基于公交优先通行的交叉口相位设计方法研究

Vol 21 No 12

公 路 交 通 科 技

2004年12月

JOURNAL OF HIGHWAY AND TRANSPORTATION RESE ARCH AND DE VELOPMENT

文章编号:1002 0268(2004)12 0118 05

收稿日期:2003 09 24

基于公交优先通行的交叉口

相位设计方法研究

季彦婕,邓 卫,王 炜,张卫华

(东南大学交通学院,江苏 南京 210096)

摘要:交叉口公交优先是公交优先发展的一个重要措施,对缓解城市的交通压力和保证城市未来的可持续发展都具有重大意义。基于公交优先通行的相位设计是实施交叉口公交优先的有效措施之一,合理的相位设计将有助于求得最佳的公交优先信号控制方案。在交叉口相位设计过程中,不同流向的各股交通流的客流量可能会出现较大差异,但大多数信号设计对这种差异并不重视。本文在十字型信号控制交叉口典型相位设计基础上,对基于公交优先通行的相位设计方法进行了研究和探讨。实例分析表明:该方法在保持以pcu 为单位的通行能力不变的条件下,提高以人为单位的通行能力,减少人均延误,充分体现以人为本的设计思想。关键词:信号控制交叉口;公交优先;相位设计;通行能力;延误中图分类号:U491 文献标识码:A

Study on the Design of Signal Phase Based on Bus Priority In tersections

JI Yan j ie ,DENG Wei ,WANG Wei ,Z HANG Wei hua

(Transportation College,Southeast University,Jiangsu Nanjing 210096,China)

Abstract :Bus priority at intersections is an importan t treatment for the development of bus priority,which can relax urban traffic pres sure and assure sustainable develop ment The design of signal phase based on bus priority is one of efficient measures of executing bus priority at i ntersections and the reasonable phase design can facilitate an optimal signal control scheme based on bus priority During the desi gn of the signal p hase for intersections,the difference in passenger traffic volu me of differen t directions is usually neglected Based on the design of typical signal phase for signalized intersections,the design of signal phase based on bus priori ty has been researched An example is put forward to explain that on the condition that the capaci ty based on pcu as unit remai ns unchanged,the method can also take into account of passenger volume as uni t,reduce delay per unit of passen ger traffic to incarnate the design idea of people or iented Key words :Signalized intersecti ons;Bus priori ty;Phase design;Capacity ;Delay

0 引言

道路平面交叉口所采取的信号控制模式无论是固定式还是感应式,控制范围无论是单点还是区域,都需要根据单点交叉口的几何特性、交通流条件,选择信号相位方案和确定信号配时参数,二者共同决定信号设计的成功与否。相位设计是信号设计的首要步骤,信号相位直接影响交通流运行的安全性和交叉口

可提供的通行能力。配时设计是在相位设计的基础上,根据进口道配置和交通流量分布,求解最优的配时方案

[1]

。美国道路通行能力手册HC M 中早已提

出[2]

:信号设计中最为关键的问题是选择一个适当的

信号相位方案,信号相位设计是交通信号设计中最具有创造性的部分。

在以往对交叉口公交优先信号控制的研究中,重点通常集中在优先信号配时设计方面,认为只要建立

科学的公交优先信号配时模型,公交车辆就可在交叉口获得优先通行权和最优服务水平。实质上,基于公交优先通行的相位设计和基于公交优先通行的配时设计是定性和定量的关系,合理的相位设计将有助于求得最佳的公交优先信号控制方案。

在交叉口相位设计过程中,不同流向的各股交通流的客流量可能会出现较大差异,但大多数信号设计对这种差异并不重视。交通运输的目的是实现人和物的移动,而不是车辆的移动。为了在相位设计中体现以人为本的设计思想,可重新调整相位设计方案,充分利用时空资源。本文主要在十字型信号控制交叉口传统相位设计基础上,对基于公交优先通行的相位设计方法及其应用效果进行了研究和探讨。

