鐵路客運樞紐周邊道路交通流組織優化研究

彭群潔

（深圳市綜合交通設計研究院有限公司，廣東 深圳 518003）

0 引言

隨著我國經濟建設的快速發展，城市化進程不斷推進，城市交通量迅速增長，交通出現了日趨緊張的局面，特別是位于樞紐周邊的道路，擁堵經常發生。樞紐是城市對外交通的主要銜接點，吸引大量的人流和車流。出入樞紐的這些交通流往往，具有很高的時效性，同時，相對于一般道路而言，大車率相對較高，因此樞紐周邊道路交通需進行有效組織，以緩解其交通擁堵問題。對于樞紐周邊道路而言，交叉口的管理與控制是其關鍵。大量事實也證明，交叉口的擁擠現象最嚴重，是整個路網的瓶頸地帶。可以說，有效地緩解交叉口的交通擁堵問題是解決樞紐周邊道路交通問題的關鍵。

1 樞紐周邊道路交通組織優化方法與步驟

對于樞紐周邊道路，在進行交通組織優化時，主要是針對交通擁擠程度較大的交叉口，對此類交叉口的交通信號周期重新調整，并對其服務水平進行評價[1]。在信號配時不能有效解決交通擁堵問題時，可以將調節控制區域擴大，針對以此交叉口為中心的樞紐周邊區域路網，采用交通流誘導方式解決擁堵問題。

城市交通流誘導系統（UTFGS）是一種在“準實時”交通狀態下對路網交通流量進行分配，誘導駕駛員行駛在最佳路線上的交通流誘導系統[2]。然而，UTFGS提供的動態交通分配和路線選擇只考慮了用戶最優問題，其結果可能導致整個交通網絡的流量不平衡。城市交通控制系統（UTCS）是交通網絡流量平衡的實施技術，是對交叉口信號燈和特定路線的控制，在決定路線延遲和行程時間上起著重要作用。因此同時考慮UTFGS和 UTCS時才能達到真正意義上的交通流誘導。本文根據UTFGS和UTCS的控制思路提出了個人見解，運用交通誘導的方式來緩解樞紐周邊道路上的交通問題。

1.1 樞紐周邊道路交通流誘導組織

1.1.1 交通流的重新分配

根據交通管理與控制中的交叉口的定時信號控制，對樞紐周邊道路的關鍵交叉口進行單點信號控制。但是，由于此信號控制方法改進的效果不明顯，本文采取交通誘導的措施對樞紐周邊控制區域道路交通流進行誘導組織。在這一小區域的OD中，針對各個交叉口的交通情況，借鑒Wardrop原理的理念和Dijkstra算法來對交通流進行重新分配，合理組織車流流向，提高道路的通行能力。

在交通流分配上，根據調查數據分析，利用回歸路阻函數模型[3]：

式中：t為兩交叉口之間的路段行駛時間，min；t0為交通量為0時，兩交叉口之間的路段行駛時間，min；V1、V2為機動車、非機動車路段交通量，輛/h；C1、C2為機動車、非機動車路段實用通行能力；k1、k2、k3、k4為回歸系數。

參數k1、k2、k3、k4根據道路交通量、車輛調查數據用最小二乘法確定。

計算出控制區域各路段的路阻，根據Wardrop原理和交通分配Dijkstra算法，分別針對交通流平衡分配和非平衡分配方法作交通流的分配預測。

1.1.2 面對駕駛員和誘導系統的組織流程

由于進入樞紐周邊道路的車流機動性強，為使駕駛員能夠遵照交通誘導的方式在控制區域內行駛，在駕駛員進入控制區域交叉口之前的一段路程內設置交通誘導信息提示板，及時發布前方路段狀況，并提供優化路線讓駕駛員行進或在進入交叉口時采取信號控制措施，使駕駛員按照規定路線行駛[4]。本文主要對駕駛員和交通誘導系統兩方面同時進行交通誘導信息的提供與更新，其中針對駕駛員的具體組織步驟見圖1，針對控制區域交通誘導系統的控制流程見圖2。

圖1 面向駕駛員的交通信息提示流程圖

圖2 車輛進入控制小區域時的誘導系統流程圖

2 案例分析及仿真

本文以武昌火車站周邊小區域道路為例，依據現狀調查分析存在的問題，根據上述組織優化方法，對武昌火車站周邊小區域道路進行改善。

2.1 武昌火車站周邊道路的關鍵交叉口現狀

根據調查資料顯示，武昌火車站周邊道路關鍵交叉口為中山路與紫陽路的交叉口，其高峰小時流量流向數據見表1。其中，中山路為南北走向。

表1 中山路與紫陽路交叉口交通現狀

此交叉口為定時信號控制，右轉車輛都不受信號控制，信號周期為145 s，北進口所有車流為第一相位50 s，南進口所有車流為第二相位45 s，東西進口直行為第三相位13 s，東西進口左轉為第四相位22 s。各相位之間都有3 s黃燈，最后有3 s全紅時間。根據《交通控制與管理》中的定時信號配時[5]知道次交叉口Y=1.544＞0.9，信號匹配時不符合要求。

因此對此交叉口重新進行配時。由現狀流量比可知中山路與紫陽路交叉口南北進口的直行、左轉流量都相對較大，因此根據分析對此交叉口進行如下改進：對南北方向車道進行渠化，將南進口車道改為6車道，增加一個直行車道，車道寬度為2.75 m，北進口車道改為5車道，增加一個直左車道，車道寬度為2.8 m；仍采用定時信號控制，信號相位不變。

Y=1.062＞0.9，可知重新配時后改進效果不明顯。

2.2 武昌火車站周邊道路交通組織誘導

根據提出的交通組織誘導方法對武昌火車站周邊路網進行交通誘導，緩解關鍵交叉口的交通壓力。根據此誘導方法得到關鍵交叉口交通流的控制結果。具體結果見表2。

表2 誘導后中山路與紫陽路交叉口交通狀況

此時，Y=0.894＜0.9。由于其為離火車站最近的一個交叉口，從火車站出來的各種類型的車首先必須經過這一交叉口才能改變行進方向，所以在調節控制時對其要求相對于其他地方的交叉口要低一些，因此其基本滿足樞紐周邊交叉口的條件。

2.3 武昌火車站周邊道路交通優化前后對比分析

針對上述交通組織誘導方法在武昌火車站周邊道路上的組織優化，為了能夠更加直觀地反應道路交通組織優化前后的對比效果，本案例通過VISSIM模擬仿真[6]，對改進前后關鍵交叉口——中山路與紫陽路的交叉口的平均排隊延誤、平均排隊長度進行對比分析[7]（見表3）。

表3 改進前后仿真比較分析

由以上比較內容，可以直觀地看出優化方案對實際問題的解決是有一定效果的。由VISSIM模擬得出的結果可以看出：交叉口周圍路網的交通狀態得到明顯改善，交叉口延誤降低。

3 結語

本文應用交通誘導的方法，對樞紐周邊的道路進行交通組織優化，相較于只針對單點進行信號控制調節而言，將樞紐周邊的各交叉口進行聯控，利用信號控制與交通誘導相結合，能夠在時間和空間上很好地改善樞紐周邊道路的性能，為樞紐周邊道路交通組織優化提出了一個可供參考的方法。但是由于虛擬模型與現實情況存在無法完善的差別，模擬結果與現實情況可能存在些許差異，在以后的研究中不斷完善。