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摘 要：随着经济的快速发展，城市交通的供需矛盾也日益突出。目前应用最为广泛的分析交通状况的方法是美国的饱和流率模型和道路网供给分析模型。根据《城市道路设计规范》发展道路通行能力计算和服务水平分析模型，对城市交通建设优化进行分析。以郑州市主干道的交通状况为例，对该模型进行初步的验证，提出在交叉口设置人行天桥的条件。实际情况与分析结果基本一致：在周边服务设施较多的交叉口，设置人行天桥能够明显改善城市主干道交叉口的交通状况，大幅度提高城市道路的服务水平。
关键词：交通运输 人行天桥 交通流 通行能力 服务水平
中图分类号：TU921 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-230-02
1 引言
随着经济的快速发展，各大城市交通拥堵的现象日益严重，城市交通的供需矛盾也日益突出。例如北京，从上世纪90年代初就开始出现交通堵塞，直到现在呈现日益严重的趋势，目前城市交通已经成为最重要的问题。
由于我国城市道路中交通流变化较为复杂，交通量有可能在短时间内剧增或骤减，特别是在交通流接近或达到通行能力以上时，交通流显示出极大地不稳定
性和非连续性。行人在城市交通中扮演者重要的角色，行人交通有着流量大、速度缓慢和管理困难等特点，是城市交通管理的难题。
国内对道路交通的研究很多是基于国外的道路状况，应用最为广泛的是饱和流率模型和道路网供给分析模型。该模型来自于美国少行人和多行车的路况，不适合我国多行人和多行车的情况。
本文根据《城市道路设计规范》，发展了道路通行能力计算和服务水平分析模型，并对城市交通建设优化进行了分析。接着以郑州市主干道的交通状况为例，对该模型进行了初步的验证，提出了在交叉口设置人行天桥的条件。结果表明：实际情况与分析结果基本一致。
2 道路通行能力计算模型
通行能力是指在一定的条件下，单位时间内，任何车辆能合理地期望通过道路某一断面或均匀路段所能达到的最大小时流率。
如果用i表示直行车道的数量， 、 分别表示左、右转车占本面进口道车辆的比例，则：
（1）进口设有专用左转与专用右转车道时，通行能力系数K为：
（2）进口道设有专用左车道而未设有专用右转车道时，通行能力系数K为：
（3）进口道未设有专用左车道但设有专用右转车道时，通行能力系数K为：
3 服务水平分析模型
服务水平是指道路使用者根据交通状态，从行车速度、舒适、方便、经济和安全等方面所能得到的服务程度。
假定车辆是随机到达的，可用下式计算每个车道组的平均停车延误：
当Xi值为0.0～1.0时，进口道i的设计通行能力能够满足实际交通需要。当Xi值超过1.2时，意味着道路就有严重拥堵现象。一般来说，当Xi>1时，就认为道路通行能力为过饱和，此时，若有可能，应对交叉口或信号配时进行改进；若整个交叉口的最大饱和度XC小于1.0，但个别车道组的饱和度Xi却大于1.0，或者是不同相位中关键车道组的饱和度差别较大，这些情况通常都是由于信号配时不合理导致的，可以调整各相位的绿灯时间，使各车道组的饱和度相对平衡。
信号交叉口的服务水平用延误来衡量。延误是反映驾驶员不舒适、受阻、油耗和行驶时间损失的指标。服务水平标准用15min分析期间内每辆车的平均停车延误来表示。
在我国，由于行人在城市交通流中对通行能力具有较大的影响。在实际操作中，单一地通过调节信号配时调整通行饱和度，很难达到预期效果。为了达到预期效果，就需要对行人过马路进行分流。目前，我国的通用方法是建地下通道或者建地上天桥。因此，我们可以认为，如果XC>1.0，在交通路口就需要建天桥或地下通道。如果分流了行人的影响后，XC仍然>1.0，这时就需要采取其它措施，例如扩建道路、限行等。
4 理论模型对实验数据的计算结果
4.1 数据采样
为了验证以上模型，我们选择人口流动量最大的城市郑州，花园路与农业路交叉口来作为研究对象做交通调查，设置四个固定采样点，现场采集数据。花园路与农业路口车流量很大；一切车辆禁止左转。实测如表1所示。
4.2 计算结果
