出口车道左转交叉口几何及信号组合优化模型

为了进一步提高出口车道左转这种非常规交叉口的运行水平,提出了一种基于组合设计的优化方法。优化模型以储备通行能力最大作为优化目标,考虑交通流量、车道功能划分、主信号控制、预信号控制、综合功能区长度以及饱和度等约束条件,描述了优化参数间的相互关系,建立了混合整数非线性规划模型。该模型将交叉口几何布置与信号控制的关键参数整合在一个统一的优化框架中,以保障设计结果最优。通过将模型转化为一系列混合整数线性规划,采用分支定界法对其进行求解,进而通过算例和敏感性分析验证出口车道左转交叉口的优化效益。研究结果表明:利用出口车道左转的设计方法不仅可在饱和度较大的情况下显著提升交叉口通行能力,使原本处于过饱和状态的交叉口变为不饱和;而且在低流量水平下,也有助于减少交叉口延误和排队长度,算例中分别降低1.2%和5.1%;并且优化效益随左转交通量比例以及使用该设计方法岔口数的增加而增加,左转交通量比例每增加5%,该设计方法计算的通行能力将增加1%~5%,平均每增加1个岔口的使用,可使交叉口通行能力提高6.1%。

基于实测数据的出口车道左转交叉口饱和流率修正

为了准确计算出口车道左转交叉口的通行效率,基于实测数据,对该类型交叉口饱和流率进行了研究。研究调查了邯郸市的3个设置有出口道左转的交叉口和1个具有相似规模的常规交叉口,并根据左转车道位置,将调查数据分为5组,包括出口车道左转交叉口的进口左转车道、2条出口左转车道、预信号处左转车道以及常规交叉口进口左转车道。通过将各组出口车道左转交叉口饱和流率与常规交叉口进行对比,证实了出口车道左转这种控制方法对交叉口主停车线和预停车线饱和流率均存在显著影响。在此基础上,考虑车辆滞留、驾驶员非正常驾驶行为、车道利用率、多左转车道和有效绿灯时间等因素,运用概率论及数理统计,分别对主、预停车线建立了出口车道左转控制对车道饱和流率的修正模型。并将模型计算结果与实际调查结果进行比较,对模型进行了检验,主、预停车线处饱和流率估算平均误差分别为1.6%和1.5%。研究表明,出口车道左转控制方法虽然能提高交叉口整体通行能力,但对饱和流率会造成一定负面影响,降低预停车线处和主停车线处车道饱和流率分别为19.4%和23.1%。预停车线处主要影响因素是驾驶员非正常驾驶,主停车线处主要影响因素是车道利用和多左转相互干扰。

非常规交叉口设计研究现状与展望

为促进非常规交叉口设计在中国的创新应用,选取U型回转、菱形互通式立交、借用出口车道左转、串联交叉口、连续流交叉口和平行流交叉口,系统梳理了各种类型非常规交叉口的几何布局、信号相位相序方案和控制策略,从理论研究和交通安全效益层面回顾了近10年来非常规交叉口的研究成果,探讨了各种类型非常规交叉口在中国应用的可行性。分析结果表明:非常规交叉口信号配时建模和求解没有困难,且大多文献采用精确求解算法;非常规交叉口效益评估结果根据文献研究对象和问题的不同存在差异,但总体来看,U型回转不宜设在左转比例过高的交叉口,菱形互通式立交适合于高速公路和快速路,借用出口车道左转在左转比例较高的交叉口表现较好,串联交叉口在过饱和状态下的效益最优,连续流交叉口和平行流交叉口在对称需求下的效益更佳;在交通安全方面,设置U型回转和菱形互通式立交可以降低事故发生的可能性,但其他几种类型非常规交叉口由于数据量较少或缺乏数据,还没有得到统一的结论;因非常规交叉口运行规则与驾驶人的认知存在差异,在开放初期驾驶人会存在困惑,采用驾驶人培训、前车提示和交警现场引导等措施是有效的,自动驾驶技术与非常规交叉口设计相结合更有望加快非常规交叉口的应用和推广;整体来看,U型回转、借用出口车道左转和串联交叉口在中国的应用前景良好,菱形互通式立交在中国的适用性还需结合国内交通现况进一步探讨,连续流交叉口和平行流交叉口由于运行规则复杂,需先试点运行再逐步推广。