美國《道路通行能力手冊(cè)》將排隊(duì)長度定義為：從信號(hào)交叉口停車線到排隊(duì)車輛末端之間的距離，用排隊(duì)車輛表示。即便先前停在隊(duì)列前面的車輛開始移動(dòng)，也應(yīng)該計(jì)入排隊(duì)長度。關(guān)于什么是排隊(duì)車輛，美國HCS手冊(cè)規(guī)定，速度低于3 m/s或者停止或者跟隨在已排隊(duì)車輛后邊的單輛車都視為排隊(duì)車輛。德國VISSIM手冊(cè)將排隊(duì)隊(duì)首的第一輛車的最大速度5 km/hr，排隊(duì)隊(duì)尾的最后一輛車的最低速度10 km/hr之間的車輛作為排隊(duì)車輛。

即便上述規(guī)定，還是沒有就交叉口車輛排隊(duì)的各種情況進(jìn)行進(jìn)一步明確。那么我們接著看下面對(duì)排隊(duì)長度的分類，從分類里或許我們能夠得到一些更明確的有關(guān)排隊(duì)長度的啟示。

1、最大排隊(duì)長度

在信號(hào)交叉口處，可以按照2種情況進(jìn)行最大排隊(duì)長度的觀測。

1、如果綠燈期間的車輛駛離率大于車輛到達(dá)率，那么在綠燈開始后，我們會(huì)觀測到，車輛在逐漸減少。那么該種情況下，可以將在紅燈結(jié)束后，綠燈開始時(shí)刻的排隊(duì)車輛數(shù)視為最大排隊(duì)車輛數(shù)。

2、如果綠燈期間的車輛駛離率小于車輛的到達(dá)率，那么綠燈開始后，我們會(huì)觀測到，車輛越積越多，這樣會(huì)導(dǎo)致后續(xù)的各個(gè)周期，車輛排隊(duì)長度越來越大。那么這種情況下，可以將每個(gè)信號(hào)周期結(jié)束時(shí)刻的排隊(duì)車輛數(shù)視為各個(gè)周期的最大排隊(duì)長度。

2、平均排隊(duì)長度

某一時(shí)間段內(nèi)，紅燈期間各個(gè)車道車輛排隊(duì)長度的平均值，能夠反映整個(gè)交叉口的交通擁堵程度。

3、二次排隊(duì)長度

二次排隊(duì)長度是指在綠燈起始時(shí)刻到達(dá)交叉口的所有車輛中，在該綠燈期間無法離開交叉口的那部分車輛形成的排隊(duì)長度。

4、排隊(duì)消散長度

排隊(duì)消散點(diǎn)距離停車線的長度。

5、實(shí)時(shí)排隊(duì)長度

在給定的某一時(shí)刻車道內(nèi)排隊(duì)車輛的長度。

6、百分位排隊(duì)長度

某觀測時(shí)段內(nèi)最大排隊(duì)長度的百分位函數(shù)長度值。

交通流在道路交叉口形成交織沖突，由于信號(hào)控制的作用，各個(gè)方向的交通流會(huì)出現(xiàn)等待情況，由路段上的連續(xù)流演變成間斷流，從而產(chǎn)生排隊(duì)長度、延誤時(shí)間等交通特征數(shù)據(jù)。

從因果關(guān)系來說，是交叉口的沖突使得采用交通信號(hào)控制措施，勢必造成進(jìn)口道車輛的排隊(duì)，因而造成車輛延誤和停車。

車輛在交叉口的排隊(duì)行為是一個(gè)隨時(shí)間和交通信號(hào)狀態(tài)變化的動(dòng)態(tài)過程，這個(gè)排隊(duì)過程構(gòu)成了一個(gè)非常復(fù)雜的隨機(jī)過程。

（1）非飽和條件下的排隊(duì)長度

下圖說明了分析時(shí)段內(nèi)，典型的不飽和周期時(shí)間內(nèi)，排隊(duì)長度的形成。該圖說明整個(gè)紅燈時(shí)間和綠燈時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)到達(dá)的交通流形成的車輛排隊(duì)，以及其后的整個(gè)排隊(duì)消散過程。

圖1 交通流平穩(wěn)到達(dá)時(shí)的排隊(duì)和消散情況

（2）過飽和條件下的排隊(duì)長度

隨著道路交通流量的增加，路網(wǎng)中的瓶頸路段會(huì)首先達(dá)到其通行能力。當(dāng)流量超過路徑通行能力時(shí)，瓶頸路段(或交叉口)的排隊(duì)會(huì)不斷增加。溢流情況是指由于下游交叉口發(fā)生過飽和現(xiàn)象而出現(xiàn)排隊(duì)，并且排隊(duì)車輛布滿兩個(gè)交叉口之間全部的道路空間，導(dǎo)致上游交叉口車輛不能在綠燈相位通過下游交叉口，在一個(gè)周期內(nèi)可能出現(xiàn)排隊(duì)溢出。

