（交通运输规划与管理专业论文）城市道路信号交叉口公交专用进口道优化设计.pdf

摘要 摘要 在加入w t o 后，城市交通机动车迅猛增长，道路资源不堪交通负荷，政府投入了大量的资金 用于交通基础设施建设，但由于受地少人多国情限制，其增长空间非常有限，导致城市道路年均 增长率远远滞后于车辆的增长，因此许多城市面临着越米越大的交通压力，尤其是中心区的交通 拥堵越发严重。由于公共交通具有投资小、针对客流变化灵活、运量大、排放低的优点，加强公 交系统建设可以减小路网中其他车辆流量，因此发展公交系统成为当前缓解城市交通的热门议 题。在此背景下，论文选择体现公交发展水平的公交专用道为研究对象，主要研究交叉口公交专 用进口道的空间结构布置和信号配时方法。 在空间结构设计方面，论文介绍了常见路段公交专用道的布置形式，包括路边型公交专用道 和路中型公交专用道、分析了它们的特点。其次，阐述了常见交叉口公交专用进口道的空间结构， 在此基础上建立了关于拓展左转车道和拓展右转车道的数学模型。 在交义口信号设计方面，文中提出根据各相位需要采用不同服务水平进行信号配时模型。服 务水平信号配时实现方式如下：首先确定该相位的服务水平，即相应的延误大小，在当量交通量 上乘一个相位服务水平系数，通过韦伯斯特延误公式将其解出，在此基础上确定信号周期长度、 各个相位绿灯时间。为了验证该方法的可行性，论文选取南京市一个设有公交专用道的交叉口进 行服务水平信号配时，最后得出了具体配时参数，因此证明该方法理论上是可行的。此外，论文 选取较前沿的锯齿形信号交叉口作为研究对象，分析了该种形式交叉口的车辆通行和信号相位情 况，建立了该类型交叉口信号配时参数的数学模型。 【关键词】 信号交叉口、公交专用进口道、信号配时、服务水平、延误 摘要 a b s t r a c t w i t hc h i n a sa c c e s s i o nt ot h ew t oi nr e c e n ty e a r , d e v e l o p m e n to fc h i n a sa u t o m o b i l ei n d u s t r y , 龋 w e l la st h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h er a p i dg r o w t ho fu r b a nm o t o rv e h i c l et r a f f i c ，u r b a nr o a dt r a n s p o r t h a sb e c o m ep r o g r e s s i v e l ym o r eu n b e a r a b l el o a d i nt h ef a c eo fg r o w i n gu r b a nt r a f f i cp r o b l e m s ，c h i n a h a si n v e s t e dal o to ff u n d sf o ru r b a ni n f r a s t r u c t u r es u c ha sr o a d b u i l d i n g b u td u et oo u rs m a l lb u t d e n s e l y - p o p u l a t e dn a t i o n a lr e s t r i c t i o n s ，t h eg r o w t hp a t ho ft h es p a c ei sv e r yl i m i t e d ，r e s u l t i n gi na v e r a g e a n n u a lg r o w t hr a t eo fu r b a nr o a d sf a rb e h i n dt h er a t eo fv e h i c l eg r o w t h e s p e c i a l l ym a n yl a r g ec i t i e sa r e f a c i n gi n c r e a s i n gp r e s s u r eo ft r a f f i c ，a n dt r a f f i cj a mb e c o m e sm o r ew o r s e a st h ep u b l i ct r a n s p o r th a s c h a r a c t e rt h a ti tn e e dal i t t l ei n v e s t m e n t ，h a sal a r g eo fc a p a b i l i t ya n dl o w e m i s s i o na d v a n t a g e s ， s t r e n g t h e n i n gt h ep u b l i ct r a n s p o r t a t i o ns y s t e m sc a nr e d u c et h en e t w o r kt oo t h e rv e h i c l e si nt r a f f i c t h e r e