基于VISSIM仿真的雙向左轉(zhuǎn)車道適用性分析

鄒志發(fā) 陳榮濤 李均

摘 要：目前我國對于雙向左轉(zhuǎn)車道的研究還處于起步階段，且對于其適用條件并未做出針對性的研究。為了研究雙向左轉(zhuǎn)車道在不同影響因素下適宜的交通量范圍，本文運(yùn)用VISSIM仿真軟件，選取平均延誤、平均排隊(duì)長度和沖突次數(shù)為評價(jià)指標(biāo)，研究在不同水平下的主路小時(shí)交通量、支路小時(shí)交通量、主路左轉(zhuǎn)車比例影響下，設(shè)置了雙向左轉(zhuǎn)車道的雙向三車道道路的各個(gè)評價(jià)指標(biāo)的變化規(guī)律，從而研究雙向左轉(zhuǎn)車道在多因素組合條件下的適用條件。

關(guān)鍵詞：交通工程;雙向左轉(zhuǎn)車道;交通仿真;灰色關(guān)聯(lián)度;適用條件

中圖分類號：TU997 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

雙向左轉(zhuǎn)車道（以下簡稱“TLT”）是一種特殊的中央分隔帶，設(shè)置在道路中央，專供車輛左轉(zhuǎn)或調(diào)頭，具有減少沖突、提高駕駛安全性以及凈化交通的優(yōu)點(diǎn)[1]。研究表明，TLT能顯著降低事故率，對于延誤的影響很小[2]，并且道路設(shè)置了TLT后駕駛?cè)说鸟{駛行為得到了改善[3]。相關(guān)研究表明，“四改三”因沖突點(diǎn)的減少和視距的改善可以使得交通安全性提高[4]，且“四改三”基本上能夠在保持一定道路服務(wù)水平的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)提高道路安全的要求[5]。

然而，國外對TLT適用條件均以平均日交通量為標(biāo)準(zhǔn)，各州之間的調(diào)查和研究成果上差異極大，無法作為一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)直接使用;而且目前中國還未針對TLT的適用條件進(jìn)行針對性的研究，沒有相關(guān)的技術(shù)規(guī)范去指導(dǎo)TLT的設(shè)置，導(dǎo)致了TLT在國內(nèi)未能得到有效的推廣。因此有必要針對中國的實(shí)際情況，研究多個(gè)因素組合影響下的TLT適宜的交通量范圍。

1 VISSIM仿真實(shí)驗(yàn)

本文選取主路小時(shí)交通量、支路小時(shí)交通量、主路左轉(zhuǎn)車比例以及支路間距進(jìn)行分析。

選用VISSIM軟件建立設(shè)置了TLT的雙向三車道道路模型。選取平均延誤、平均排隊(duì)長度以及沖突次數(shù)作為評價(jià)指標(biāo)[6，7]，研究在不同影響因素下，設(shè)置了雙向左轉(zhuǎn)車道的雙向三車道道路的各個(gè)評價(jià)指標(biāo)的變化規(guī)律，從而研究雙向左轉(zhuǎn)車道在多因素組合條件下的適用條件。

1.1 仿真參數(shù)標(biāo)定以及影響因素水平的劃分

為了研究主路小時(shí)交通量、支路小時(shí)交通量、主路左轉(zhuǎn)車比例以及支路間距等因素對TLT車道設(shè)置的影響，對各影響因素選取不同的水平進(jìn)行研究。

（1）仿真模型的主路小時(shí)交通量計(jì)算基數(shù)以雙向四車道為基準(zhǔn)。選取具有代表性的交通量1 700 veh·h-1作為主路每條車道基本能力，選取0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4這七個(gè)V/C水平進(jìn)行研究。

（2）根據(jù)侯佳[8]等人的研究經(jīng)驗(yàn)，選取100 veh·h-1、200 veh·h-1、300 veh·h-1三種水平作為支路單向小時(shí)交通量。

（3）左轉(zhuǎn)交通量比例結(jié)合實(shí)際觀測數(shù)據(jù)取10%、20%、30%三個(gè)水平，且為了減少右轉(zhuǎn)交通量的影響，簡化實(shí)驗(yàn)，取右轉(zhuǎn)交通量比例為10%。

結(jié)合不同水平下的左轉(zhuǎn)交通量比例以及支路交通量，共計(jì)63種交通條件。

1.2 支路交通量與主路左轉(zhuǎn)車輛比例影響分析

在VISSIM中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，在上述交通量條件下每種條件仿真10次，最終得到不同水平下的支路交通量與主路左轉(zhuǎn)車輛比例在不同V/C下對應(yīng)的平均延誤以及沖突次數(shù)，并繪制成圖2所示的曲線。

