信号交叉口延误及排队长度的实证研究和应用

城市道路交通的通行能力制约关键在信号交叉 口，信号交叉口的延误计算是交通工程中交通流理论 研究的重要方面。信号交叉口进口道的车辆延误、排 队长度和信号周期、配时以及车流到达率的关系研 究，是城市道路交通运行、预测和评估的基本核心问 题。本文是在“南京地铁南北线一期工程车站施工期 交通组织对道路交通的影响评估”的实际研究中，提 出了信号交叉口的延误调查办法和适合中国特定城市 的延误估算公式，通过道路交叉口交通运行中最基本 的核心关系式，从具体的微观角度，评价地铁施工或 其它城市建设占用及封闭道路后，对交通的影响和后 果。根据本文评价结果，可以优化、调整施工场地的
HE Ning，YANC Tao ，LI Chao!yang，OIAN Lin!bo （Urban Transport Pianning Research Institute of Nanjing，Jiangsu Nanjing 210029，China）
Abstract：The reiationship of deiay，gueue iength，signai cycie，vehicie arriving rate and traffic voiume in signai intersection entrance ianes is key to urban road traffic micro!operationai anaiysis and evaiuation. Traditionai Webster signai intersection deiay formuia isn't directiy used in China cities. According to actuai situation，this paper adopts positive research method to design effective traffic survey and investigates a great amount of data in entrance ianes of signai intersections. A reiationship modei for a city or urban speciai region is created. It can predicate and evaiuate traffic operationai situation and traffic fiow change. The paper takes the case study for the traffic impact evaiuation. Key words：Signai；Intersection；Entrance iane；Deiay；Oueue iength
研究，设计有效的调查方法，通过大量信号交叉口进口道调查数据拟合出相关性很高的城市或城市特定地区的定量关系
式，可用来预测和评价交通供给或交通流量变化后的交通运行状况。最后以实际项目为例，进行交通影响评估研究。
关键词：信号；交叉口；进口道；延误；排队长度
中图分类号：U491 . 23
文献标识码：A
Positive Research and Application of Signal lntersection Traffic Delay and Oueue Length
封闭道路，交通管理和运行格局发生变化，导致路段 和交叉口进出口道的通行能力下降，周围路网及交叉
延误，第二项是车辆到达随机性所产生的延误，第三 口流量增加，交通状况发生恶化，因此，对道路，尤
项是从车流模拟试验得到的。
其是交叉 口 的 交 通 影 响 进 行 分 析 和 评 估 是 非 常 重 要
因为该公式的第三项是模拟部分，其参数是从英 的。
N = gr
（2）
（2）进口道车流量饱和
车流量达到饱和时，排队将有平缓的变化，绿灯
时消除掉一部分，加上由红绿灯引起的车数增减。
平均排队车数 = 流量 X 平均延误
绿灯启亮时的平均排队车数等于整个周期的平均
排队车数加上周期性变化的平均变程之半
N = gd + gr / 2
（3）
式中， N 为饱和绿灯启亮时的初始排队车数，pcu / S；
1 48.5 131 0.50 0.231 2 100.5 131 0.19 0.146 3 50.2 137 0.36 0.134 4 121.3 140 0.21 0.121 5 86.0 144 0.26 0.113 6 228.5 144 0.08 0.029 7 58.9 144 0.42 0.166 8 89.7 144 0.24 0.059 9 29.4 106 0.42 0.091 10 61.2 106 0.28 0.101
车辆的延误时间。调查数据处理汇总见表 1。
施工场地和围挡，基本在城市主干道上或一侧。其中
排队、延误、交通量和信号配时的原始和处理数据 表 !
5 个车站占用道路，1 个车站须封闭道路 12 个月。
数据 延误
车道饱和
Βιβλιοθήκη Baidu
信号周 绿信比 车辆到达率
饱和度
交通量
组 d（S） 期 （c S） !