f o r e ，t h ed e v e l o p m e n to fp u b l i ct r a n s p o r ts y s t e mt oe a s ec i t yt r a f f i cb e c o m e sah o tt o p i c a g a i n s t t h i sb a c k g r o u n d ，t h ep a p e rs t u d yt h eb u sl a n es t r u c t u r eo ft h ei n t e r s e c t i o no ft h es p a c el a y o u la n ds i g n a l t i m i n gm e t h o d i nt h es p a c es t r u c t u r ed e s i g n ，f i r s to fa l lp a p e r sp r e s e n t e dc o m m o nl a y o u to fb u sl a n e ，i n c l u d i n g o n s t r e e tb u sl a n ea n di n - s t r e e tb u sl a n e ，a n a l y s e st h e i rc h a r a c t e r i s t i c s ，i n t r o d u c et h ec o m m o n i n t e r s e c t i o nb u sl a n el a y o u t ，a n de s t a b l i s ht h em a t h e m a t i c a lm o d e lo fal e f tt u r nl a n ea n de x p a n s i o nl a n e o ft h er i g h tt u r n i nt h ei n t e r s e c t i o ns i g n a ld e s i g n ，t h ep a p e rp r o p o s e st od e s i g np h a s ef o ri n t e r s e c t i o ns i g n a lt i m i n g i na c c o r d a n t ew i t ht h en e e d so fd i f f e r e n ts e r v i c el e v e l s l e v e lo fs e r v i c et oa c h i e v es i g n a lt i m i n g 弱 f o l l o w s ：f i r s tp h a s et od e t e r m i n et h el e v e lo fs e r v i c e ，t h a ti st h ea p p r o p r i a t es i z eo ft h ed e l a y s t h r o u g h t h ee q u i v a l e n tt r a f f i cm u l t i p l y i n gal e v e lo fs e r v i c ep h a s ef a c t o r , t h ef o r m u l aw i l lb ea d o p t e db yt h e w e b s t e rd e l a yas o l u t i o n ，o nt h i sb a s i st od e t e r m i n et h es i g n a lc y c l e s ，t h el e n g t ho fe a c hp h a s eo ft h e g r e e nt i m e i no r d e rt ov e d f yt h ef e a s i b i l i t y , w i t ht h el e v e lo fs e r v i c ef a c t o r ss i g n a lt i m i n g , t h e s i ss e l e c ta b u sl a n ei n t e r s e c t i o no f n a n j i n g ，a n dc o m ew i t has p e c i f i cs i g n a lt i m i n gp a r a m e t e r , s ot h a tt h em e t h o di s t h e o r e t i c a l l yf e a s i b l e 【k e yw o r d s s i g n a li n t e r s e c t i o n ，b u s w a yi n l e tr o a d ，s i g n a lt i m i n g ，l e v e lo fs e r v i c e ，d e l a y s ； 2 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 。 研究生签名：要迩塞杰： 日 期：苎! ! 