synchro在城市平面交叉口改造中的运用

synchro在城市平面交叉口改造中的运用

摘要：为探讨城市交叉口改造的一般思路，通过对重庆市万州区某平面交叉口道路条件和交通运行现状的调查，以调查数据为基础进行Ｓｙｎｃｈｒｏ仿真分析，计算了交叉口延误、服务水平等交叉口运行状态评价指标，指出了交叉口存在的一系列问题；针对存在的问题，通过重新施划进口道、改造交通标志标线及优化信号配时等措施提出了交叉口改造方案，并利用Ｓｙｎｃｈｒｏ对改造方案进行了仿真评价，仿真结果表明改造方案能有效提升该交叉口的服务水平。平面交叉口是城市路网的重要组成部分，也是道路交通的“瓶颈”。在城市建设初期，交通量较小，平面交叉口的设置较为简单。随着机动车数量的增长，许多交叉口成为了城市交通的“堵点”，由此造成的交通拥堵会波及到上游路段，甚至会造成整个路网瘫痪，严重影响城市路网运行效率。究其原因，主要有早期交叉口渠化混乱、信号配时不合理以及后期交通管理措施不到位等。早在２０世纪５０年代，美国就开始了交叉口的调查研究，出版了《道路通行能力手册》，并不断进行更新。德国关于信号交叉口的研究成果较为突出，许多研究成果直接被美国《道路通行能力手册》引用。中国在该方面的研究主要集中于对交叉口的评价，如钱寒风等开发了基于ＧＩＳ的上海中心城区平面交叉口评价系统软件；任福田等在《交通工程学》中综合众多交通参数提出了信号交叉口服务水平的分级标准等。该文以重庆市万州区王牌路与北滨大道交叉口为例，利用Ｓｙｎｃｈｒｏ信号配时优化软件，综合运用交通渠化改善、信号配时优化等方法对其进行改造，探讨城市道路交叉口改造的基本思路。

１交叉口现状

重庆市万州区王牌路与北滨大道交叉口位于万州区牌楼街道，为Ｙ 字形信号控制交叉口，其相交道路王牌路为城市次干道，北滨大道为城市主干道。王牌路北起重庆市三峡中心医院，南至沙龙路二段万安加油站，是万州城区内部交通次干道，主要承担沿街两侧居民、企事业单位员工的日常通勤出行需求。北滨大道北起万州大桥，与３１８国道相接，南接金陵路，纵贯万州城区，是万州主城区南北向主要通道。该交叉口主要承担城市内部与城市主干道之间的交通转换功能，是牌楼街道片区居民去往城区其他组团

的交通节点。因此，该交叉口的流向以王牌路直行进入北滨大道为主，同时，为保证北滨大道城市主干道功能，尽量保持其交通流的连续性。现状交叉口范围内的道路条件：王牌路为双向四车道，进口道断面宽度约１３．５ｍ，无中央分隔带；滨大道一段为双向四车道，进口道断面约１４ｍ，无中央分隔带，但道路两侧有较大面积绿化带；北滨大道二段为双向四车道，进口道进行了拓宽，断面约３０ｍ。交叉口上下游５０ｍ 范围内无公交车站，由于城市整体地形条件制约，交叉口无非机动车干扰。王牌路进口道划分为１条直行、１条右转；北滨大道一段进口道划分为１条直行、１条左转；北滨大道二段进口道划分为２条左转、２条直行（见图１）

图１ 改造前重庆市万州区王牌路与北滨大道

通流向的冲突，根据行人过街需求量及过街人行横道的长度等，综合考虑信号配时情况。现状交叉口信号配时为：交叉口信号周期为１１０ｓ，北滨大道一段进口左转和王牌路进口右转有效绿灯时间为２２ｓ，北滨大道一段进口直行和北滨大道二段进口左转有效绿灯时间为４６ｓ，北滨大道二段进口直行和王牌路进口直行有效绿灯时间为

３３ｓ（见图２）

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２现状仿真结果与分析

Ｓｙｎｃｈｒｏ是城市路网信号配时分析与优化仿真软件，与《道路通行能力手册》（ＨＣＭ２０００）完全兼容，具备通行能力分析仿真、协调控制仿真、自适应信号控制仿真等功能，其简单易懂，具有很高的工程实用价值。根据ＨＣＭ２０００的延误计算模型，周期越短，损失时间越少，相应的配时方案一般来说也较合理。Ｓｙｎｃｈｒｏ的信号配时优化原理就是在可接受的最短周期内优化相位和相序以达到最优配时效果。在延误计算方面，除ＨＣＭ２０００中提供的Ｗｅｂｓｔｅｒ延误

计算模型外，Ｓｙｎｃｈｒｏ还给出了一种考虑每车延误的百分比延误计算方法（ＰＤＭ），这种法更适用于相邻路口协同控制、交通量接近饱和及过饱和的交叉口控制。运用Ｓｙｎｃｈｒｏ仿真软件对该路口的信号配时进行仿真，结果见表２。

