第21卷第6期2021年12月
交 通 工 程
Vol.21No.6Dec.2021
DOI:10.ki.jote.2021.06.015
借道左转”交通管控技术研究及应用
翁章斌1，周晨静2，汤宇皇3，朱安康4
(1.北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100032;2.北京建筑大学，北京 100032
3.北京千方科技集团有限公司，北京 100089;
4.杭州海康威视数字技术股份有限公司，杭州 310000)
摘 要：综合设计车道布局㊁车流组织㊁信号控制是充分利用信号交叉口时空资源，提升通行能力的基本手段.为解决城市道路交叉口左转车道排队过长㊁左转车辆二次排队增加车辆延误等问题，我国交通工程实践中出现 借道左转”交通管控技术.为进一步推广该技术，论文从技术原理㊁适用性条件㊁使 用效果仿真分析等方面对该管控模式进行系统性研究.通过北京市城市道路交叉口运行现状以及交通控制现状的调查，结合 借道左转”交通管控技术的适用条件，选取了长椿街-宣武门西大街交叉口作为典型交叉口并制定详细管控方案，应用微观仿真技术对管控方案进行仿真评价，验证新型技术应用的有效性.
关键词：交通工程；交通组织；信号交叉口；通行能力；借道左转中图分类号:U 491
文献标志码:A
文章编号:2096⁃3432(2021)06⁃90⁃07
收稿日期:2021⁃09⁃15.
作者简介：翁章斌(1994 )，男，硕士，研究方向为道路通行能力.E⁃mail:
Study on Traffic Control Technology of Left⁃turn by Using Exit Lanes ”
WENG Zhangbin 1,ZHOU Chenjing 2,TANG Yuhuang 3,ZHU Ankang 4
(1.Beijing Urban Construction Design &Development Group Co.,Ltd.Beijing 100032,China;
2.Beijing University of Civil Engineering and Architecture,Beijing 100032,China;
3.China Transinfo Technology Co.,Ltd,Beijing 100089,China;
4.Hangzhou Hikvision Digital Technology Co.,Ltd.Hangzhou 310000,China)
Abstract :The consideration of lane layout,traffic flow organization and signal control is the basic method to make full use of the time and space resources of the signalized intersection.When there are too many vehicles to turn left in the signalized intersection,some vehicles can’t pass the intersection one time which always lead to traffic delays.In order to solve this problem,Chinese traffic engineering bring out the traffic control method of setting left⁃turn lane using exit lanes on urban road intersection in practice.This paper makes a systematic research on the management and control model from three aspects,such as the technical principle,the applicable conditions,the simulation analysis of the use effect to promote the technology.Through the investigation of the intersection about the operation situation and traffic control situation in Beijing,combined with the applicable conditions of the traffic control method of setting left⁃turn lane using exit lanes on urban road intersection,we choose the Changchun Street⁃Xuanwumen West Street intersection as a typical intersection and make the detailed control scheme.And we apply the microscopic simulation technology to evaluate the validity of this control method.
Key words :traffic engineering;traffic organization;signalized intersection;traffic capacity;setting left⁃
turn lane using exit lanes 最大限度利用信号交叉口时空资源㊁提升信号交叉口通行能力，是信号交叉口交通组织研究
的核心目标.综合车道布局㊁车流组织㊁信号控制是进行交叉口组织模式研究的基本手段.当前常
第6期翁章斌，等: 借道左转”交通管控技术研究及应用见信号交叉口组织模式有两相位直行左转同时放行㊁三相位控制先直行后左转㊁四相位控制先直行后左转等，分别适用不同交通流量条件.为更进一步提升交叉口通行能力，交通工程实践人员提出 借道左转”这一新型组织模式，该模式实现了左转车辆的提前排队，充分利用路口道路资源，可减少延误，提高了路口饱和流量的通行速度.为进一步推广技术应用，团队对其技术原理㊁适用条件㊁效果分析等做出系统性研究.
1摇 借道左转”交通管控技术原理
借道左转”交通管控模式指在交叉口出口车
2条停止线，并在中央隔离带设置1个出口，通过合理的设置标志标线及预信号灯，引导在路口即将左
转的车辆进入出口道设置的双向行驶车道，借用出口车道疏导左转车辆[1⁃3].对应控制组织形式由当前 先直行后左转”转换为 先左转后直行”.该交通组织模式单个入口设施布局示意如图1所示，具体相位分布如图2所示.
与传统组织方式相比，该模式增加了路段信号灯控制左转车流进入双向行驶车道，合理的设置第2条停车线的具体位置是实现该组织模式的关键.如下图3所示，某一进口道的交通流量㊁前后相邻的
图1 借道左转”交通管控示意图
图2 单个入口相位分布示意图
图3 设置第2停车线的主要影响因素
两交叉口间距㊁该进口道公交站的设置情况是影响第1停车线和第2停车线间距的主要因素.