旦：! ： ( 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文 的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档 的内容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借 阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东 南大学研究生院办理。 研究生签名：至迩耋查。 导师签名凌塑 日 期：2 丛：望：! i 第一章绪论 1 1 立题的背景及意义 第一章绪论 加入w t o 后，汽车工业迅速发展，城市交通机动车迅猛增长，据专家预测，以目前的增长势 头，至u 2 0 1 0 年城市小汽车保有量将达到1 4 0 0 万辆，机动车年平均增长率达1 5 以上，个别城市高 达3 0 。面对日益突出的城市交通问题，政府投入了人量的资金片j 于城市道路基础设施建设，但 由于受地少人多国情限制，道路资源远远不能满足：乍辆的出行，许多城市面临的交通压力越来越 大。 城市交通拥挤和由此带来的环境与能源问题已严重影响了城市居民的生活，制约了城市经济 的发展。在这种状况下，研究和发展一种既能有效缓解城市交通拥挤，又经济合理，且能与环境 保护、节约能源相协调的可持续交通运输方式成为人们关注的重点。针对该问题一般的解决思路 有两个：第一个方向是新建道路来满足车辆数量的增长：第二个方向是发展大容量的交通工具比 如地铁、轻轨、公交等，减少交通流中的小汽车部分，从而达剑解决城市堵塞的目的。由于实践 证明新建道路将刺激交通的进一步增长，导致交通陷入( 新建道路一交通量增长一新建道路) 的 死循环。冈此，目前国内大部分学者将精力放在研究应该主要发展何种大容量的交通方式，才能 消耗最小的资源实现解决城市交通堵塞问题。 “公交优先”从广义上理解，是指凡是有利丁公交发展的一切政策和措施：从狭义上理解， 是指在交通控制管理范围内，公交车辆在道路上优先通行的技术措施。城市公交优先通行技术主 要是指提高公交车运行速度与准时率的措施和方法，它包括道路交叉口、路段和区域公交优先通 行技术等，是公交优先的重要保障与体现。 公交布需要穿越交义口，从而影响了在交叉口通行的社会车辆，对于完美的公交专用道设计 方案，理想的交义口处理方式是在所有与之相交的交叉口都采刚立交形式，但受城市道路交义口 用地和周边己有建筑限制，往往雉以在公交专用道线路上所有的交叉口采用建设立交桥的方式。 如果交义口的空间结构设计不合理，将不能得出合理的公交车辆和社会车辆信号相位，导致各种 车流相互冲突；如果交义口的信号配时不能合理引导交通流，将导致交叉口通行能力下降、恶化 交通运行状况。这两种情况不仅不能实现公交优先的理念，反而加大了社会车辆的延误。因此， 交义口公交专用道的设计是公交专用道设计的关键部分，同时也是整个公交专用道系统的重要组 成环节。 交义口公交专用道是公交专用道的重要组成部分，公交专用道属于公交优先技术的一种，是 公交优先理念的具体体现。对设有公交专用道交叉口的各个主要要素进行深入分析，找出两者存 在的相互联系，探讨合理的措施和有关的实施条件，对其中不合理的地方进行改进或者加以控制， 能够减少公交车辆的总体延误，增加公共交通对乘客的吸引力，减少交通流中社会车辆部分，从 某种程度上解决交通的堵塞问题。综合以上所述，合理设计设有公交专用道交叉口，对解决交通 堵塞，降低环境污染，增加交通安全，方便居民出行和提高社会经济效益都有重大意义。 1 2 国内外研究情况 1 2 1 国外研究概况 1 9 6 8 年，h e r m a n 探讨了多车道专用，并将跟车行为模式加入研究对象中。在此之前对专用 车道的研究尚停留在城际公路系统，其后研究的方向逐渐转向市区的道路系统，曾对在控制下的 5 第一章绪论 行乍状况进行现场实验，主要目的在于寻求在信号控制下的交义路口影响设置路侧公共汽车专用 车道( c u r bb u sl a n e s ) 之相关因素。2 0 0 3 年，一文介绍了一种预信号交义口的设计方法懵1 ，进一 步扩充了交叉口公交专用道处理方法处理的方法。f r a n c o sd i o n 等以排队长度和交叉口到达流率 的大小米衡量交义口相位放行次序，优先为排队长度最大或到达流率最大的方向切换绿灯幢1 。 f i l l p p ol o g i 等则是根据当前绿灯通行方向的流量大小，在各个相位之间调节绿灯时长：均未考 虑延误时间对放行次序的影响。”；l e b d e h 等在以交叉口前的排队长度米确定交叉口的重要程度并 给予交通管理方案上的优先策略。g u 考虑了排队长度和延误时间对交叉口配时以及协调控制的影 响；n a g a n u m a 等在日本的k u m a m o t o 进行了同交通管理系统相结合的公交优先信号通行系统设 计【5 】= 工业化水平较高的发达国家，早在2 0 世纪六七十年代就提出公交优先方针。他们在认识到 单纯扩大路网规模难以满足迅猛增长的交通需求后，即致力于利用高技术改造现有道路运输系统 及管理体系，从而达剑火幅度提高路网通行能力和服务质量的目的。