Jiaozuo， Henan Province， 454950 China

Abstract： This study aims to explore the impact of road traffic guide marks on the saturated flow rate at signalized intersections. Researchers employ an adjustment factor model to observe and analyze actual traffic flow data at multiple intersections， and study the differences of various types of guide marks in the flow rate at intersections， taking into account the influence of different steering angle scenarios. Through the simulation and comparative analysis of the saturated flow rate at intersections， researchers conclude that some specific types of guide marks have a significant impact on the flow rate， potentially leading to an increase or decrease of the saturated flow rate， there is a certain law in the influence of steering angles on guide marks， and that guide marks have more significant effects in regulating the flow rate at some angles， which is of great significance for optimizing the design of signalized intersections and improving the traffic efficiency of intersections， and provides practical guidance for traffic planners， so as to help the rational setting of road traffic guide marks to maximize the operational efficiency of intersections.

Key Words： Highway traffic guide mark； Signalized intersection； Saturation flow rate； Adjustment factor model； Steering angle

在现代城市交通系统中，信号交叉口作为交通流动的重要节点，其运行效率直接影响着交通系统的整体畅通性与交通效率。在信号交叉口的设计中，公路交通指南标记被广泛运用，以指示车辆行驶方向、提供导航信息。指南标记的设计和设置对交叉口的实际运行产生着深远的影响，特别是在高峰时段或复杂路口情境下。因此，对公路交通指南标记对信号交叉口饱和流速的影响进行深入研究显得至关重要。

1 数据搜集

为了分析交叉口引导标线对饱和流率的影响，建立了考虑车流方向、车道数、直行设置和左转弯的转弯角度的对照组。基于这些对照组，对某城市区33个路口进行了调查。

1.1 潜在影响因素

1.1.1 交通流向

在信号交叉口，不同方向的交通流具有不同的饱和流量。槽运动和左转弯的流动都被考虑在内。

1.1.2 交通车道数量

这项研究集中在3个类别上，即一、二和三条用于直行和左转弯的车道。

1.1.3 槽移动偏移

设置为直行的进近和出口车道会使驾驶员难以判断出口车道的位置。比较有和无基准标线的交叉口在相同的过集运动下饱和流率的差异，有利于确定交叉口基准标线的应用条件[1]。直通车的进近和出口车道的集合分为三类：小于一个车道宽度的集合是集合的小集合；在一个车道和两个车道宽度之间的集合是集的中等集合；超过两个车道宽的集合是大集合。

1.2 调查地点的选择

考虑到车流方向（2种）、车道数量（3种）、直行设置（3种类型）和左转弯的转弯角度（3种形式），建立了18个对照组（9个直行和9个左转弯）。选择备选交叉口，以确定最适合收集数据的车道，如表1所示。定义适当交叉点的条件如下：（1）交通量足够大，以确保有足够的调查数据；（2）引道和出口车道的坡度小于2%；（3）路口附近没有学校出入口、停车场、超市等出入口；（4）十字路口附近没有可能影响驾驶员判断的工作区；（5）对于同一对照组，候选交叉口一次只能有一个影响因素不同。

1.3 调查内容和方法

饱和流动率可以通过相关公式来计算，在饱和条件下分三步收集渠首数据[2]。首先，在工作日的早高峰或晚高峰期间，使用无人机记录十字路口的交通流量，要注意保证数据的可行性，即要选取平常一天，不能选取节假日等特殊节日，这样就失去了数据的可行性；其次，使用相关科技装置，精确捕捉每辆车的轨迹，并记录通过停车线所花费的时间，使用相关文献推荐的测量方法，可以直接测量水头，然后通过公式计算饱和流量。

2 饱和流量分析

式（3）中：Qs为调整后的饱和流量；βi为影响因素Xi的权重。

在本节中，根据收集的数据和对照组，研究了直动和左转弯的饱和流量。首先，研究了饱和车头时距的分布，其次建立了调整因子模型，对指导标记的影响进行了定量分析[3]。

2.1 引导线标记的计算

通过移动和转弯分离，计算不同条件下每个周期的车头时距，得到车头时距的分布直方图，然后绘制相应的趋势线，用于对照组中交叉点之间的比较。通过控制集合或车道数，研究了集合饱和流率差异的趋势，并对交叉口标线对饱和流率的影响进行了定性分析，可以观察到以下情况：

（1）在每一个控制组中，与没有指引标线的交叉口相比，有指引标线的十字路口的饱和车头时距较小；

（2）除了单车道和小集合的对照组外，有和没有引导标线的交叉口之间的饱和车头时距存在显著差异；

（3）集合越大，引导线标记对饱和流量的影响就越明显；

（4）车道数量越大，标线对饱和流量的影响就越明显。

2.2 调整系数的计算

调整后的饱和流量模型在有引导标线的十字路口与没有引导标线的交叉口的饱和流量之比可以定义为引导标线的调整系数。通过研究调整系数和其他因素之间的关系，包括车流方向、车道数、直行设置和左转弯的转弯角度，该模型可以适用于确定不同条件下引导标线的调整系数（见表1）。

分析表1可以发现：有导向标线的十字路口的饱和车头时距总是小于没有导向标线的交叉口的饱和行车时距，平均而言通过移动可以获得7.0%的改进[4]。研究表明，随着车道数和设置次数的增加，调整因子值也随之增加。为了估计给定车道集和数量的不同条件下指南标线的调整因子值，根据测量调整因子值通过曲面拟合建立了贯通运动的调整因子模型。

3 模型验证

在此之前的比较分析基础上进一步验证了所提出的模型。比较了之前（无指南标记）和之后（有指南标记）条件下南行和北行直通车的饱和车头时距。

根据交通车道（2条车道）和集合（中等）的数量，计算出直行引导标线的调整系数值为1.062。为了验证调整因子模型的准确性，使用两个独立样本的Mann-Whitney非参数检验分析了每个周期的计算和测量饱和流量之间的差异[5]。各周期饱和流量计算值与实测值无统计学显著差异，因此，调整因子模型的准确性是可以接受的。

4 结论

本研究调查了路标对信号交叉口饱和流率的影响。基于某城市33个路口的现场实测数据，建立了平差估计模型。通过分析可以得出以下结论。

（1）所提出的模型在之前-之后的案例研究的基础上得到了验证。非参数检验结果表明：所提出的模型估计的结果与现场调查结果之间不存在统计学上的显著差异，这证实了所提出模型的准确性。

（2）指引标线的调整系数与有指引标线和无指引标线的交叉口干扰程度之比呈正相关，这解释了指引标线可以最小化不规则交叉口干扰的原因。平均而言，对于直行和左转运动，同一引道上车道之间的干扰可以分别消除45.4%和49.6%。

参考文献

[1]李建春，陶崇瑾.基于车路协同的智能交通信号灯优化控制策略[J].科技创新与应用，2023，13（30）： 144-147.

[2]王睿哲.基于公交优先策略的交通信号配时方法研究[D].西安：西安理工大学，2023.

[3]周红丽，张颖.城市交通过饱和状态下干线信号控制优化的研究[J].智能城市，2021，7（5）：129-130.

[4]张默可.基于车路协同环境下的生态城市交通信号控制研究[D].南昌：华东交通大学，2021.

[5]吴桢.考虑交通不确定性的单点交通信号控制方法[D].南京：东南大学，2020.