根据仿真结果及信号交叉口服务水平评价标准，该交叉口整体服务水平为Ｆ。同时由表２可知：

与其他进口道相比，北滨大道一段直行进口道和王牌路直行进口道的Ｖ／Ｃ 比、延误和排队长度均较大，是限制该交叉口通行能力的主要因素。虽然该交叉口采取了一些交通管理和控制措施，但Ｆ级的服务水平说明其仍然存在一些问题。根据实地调查，主要原因如下：

（１）进口道数量不足，划分不合理。北滨大道一段早高峰直行交通量１ ２３８辆，但只有１条直行车道，Ｖ／Ｃ 比高达１．５，虽然有效绿灯时间长达４６ｓ，但仍然不能满足交通需求，服务水平为Ｆ。

王牌路进口道早高峰直行交通量７４２辆，只有１条直行车道，有效绿灯时间也较短，导致其Ｖ／Ｃ 比很大，服务水平也为Ｆ；而右转车道早高峰交通量只有９８辆，却设置了１条右转专用道，这在一定程度上浪费了道路资源。

（２）交叉口面积过大，造成较大的绿灯损失时间。北滨大道一段直行车道进口道停车线距离出口道较远，车辆通过交叉口的时间较长，也容易发生车辆抢道现象，存在一定的安全问题。同时，大面积的交叉口意味着清空交叉口交通参与者的时间较长，会产生较大的绿灯损失时间。

（３）交织区标线施划不合理。这容易引起车辆抢道，造成交叉口交通混乱，加剧交叉口的拥堵，引发交通安全问题。

（４）人行过街设施设置不合理。根据规范，当人行横道长度大于３０ｍ 时，应在分隔带或道路中心线附近的人行横道处设置行人二次过街安全岛。北滨大道二段进口道断面约３０ｍ，但无行人二次过街安全岛，行人一次过街困难，造成行人和机动车抢

道现象严重，不仅干扰机动车的正常通行，同时存在很大的安全隐患。

（５）信号配时不合理。为了保证北滨大道二段进口道行人的通过，相位１的绿灯时间设置为２２ｓ，但王牌路右转交通量和北滨大道一段左转交通量都很小，浪费绿灯时间；而北滨大道一段直行和北滨大道二段左转交通量都很大，容易造成这两处进口道的拥堵，从而影响交叉口的整体服务水平。 ３交叉口改造措施与改造效果仿真分析本着“安全、经济、以人为本”的原则，在充分了

解交叉口道路和交通条件的基础上进行改造设计。城市道路交叉口改造设计的基本思路是从时间和空间上消除交通参与者之间的冲突，改造手段一般分为两个方面：一是在工程上进行改造，从空间上消除交通参与者之间的冲突；二是从信号配时上进行改造，从时间上消除交通参与者之间的冲突。针对该交叉口存在的问题，分别从这两方面入手进行改造。

３．１交叉口改造措施

（１）重新划分进口道。由于王牌路直行交通量过大，１__________条直行车道不能满足交通需求，而右转车道交通量极小，不适宜设置右转专用道，宜将王牌路进口道的右转专用道设置为直右车道。

（２）拓宽北滨大道一段进口道。北滨大道一段早高峰直行交通量为１ ２３８辆，仅有１条直行车道，

远不能满足交叉口通行需求；而道路两侧也有大面积的绿化带，绿化效果不是很好，有拓宽进口道的条件。宜拓宽该进口道，增加１条直行车道。

（３）在北滨大道一段进口道处设置直行待行区。由于北滨大道一段进口道停车线离出口道较远，车辆通过交叉口时间较长，同时产生较大的绿灯损失时间。为了缩短这一距离，节约绿灯时间，宜在不影响王牌路直行车辆通过的情况下设置北滨大道一段直行待行区。

（４）细化交织区标线。该交叉口面积较大，形状不规则，但交织区仅一个标线导流岛，驾驶员视觉效果不佳，交织区内车辆易发生抢道行为，造成交叉口交通混乱。因此，应细化交织区的标线，尽量细划转向车道，防止机动车在交织区的抢道行为。

（５）在北滨大道二段进口道设置行人二次过街安全岛。行人二次过街安全岛的设置不仅能提高行人过街的安全性，也能减小相位１的绿灯时间，增加相位２或相位３的绿灯时间，优化整个交叉口的信号配时。改造后的交叉口见图３。北滨大道二段北滨大道一段王牌路

图３改造后重庆市万州区王牌路与北滨大道

交叉口渠化形式

图３改造后重庆市万州区王牌路与北滨大道

（６）优化信号配时，尽可能减小信号周期长度。在北滨大道二段进口道设置行人二次过街安全岛的情况下，可减少相位１的绿灯时间并分配给相位２和相位３，从整体上提高交叉口的服务水平。优化后交叉口信号周期减为９０ｓ，北滨大道一段进口左转有效绿灯时间为１２ｓ，北滨大道一段进口直行和北滨大道二段进口左转有效绿灯时间为３６ｓ，北滨大道二段进口直行、王牌路进口直行及右转有效绿灯时间为３３ｓ。优化后的相位见图４。