欧洲l o 多个国家2 0 世纪8 0 年代就投资5 0 多亿美元，联合执行完善道路交通计划，以进一步加强公共交通管理，让乘客走 得快、走得好。英国伦敦市从2 0 世纪6 0 年代起每5 年制定一次公交优先通行规划，每年在具体 实施时根据实施情况再做局部调整，目前该市己形成较完善的公交优先交通系统。新加坡从1 9 9 5 年起开始在信号交义口实施公交优先信号方案。到1 9 9 8 年，已有1 7 个公共汽车小时交通量大于 6 0 的交义口安装了公交优先信号。通过模拟和实际调查结果，发现当高峰小时公共汽车流量超过 7 0 、单乍道小时交通流量超过1 0 0 0 时，公共汽车的行程时间将大大缩短，大约每次可节省1 0 0 6 0 0 秒。日本尔京市设有公共交通优先信号系统的交叉路口优先通行道有9 4 3 k m ，其运行速度 由以前的1 2 2 k m h 提高到1 3 k m h ，停车次数减少1 0 。法国巴黎市采取公交路口信号优先放行 后，使进入市中心区的公交车辆车速提高了2 4 ，运行时间减少了2 6 ，最大延误时间下降了3 0 招1 。 1 2 2 国内研究概况 杨晓光研究了信号控制交叉口公共汽车优先信号的确定方法，提出了系统最优的线性规划模 型，并利用算例演示了提出的定周期条件下公共汽车优先信号的确定过程1 。邵俊、季彦婕等曾 就几种不同预信号配置卜交叉口信号的设置、车辆的延误、通行能力以及设置前后的效益等方面 进行过研究旧；孙庆东、裴玉龙等对交叉口同授线的设置进行了介绍旧0 ；张卫华，王炜等针 对我国一些信号交叉口的公交专用进口道设置的一些不合理情况，分别按直行、左转、右转的情 况对公交专刚进口道的设置方法进行了研究，并对公交专用进口道的设置条件和设置长度进行了 分析1 。邵俊、杨晓光、史春华研究了部分锯齿形公交优先进口道的交通设计与分析，包括信号 设置、延误和通行能力的计算，社会车辆在预先信号停车线处的排队长度计算以及锯齿形公交进 口道的尺寸设计等内容引。 我国早在2 0 世纪8 0 年代就提出“公交优先”的交通政策，但城市公共交通并没有像人们所期 望的那样快速发展，反而一度出现公交客运鼙急剧下降的趋势。直至2 0 世纪9 0 年代中后期，这种 状况才逐步有所扭转。近儿年，我国少数大城市相继开辟了公交专片j 道，取得了一定的效果。北 京市从1 9 9 7 年开始年年不断新辟公交专用道，并且还实行了路口优先通过、进出站不受干扰等措 施。市政府亦下决心贯彻实施公交优先战略，先后开辟了1 2 条道路的公交专用车道网络。并对与 之配套的道路、交义口进行改造深圳市在公交优先通行方面起步也比较早，已经对总长约3 5 公 里的城市主干道进行了公交专用道系统的规划和实施，并在3 8 个平面交叉口设置了公交专用进口 道，公交优先通行网络已初步形成。实施后，公共汽车准点率提高2 0 ，运营效率提高3 0 ，公共 汽车平均运行速度提高6 4 ，高峰时间提高5 0 - - 7 0 ，客运量提高1 4 6 u 引。深圳市由于非机动 车数量很少，因此公交专用道多利用非机动车道设置的，对原有道路社会机动车辆影响不大，实 施效果较好。 6 第一章绪论 1 2 3 现有研究存在的问题 如何设计交叉口公交专用道，该问题始终是交通研究者关心的重要问题。国外已有学者对公 交专用道和社会车辆下道的处理得出了不同的研究成果，比如设计锯齿形进口道路，提高车道利 用率；在乍道长度方面，设立回授线可以让社会车辆在没有公交车的情况下从专用道路上通过； 信号控制策略方面，有被动公交优先控制策略n 射n 6 1 n 7 1 、主动公交优先策略n 鲫n 引啪1 、自适应公交优 先控制策略旧2 2 1 ；为了控制锯齿进口道的车辆运行，有学者提出了预信号控制。然而，针对中国 人多、车多、道路资源有限、相互影响复杂的情况，这些国外研究成果还不能合理配合，其设计 的系统化仍然属丁有待解决的问题。比如，在已有交通条件下，公交车辆和社会车辆的车道分配 埋引埋引、车道长度、空间布局形式( 位置、渠化) 、交通组织、信号控制策略和信号相位、长度等 一系列的问题有待理论化。 1 3 研究目的和研究内容 1 3 1 研究目的 论文立题为城市道路信号交叉口公交专用进口道优化设计，并拟定以车道设计、信号配时为 中心，对交义口的左转车道、右转车道、直行车道、信号控制策略、信号相位、周期长度、车道 划分、车道长度设计、交叉口渠划、延误评价等一系列问题进行研究。 1 3 2 研究内容 l 、交义口进口道空间布局：研究城市设有公交专用进口道交叉口的空间结构设计。介绍公 交专用道经过交义口的空间结构比如直通式、错开式、回授线以及锯齿形公交进口道。探讨各种 具体设置方式的优缺点，设置条件及设计依据等；为公交车辆直行、左转、右转进口道的设置条 件、设置长度以及与社会车辆进、出口道的配合，提出计算分析方法。 2 、交义口信号控制策略：在交叉口信号设计方面，文中提出根据需要各相位采用不同的服 务水平对交义口进行信号配时。这种方案主要建立在以下问题上，在城市不同等级道路相交的 交义口，传统的信号配时方法，在已经确定了相位情况下，采用整个交叉口车辆平均延误最小， 即每个进口平均延误相等，然而实际情况中高等级道路的交通延误应该小于低等级道路的交通 延误。