上海济达交通科技有限公司是国产微观交通仿真软件的研发商,TESS NG具有完善的仿真我国复杂机非交互环境的功能。而机非交互也是城市交通管理的重要内容,无论是在路段,还是在交叉口区位,交通管理者均需要根据实际的流量及冲突情况,合理的设置机非通行空间和通行规则,设置各类软硬隔离设施等。交通仿真在评估不同方案的设计运营效果中,也起到了关键作用。
自TESS NG发布开始,即有国外用户在不同地区,采用TESS NG仿真了路段和交叉口的机非交互的运行特征。公司团队也总结了全球五个国家和地区的典型机非交互运行情况(本文根据车辆的行驶空间及交互特征,将摩托车/电动车/自行车统称为非机动车),统一介绍场景特征及模型构建方法。用户可以 下载软件 进行试用。
五个国家地区的具体分布如下,包括目前非机动车较多的中国,以及摩托车出行较多的东南亚代表国家越南,无明确车道界限特征的印度,欧洲的自行车王国荷兰,以及欧洲使用摩托车较多的法国。
![五个国家地区分布图](http://dingyue.ws.126.net/2022/0817/24063644j00rgqiok001ic000rs00chm.jpg)
下即依次介绍各个国家和地区的典型机非交互环境建模情况。
1.1 上海嘉定——次干路机非交互交叉口场景建模
在介绍中国的典型机非交互场景前,本文首先对我国的机非交互管理特征进行概要说明。我国部分城市地区在非机动车的出行规划管理上,已经达到了国际领先水平,在面对非机动车出行带来的巨大压力,诸多城市采用了创新型,人性化的非机动车管理手段来鼓励绿色出行,包括非机动车专用“绿道”,交叉口的“非机动车专用相位/专用空间”,南宁的“蓄水池”式非机动车放行等。交叉口内部的非机动车优先权及通行管理等也达到了较好的水平。我国部分城市地区的代表性案例如下图所示。
![目前我国代表性的慢行交通管理设计案例](http://dingyue.ws.126.net/2022/0817/5d7cdd12j00rgqiok003xc000rq00jdm.jpg)
但总体而言,我国不同地区或同一城市不同区位,其非机动的通行环境设计及管理手段存在着较大差异。更加常态化环境下的机非交互管理仍需要较长时间的探索和优化。这里,我们选择我国具有代表性的次干路机非交互交叉口的场景,进行建模说明。下图即为我国典型的次干道机非交互交叉口的通行环境。
上海嘉定某机非交互交叉口的通行场景
次干路路口是我国数量较多的路口,非机动车流量较大且管理困难。由于应用成本及管理问题,各类保障慢行出行者的设计方案难以覆盖,由于路口采用两相位放行,导致左转机动车与对向直行机动车/非机动车会产生较大冲突,而中国的交叉口是典型的“共享优先权”环境。机非交互的冲突会直接导致路口机动车饱和流量的骤降。因此,对路口高峰时段的安全评估,各车道的饱和流量评估,均需要准确的仿真环境。
通过TESS NG构建仿真建模,构建的场景如下:
TESS NG的国内机非交互交叉口仿真环境
在建模的过程中,需注意以下要点:
- 机动车道、非机动车道的车道属性选择,车道分离设置;
- 非机动车相位根据中国驾驶员习惯需设置绿灯早起;
- 南北左转方向非机动车无左转保护相位,会与对象车流产生冲突,机动车非机动车相互穿越而行(交叉口内部共享优先权通行)。
![1.2 上海普陀——城市道路机非软隔离路段](http://cms-bucket.ws.126.net/2019/10/14/c66f41ca219849a987b74f5b496dd9db.png)
1.2 上海普陀——城市道路机非软隔离路段
同时,在我国的部分主干道,次干道,也有较多的机非软隔离路段,即机非采用标线分隔。在此种情况下,机动车,非机动车(包括电动车和自行车)虽然有各自的行驶空间,但异质的高流量非机动车中的电动车为了保持较高速度行驶,往往会越过机非隔离标线,超过前方低速自行车,然后再返回非机动车道(部分是在受后方机动车影响的情况下)。此种情况下会产生较强的路侧干扰。一般城市交通管理者会根据冲突严重情况、路侧停车等多种需求,综合考虑是否设置硬隔离设施。其中现实场景的非机动车越线超车场景如下图。
上海普陀某路段的非机动车越线超车场景
利用TESS NG微观仿真软件,仿真非机动车在机非软隔离路段的越线超车全过程示意如下图:
采用TESS NG仿真机非交互路段场景
在建模的过程中,需注意以下要点:
- 在机非交互路段,超过4m宽的路段,系统会默认添加机非隔离标线;
- 路段发车点可以设置机动车,自行车,电动车等异质车流;
- 低速自行车辆会靠近内侧行驶,高速电动车会越线超过低速自行车流;
- 电动车越线超车后自由行驶一段距离或受后方的机动车等因素影响,会返回非机动车道。
![2.越南胡志明市——城市道路机非交互路段建模](http://cms-bucket.ws.126.net/2019/10/14/c66f41ca219849a987b74f5b496dd9db.png)
2.越南胡志明市——城市道路机非交互路段建模
东南亚国家的机非交互环境复杂,并且东南亚发展中国家机非交互情况类似,其代表性特征是摩托车较多,并且所有车道均可通行机动车与非机动车。在中高流量下,非机动车也会倾向于靠近道路右侧行驶,基本的车道界限较为明确。越南胡志明市的高峰期的机非交互环境如下所示。
越南胡志明市的机非交互场景
通过TESS NG构建的仿真环境,具体示意如下:
TESS NG的越南机非交互道路仿真环境
在建模的过程中,需注意以下要点:
- 路段外侧设置为非机动车道并且只发非机动车;
- 路段内侧设置为机非共享车道以模拟越南有一定机非混行的路况;
- 车型组成需分开设置两种,一种为纯非机动车,另一种为非机动车+机动车;
- 设置一条公交线路并设置其发车时间、间隔等属性。
![3.印度金奈市——城市道路机非交互环境建模](http://cms-bucket.ws.126.net/2019/10/14/c66f41ca219849a987b74f5b496dd9db.png)
3.印度金奈市——城市道路机非交互环境建模
印度由于发展水平的原因,其城市道路基础及管理设施建设还稍显不足,在机非交互的道路,其通行权及通行特征更加混乱,在部分流量较高的道路,不仅车道之间没有明显的界限,而且不同车道的通行权也不明确。货车、客车、电动车、自行车等相互之间穿梭而行。是世界上最为复杂,最无规则的机非交互场景之一。其机非交互场景的示意如下所示:
印度金奈市的混合流场景环境
通过TESS NG仿真得出的机非交互场景:
TESS NG仿真印度金奈的混合流道路场景
在建模的过程中,需注意以下要点:
- 单方向设置一条宽为18m的车道,车道类型选择非机动车道,车辆从一个发车点随机发出,以模拟印度机非完全混行的路况;
- 需设置一种非机动车+机动车的车型组成;
- 设置若干公交线路及其相应属性。
![4.荷兰阿姆斯特丹市——城市交叉口机非交互特征建模](http://cms-bucket.ws.126.net/2019/10/14/c66f41ca219849a987b74f5b496dd9db.png)
4.荷兰阿姆斯特丹市——城市交叉口机非交互特征建模
荷兰是欧洲的“自行车王国”,也是世界最早提出“交通稳静化/Traffic Calming(城市道路交通减速设计的总称,诣在提升行人和非机动车的出行环境)”的国家,其国内相关高校如代尔夫特理工等长期对城市非机动车慢行交通有较为深入的研究,荷兰的国内各类非机动车交通设施设计,慢行交通专用道设计也较为完善,是对非机动车骑行环境保障较好的欧洲国家。其中较为典型的设计即为交叉口非机动车的“Bike box”的设计,即将机动车停车线后移,预留设置Bike box的空间。
![Bike box的停车设置示意](http://dingyue.ws.126.net/2022/0817/7d67c87aj00rgqiok002lc000rs00ghm.jpg)
荷兰阿姆斯特丹的某个典型路口的运行情况如下图所示:
荷兰阿姆斯特丹的路口停车区
其中,通过非机动车构建的仿真环境如下图:
TESS NG仿真荷兰阿姆斯特丹的路口停车区
在建模的过程中,需注意以下要点:
- 进口道部分(包括左转直行车道、右转车道、非机动车道)需要在右转车道停车线部分进行打断,再分别将右转车道、非机动车道与Bike box区域的车道连接;
- 右转的信号灯位置相比于直行左转信号灯位置需上移至右转车道停车线位置(TESS NG中信号灯位置表征停车线位置);
- 机动车与非机动车分开发车。
同时,目前国内外均有诸多路口在参考此种路口的蓄车方式,其应用延伸如下所示。
![丹麦哥本哈根及中国郑州的蓄车区](http://dingyue.ws.126.net/2022/0817/402a1fa2j00rgqiok001vc000rs00a1m.jpg)
5.法国巴黎市——城市道路机非交互情况
巴黎是欧洲摩托车较多的国家。而且在欧洲国家,由于路权原因,摩托车均可在道路中央行驶,且不会让行后方的机动车辆,这与我国的车辆靠右行驶存在着较大差别。同时,由于欧洲的摩托车较少,而摩托车与小汽车具有同等的路权,因此在欧洲的摩托车行驶有一个较为显著的特点是一辆摩托车也会占用一条车道,并且不会让行后面的机动车,这与部分亚洲国家存在着较大的区别,当然此种因素主要是由于摩托车的流量密度导致。
巴黎的机非交互场景如下图所示:
巴黎的机非交互车道
采用TESS NG仿真相关场景如下所示:
TESS NG仿真巴黎的机非交互环境
在建模的过程中,需注意以下要点:
- 单向设置4车道,并且车道类型都选为机动车道;
- 增加非机动车+机动车的车型组成;
- 非机动车和机动车同由一个发车点发出。
![6.结语](http://cms-bucket.ws.126.net/2019/10/14/c66f41ca219849a987b74f5b496dd9db.png)
6.结语
交通发展是社会人文发展的一个缩影。全球不同国家地区的机非交互通行空间设计,通行环境,通行路权等存在着较大差别。它是由国家的机非车辆出行数目,文化发展历史,经济水平,出行者习惯等多种因素综合影响形成的,并且会长期持续。无论特征如何,对于城市交通管理者来说,如何在道路有限的时空资源下,协调机动车,非机动车安全高效的在路段和路口通行,是永恒不变的目标和原则。仿真软件在一定程度上可以协助管理者验证不同方案的实施效果,精细化的评估方案的安全性及效率等,包括TESS NG已经在不同国家和地区进行了有效的仿真场景验证和评估。但回到交通出行的本质上,提升我国的非机动车包括行人交通的出行环境和条件,仍需要从上层规划,中层管理,以及交通参与者认知的角度,共同努力,促进绿色出行及碳中和发展目标。
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