第2停车线的位置设置与进口道交通车流量的大小息息相关.进口道交通车流量与两停车线之间的间距D 的关系可通过图4的非线性曲线描述，即:D =f (Q ).在一定的交通流量范围内,2条停车线的间距与到达进口道的交通流量呈正相关，流量越大,2条停止线的间距就越大，但间距D 的值需保证在一个合理的范围内；如果前后2个交叉口的间距L 小于200m，受到进口道排队长度㊁交叉口间车辆运行效率等因素的影响，不适宜开展 借道左转”的交通管控措施.交叉口上游若设置有公交站，则公交站点距离进口道第1停止线的距离B L 应大于两停止线的间距D .
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年
图4 两停车线间距与交通流量的关系
2条停止线的间距D可称 借道左转”区域长度，间距D的长度由进口道1个周期内各转向所能
允许的最大停车排队长度加上车辆实现安全变道所需的安全距离.
D=q n L
停+L安(1)式中,q为在高峰小时内,1个信号周期相应的信号相位内抵达交叉口的车辆数;n为对应某一相位的
车道数量;L
停
为排队过程中前后辆车之间的安全停
车间距;L
安
为车辆变换车道所需要的纵向距离长度，车辆最小转弯半径R以及车辆变道横向移动距离W是影响该长度的关键因素.
L
安=R2-(R-W)2(2) 2 借道左转”交通管控技术适用条件分析
由 借道左转”交通管控技术原理分析可知该模式对道路条件有一定要求，具体如下:
1)信号交叉口入口道需有足够的空间，上下游交叉口间距宜大于200m.
2)信号交叉口入口车道应大于等于3车道.
3)适用的交叉口需要满足进口车道数和出口车道数相匹配，且进口车道的渠化展宽少.
4)适用于进口左转交通流量相对较大㊁左转排队长度过长的交叉口.
5)适用于原发性拥堵点，且下游交叉口能接收上游交叉口的流量.3 借道左转”交通管控技术应用效果分析3.1 实验交叉口选取
依据适用性条件筛选出北京市长椿街-宣武门西大街路口作为实验交叉口进行研究.
3.1.1 实验交叉口几何条件
宣武门西大街与长椿街交叉口为平面十字交叉口，宣武门西大街呈东西走向，长椿街位于交叉口南侧，交叉口北侧是闹市口大街.该路口4个方向的道路横断面形式均为3块板，道路中央设置隔离护栏.东进口道的渠划设计为3直1直右，出口为4车道，进口导向车道长度为60m；西进口渠划设计为2左4
直1右，出口为4车道，进口导向车道长度为60m；南进口渠划设计为2左2直1右，出口为3车道，进口导向车道长度为60m；北进口渠划设计为1左2直2右，出口为4车道，进口导向车道长度为45m.
宣武门西大街：西进口道上游有1处主路入口，距离进口道290m；东进口道上游有1处辅路入口，距离进口道90m㊁东出口道下游有1处辅路入口，距离出口道345m.
长椿街：北进口道上游有1处主辅路出入口，距离进口道120m㊁南进口道上游有1处路侧出入口，距离进口道38m㊁南出口道下游有1处主辅路出入口，距离出口道200m.
3.1.2 实验交叉口控制条件
宣武门西大街与长椿街交叉口的现状采用信号控制，该信号控制共4个信号相位；根据该交叉口管控条件，东进口道左转车辆禁止通行；根据实地调研，该交叉口的信号控制类型为感应式控制，信号配时方案随着交叉口流量的变化而变化；笔者所在团队对该交叉口的信号控制进行调查，并对其中1次信号周期开展分析，该信号周期时长5’15”，每个信号相位黄灯4”，全红4”，见表1.
表1 路口现状信号配时表
阶段图示
1234黄灯/s4444全红/s4444时间表时间07:00:00 21:00:00
阶段1234 1158s30s65s30s 29
第6期翁章斌，等: 借道左转”交通管控技术研究及应用3.1.3 实验交叉口流量条件
2015年7月对宣武门西大街与长椿街交叉口
进行了为期一周的交通量调查，获取了早高峰
(07:00 09:00)㊁晚高峰(17:00 20:00)该交叉口
交通流量数据，参考CJJ37 2012‘城市道路工程设
计规范“中的车辆换算系数，对该路口的交通量进
行折算.该交叉口各进口道的交通流量及排队长度
分别见表3㊁表4.