该问题也可片j 于公交专用进口道，因为公交专用道的设置是为了体现公交优先的原则， 然而在信号配时中，传统平均延误相等的配时方法并不能实现该目的。服务水平实现方式如下： 首先确定该相位的服务水平，即相应的延误大小，通过在当量交通蹙的基础上乘一个相位服务 水平系数，通过韦伯斯特延误公式将其解出，然后确定信号周期长度，各个相位的绿灯时间。 此外，论文研究了锯齿形进口道信号配时方法，分析了该种形式进口道的：乍辆运行情况，建立 关于这种进口道信号配时的数学模型。 3 、实例分析：结合服务水平信号配时的理论模型，选取南京某一有公交专用进口道的信号 交义口进行车流调查，并对其信号配时。 1 4 研究技术路线 1 、确定研究目标，即确定本研究要达到的目标及评价准则。总体研究目标是以后所有工作 的纲领，确定工作的总体思路和技术路线，有着指导各步骤研究方向的作用。 2 、收集国内城市中已实行公交专用道的路段和交叉口的布局情况等，为论文更深入的分析 7 第一章绪论 提供坚实可靠的基础，以保证论文研究结果的科学性和合理性。 3 、收集国内城市中己实行公交优先的路段和交叉口的基础资料及运营情况等，并采用实地 调查的方法获取路段上公交车及社会车辆运行情况的数据，为模型的评价提供依据。 4 、查阅国内外在公交午和公交车站对交叉口交通秩序的影响分析方法的研究资料和采取交 通管理控制措施后对交通量、交通结构、交通流运行状态等所产生的影响方面的研究资料，在已 有研究成果的基础上，进一步拓展研究思路，得出采取交通管理与控制措施后对交叉口交通的实 际影响情况。 ， 5 、查阅国内外在设有公交专用道的交叉口的交通控制管理的研究资料，学习前人的研究成 果，吸取成功的方面，进一步拓展研究思路，找山多种交通管理与控制措施的优化组合。 6 、综合运用交通工程学、交通规划等多学科知识，利用数学工具建立优先模型，研究交叉 口公交优先通行的交通影响分析及评价方法，为交叉口公交优先的交通管理控制提供一个准绳。 1 5 本章小结 本章论述了公交优先和交叉口公交专用道设计的关系，指出公交优先属于发展公共交通的具 体形式，而设置有公交专用道的交叉口设计是整个公交专用道设计的关键环节。 8 第二二章公交专用道交叉u 进u 道窄间结构 第二章公交专用道交叉口进口道空间结构 信号交叉口优化设计包括空间设计、时间设计以及时空综合优化设计等诸多方面，是一个系 统上程，因此合理的设计流程至关重要。本章将首先解释信号交叉口优化设计相关概念、设计原 则、以及各个设计环节的具体设计内容等，提出信号交叉口优化设计的新流程。此外，公交进口 道空间结构的形式决定了信号方案的选择范围，同时也明确了各方向交通流对车道的使用情况， 冈此交义口空间设计是其交通组织和交通控制的基础。本章将首先介绍路段、交叉口公交专用道 的空间构造，并分析各种类型的优缺点，然后重点研究左转车道和右转车道的设置依据以及设计 方法。 2 1 交叉口涵义 为了明确研究对象，需要确定交叉口的设计范围。传统的交叉口空间是由机动车停车线断面 围成的区域。然而，通过对交通流运行状态的观察，当车辆接近交叉口，其运行状态会发生变化， 在车速降低的同时，由于转向的需要，开始变更车道，寻找自己的目标车道。因此，交叉口空间 应该是交通运行状态发生变化的断面所围成的区域，如图2 - 1 2 2 交叉口设计 一， l i ：111 + til “ i | l l 1 _ h lnt i i t 十_ h | l ll llljj f i 一# l l 。_ l 叫f l 1r r 网格部分代表交叉【j 功能区 图2 一l 交叉口功能区域 1 、交叉口设计目标 总体说米交叉口设计的目标需要保证币流、人流，既安全义有效率地运行，其设计应该分为 两个层次：第一个层次为空间层次；第二个层次为时间层次。空间设计为时间设计的基础，时间 设计的效果在一定程度上取决于空间设计。两者的主要目标可以归纳为如下晗引： 、在时间上和空间上分隔交义口不同方向的车流，控制车流的运行秩序。 、使在平面交义的道路网络上人流和物流的安全运输，并且达到一定效率。 9 第二章公交专用道交叉口进口道窄问结构 、为使道路使用者提供必要的信息，帮助他们有效地使用交通设施。 2 、交义口设计原则 交叉口空间设计需要体现的原则：、可靠性原! l ! i j ，无论交叉口采取怎样的配时方案，其通 行能力都不开空间结构设计，在空间上应该保持其通行能力，因此空间设计应该体现可靠性原则， 即通过交义口空间设计应该尽量增人其通行能力；、人性化原则，设计不仅做到保证车流的通 行，同时在驾驶员通行舒适度方面有所要求。 交义口时间设计中主要体现的原则：、无冲突原则，其相位设计应该尽量保证各车流在同 一个相位不具有两个相互冲突的车流向；、公平性原则，要保证所有的道路使用者包括自行车 和行人的安全、便利，也需要向有特殊要求的出行者提供可达和安全的环境。 