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城市交通优化：移位左转信号控制的条件与评价体系研究

一、引言

1.1研究背景与意义

随着城市化进程的加速和机动车保有量的持续增长，城市交通拥堵问题日益严重。以北京为例，根据相关数据统计，2024年北京交通拥堵指数平均值达到了5.6，高峰时段部分路段的拥堵指数甚至超过8.0，处于严重拥堵状态。在工作日的早高峰，从四环到五环的某些路段，车辆行驶速度平均仅为每小时15公里左右，远远低于道路设计时速。在广州，2025年“五一”假期前一日（4月30日），部分市民错峰出行，出城出游交通流前置，叠加通勤车流，路网承压，15时前后车流明显增多，车流高峰预计出现在16:30-19:30期间，届时中心城区整体交通或持续处于“严重拥堵”等级，天河路、东风西路等市内主要干道，以及广园快速、华南快速等进出城通道车流集中，易出现缓行情况。交通拥堵不仅降低了道路的通行效率，增加了居民的出行时间和成本，还对城市的经济发展、环境质量和居民生活产生了负面影响。

在城市道路中，交叉口是交通流的汇聚点和冲突点，也是交通拥堵的主要发生地。左转交通流在交叉口处与对向直行交通流、同向直行交通流以及行人交通流之间存在较多的冲突点，严重影响了交叉口的通行能力和交通安全性。例如在一些老旧城区的交叉口，由于道路狭窄，左转车辆在等待转弯时常常会占据直行车道，导致直行车辆通行受阻，进而引发交通堵塞。合理组织左转交通流成为提高交叉口通行效率的关键。移位左转信号控制作为一种有效的交通组织方式，通过将左转车道转移至对向车道，并设置预信号控制，使相对方向的直行和左转车辆能够同时放行，从而消除交叉口左转产生的交通冲突，减少信号相位数，提高绿信比，理论上可以显著提升交叉口的通行能力。如文献《交叉口移位左转设置方法研究及仿真分析》通过Vissim微观仿真对满足适用移位左转条件的实例交叉口进行了对比验证，结果表明设置移位左转后，该实例交叉口主信号总车均延误比现状交叉口主信号总车均延误减小了24.53s，交叉口通行效率得到提高。

然而，移位左转信号控制并非适用于所有的交叉口，其设置需要满足一定的条件，如道路几何条件、交通流量条件等。如果在不适合的交叉口设置移位左转信号控制，可能会导致交通组织混乱，降低交叉口的通行效率，甚至引发交通事故。因此，深入研究移位左转信号控制的设置条件，对于准确判断在哪些交叉口可以实施移位左转信号控制，充分发挥其交通优化作用具有重要意义。

同时，建立科学合理的移位左转信号控制评价方法，能够对移位左转信号控制的实施效果进行全面、客观的评估，为交通管理部门提供决策依据，以便及时调整信号控制方案，进一步优化交通运行。例如通过评价方法发现某移位左转信号控制交叉口的车辆延误仍然较高，交通管理部门就可以针对性地调整信号配时，改善交通状况。本研究旨在系统地探讨移位左转信号控制的设置条件与评价方法，为城市交通规划和管理提供理论支持和实践指导，对于缓解城市交通拥堵、提高交通运行效率、改善居民出行环境具有重要的现实意义。

1.2国内外研究现状

移位左转信号控制作为一种新型的交通组织方式，近年来受到了国内外学者的广泛关注。国外在移位左转信号控制的研究方面起步较早，美国交通研究委员会（TRB）在相关研究中，针对移位左转信号控制的应用场景，提出道路应具备一定宽度以容纳移位左转车道的设置，同时对交通流量条件进行了初步探讨，认为在特定流量范围内实施移位左转可有效提升通行效率。例如，在一些城市主干道的交叉口，当双向直行和左转流量达到一定规模时，移位左转能减少冲突、提高通行能力。在信号控制方面，国外学者通过建立交通流模型，对主信号和预信号的配时关系进行了深入研究，提出了基于交通流量动态变化的信号配时优化方法。

国内学者在移位左转信号控制领域也取得了丰富的研究成果。朱腾洲和邓明君在《交叉口移位左转设置方法研究及仿真分析》中提出了移位左转放行方法，设计了移位左转交叉口的几何物理模型，提出联动控制算法来判定适用条件，并通过Vissim微观仿真验证了设置移位左转可有效提高交叉口通行效率。还有学者针对移位左转车道长度及路段左转车辆变道段长度的确定方法展开研究，考虑了车辆转弯半径、车道宽度以及车辆排队等因素对其长度的影响，建立了相应的计算模型。在信号配时方面，国内学者运用韦伯斯特配时法、遗传算法等多种方法，结合移位左转交叉口的交通特性，对主信号和预信号的控制周期、绿灯时长等参数进行优化计算，以实现交通流的高效运行。

在评价方法方面，国内外学者普遍采用车辆延误、通行能力、停车次数等指标来评价移位左转信号控制的效果。车辆延误反映了车辆在交叉口的等待时间，通行能力体现了交叉口在单位时间内能够通过的最大车辆数，停车次数则与燃油消耗和尾气排放相关。通过对这些指标的计算和分析，可