（g pcu / S） （s pcu / S） x
的。除此 之 外， 没 有 见 到 新 的 或 更 成 熟 的 方 法 和 公 式，1992 年日本出版的《交通工程学》［2］，还是引用
据：（1）道路和交叉口断面变化；（2）通行能力变化 及减少；（3）相关道路及交叉口进口道交通量的增
推荐了该计算公式。
加。
WebSter 交叉口进口车道延误的的计算公式如下
本文重点分析预测如下两个地铁车站施工的交通 影响（表 2）：
（1）新街口车站施工全封闭中山南路，这会造成 相临平行分流道路的交通拥挤，重点分析洪武路 - 中 山东路交叉口的南进口，汉中路 - 管家桥交叉口的北 进口，见图 2。
（2）中山路 - 珠江路路口受地铁珠江路站施工的
用延误估算公式。经过比较，采用柯布-道格拉斯生产 函数（Cobb-DougiaS Function）的形式：O = aFbTc。
国道路实验室研究模拟出来的，没有经过世界上其它 国家和城市的检验，所以在其它特定的城市或交通情 况下，很难直接引用和标定它的系数。
信号交叉口的排队长度计算［1］，按流量饱和和非 饱和分成两类：
（1）进口道车流量不饱和
! 城市道路交通影响的评价程序和指标
城市交通基础设施建设占用或封闭部分道路后， 将影响相应的道路和交叉口交通的正常运行。城市交 通基础设施建设占用道路对交通影响评价的程序为： 对相关道路的交通影响进行评估，预见其交通影响的 后果，对设计和建设单位提出建议，优化设计场地， 减少不利影响，最后交通规划和管理部门制定相应的 措施（图 1）。
设计方案，并制定相应的交通管理对策和措施以减小 施工对城市交通的影响。本文所用方法可供国内其它 城市使用。
1 信号交叉口延误和排队长度的计算综述
信号交叉口延误比较复杂，涉及因素多，延误与 排队相互关联，延误和排队主要与信号周期、配时以 及交通量有关，此外还与随机因素有关。
单独路口进口道的车辆信号延误的计算公式，国 际上经典的交通工程著作［1］介绍的是，Webster 发表 在“Traffic Signai Settings” （Road Res. Tech. Paper， No.39 ，Road Research Laboratory，London ，195 ）中
Voi.19 No.5
公路交通科技
2002 年 10 月
JOURNAL OF HIGHWAY AND TRANSPORTATION RESEARCH AND DEVELOPMENT !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
长，S；! 为绿信比，即有效绿灯时间与信号周期时 长的比率； g 为车流量，pcu / S； s 为饱和流量，pcu /
" 绿灯启亮时的平均排队车数计算方法
S； x 为饱和度（Degree Of SaturatiOn），观测最大流量
城市交通基础设施建设施工需占用部分道路或者
与信号交叉口进口道的通行能力之比， g /!s。 这个表达式的第一项是均匀车辆到达率所产生的
需建设交通设施区域内的道路往往在高峰时间处于交
通饱和状态，因此交通影响评估应采用公式（1）和
（3）。
# 南京市中心区交通延误的评价计算公式
图 ! 城市交通设施建设施工占用道路对交通 影响评价的程序
在施工期对道路运行条件变化后的评价，主要依
无论采用 WebSter 交叉口进口车道延误计算公式， 或者其它分析式，必须首先根据当地的交通条件标定 公式系数。如何准确、合理地界定调查项目，取得可 靠的数据，是完成此项工作的关键和重要前提。
! 南京市中心区主要路口的交通分析［"］
格，以便人工观测和记录。
南京地铁南北线一期工程已于 2000 年 12 月开工
每辆排队车平均占位长度 5m，据实测车辆不停 建设，全线 16.90km，共有 13 个车站，其中市区 7 个
顿通过交叉口的车速为 20km / 1，这样可以确定排队 车站，1 个区间，需要开挖施工，场地需围挡。车站
0 . 25
1 . 84
0 . 25
3 . 08
0 . 25
1 . 49
0 . 25
2 . 30
0 . 25
1 . 74
0 . 25
1 . 39
0 . 25
1 . 58
0 . 25
0 . 99
0 . 25
0 . 86
0 . 25
1 . 44
注：饱和度的计算按 南 京 市 交 通 管 理 部 门 由 经 验 确 定 的 一 条 车 道
的通行能力为 900pcu / 1。
若采用英国 WebSter 的延误公式，很多系数无法标
定，很难使用调查数据，因此，作者希望建立南京的实
新街口地铁车站施工需全封闭中山南路 1 年时 间。新街口是南京市的市中心和交通最繁忙的地区， 中山南路现状高峰小时交通量 1 390pcu / 1。
根据作者实际调查和理论分析得到的路口车道的 延误与信号周期、绿信比和饱和度的公式，对交通影 响较大的路口进行了分析，以便预估未来交通状况， 进而提出交通管理和建设的对策。
r 为有效红灯时间的时长，S； d 为单线进口道上每
车的平均延误，S，如果一次能够排清车流量， d =
r / 2。
如果进口道恰好饱和时， d = r / 2，
N = gr
（4）
本文着重评价城市交通设施建设对城市交通的最
不利影响，因此只需考虑高峰期流量饱和时的排队。
实际上，即使不封闭部分路段或占用部分道路断面，
收稿日期：2001!09!27 作者简介：何宁（1963 - ），男，江苏南京人，工学博士，高级工程师，研究方向为交通规划、交通工程、城市轨道交通规划、高速公路收费 .
信号交叉口延误及排队长度的实证研究和应用 何 宁等
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公路交通科技 2002 年 第 5 期
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为完成南 京 市 中 心 区 主 要 交 通 繁 忙 交 叉 口 的 调 查，作者设 计 了 专 用 的 调 查 延 误 和 排 队 的 办 法 和 表
文章编号：1002!026 （2002）05!0106!04
信号交叉口延误及排队长度
的实证研究和应用
何 宁，杨 涛，李朝阳，钱林波
（南京市交通规划研究所，江苏 南京 210029）
摘要：信号交叉口进口道延误、排队长度和信号周期、配时、车流到达率及交通量的关系研究，是城市道路交通微观
运行分析和评价的核心。经典的 Webster 信号交叉口进口车道延误计算公式，在我国城市无法直接采用。本文通过实证
交通影响的评价指标主要是：饱和度、延误、车
[ ] d
=
（c 1 （2 1
--!!x））2 +
x2 2（g 1 -
x）-
0 . 65
c g2
1
3 x（2 + 5!）（1）
式中， d 为每辆车的平均延误，S； c 为信号周期时
速、服务水平。饱和度、车速和服务水平主要用在路 段。本文以交叉口进口道的延误和排队长度为主要指 标进行探讨。