3 、交叉口设计内容 交义口空间设计：、根据乍流通行的安全和效率布置交叉口各交通要素：比如为了避免同 一进口道的车流杂乱交织，需要确定机动车道、非机动车道和人行道需要占用的车道数和宽度： 为了保证排队车辆有停靠空间，需要合理设计进口道长度；为了车流有序的运行，可布置车流引 导线；为了保证车辆不占其他流向车辆的行驶空间，需要在进口道同一横断面布置停车线；为了 右转车辆能够正常转向，需要合理设计道路外周车道的转弯半径。、根据人流大小设计人行横 道，以及其他各交通要素之间的关系，比如是否应该布置车辆减速装置，以及是否应该设计行人 安全岛。、交义口辅助功能没计，比如：可在交叉口设计指路牌帮助陌生的行人、驾驶员提供 方位路线：为了盲人能够辨别红绿灯时间，可在交叉口设计辨别信号相位的声音。这些设计不仅 可以提高车辆、行人的通行效率，同时可体现交义口设计的人性化。 交叉口时间设计：传统的交叉口时间设计内容包括车道组的划分、相位顺序的确定、信号周 期长度的确定，各个相位的绿灯时间、红灯时间以及黄灯时间。这些参数是最终的设计成果，其 中间环节包括，车道组当量交通换算、交通流比率确定、标准车道组确定，各个相位的饱和流率、 交义口整体饱和流率等的确定。此外，论文中加入了各流向服务水平、系数交通流比率的确定， 其具体流程如图2 2 ： 采 图2 2 交叉u 信号配时流程图 1 0 第_ 二章公交专用道交叉口进u 道审问结构 2 3 公交专用道路段设置形式 路段公交专用道路的设置通常有两种形式：一种是路边型公交专用道，该形式的公交专用道 设置在道路两边外侧币道；另一种道路内侧公交专用道，该形式的公交专用道设置在道路内侧车 道。卜面论文对以卜两种车道的投资建设特征、车辆运行特征、公交车辆的构造特征、站台设计 特征、乘客上车特征进行分析。 2 3 1 路边型公交专用道 路边型公交专用道是指将公交专用道设置在路段的两侧，即将位于道路最外侧的车道作为公 交专用道使用。为了保证公交车沿专用道行驶不受到频繁进出交通流，以及非机动车的干扰，需 要同时布置机非分隔带，如图2 - 3 。 测 卅 臀 赛 图2 3 路边型公交专用道断面图 道路外侧车道作为公交专用道的优点：l 、投入的资源少，建设周期短。我国的公共交通系统 起步晚、起点低，许多公交车站站台都是采用传统的靠道路外侧修建，路边型公交车站可以在对 传统站台稍加改造的基础上对其进行利用，不必像路中型公交车站需要在中央分隔带上新建站 台，因此可以铮约建设公交站台的成本；从车道施工情况上看，路边型公交专用道便于向道路的 西边扩展车道，同时不影响其它车道的车辆运行，必要的时候可以压缩非机动车道。在机动化发 展较快或公交服务较好的城市，自行车出行比例已经逐渐下降，这就使得原有的非机动车道得不 到有效利用，甚至出现非机动车道处于闲置状态，而机动车道上经常出现交通拥挤和阻塞现象， 因此可以冈地制宜，在人流、车流条件允许的情况下将道路的非机动车道改造成公交专用道，原 有的非机动印可以移置人行道上或相关平行道路上行驶。2 、对乘客上车比较安全。传统的公交 停靠站一般都是设置在路外侧的人行道上或机非分隔带上，这种停靠站对乘客等候、上下车及出 行都比较方便，不需要穿越道路，保障了乘客的出行安全，符合人们的出行心理。3 、不需要对 公交车辆的乘客l 、j 进行改造。传统公交车辆运行时都是靠路侧停靠，公交车乘客门都是设置在靠 路侧的车身一边，而当公交专用道设置在路外侧时，由于停靠站仍然设置在道路外侧，因此不需 要在公交车辆的另外一侧设置乘客门。 道路外侧作为公交专用道的缺点：1 、容易受到干扰。在某些城市具有无非机动车道的次干路， 由于其具有一定生活服务特性，加上某些驾驶员不准守交通规则，随意将车停在路边人行横道上， 车身的一部分可能处在公交专用道路上。同时公交专用道路设置在道路的两侧，这样压缩公交专 用道路的净宽度，冈此干扰了公交正常运行速度：2 、不利于左转公交车的运行。当公交专用道设 测卅臀暴特 冥 旺啦愀 翼 卅臀暴 测卅臀暴型斗臀蕃测卅臀暴 测卅臀暴特 第二章公交专用道交叉口进口道空问结构 置在路外侧时，在交叉口前方需要左转的公交车辆必须从外侧专用道跨越多个车道向内侧移动， 这不仅影响社会车辆的运行，而且也阻碍了左转公交车的运行：3 、不利于设置出租车停靠站。 因为出租乍经常需要在路侧上- 卜- 客，因而路侧通常设置出租车停靠站，但当公交专用道设置在路 外侧时，就不利于设置出租车停靠站了。 2 3 2 路中型公交专用道 路中型公交专用道是指将公交专用道设置在路段中央，即将位于道路中间的车道作为公交专 用道使用。在设置该形式公交专用道时，一般使用隔离带将公交专用道和其他车道分离开来，保 证公共汽车的运行不受其他交通单位的影响，见图2 - 4 。 测 * 帽 暴 止 丌 i 粤i 抖 需 嚣 测 斟 督 暑 测 霉 加 制 匈 捌 王 m 权 捌 料 幅 暴 捌 桀 需 暑 止 1 图2 4 路中型公交专用道断面图 道路内侧公交专用道的优点：公交午辆受到其它交通，次干路道路汇合的影响比较少。由于 路中型公交专用道处在道路的中间，与外侧车道相隔有一定的距离，冈此可以成功地避免无非机 动车道或者无道路护栏的支路不规则停车的影响；其次，在某些道路旁边的支路只能允许右转进 入主路，这些位置的车辆不需横向穿越交义口，同理它们也不会影响公交车的正常运行。综合以 上所述，道路内侧布置公交专用道有利于提高公交车辆的运行速度，相对于路外侧公交专用道而 言，它是一种比较彻底的公交专用道模式。 