针对城市道路扩建与进口渠化拓宽引发的路口几何空间过大、车辆通过时耗过长、车流轨迹冲突加剧等交通问题，面向城市路口待行区交通组织需求，论述了设置路口待行区的必要性，提出了设置左转、直行与综合待行区的时间与空间条件，基于“停止线”与“冲突点”两类参照系，运用车流消散运行规律图，以左转待行区交通组织方式为代表分析待行区设置前后的通行效能变化情况，验证了基于“停止线”与“冲突点”参照系条件下通行效能计算过程的科学性与有效性。
道路交叉口作为城市道路的瓶颈节点，其交通组织与渠化形式将直接影响整条道路的通行状态，合理优化局部关键节点的空间布局是提升道路服务水平的关键所在。待行区作为一种缩减交叉口几何面积、缓解进口道排队溢出的有效交通组织方式，正日益得到交通管理者的青睐并被广泛应用，根据实际管控需求逐渐衍生出左转待行区、直行待行区与双待叠加待行区三种交通组织形式。
为保证待行区的长度和宽度要求，左转待行区通常设置于有中央分隔带的交叉口，其设置几何条件如下。
（2）待行车辆与对向直行及待行区需保证一定安全距离。由于车辆横向安全距离一般为1~2m，考虑到交叉口内部车速较低且待行区内车辆相对静止，故最小横向安全距离可取1m，即待行区端部与上一相位放行车流轨迹外侧应保证1m以上安全间距，即如图1所示x1≥1m。此外，当进口道无非机动车通行或非机动车组织二次过街时，对向待行区之间距离应满足x2≥1m；当非机动车跟随机动车左转时，应保证4.5m以上安全距离，条件受限时不得低于3.5m。
（3）为避免车辆行驶不畅、发生侧滑等危险，应保证待行区转弯半径R≥25m。
（4）为保证待行区实施效果，左转待行区蓄车空间应尽可能满足2~3辆以上标准小汽车停车需要。
（5）设置左转待行区后，必须满足交叉口安全视距要求，通常针对设计速度30km/h的交叉口要求其识别距离不小于70 m。
直行待行区应用场景相对较少，适用于进口道停止线后置且相交道路路幅较宽的交叉口，其设置几何条件如下。
（2）由于直行待行区对向设置互不影响，因此仅需考虑直行待行车辆与上一相位左转车辆的安全距离。当直行待行跟随相交方向左转车辆通行时应满足图2 a）中x1≥1m，当直行待行跟随本方向左转车辆通行时应满足图2 b）中x1≥1m。
图2 直行待行区设置几何条件示意图
（3）为保证待行区实施效果，直行待行区蓄车空间宜满足2~3辆以上标准小汽车停车需要。
双待叠加属于交叉口新型交通组织方法，其设置几何形式如图3所示，需满足的空间条件要求如下。
（2）待行区需同时满足x1≥1m和x2≥1m的安全距离要求。
（4）左转和直行待行区蓄车空间以2~3辆以上标准小汽车为宜。
（5）双待叠加的设置需满足安全视距要求，对应于30km/h的设计速度其识别距离不得小于70 m。
鉴于相关研究对于左转和直行待行区单独设置时的时间条件已作出明确界定，本节不再赘述，仅研究确定综合待行区的设置时间要求如下。
（1）综合待行区交通组织对象应为信号控制平面交叉口。
（3）双待叠加的进口信号放行相序可以根据实际需要进行选择，当优先解决左转车辆长排队问题时，相序宜选择先直行后左转；当优先解决直行车辆长排队问题时，相序选择宜先左转后直行，如图4所示。
图4 不同相序设置条件下的双待叠加待行
为充分聚焦研究对象，仅以左转待行区为例展开分析，说明待行区设置前后的通行效能变化特征，直行待行区与双待叠加待行区的作用原理亦与之相似。左转待行区设置的基本思想是充分利用交叉口的时间资源和空间资源，在不影响上一直行相位的基础上，在红灯末期合理时间内提前进入交叉口等待或者直接通行，从而充分利用交叉口空间资源，减少左转相位时间，缩短交叉口信号周期，达到提高交叉口通行能力的目的。鉴于左转待行区应用范围相对广泛，但实际交通组织效益尚未得到理论证实，因此，有必要进一步量化分析左转待行区设置前后对于节点通行效率的影响，为实际工程应用实施提供理论依据与指导。