表2 ‘城市道路工程设计规范“车辆换算系数
车辆类型小客车大型客车大型货车铰接车
换算系数122.53
表3 路口交通量统计表辆
方向早高峰晩高峰
直行23182562
东进口左转00
右转487226
直行19762388
西进口左转479305
右转298296
直行597511
南进口左转611314
右转72148
直行300519
北进口左转154260
右转280384
表4 车辆排队统计辆/周期
方向
早高峰晚高峰
均值
最大
值
最小
值
均值
最大
值
最小
值
东进口直行1161458310813589
西进口直行198225130150183119左转94115687810062直行21339454941
北进口左转182********右转1217215217 3.2 实验交叉口现状运行评价
3.2.1 交通量及通行能力分析
根据以上调查数据分析，宣武门西大街与长椿街交叉口主要交通压力集中在东㊁西进口道上，没有明
显的潮汐现象，无论是早高峰还是晚高峰，交叉口的饱和度均较高；与东西向不同，南㊁北进口道的交通压力较小，且潮汐现象较为明显.
对现状交叉口的理论通行能力进行了计算[4⁃5]，并对服务水平进行了估算:
C s=3600T(C t g-t0t i)+1φ
(3)
图5 西进口道交通流量与车辆排队长度分析
通过分析晚高峰期间该交叉口交通流量与车辆排队长度的数据，总结得出该交叉口主要存在以下问题:
西进口道直行相位存在一定的延误，每1个相位实际通过交叉口的车流量小于理论计算值；若1个周期内进口道的排队长度小于实际和理论绿灯通过的车辆数，则可能存在有效绿灯时间的末尾出现无车通过交叉口的现象.
由于西进口道设置左转待行区，存在部分原本在直行车道的车辆在待转区违规排队，导致左转实际绿灯通过交叉口的车辆数大于理论计算值，并且左转排队的车辆数远远大于实际绿灯通过交叉口的车辆数，说明左转的能力供给不能满足左转的交通需求.
根据交叉口的服务水平评价指标[6]，对该路口的服务水平进行划分，交叉口处于不稳定的交通状态，进口道拥挤严重，车辆存在较大的延误，为四级服务水平.
3.2.2 其他交通设施对该交叉口的影响
根据实地调研，主要路段的出入口㊁公交车站㊁人行横道㊁相邻交叉口等对该交叉口基本无影响. 3.3 基于 借道左转”交通管控技术的实验交叉口
管控方案设计
通过实地调研分析，宣武门西大街与长椿街交叉口在高峰期间西进口道需要左转的车辆数较多，现有交通设施及信号控制不能提供足够的左转通行能力，导致西进口道左转的车辆在路口处排队，短时间内难以消散，造成车辆延误较大，交通拥堵.
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团队针对该交叉口现存的交通问题，对西进口道采用 借道左转”的控制措施，具体设计方案如下:
根据上述两停止线间距D 的计算公式，输入西进口道交通流量等条件，计算得出宣武门西大街与
长椿街交叉口西进口道两停止线间距D 的最佳长度为120m.西进口道设置4条直行车道,2条左转车道，并 借用”西出口道2车道作为左转车道，设置1条右转车道
.
图6 该交叉口设计方案信号相位
为更好地阐明设计方案的信号控制，将位于该
交叉口第1条停车线的信号灯定义为 通行信号灯”，借用西出口道靠近中央隔离带的2条车道分别定义为①车道和②车道；将位于第2条停车线前的信号灯定义为 诱导信号灯”，并将第2条停车线前的两条车道定义为①′车道和②′车道.
该交叉口的信号控制仍然采用四相位，与现状的信号控制基本无异，具体相位放行方式如下:
第1相位:
通行信号灯相位1：西进口道全绿；诱导信号灯相位1：绿灯直行，待行车辆进入
2条左转车道，通过交叉口.
第2相位:
通行信号灯相位2：左转信号灯变红，东西向直
行信号灯变绿.
诱导信号灯相位2：绿灯直行，待行车辆直行进入2条左转车道，等待左转.
第3相位:
通行信号灯相位3：南北左转绿灯;
诱导信号灯相位3：红灯，车辆位于第2停止线前等待;
第4相位:
通行信号灯相位4：南北直行绿灯；诱导信号灯相位4：绿灯，等待的车辆分别进入①和②车道.
团队根据经典Webster 配时法[7]，计算该信号
控制不同相位绿灯时长，该交叉口设计方案的信号周期时长为5′15″，各信号相位时长见表5:
表5摇该交叉口设计信号配时表
阶段1
2
3
4
通行信号灯
配时30s
158s
65s
30s
诱导信号灯
配时24s
24s
方案启用时间
7:00 9:00㊁17:00 19:00
4
9