路中间型公交专用道路的缺点：l 、相对道路外侧公交转用道而言，路中型公交专用道投入的 资源多，建设难度大。首先，传统公交系统公交车站都设立在道路的外侧，如果建设路中型公交 专h j 道，那么公交车站的位置也得移到与公交专用道相邻的中央分隔带上，这样无异于增加造价 成本；其次，路中型公交专用道对中央分隔带的宽度有一定要求，原冈在于中央分隔带是公交车 停车上客的地方，其宽度必须满足建设公交车站，因此增加土地资源的消耗；再次，如果原中央 分隔带的宽度不够，为了建设车站，整条道路必须向两边扩展，在施工期间，其它车道上的交通 将会受到严重的干扰；此外，路中型公交专用道对公交车辆结构也有特殊的要求，传统的公交车 为了适应道路外侧设站点上卜客都是右开门结构，然而路中型公交专用道的公交站台设置在中央 分隔带上，这样在b r t 系统投入运营之前必须得投入资金购入新的公交车辆。2 、乘客出行的不安 全隐患比较人。车辆沿中央分隔带行驶并且停靠，乘客上下车就必须穿越道路，虽然与路外侧的 公交专用道相比，对于从任意一点出发到返回该点的整个出行而言，公交乘客都必须跨越整条道 路的宽度是一样的。但人们并不是总是以公交往返出行，因而乘客还有可能不需要穿越道路，而 路内侧公交专用道乘客每乘坐一次公交车都要穿越两次半幅道路，所以从这个角度而言路内侧公 交专用道降低了安全性。 2 4 交叉口公交专用道的结构 交叉口公交专用道的结构是指公交专用道和其他非公交专用车道间的空间分布情况，它属于 1 2 第一二章公交专用道交叉口进口道空问结构 交义口的宏观特征之一。公交专用进口道车道分布的设计需要考虑如何方便公交车进入车道的问 题，这里要讨论常见的公交专用进口道的结构。 2 2 1 公交进口道类型 l 、路边形公交专用进口道 路段公交专用道路延伸至交叉口，可以分道路外侧公交专用道进口道和路中形公交专用道进 口道。 道路外侧公交专用道进口道 如果路段公交专川道在道路的两侧，公交进口道应该位于进口道的右边，社会车辆右转车道 位于公交专用道的左边，这时倘若直行公交车和右转社会车辆在同一个相位通行，右转车将穿越 直行公交车流，这样直行公交车和右转车辆之间存在交织冲突。 为了解决该问题，一部分交通研究者认为可以将右转车辆和直行公交车分别安排在不同的相 位通行，但是该方案无异于在信号周期多增加一个相位，增加相位导致相同时间长度上的有效绿 灯时间减少、以及交义口通行能力卜降；另一部分研究者提出采用空间结构设计来解决该问题， 比如在土地资源允许的情况下，可以将交叉口的非机动车道或者人行道改造成一条拓展右转车道 如图2 5 ，这样右转车道位于直行公交专用进口道的右边，右转车辆在进口道前的某段距离穿越 直行公交流进入右转乍道，等待绿灯相位通过交义口，这样即使两个流向的车处在同一个相位通 行也不会存在冲突。 通过合理设计空间结构来处理右转车和直行公交车之间的交织冲突，其车道长度也是至关重 要的关键环节。长度设计原理是右转车不能排队到直行公交专刚道上，同时公交专用道不能排队 阻挡右转车进入石转车道，这部分具体内容见以下章：1 了具体讨论。 ：r一一 一 。-_-_一-_。-_-i_。_-_。_-_-l_一 - - - _ 图形2 5 道路外侧公交专用道的交叉口进口道 路中形公交专用道进口道 如果路段公交专用道路位于道路的中间，这样的空间结构中直行公交车和左转车辆同样存在 冲突。为了解决该问题，在空间设计方面可以采用在中央分隔带上拓展一条左转专用车道如图 2 6 ，左转车通过在进口道前的交织段穿越直行公交流进入左转进口道。该方案中，左转车道的 设计也是至荚重要，其长度原理是左转车不能排队到直行公交专用道上进而阻止公交车进入交叉 口，直行公交车不能排队超过拓展车道长度进而堵塞左转车进入左转进口道。 1 3 第二章公交专用道交叉口进口道空间结构 坌窒主旦望蠢瑟薹：蚕i l皇! ! 竺竺兰望堂旦兰 ， 图2 6 路中型公交专用道的交叉口进口道 2 、错开形公交专用进口道 直行公交专用进口道与路段公交专用道分开布置，即路段专用公交车道延伸到交叉口前某段 距离之前的位置，与交叉口公交专用进口道分布在不同的车道。之前的部分，论文已经论述了公 交专用进口道设置在整个进口道某侧时，转向车辆和直行公交车流间存在冲突，以及采用如何拓 宽车道来解决该问题的具体布置。公交专用道路经过城市商业中心是很平常的，由于城市中的土 地资源宝贵，某些交义口如果要拓展车道，可能需要拆除一栋几十层的高楼，因此消耗的土地资 源是不允许实施拓宽印道方案。 这种情况下，如果路段公交专用道分布在道路两侧，并且交叉口土地资源不允许扩展车道， 可以将公交进口道向道路中间偏移一个车道，最外边的车道留作右转车道如图；此外，若交义口 土地资源只能允许向右拓宽一条币道，然而当右转交通流量较人，以至于一条右转车道不能满足 石转交通流的顺利通行，这时可将拓宽乍道和交叉口最右边的车道都设置为右转车道，路段公交 车专用道经过交义口时被向左偏移一个车道，如图2 7 。 _-_-_-_-_：一一 ， - _ _ 。