逆向可變車道交通安全分析及優(yōu)化

滕逸偉

摘 要：隨著機動車保有量的增加，對交叉口的要求也逐步增加，設(shè)置逆向可變車道對于改善交叉口的交通流，車輛的擁堵及延誤都具有較好的作用，可以提高逆向可變車道的安全性，使交叉口的通行效益改善效果更加顯著。

關(guān)鍵詞：交通工程;安全分析;逆向可變車道

0 引言

隨著機動車保有量的增加，常規(guī)交叉口的設(shè)計已無法緩解日益嚴重的城市交通擁堵現(xiàn)象。在促進經(jīng)濟發(fā)展的同時，交通擁堵以及安全問題隨之而來。同時，城市的交叉口往往屬于瓶頸路段，由于平面交叉口各個方向之間的交通流相互沖突與交織，存在一定的安全隱患，交叉口的運行情況直接影響著整個道路網(wǎng)絡(luò)的運行。因此，合理地組織管理交叉口能有效的降低城市擁堵。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

設(shè)置左轉(zhuǎn)逆向可變車道可較明顯的緩解左轉(zhuǎn)交通流與直行交通流的相互沖突問題，通過對上游車輛的預(yù)組織提高了進口道車道使用效率和交叉口的通行能力。逆向可變車道的設(shè)計具有時空互補的優(yōu)點，同一個周期不同的信號相位充分利用出口道，增加左轉(zhuǎn)進口道車道數(shù)，改造小，建立以交叉口通行能力和交叉口控制延誤作為目標的優(yōu)化模型，從整體上對左轉(zhuǎn)交通流進行優(yōu)化。

目前逆向可變車道的相關(guān)研究主要為對其交叉口的優(yōu)化仿真和信號配時的優(yōu)化模型。商振華[1]提出了逆向可變車道在城市平面交叉口的設(shè)置。徐書東[2]等以淄博市某一交叉口為例具體闡述了逆向可變車道的設(shè)置方法。徐建閩[3]等以進口道左轉(zhuǎn)優(yōu)先為目標，利用VISSIM仿真驗證設(shè)置逆向可變車道后可有效降低延誤、提高通行量。

2 逆向可變車道設(shè)置

逆向可變車道設(shè)置在交叉口出口道內(nèi)側(cè)，既可作進口左轉(zhuǎn)導(dǎo)向車道，也可作為出口行車道，但它的設(shè)置只有當(dāng)出口道交通量較大、飽和度較高、易發(fā)生擁堵的時候才可設(shè)置。在一個交叉口的4相位信號周期內(nèi)，當(dāng)非出口道車輛運行時，可在與左轉(zhuǎn)出口道相鄰的逆向車道設(shè)置預(yù)信號，使車輛駛?cè)?，可變車道作為左轉(zhuǎn)進口道的功能使用，同時關(guān)閉其出口道功能。此時要讓與左轉(zhuǎn)相位相交的直行相位在設(shè)置逆向可變車道的左轉(zhuǎn)相位之前放行，在交叉口出口道的車道數(shù)至少為兩條，該逆向可變車道的相位相序圖如圖1。

3 逆向可變車道交通安全分析

由于逆向可變車道和左轉(zhuǎn)專用車道在同時釋放車流時會出現(xiàn)較多的沖突問題，為避免交叉口延誤增大，本文特采用PET（后侵入時間）[4]來描述這兩股車流的沖突情況，PET沖突區(qū)是在現(xiàn)場的車輛軌跡觀察得出，結(jié)合空間軌跡反映出來。

由PET累積分布曲線可知，約27%的曲線百分比處出現(xiàn)匯合沖突點，此時的PET值為1.5，這就可作為嚴重沖突的臨界范圍。具體分類參照Souleyrette，將剩余PET范圍按40%平均分布為輕度沖突和潛在沖突，逆向可變車道與左轉(zhuǎn)專用車道的車流在交叉口處的PET分布表如下：

逆向可變車道的設(shè)置是否對交叉口出口道的沖突產(chǎn)生影響，將左轉(zhuǎn)專用車道與逆向可變車道的雙左轉(zhuǎn)車流在交叉口出口道的PET分布進行分析，沖突車輛交通流的相對速度是引起沖突的重要因素，相對速度是沖突車輛交通流速度矢量之差。

本文采用交叉口通行能力的一般方法，即飽和流率和綠信比的乘積來計算交叉口通行能力。首先需要實地觀測排隊車輛通過設(shè)定停止線的車頭時距，乘以修正系數(shù)避免影響數(shù)據(jù)的準確性，取平均車頭時距的倒數(shù)即為飽和流率。

式中：為交叉口進口道的飽和流率;為飽和流率中車輛組成修正系數(shù);為轉(zhuǎn)彎比例修正系數(shù);為車輛的平均飽和車頭時距;為有效綠燈時間;為周期時長。

判定沖突危險點，求解沖突水平為在顯著水平下的臨界值，對以下公式迭代求解可以得到：

當(dāng)期望沖突值很大時，代入概率方程計算量很大，而中心極限定理認為，如果一個隨機變量可以表示為任意個獨立隨機變量的和，則當(dāng)充分大時，這個和具有漸進正態(tài)分布。一般情況，嚴重沖突次數(shù)比較大，根據(jù)拉普拉斯定理，隨機變量：

它近似服從標準正態(tài)分布（當(dāng)時），由于是充分小的數(shù)，故隨機變量：

基于以上的假定和推理，用以下公式來近似求解臨界沖突值：

根據(jù)一般可靠性要求，90%以上的可信度完全能夠滿足精度要求，選用概率分布函數(shù)的90%分位值作為沖突是否異常的判定標準。觀察交叉口每天的沖突值小于的概率為90%，如果有沖突數(shù)大于該指標，則說明該路段的安全性發(fā)生了顯著變化，出現(xiàn)了不安全的因素。

4 結(jié)語

逆向可變車道的設(shè)置可以有效減少交叉口延誤，提高通行效率。

參考文獻：

[1]商振華.逆向可變車道在城市平面交叉口中的設(shè)置方法[D].西安：長安大學(xué)，2013.

[2]徐書東，魯賀賀，袁東東.城市交叉口逆向可變車道設(shè)置研究[J].內(nèi)蒙古公路與運輸，2018（06）：5-11.

[3]徐建閩，曾令宇，荊彬彬，等.基于逆向可變車道的交叉口公交左轉(zhuǎn)優(yōu)先方法[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，36（02）：78-84.

[4]曹雨.信號交叉口行人與右轉(zhuǎn)車交通沖突及安全評價研究[D].北京工業(yè)大學(xué)，2014.