将采样数据导入通行能力计算模型中得到：北进口车道直行X = =0.8602 ，直右X = 0.6648，该进口道的饱和度为0.83095，服务水平等级为D，说明北进口车道可满足高峰期需求，可以不进行优化；南进口车道：直行X=1.016，直右X=1.173，该进口道的饱和度为1.0482，服务水平等级为F，由于南进口车道需求较大，车道处于过饱和状态，需要进行相应的优化；东进口车道：直行X=0.09，直右X=1.048，该进口道的饱和度为0.9525，服务水平等级为E，直行车道将达到饱和状态，直右车道达到过饱和状态，也应该进行相应的优化；西进口车道：直行X=，0.862直右X=0.9899，该进口道的饱和度为0.9037，服务水平等级达到E，车道相对紧张。整个交叉口的饱和度XC =0.9449。此时的XC接近1.0，由于本交叉口周边服务设施很多，行人对交叉口交通影响过大，我们需要建设天桥或地下通道。
5 设置人行天桥对交通进行优化分析讨论
交叉口的信号灯的设置对交叉口的通行能力有着很大的影响，缩短信号灯的周期时间可以提高交叉口的通行能力。通过设置人行天桥，可以缩短交叉口的信号周期T0=（L为周期损失时间，Y为整个交叉口的交通流量比率），代入数据得T0=119s，即可将信号周期由原来的140s降低到120s。
由最佳绿信比可以得到南北路口的绿灯时间为70s，红灯时间为50s；东西路口的红灯时间为70s，绿灯时间为50s。如果设置人行天桥，该路口的通行能力可以提升为：北进口车道的通行能力为直行X=0.737，直右X=0.57，该进口道的饱和度为0.7120，服务水平等级为C；南进口车道的通行能力为：直行X=0.875，直右X=1.004，该进口道的饱和度为0.9015，服务水平等级为C；东进口车道的通行能力直行X=0.779，直右X=0.898，该进口道的饱和度为0.8162，服务水平等级为D；西进口车道的通行能力直行X=0.739，直右X=0.848，该进口道的饱和度为0.7746，服务水平等级为D。整个交叉口的饱和度XC =0.7408。
在主干道交叉口设置了人行天桥后，道路的通行能力增加，且交叉口服务水平等级上升。但是设置人行天桥并不是唯一的措施，在一些相对复杂的路段，要根据实际情况来进行优化。
6 结语
本文综合了道路通行能力计算模型及服务水平分析模型对交叉口的交通状况进行了优化，并以交叉口为研究对象进行分析，说明了在服务设施和娱乐场所较多的交叉路口，当交通状况超过阈值时，设置人行天桥是减小交通压力和提高道路服务水平的一种有效措施。
参考文献：
[1] 马骏来.城市道路交通设施空间资源优化研究[D].东南大学，2006.
[2] 柳荫.城市多车道通行能力研究[D].东南大学，2007.
[3] 郑安文，朱晓宏，邵正宇，等.城市道路供给能力研究[J].应用基础与工程科学学报，2002，10（4）：429-435.
关键词：交通运输 人行天桥 交通流 通行能力 服务水平
中图分类号：TU921 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-230-02
1 引言
随着经济的快速发展，各大城市交通拥堵的现象日益严重，城市交通的供需矛盾也日益突出。例如北京，从上世纪90年代初就开始出现交通堵塞，直到现在呈现日益严重的趋势，目前城市交通已经成为最重要的问题。
由于我国城市道路中交通流变化较为复杂，交通量有可能在短时间内剧增或骤减，特别是在交通流接近或达到通行能力以上时，交通流显示出极大地不稳定
性和非连续性。行人在城市交通中扮演者重要的角色，行人交通有着流量大、速度缓慢和管理困难等特点，是城市交通管理的难题。
国内对道路交通的研究很多是基于国外的道路状况，应用最为广泛的是饱和流率模型和道路网供给分析模型。该模型来自于美国少行人和多行车的路况，不适合我国多行人和多行车的情况。
本文根据《城市道路设计规范》，发展了道路通行能力计算和服务水平分析模型，并对城市交通建设优化进行了分析。接着以郑州市主干道的交通状况为例，对该模型进行了初步的验证，提出了在交叉口设置人行天桥的条件。结果表明：实际情况与分析结果基本一致。
2 道路通行能力计算模型
通行能力是指在一定的条件下，单位时间内，任何车辆能合理地期望通过道路某一断面或均匀路段所能达到的最大小时流率。
如果用i表示直行车道的数量， 、 分别表示左、右转车占本面进口道车辆的比例，则：
（1）进口设有专用左转与专用右转车道时，通行能力系数K为：
（2）进口道设有专用左车道而未设有专用右转车道时，通行能力系数K为：
（3）进口道未设有专用左车道但设有专用右转车道时，通行能力系数K为：
3 服务水平分析模型
服务水平是指道路使用者根据交通状态，从行车速度、舒适、方便、经济和安全等方面所能得到的服务程度。
