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摘 要：交叉口处由于左转车流需要跨越多个车道运行，是影响通行效率的主要因素。由于车辆在交叉口处因频繁减速停车再起步等动作，引起车辆排队，长时间将形成交通拥堵，造成能源的浪费与环境的污染。因此，如何管理交叉口处来自各个方向车流之间的关系，是提升城市平面信号交叉口服务水平的主要研究内容，通过对左转交通流的特性进与待行区进行研究，结合VISSIM仿真软件实例分析得出，设置左转待行区能够有效降低平均延误、提升左转车通行能力。
关键词：信号交叉口;左转待行区;通行能力;交通仿真
0 引言
随着经济发展，越来越多的人们选择购买汽车作为私人交通工具，这也使得私家车数量有了很大提升。造成城市拥堵的原因有很多，如交通事故、道路施工、恶劣天气、大型活动等等、交通基础设施存在缺陷等。建设合理的城市道路网、努力提高城市公共交通发展水平、控制城市小汽车数量、减少交通事故、处理好不同交通设施之间的矛盾关系以及交叉口信号相位问题等等，是目前亟待解决的问题。
1 研究综述
交通流理论是道路通行能力研究的主要来源。国外对此研究比较深入，在仿真模型方面，HCM模型的准确度在世界范围内较高，因此国外在计算道路通行能力的方法上还是重点于参考HCM模型[1]。中国的道路条件混杂，道路类型多，国内交通方向的学者通过学习国外相关知识，结合本国实际情况，主要提出了以下几种算法：停车线法[2]，研究直行车道设计通行能力来推导其他不同种类车道的设计通行能力。通过从每一条车道到每一个进口道的方式计算，交叉口周期时长小于等于180 s是计算交叉口处设计通行能力的前提条件;冲突点法[3]，计算通行能力的基本点在交叉口内部的冲突点。其主要用于两相位的信号交叉口。
2 交通流特性研究
2.1 平面交叉口左转车流分析
平面交叉口中左转车流可分为以下三种情况：①设有左转专用车道，设有左转专用相位;②设有左转专用车道，不设左转专用相位;③不设左转专用车道，不设左转专用相位。左转车流的运行方式，根据交叉口有无左转专用相位，又可分为保护型和许可型。
信号交叉口的左转车流，由于行驶方向与其他方向的车辆不同，车流路径会产生交叉，使得车辆之间产生几种性质不同的交叉点：在交叉口处左转车流与直行车流分开，形成分流点;左转车流与对向直行车流路径交叉，产生冲突点;左转车流通过交叉口后，与纵向直行车流汇合，形成合流点。
2.2 左转待行区交通流分析
左转待行区实际上将左转车道进行了延长[4]。待行区设置在左转车道的正前方以方便左转车辆驶入，特殊情况下会根据交叉口的平面布局实际情况选择矩形或弧形待行区。但设置左转待行区的前提是需要有左转相位。当同向直行相位亮起绿灯时，左转车辆可驶入待行区等待;当下一相位左转绿灯启亮时，车辆即可驶出。左转信号灯绿灯结束时，左转车辆需停至停车线前，等待下一周期同向直行相位绿灯开启再驶入。此行为与无左转待行区时的左转车流运行没有多少区别，只是所有的待转车辆多进行了一次起步和停车动作。
3 交叉口VISSIM仿真实验
3.1 建立仿真平台
（1）建立路网，根据底图中交叉口几何要素，在仿真软件中画出交叉口。
（2）车流量加载与交通流参数调整。加载车流量，车流量由交叉口实际采集数据得到。为了保证仿真精度，根据在交叉口现场调查的车速分布数据、行人过街步速等，对VISSIM软件中原有的车速分布进行调整。
（3）路径决策与冲突区设置。由于该交叉口渠化的原因，需要利用鼠标拖动，调整渠化路段中的路径决策，保证仿真效果的真实程度。在四相位方案下不存在冲突区，但要在合流点处设置让行规则，避免两股车流在合流处相互碰撞。
（4）在VISSIM软件中的左转待行区的设置方法。由于VISSIM仿真软件不能直接地模拟车辆利用左转待行区完成左转这一过程，需要对条件的等价转换后才能在仿真软件中产生“左转待行区”。需要将车辆的左转过程分解为两个阶段：车辆在第一阶段时驶入待轉区进行等待、车辆在第二阶段时通过左转待行区，完成左转。在VISSIM仿真软件中，软件本身的逻辑结构只能是车辆根据信号灯的颜色来选择通过或停止，这样也只能完成一个阶段的车辆运行情况。所以采用“虚拟相位”这一方法，来模拟出车辆在有左转待行区的情况下完成左转。其中，将虚拟相位的信号灯就放置在原有左转车道的停车线前，左转相位的信号灯放置在左转待行区停车线前，通过这样的布设方式，就能完成在VISSIM仿真中达到左转待行区的目的了。关于虚拟相位的时间设置，如图2所示。
