1. 目的与意义

1.1 研究背景

在城市道路设计建设中,由于设计不合理、城市改造、历史或地理条件限制等人为或客观原因,出现交叉口之间对车辆排队长度有特定的限制情况。一般来说，对于这种有排队长度约束的相邻的两个交叉口可分为两种情况，一是由于交叉口间距较短,排队车辆从下游交叉口延伸到上游,即锁死现象，使整个交通系统处于瘫痪状态；二是两个相邻交叉口之间的道路条件决定的。比如，两个交叉口之间是危桥，其承载能力有限，故而要严格限制车辆数。

1.2 目的与意义
对于这种交叉口锁死现象和，在城市交通中并不少见。随着汽车拥有量的日益增长，这种现象可能会日益严重，故研究解决此类相邻交叉口的渠化及信号方案组合设计对缓解城市交通拥堵具有重要意义。如果能够通过对交叉口的合理渠化设计并结合科学的信号配时，相距较短的两个交叉口在实际交通量下能使车辆顺畅的通过，不发生锁死现象，甚至将延误降到最低，将对城市的经济发展、交通的拥堵问题、人们的出行时间和体验、减少污染等都有很大的帮助。

1.3研究现状
目前，国内外都对交叉口的渠化设计和信号控制都有大量的研究。本文将从渠化和信号控制两个方面阐述国内外研究现状。

1.3.1国外研究现状
国外对于交叉口的渠化已经有许多的研究，从交叉口的进口道的左转、直行、右转和掉头以及出口道和交角、路缘石等方面都有大量十分深入的研究，渠化已经十分成熟。目前，国外都出台了渠化设计相关的规范或手册，具有代表性的有美国 MUTCD手册[1]和日本的《平面交叉路口的规划与设计》[2]。美国的 MUTCD手册，对常用的渠化措施、设施的设置位置、颜色、形状和尺寸都做了详细说明。日本的《平面交叉路口的规划与设计》，论述了交叉口的很多渠化措施，提出了大量有效的措施和建议。除此之外，国外的很多知名学者、教授也针对道路此方面进行了深入的研究分析。通过对道路交叉口进口道排队长度设定阈值，Rouphail，Akcelik[3] 提出相邻的平面交叉口的道路管理方案，当行车数量超过设定的阈值峰值时，就可以通过设定交叉口车辆饱和流量来控制车辆的进出。Herbert S 和Levinson [4]提出了对有超过12米的道路，做出将道路交叉口中的直接左转改变为远引掉头的方案，其研究成果表明无论是在道路通行能力、行车道交叉口事故发生率还是道路交叉口平均延误时间方面，交叉口车辆远引掉头均优于直接左转。Shebeeb 和Ousama [5]在交叉口的组织优化方面详细的研究了道路左转专用车道的设置依据及其安全性和通行效率，其研究表明通过设置左转用车道可以有效地对进入道路交叉口的左转车流组织进行分流。Abu-Lebdeh G,Benekohal R.F[6] 给出了双向过饱和动力学的动态信号控制和队列管理算法的制定和解决方案,该算法的结构可以在至少一个方向上找到最佳控制和队列管理。1980年，澳大利亚学者阿克塞立克[7]提出了“停车补偿系数”，对 Webster 信号配时方法进行了修正。美国普渡大学的 Darcy Bullock 和他的研究助手 Montasir M.Abbas[8]提出一种兼容性较好而且同时考虑流量和占有率的信号相位差的转换运算法则，该法提出了新的相位差评价指标,即 F指标，F指标的评价原理是不合理的相位差会引起下游的车辆拥堵延伸到上游交叉口的检测器位置。2006年，道路与交通工程研究学会出版了《交通信号控制指南－德国现行规范》，该规范对道路中相邻的交叉口的联动控制进行了详细的研究。Wunderlich[9]在2007 年采用 VISSIM 仿真软件对孤立的道路信号交叉口进行模拟分析，估测车辆通行稳态最大队长，从而为道路信号配时优化提供数据支持。Tian Z, Mangal V, Liu H[10]对干线交叉口信号协同控制进行了研究，对和带宽最大化有关的两个信号时序问题提供定量评估，使用超前滞后相位的有效性以及信号数量对进展带宽的影响。开发了一个计算机程序以随机生成多个信号系统场景，并提供最大带宽解决方案。

1.3.2 国内研究现状
自交通工程学科引入中国以来，许多的学者对交叉口的设计都进行了深入的研究。目前对于交叉口的设计，已经有了许多相关的设计准则，2001年，上海市出台了《城市道路平面交叉口规划与设计规程》[11]，它对新建和改建平面交叉口的设计做了详细指导，详细规定了标志标线、交通岛、分隔栏等的设置标准。2003年，杨晓光等编著《城市道路交通设计指南》[12]，该指南从渠化和配时两个方面，对交叉口的优化做了详细的论述。王进、白玉、杨晓光[13]以相邻信号交叉口的最大排队长度为研究对象，分析了路段长度、相位差、绿信比等时空参数对路口的最大排队长度的影响方式，通过交通波理论建立了最大排队长度计算模型并得出该模型能定量计算相邻信号交叉口不同时空参数下的最大排队长度值的结论。寇诗雅、杨娜[14]研究了一种对信号相位动态配时的协调控制方法，考虑停车线前的排队数及下游路段的有效容量来优化绿灯时长、相位差，采用遗传算法求解，其结果表明，该方法有利于局部拥挤的疏散。陈小凤[15]通过以提高相邻信号交叉口通行能力，从整体上减少交通冲突点，缓解交通拥堵为核心思想，给出了一种相邻信号交叉口交通组织优化方法。马楠、邵春福、赵熠[16] 通过改进现有的主干路协调控制相位相序优化算法,给出了基于双向绿波带宽最大化的相位相序优化模型，结果表明其模型有效的改善了交叉口的拥挤状况。肖秀春、徐建闽[17] 研究了近距离相邻交叉口的协调控制,以使两交叉口的交通影响最小化，把延误作为信号优化的目标函数,以信号时长、有效绿灯时间为约束条件建立了可行的信号配时优化模型。

1.3.3 文献总结
对国内外文献的查阅，可以发现目前国内外对相邻交叉口的设计研究很多，其中有单单在渠化方面的研究，研究发现交叉口的左转对整个交叉口的运行有十分重要的影响，但是文献中对这一问题的结论却不一致。在干线交叉口信号协调控制方面，各学者提出了大量的优化模型。一般来说，交叉口设计都有相关的行业设计标准，相关研究一般都是建立模型与算法，比如遗传算法，借助VISSIM等仿真软件，进行优化设计。