平均延誤與平均排隊(duì)長度反映了道路模型的通行效率，沖突次數(shù)反映了道路模型的行車安全。因此，本文從道路模型的通行效率以及行車安全兩個(gè)方面對雙向三車道模型的仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1.2.1 通行效率分析

在特定的左轉(zhuǎn)交通量比例與支路交通量的條件下，平均延誤與平均排隊(duì)長度隨著V/C的增加而增加，且最初增加緩慢，但當(dāng)V/C達(dá)到某一個(gè)特定值時(shí)，平均延誤與平均排隊(duì)長度值急劇增加，我們將V/C的這個(gè)特定值定義為“拐點(diǎn)值”。當(dāng)左轉(zhuǎn)交通量比例一定時(shí)，在相同的V/C條件下，平均延誤與平均排隊(duì)長度隨著支路交通量的增加而增加。

美國公路通行能力手冊HCM2010中對無信號控制交叉口服務(wù)水平進(jìn)行了劃分。當(dāng)左轉(zhuǎn)交通量比例在10%，三車道模型的服務(wù)水平在不同水平的支路交通量下，能保持A、B、C級，道路通行效率較高;當(dāng)左轉(zhuǎn)交通量比例在20%、30%，且在支路交通量水平為100 veh·h-1、

200 veh·h-1的條件下，三車道模型的服務(wù)水平能保持在A、B、C級水平，但在支路交通量水平為300 veh·h-1的條件下，當(dāng)V/C到達(dá)拐點(diǎn)值0.35時(shí)，平均延誤急劇增大，服務(wù)水平由C級向E級甚至F級躍遷，車輛擁堵現(xiàn)象嚴(yán)重，交通環(huán)境變差。平均排隊(duì)長度變化規(guī)律與平均延誤大致相同。

由圖2可知，以仿真路段能維持在A級服務(wù)水平為標(biāo)準(zhǔn)，以左轉(zhuǎn)交通量比例為10%為例：當(dāng)支路交通量小于100 veh·h-1時(shí)，主路適宜的V/C不應(yīng)超過0.4;當(dāng)支路交通量介于100～200 veh·h-1時(shí)，主路適宜的V/C不應(yīng)超過0.35;當(dāng)支路交通量介于200～300 veh·h-1時(shí)，主路適宜的V/C不應(yīng)超過0.25。當(dāng)左轉(zhuǎn)交通量比例為20%、30%時(shí)，規(guī)律與之類似。這是由于當(dāng)主路交通量過大時(shí)，主路車輛過多，導(dǎo)致主路無法提供可插入間隙使左轉(zhuǎn)與支路來車有足夠的空間轉(zhuǎn)向，因此主路的V/C不宜過大。

2 結(jié)語

本文利用VISSIM軟件建立雙向三車道仿真模型，選取平均延誤、平均排隊(duì)長度與沖突次數(shù)作為評價(jià)指標(biāo)，在不同主路小時(shí)交通量、左轉(zhuǎn)交通量比例、支路交通量與支路間距等影響因素的組合下，提出了設(shè)置TLT的雙向三車道道路能適宜的交通量范圍。

參考文獻(xiàn)：

[1]張星婕.雙向左轉(zhuǎn)車道幾何要素設(shè)計(jì)研究[J].福建質(zhì)量管理，2018（22）：275.

[2]Knapp K K，Giese K.GUIDELINES FOR THE CONVERSION OF URBAN FOUR-LANE UNDIVIDED ROADWAYS TO THREE-LANE TWO-WAY LEFT-TURN LANE FACILITIES[J].Bicycles，2001.

[3]García R，Valdés D，F(xiàn)igueroa-Medina A M.Evaluation of the Effectiveness on the Implementation of a Two-Way Left-Turn Lane with Educational Material in Highway PR-107 using a Driving Simulator[J].Transportation Research Record：Journal of the Transportation Research Board，2019（9）：287-296.

[4]Welch T M.The Conversion of Four Lane Undivided Urban Roadways to Three Lane Facilities[J].transportation research circular.

[5]彭永輝，程建川.城市道路四車道改造為三車道的研究[J].中外公路，2008（1）：190-193.

[6]Shao Y，Han X，Wu H，et al.Evaluating Signalization and Channelization Selections at Intersections Based on an Entropy Method[J].Entropy，2019（8）：808.

[7]Shao Y，Han X，Wu H，et al.Evaluating the sustainable traffic flow operational features of an exclusive spur dike U-turn lane design[J].PLOS ONE，2019，14.

[8]侯佳，周廣，杜小川，等.城市主干道接入口左轉(zhuǎn)交通組織仿真研究[C].中國智能交通年會，2008.