1 基本概念

1 1 信号相位和信号相位方案

信号相位是指在一个交叉口某个方向的交通流(或几个方向交通流的组合)同时得到的通行权或被分配得到这些通行权的时间带[3]。确定信号相位方案,是对信号轮流给某些方向的车辆或行人分配通行权顺序的确定。即相位方案是在一个信号周期内,显示若干种控制状态(每一种控制状态对某些方向的车辆或行人配给通行权),并合理地安排这些控制状态的显示次序。信号控制机按设定的相位方案,轮流开放不同的信号显示,轮流对各向车辆和行人给予通行权。把每一种控制状态,即对各进口道不同方向所显示的不同灯色的组合,成为一个信号相位[3]。

1 2 信号相位切换

信号相位切换是指一个相位向另一个相位的转换过程,与交通流的运行特征及相位的设置有很大的相关性。由此可得出叠加相位的初步定义:叠加相位就是在某相位结束前提前启动另一个相位的一股或多股车流(或者说某相位开始前提前结束其前期相位的一股或多股车流)。换言之,两个相位之间存在部分重叠。或者说,在信号周期中增加了一种特别的小相位[4]。

2 一般信号控制交叉口相位设计方法

一般信号控制交叉口相位方案的设计应先充分考虑交叉口的构造(各进口道及出口道的宽度、车道数、交叉角等),交通条件(交通量、左右转率、大型车混入率、横过行人数、直行交通量等)以及交叉口的布局(附近与交通相关的设施、视觉的良好与否等),同时要考虑以下使用信号控制相位设计的基本原则[5]:

(1)交通安全原则 交叉口内发生的交通事故中,与转弯车有关的较多。因此确定交叉口相位时要考虑交通状况,设置分离的左右转弯车相位和行人相位以及直行车相位。

(2)相位简单原则 相位设计应保证相位简单的原则。相位越复杂,相位总损失时间L越大,损失时间越多;相位越简单,相位总损失时间L越小,损失时间越少。相位复杂化会导致相位交替次数增加,而导致黄、全红的交叉口清空时间增加,同时增加了绿信号开始车辆起动时引起的损失时间,降低了交通效率。

(3)通行能力原则 一般来说增加相位数,减少同一相位中不同方向交通流的数量,可以提高安全性,但是其副作用是降低通行能力。这是因为相位数增加不但会减少分配给各交通流的相位时间。因此,从通行能力方面来看希望减少相位数。

3 基于公交优先通行的交叉口相位设计方法

在传统的信号配时过程中,是以每个相位中流量比最大的车流来计算信号周期时间和绿灯时间。这样只要流量比最大的车流能够获得足够的通行能力,相位中的其他车流所需要的通行能力也就都能够得到满足。如果在某一相位中,流量比最大的车流的客流量也最大,则这种方法是可行的。但如果流量比最大的车流的客流量不是最大,则无法体现公交优先的思想。

按我国右行交通规则,交叉口任何一个右转向机动车流量不会与其它机动车流向发生冲突,如果不考虑与行人和非机动车的冲突,交叉口右转机动车流量是可以不受信号控制的。因此,本文认为,无论是否考虑公交优先,交叉口相位设计应该先以直行和左转机动车流向来确定基本相位。

为了便于说明基于公交优先通行的交叉口相位设计过程,以如图1所示的典型十字型信号交叉口为例来进行分析。假设各个直行和左转流向的车流量比和客流量存在如下关系:

车流量比:A2>B2>D2>C2>B3>A3>D3>C3

客流量:A2>A3>B2>D2>C2>B3>D3>C3。

由于公交车的载客量明显大于社会车辆的载客量,因此车流量比大的流向其客流量不一定大。

(1)一般相位设计方案

考虑相位设计的基本设计原则和各个流向的车流量比,可以得出如图2所示的相位设计方案1。

基于公交优先通行的交叉口相位设计方法研究 季彦婕等