3.2 有无左转待行区条件下对通行能力的影响分析
根据仿真数据得知，当未设置左转待行区及使用原有信号配时的条件下，10 min内交通量为677 pcu，平均延误时间为33.1 s，平均排队长度为18.4 m;当设置左转待行区、使用新设计的信号配时，10 min内交通量控制不变的条件下交叉口车辆平均延误时间为27.0 s，平均排队长度为13.8 m。对比分析得知，设置左转待行区以及重新设计信号相位配时后，交叉口处平均延误时间减少6.1 s，效率提高18%，排队长度减少4.6 m，效率提高25%。在通行能力方面，当设置左转待行区以及重新设计信号相位配时后，0 min内交通量为816 pcu;两者比较可以得知通行能力提升9.5%。
4 结论
通过对各项数据进行比较，明显发现：当设置了左转待行区后交叉口的交通状况得到了明显的改善，各路口处的排队长度缩短;同时可以很明显的看到，左转待行区对应车道的延误时间减小很多，其交通状况也得到了极大的改善。本次研究左转待行区仅仅是一个开始，如在对实地调查中如果有更加详细的车辆数据，会使研究工作更加细致准确，以及在实际情况下由于设置了左转待行区，左转相位的绿灯时长计算方式应与原公式不同，设计左转相位时间长度理论上比原有的相位时长要短，这些变量的取值问题还需做更深入的研究。
参考文献：
[1]Yang Zhao，Liu Pan，Chen Yuguang，et al.Can Left-turn Waiting Areas Improve the Capacity of Left-turn Lanes at Signalized Intersections[J].Procedia-Social and Behavioral Sciences.2012（43）：192-200.
[2]王波.城市道路交叉口交通组织与信号控制策略研究[D].吉林大学，2005.
[3]罗荣锋.城市道路信号交叉口左转交通流的组织方法研究[D].长安大学.2010.
[4]宗二凯.城市道路信号交叉口左转车道通行能力研究[D].北京工业大学，2012.
关键词：信号交叉口;左转待行区;通行能力;交通仿真
0 引言
随着经济发展，越来越多的人们选择购买汽车作为私人交通工具，这也使得私家车数量有了很大提升。造成城市拥堵的原因有很多，如交通事故、道路施工、恶劣天气、大型活动等等、交通基础设施存在缺陷等。建设合理的城市道路网、努力提高城市公共交通发展水平、控制城市小汽车数量、减少交通事故、处理好不同交通设施之间的矛盾关系以及交叉口信号相位问题等等，是目前亟待解决的问题。
1 研究综述
交通流理论是道路通行能力研究的主要来源。国外对此研究比较深入，在仿真模型方面，HCM模型的准确度在世界范围内较高，因此国外在计算道路通行能力的方法上还是重点于参考HCM模型[1]。中国的道路条件混杂，道路类型多，国内交通方向的学者通过学习国外相关知识，结合本国实际情况，主要提出了以下几种算法：停车线法[2]，研究直行车道设计通行能力来推导其他不同种类车道的设计通行能力。通过从每一条车道到每一个进口道的方式计算，交叉口周期时长小于等于180 s是计算交叉口处设计通行能力的前提条件;冲突点法[3]，计算通行能力的基本点在交叉口内部的冲突点。其主要用于两相位的信号交叉口。
2 交通流特性研究
2.1 平面交叉口左转车流分析
平面交叉口中左转车流可分为以下三种情况：①设有左转专用车道，设有左转专用相位;②设有左转专用车道，不设左转专用相位;③不设左转专用车道，不设左转专用相位。左转车流的运行方式，根据交叉口有无左转专用相位，又可分为保护型和许可型。
信号交叉口的左转车流，由于行驶方向与其他方向的车辆不同，车流路径会产生交叉，使得车辆之间产生几种性质不同的交叉点：在交叉口处左转车流与直行车流分开，形成分流点;左转车流与对向直行车流路径交叉，产生冲突点;左转车流通过交叉口后，与纵向直行车流汇合，形成合流点。