假定车辆是随机到达的，可用下式计算每个车道组的平均停车延误：
当Xi值为0.0～1.0时，进口道i的设计通行能力能够满足实际交通需要。当Xi值超过1.2时，意味着道路就有严重拥堵现象。一般来说，当Xi>1时，就认为道路通行能力为过饱和，此时，若有可能，应对交叉口或信号配时进行改进；若整个交叉口的最大饱和度XC小于1.0，但个别车道组的饱和度Xi却大于1.0，或者是不同相位中关键车道组的饱和度差别较大，这些情况通常都是由于信号配时不合理导致的，可以调整各相位的绿灯时间，使各车道组的饱和度相对平衡。
信号交叉口的服务水平用延误来衡量。延误是反映驾驶员不舒适、受阻、油耗和行驶时间损失的指标。服务水平标准用15min分析期间内每辆车的平均停车延误来表示。
在我国，由于行人在城市交通流中对通行能力具有较大的影响。在实际操作中，单一地通过调节信号配时调整通行饱和度，很难达到预期效果。为了达到预期效果，就需要对行人过马路进行分流。目前，我国的通用方法是建地下通道或者建地上天桥。因此，我们可以认为，如果XC>1.0，在交通路口就需要建天桥或地下通道。如果分流了行人的影响后，XC仍然>1.0，这时就需要采取其它措施，例如扩建道路、限行等。
4 理论模型对实验数据的计算结果
4.1 数据采样
为了验证以上模型，我们选择人口流动量最大的城市郑州，花园路与农业路交叉口来作为研究对象做交通调查，设置四个固定采样点，现场采集数据。花园路与农业路口车流量很大；一切车辆禁止左转。实测如表1所示。
4.2 计算结果
将采样数据导入通行能力计算模型中得到：北进口车道直行X = =0.8602 ，直右X = 0.6648，该进口道的饱和度为0.83095，服务水平等级为D，说明北进口车道可满足高峰期需求，可以不进行优化；南进口车道：直行X=1.016，直右X=1.173，该进口道的饱和度为1.0482，服务水平等级为F，由于南进口车道需求较大，车道处于过饱和状态，需要进行相应的优化；东进口车道：直行X=0.09，直右X=1.048，该进口道的饱和度为0.9525，服务水平等级为E，直行车道将达到饱和状态，直右车道达到过饱和状态，也应该进行相应的优化；西进口车道：直行X=，0.862直右X=0.9899，该进口道的饱和度为0.9037，服务水平等级达到E，车道相对紧张。整个交叉口的饱和度XC =0.9449。此时的XC接近1.0，由于本交叉口周边服务设施很多，行人对交叉口交通影响过大，我们需要建设天桥或地下通道。
5 设置人行天桥对交通进行优化分析讨论
交叉口的信号灯的设置对交叉口的通行能力有着很大的影响，缩短信号灯的周期时间可以提高交叉口的通行能力。通过设置人行天桥，可以缩短交叉口的信号周期T0=（L为周期损失时间，Y为整个交叉口的交通流量比率），代入数据得T0=119s，即可将信号周期由原来的140s降低到120s。
由最佳绿信比可以得到南北路口的绿灯时间为70s，红灯时间为50s；东西路口的红灯时间为70s，绿灯时间为50s。如果设置人行天桥，该路口的通行能力可以提升为：北进口车道的通行能力为直行X=0.737，直右X=0.57，该进口道的饱和度为0.7120，服务水平等级为C；南进口车道的通行能力为：直行X=0.875，直右X=1.004，该进口道的饱和度为0.9015，服务水平等级为C；东进口车道的通行能力直行X=0.779，直右X=0.898，该进口道的饱和度为0.8162，服务水平等级为D；西进口车道的通行能力直行X=0.739，直右X=0.848，该进口道的饱和度为0.7746，服务水平等级为D。整个交叉口的饱和度XC =0.7408。
在主干道交叉口设置了人行天桥后，道路的通行能力增加，且交叉口服务水平等级上升。但是设置人行天桥并不是唯一的措施，在一些相对复杂的路段，要根据实际情况来进行优化。
6 结语
本文综合了道路通行能力计算模型及服务水平分析模型对交叉口的交通状况进行了优化，并以交叉口为研究对象进行分析，说明了在服务设施和娱乐场所较多的交叉路口，当交通状况超过阈值时，设置人行天桥是减小交通压力和提高道路服务水平的一种有效措施。
参考文献：
[1] 马骏来.城市道路交通设施空间资源优化研究[D].东南大学，2006.
[2] 柳荫.城市多车道通行能力研究[D].东南大学，2007.
[3] 郑安文，朱晓宏，邵正宇，等.城市道路供给能力研究[J].应用基础与工程科学学报，2002，10（4）：429-435.