路段与进口道不匹配交叉口拥堵成因研究

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　　摘要：城市道路交通瓶颈路段拥堵的主要原因集中在信号控制和事故方面，而常规交叉口不存在上述原因却仍然存在拥堵的现象，因此提出交叉口路段与进口道车道数不匹配是造成交叉口及路段产生瓶颈及拥堵的重要原因，本文将从常规交叉口路段与进口道不匹配区域车辆换道和总体车流特性方面对拥堵成因进行研究与分析，并提出相应改善措施以供参考。
　　关键词：瓶颈；拥堵；常规交叉口；车道数不匹配
　　1 引言
　　在没有车道减少、无事故施工、无进出匝道、信号配时满足需求以及无公交站点影响的常规交叉口依然常常产生瓶颈导致拥堵，造成较长的排队。国内外对于信号配时相对较优的常规交叉口拥堵问题较少涉及，经观察路段与进口道不匹配的常规交叉口在高峰时期极易发生车辆拥堵现象。因此本文提出交叉口路段与进口道车道数不匹配是造成交叉口及路段产生瓶颈及拥堵的重要原因，路段与进口道车道数不匹配使得部分驾驶员在较短的距离进行自由或强制变道，从而形成大量车流波动，造成冲突形成瓶颈，导致拥堵。
　　本文将从常规交叉口路段与进口道的车辆换道和车流特性方面对拥堵成因进行研究与分析，并提出相应改善措施以供参考。
　　2 常规交叉口拥堵分析
　　本文涉及的常规交叉口路段与进口道不匹配形式简化为两种：路段与进口道等宽而车道数增加与进口道拓宽新车道。
　　导向车道车流受信号灯控制，流量大、密度高，变道车队导致后方车辆减速停车让行，因此假定变道车队与后方车流存在一条停车线，后方车流到达此位置时需要等待变道车队完成变道后才能继续通行，此时会形成三类波，即产生前进波、禁止波和后退波。
　　因此需要研究变道车队、直行导向车道车流、左转或掉头导向车道车流、后方到达车流的位置关系，判断空驶区、停驶区位置，根据流量Q与密度K，计算车流之间产生的交通波W，根据W的正负关系来判断其属于哪一类波，进而分析车流行驶状况。
　　（1）路段与进口道等宽，只增加车道数，根据换道情况可以分两类情况进行讨论：
　　①左侧车流向右侧变道
　　当变道车队完成变道进入右侧车道后，排队开始消散，后方到达车流则分成两个方向行驶进入各自所需车道，此阶段依然存在三类波。
　　当导向车道内车流受信号灯控制缓行或停止时，变道车队的变道行为对路段车流造成极大的波动，严重制约了路段通行能力与服务水平。变道车队的汇入时间、路段排队消散时间、车流停止与启动时间造成严重的延误现象，导致瓶颈的产生。
　　②右侧车流向左侧变道
　　车流状态定义与左侧向右侧变道的情况相同，而不同车道的车流长度在一定程度上有变化，但同样形成三类波。变道车队完成变道进入右侧车道后，排队消散，后方到达车流则分成两个方向行驶进入各自所需车道，此阶段依然形成三类波以及一个新的后退波。
　　同样，变道车队造成的交通流波动导致瓶颈产生。
　　（2）道路向进口道拓宽，拓展新车道，根据换道情况也分两类情况进行讨论：
　　①左转车辆从右侧向左侧变道
　　隨左转变道车队完成变道进入右侧车道后，排队消散，后方到达车流则分成多个车道行驶。与之前相同，形成三类波。
　　当左侧导向车道内车流受信号灯控制缓行或停止时，左转变道车队的变道行为对路段车流造成极大的波动，严重制约了路段通行能力与服务水平。瓶颈的产生同时制约了后方车辆选择右侧导向车道，造成道路资源浪费。
　　②左侧直行车辆向右侧变道
　　车流状态定义与之前情况相同，右侧导向车道内车流长度不定，但路段内右侧车流因变道车队受阻，且根据实际情况判定变道车队仅进行一次变道，此时同样形成三类波。
　　变道车队完成变道行为进入右侧车道后，排队开始，变道车队的后方到达车流（即路段内左侧车流）则分成左转与直行的两个车流，左转车流直接行驶进入左转导向车道，直行车流则仍需停车等待变道。此阶段形成的波依然是三类。
　　当左侧导向车道车流受信号灯控制缓行或停止时，左转变道车队的变道行为对路段车流造成极大的波动，严重制约了路段通行能力与服务水平。变道车队造成的交通流波动导致瓶颈的产生，且后方直行或右转车流的变道行为仍然阻碍后续左转车辆通行，造成左转导向车道利用率和服务水平低下。
　　3 改善方案及措施
　　瓶颈关键部分是在准备进入导向车道的路段区域，改善方案及措施的主要内容是使变道点远离导向车道提高进口道通行能力以及在一定程度上减少驾驶员在较短的距离的变道行为减少车流波动和延误。
　　（1）针对路段与进口道等宽车道数增加的情况，可延长部分导向车道，或部分路段仅限向某一侧变更车道，禁止向另一侧变更。
　　（2）针对道路向进口道拓宽新车道的情况，则较难延长导向车道，只考虑部分路段仅限向某一侧变更车道，禁止向另一侧变更。
　　4 结论
　　本文从多种情况证明了路段与进口道车道数不匹配使得部分驾驶员在较短的距离进行自由或强制变道，从而形成大量车流波动，造成冲突产生形成瓶颈，由此产生拥堵。根据分析找出造成瓶颈及拥堵现象的关键部分是准备进入导向车道的路段区域提出了改善方法——延长部分导向车道和对部分路段限制变更车道。
　　通过 Vissim 软件对两种改善方案进行了仿真对比，结果得到改善后的延误时间和停车时间比原状均有减少，说明两种改善措施在一定程度上能够减少车流波动和延误。道路情况多变以及驾驶员心理的不确定性会使得车辆换道行为和车流特性更加复杂，在未来的研究中需要考虑更多的情况。
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