2.2 左转待行区交通流分析
左转待行区实际上将左转车道进行了延长[4]。待行区设置在左转车道的正前方以方便左转车辆驶入，特殊情况下会根据交叉口的平面布局实际情况选择矩形或弧形待行区。但设置左转待行区的前提是需要有左转相位。当同向直行相位亮起绿灯时，左转车辆可驶入待行区等待;当下一相位左转绿灯启亮时，车辆即可驶出。左转信号灯绿灯结束时，左转车辆需停至停车线前，等待下一周期同向直行相位绿灯开启再驶入。此行为与无左转待行区时的左转车流运行没有多少区别，只是所有的待转车辆多进行了一次起步和停车动作。
3 交叉口VISSIM仿真实验
3.1 建立仿真平台
（1）建立路网，根据底图中交叉口几何要素，在仿真软件中画出交叉口。
（2）车流量加载与交通流参数调整。加载车流量，车流量由交叉口实际采集数据得到。为了保证仿真精度，根据在交叉口现场调查的车速分布数据、行人过街步速等，对VISSIM软件中原有的车速分布进行调整。
（3）路径决策与冲突区设置。由于该交叉口渠化的原因，需要利用鼠标拖动，调整渠化路段中的路径决策，保证仿真效果的真实程度。在四相位方案下不存在冲突区，但要在合流点处设置让行规则，避免两股车流在合流处相互碰撞。
（4）在VISSIM软件中的左转待行区的设置方法。由于VISSIM仿真软件不能直接地模拟车辆利用左转待行区完成左转这一过程，需要对条件的等价转换后才能在仿真软件中产生“左转待行区”。需要将车辆的左转过程分解为两个阶段：车辆在第一阶段时驶入待轉区进行等待、车辆在第二阶段时通过左转待行区，完成左转。在VISSIM仿真软件中，软件本身的逻辑结构只能是车辆根据信号灯的颜色来选择通过或停止，这样也只能完成一个阶段的车辆运行情况。所以采用“虚拟相位”这一方法，来模拟出车辆在有左转待行区的情况下完成左转。其中，将虚拟相位的信号灯就放置在原有左转车道的停车线前，左转相位的信号灯放置在左转待行区停车线前，通过这样的布设方式，就能完成在VISSIM仿真中达到左转待行区的目的了。关于虚拟相位的时间设置，如图2所示。
3.2 有无左转待行区条件下对通行能力的影响分析
根据仿真数据得知，当未设置左转待行区及使用原有信号配时的条件下，10 min内交通量为677 pcu，平均延误时间为33.1 s，平均排队长度为18.4 m;当设置左转待行区、使用新设计的信号配时，10 min内交通量控制不变的条件下交叉口车辆平均延误时间为27.0 s，平均排队长度为13.8 m。对比分析得知，设置左转待行区以及重新设计信号相位配时后，交叉口处平均延误时间减少6.1 s，效率提高18%，排队长度减少4.6 m，效率提高25%。在通行能力方面，当设置左转待行区以及重新设计信号相位配时后，0 min内交通量为816 pcu;两者比较可以得知通行能力提升9.5%。
4 结论
通过对各项数据进行比较，明显发现：当设置了左转待行区后交叉口的交通状况得到了明显的改善，各路口处的排队长度缩短;同时可以很明显的看到，左转待行区对应车道的延误时间减小很多，其交通状况也得到了极大的改善。本次研究左转待行区仅仅是一个开始，如在对实地调查中如果有更加详细的车辆数据，会使研究工作更加细致准确，以及在实际情况下由于设置了左转待行区，左转相位的绿灯时长计算方式应与原公式不同，设计左转相位时间长度理论上比原有的相位时长要短，这些变量的取值问题还需做更深入的研究。
参考文献：
[1]Yang Zhao，Liu Pan，Chen Yuguang，et al.Can Left-turn Waiting Areas Improve the Capacity of Left-turn Lanes at Signalized Intersections[J].Procedia-Social and Behavioral Sciences.2012（43）：192-200.
[2]王波.城市道路交叉口交通组织与信号控制策略研究[D].吉林大学，2005.
[3]罗荣锋.城市道路信号交叉口左转交通流的组织方法研究[D].长安大学.2010.
[4]宗二凯.城市道路信号交叉口左转车道通行能力研究[D].北京工业大学，2012.