一- _ - _ _ - _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；一_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。_ _ _ _ _ 。_ _ 。- - - 。_ _ 。_ _ _ _ _ _ _ _ 一 j _ _ _ 。 图2 7 道路外侧公交专用道错开型进口道 同理路段公交专用道分布在道路中间，交叉口无拓宽车道的土地资源，或者交叉口土地资源 有限，拓宽车道不能完全满足左转车的通行，这时可以将交叉口直行公交专用道向右偏移一个车 道，剩- 卜j 的拓展车道以及最左边的车道全部设置为左转车道如图2 8 。这种情况下，需在公交进 口道前设计交织l 又：域，直行公交车通过交织从最外侧的公交专州道进入公交专用进口道，左转社 会车辆通过交织区域进入最外侧的右转车道或者最内侧的左转车道。 一一雌池 幽翻里! i 竺塞兰旦整竺堕 图2 - 8 道路中问公交专用道错开型进 j 道 3 、混行公交进口道 直行公交车与转向车辆共处于一个车道，即直流公交与转向车辆混行车道。如果路段公交车 道分布在道路的外侧，在路段公交流量很小以及右转社会车辆流量也不大的情况下，可以采用直 1 4 第二章公交专用道交叉口进口道窄问结构 行公交专用道与右转车道同在道路的最外侧如图2 - 9 。同理如果路段是路中型公交专用道，左转 车和直行公交车的流量都不火，可以采用将左转车和直行公交车流同设置在道路的最内侧如下 图。此种设计直行公交进口道和转向车道的形式必须借助相位设计来协助两个方向的车流顺利通 过交叉口，比如在转向车相位，由于直行公交车排在转向车前面进而阻挡转向车通过交叉口，同 时在直行公交车相位，转向车排在直行公交车前面阻挡直行公交车通过交叉口。因此，转向车和 直行公交车的通行必须处在同一个绿灯相位，否则这两个方向的车流几乎不可能在绿灯期间顺利 的通过交叉口。 一一一墼型遵苎! _ 。 图2 - 9 混行公交进口道 4 、回授线公交专用进口道 有这样一个问题，公交车流量比较小而社会车辆流餐相对较大，或者直行公交车流量小而转 向公交车流簧较大。如果给公交车专门设置一个直行进口道，那么绿灯期间可能出现排队的直行 公交车在很短时间内全部通过交叉口，即直行公交车道在通行相位下很长时间都处于空闲转态， 然而其他直行车道流量很大，排队车辆需要较长的时间通过交义口，即交义口非公交直行车道在 通行相位卜很跃时间都处于过饱和状态。 为了解决上述问题，交通学者提出了将公交专用道在交叉口前某段距离终止，直行公交车和 社会车辆共同使用同授线上的车道，同时将交织区前端剑交义口停车线的距离称为“回授距离”， 而这种采j 斗j | 公交车和社会车辆公用进口道的方式叫做“同授线进口道”。这样流量较人的社会车 辆能够使h j 同授线距离的印道排队、通行。因此该种设计充分利用了比较空闲的公交专用进口道 资源，弥补其他车道通行能力不能满足社会车辆流量的问题。 一一竺盖堕，i 堕黼渊嚣避 ，卜 、 回授线距离 图2 一l oi 旦l 授线公交专用进口道 5 、锯齿形公交专用进口道 公交专用道路在交叉口进口道前一段距离消失，由公交车和社会车辆共用，即锯齿形公交专 用进口道。由于传统的公交专用道，无论是设置在道路的左边，还是设置在道路的右边，都只能 设置一个赢流公交专用进口道，也就是说在绿灯期间，直行公交车只能按顺次依次排队通过交叉 口。当公交流量很大，在绿灯期间单条公交专用道不能让直行公交车完全通过交义口。为了解决 单一公交进口道通行能力有限的问题，部分学者通过提出了锯齿形公交专用道，如图2 - i i 。 1 5 第一二章公交专用道交叉l j 进u 道空间结构 图2 1 1 锯齿形公交专用进口道 锯齿形公交专用道路的工作原理 在锯齿形公交专用进口道设置后，公交车和社会车辆的运行过程如下：主信号红灯时社会车 辆在预停车线后排队，直行公交币进入任意某条直行进口道排队；主信号绿灯期变为绿灯相位时， 各直行车道上的公交车首先通过交叉口，然后排队在预停车线斤的社会车辆紧接着通过交叉口； 绿灯期间社会车辆按照相位正常地从各转向车道通行，而这时直行公交车只能从本身设置的直行 公交专h j 进口道上通行( 通常这条进口道是路段公交专用道的延伸) 。从中可以看出锯齿形公交 专h j 进口道体现公交车辆优先的原理是：通过设置多条公交进口道米增大直行公交车通行能力， 同时红灯期间到达的公交车全都在社会车辆前面排队，在绿灯放行后这部分公交车首先通过交叉 口，从而减少公交的排队延误，也减少交义口信号配时的相位。关于这种该类型的交义口如何实 现该种理念，这部分内容将在信号配时部分进行讨论。 锯齿形公交专用进口道的结构 锯齿形公交专用道由公交车进口道、社会下辆进口道、路段公交专用道、公交车交织区、预 信号、主信号、预信号停乍线、主信号停车线等构成，其空间结构如图2 - 1 1 。设置多条直行车道， 其某个转向具体布置儿条车道可以根据流量以及车道的排队长度来决定；同时设置在预信号停车 线的社会车辆车道，也可分为直行、右转、左转。停车线的设置必须和车道的设计结合起米，主 停车线位于交义口前端，预停车线设置在主停车线之后，它们之间相隔有公交车进口道，其车道 的作用在于容纳主信号红灯期间到达的公交车辆，