图5描述了直行与左转车流消散运行规律，其中，左转相位设置形式为邻接上一直行相位的放行方式，阴影部分包络面积等同于左转待行区设置前后的绿灯间隔时差范围内，左转车流以饱和流率通过停止线的流量总和。
图5 左转待行区设置前后交通流消散运行规律（以停止线为参照系）
图6则进一步揭示了左转待行区设置前后的交叉口冲突关系，可以进口道停止线和交叉口冲突点为参照系，进一步分析给定相位时长条件下左转待行区设置前后对应的通行能力变化特征。
若以进口道停止线为参照系进行分析，考虑到待行区内停驶的车辆为左转待转通行车流的组成部分，二者消散运行规律形态仅存在一个绿灯间隔时差的偏移量。因此，问题可简化为对比绿灯间隔时差流量与左转待行区可存储车辆数之间的关系。
由分析可知，判断以停止线为参照系条件下设置左转待行区的优劣性仅与交叉口车辆运行速度、排队车头间距以及左转饱和流率相关，与待行区长度并无明显关联，而设置左转待行区的通行效益则与其自身长度密切相关。为进一步量化对比说明，一般条件下，设车辆在交叉口的行驶速度为8 m/s，排队车辆间距为7 m/pcu，左转饱和流率为1650 pcu/h≈0.46 pcu/s，则通过计算可知，当待行区设置长度达到20 m，即待行区近似可容纳3 pcu时，单位周期通行能力提升约2 pcu/cycle。因此，建议对于有条件的交叉口，施划左转待行区的车道长度不宜小于20 m。
若以冲突点为参照系进行信号配时，常规放行方式条件下，图6 a)中直行与左转车流的行程时间需满足图5中对应的时序关系，当因交叉口面积较大或左转停止线后移，图5中左转车流启动时刻将向左偏移，即上一相位直行清场时间与本相位左转启动时间存在一定的重叠区间。
设置左转待行区后，相位过渡绿灯间隔时间将进一步延长，对应的左转车流消散起点较原先向右偏移，以冲突点为参照系进行分析的基准时刻点严格来说均为上一直行相位后补偿时间的结束点，如图7所示，而无论采取何种交通组织方式，左转车流头车到达冲突点的时刻均相同，其区别仅在于同等时刻两种交通组织方式的车流运动状态稍有差异，即受到启动波传递因素的影响，可用于常规放行方式的车流启动波传递时间将大于左转待行放行方式。
图7 左转待行区设置前后交通流消散运行规律（以冲突点为参照系）
以冲突点为参照系的常规放行方式条件下车流运行至冲突点时，流率形态接近饱和车流，车流前损失时间有所缩短，该项值与车流从停止线行驶至冲突点的行程时间呈正相关。因此，就冲突点层面分析而言，常规放行方式单位周期的通行效率应略高于左转待行放行方式。
实际信号控制实施过程中，采用信号迟启控制方式等同于以冲突点为参照系的信号配时设置方式，由以冲突点为参照系的通行能力对比分析结果可知，当左转饱和流量取1650 pcu/h，绿间隔时差取一般值3~4 s，则采用信号迟启控制方式能够使得待行区单位周期通行能力提升约1.7 pcu/cycle。
基于城市大规模道路扩建与进口渠化拓宽的现实背景，开展路口待行区设置时间与空间条件研究，对于满足一定要求的T型、十字或畸形交叉口待行区，通过合理的交通组织与信号管控措施，确保进口道排队车辆经由待行区停止线时能够实现不停车通过，可以有效提升交叉口通行效能，实现道路时空紧约束条件下的交叉口内部空间资源高效利用。
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