下圖是交通擁堵產(chǎn)生時(shí)，等待通過交叉口的車輛排隊(duì)變化情況。

如圖2a，在交通比較擁堵時(shí)，在紅燈時(shí)間內(nèi)積累了一定的排隊(duì)長度。

如圖2b，當(dāng)綠燈啟亮?xí)r，隊(duì)首以最大的啟動(dòng)速度越過停止線，并在綠燈期間，形成運(yùn)動(dòng)車隊(duì)；

如圖2c，當(dāng)綠燈結(jié)束，紅燈啟亮，隊(duì)首停止運(yùn)動(dòng)，上一周期綠燈期間未離去車輛造成二次排隊(duì)，排隊(duì)向后擴(kuò)散，隊(duì)尾不斷有車輛到達(dá)進(jìn)而并有排隊(duì)長度增加積累。

圖2a 紅燈期間排隊(duì)過程

圖2b 綠燈期間交叉口排隊(duì)過程

圖2c 紅燈期間交叉口車輛排隊(duì)過程

從前面的排隊(duì)形成過程分析中，我們其實(shí)發(fā)現(xiàn)，排隊(duì)長度能夠直觀反映交叉口空間利用效率和交通流的擁堵擴(kuò)散、蔓延程度。同時(shí)我們也看到，在單位時(shí)間內(nèi)（如一個(gè)信號(hào)周期），并非排隊(duì)越長，運(yùn)行質(zhì)量越差，還取決于交叉口進(jìn)口或轉(zhuǎn)向通行能力的大小。因此，利用排隊(duì)長度，其實(shí)有助于更加準(zhǔn)確地把握交叉口運(yùn)行狀態(tài)。

一般來說如果說一個(gè)交叉口主要道路上能在原有的相位的綠燈時(shí)間內(nèi)，消散較多的車輛，那么可以說該交叉口的信號(hào)配時(shí)方案是比較符合車流的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的。

因此排隊(duì)長度作為信號(hào)配時(shí)的輸入變量是合適的。這里筆者確實(shí)要明確的寫明這一點(diǎn)。意味著當(dāng)前信號(hào)交叉口排隊(duì)長度的大小實(shí)際上決定了當(dāng)前交叉口需要綠燈配時(shí)長短的配置。言外之意，當(dāng)前信號(hào)交叉口排隊(duì)長度長，則紅燈期間到達(dá)車輛多，需要更多的綠燈時(shí)間疏散車輛；當(dāng)前信號(hào)交叉口排隊(duì)長度短，則相同紅燈時(shí)段內(nèi)到達(dá)車輛少，可以用更短的綠燈時(shí)間疏散車輛。一般來說，可以考慮將排隊(duì)長度或者是相位排隊(duì)長度作為控制參數(shù)進(jìn)行綠信比優(yōu)化，提出一種將排隊(duì)長度約束作為控制目標(biāo)的控制策略和算法，這是排隊(duì)長度適用的地方。

排隊(duì)長度作為評(píng)價(jià)當(dāng)前信號(hào)交叉口信號(hào)配時(shí)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)并不適宜！排隊(duì)長度長，未必證明當(dāng)前配時(shí)方案不佳！

目前，道路信號(hào)交叉口排隊(duì)長度的研究主要集中在最大排隊(duì)長度和二次排隊(duì)長度，通過研究排隊(duì)長度，確定綠燈時(shí)長，生成新的信號(hào)配時(shí)方案。這里我們不得不提到一個(gè)排隊(duì)長度的常用指標(biāo)：第95%分位排隊(duì)長度。

第95%分位排隊(duì)長度：在有效樣本車輛運(yùn)行參數(shù)提取的整個(gè)過程中，不排除會(huì)有極少數(shù)的誤判數(shù)據(jù)。觀測時(shí)段中的樣本只是總樣本的一小部分，研究過程中采取第95%分位排隊(duì)長度作為最大排隊(duì)長度的度量，可以盡量避免異常數(shù)據(jù)的干擾。

通常使用第95或第99個(gè)百分位排隊(duì)長度來確定信號(hào)交叉口車行道的長度，尤其是轉(zhuǎn)向車道有拓寬情況下的展寬段和漸變段的設(shè)計(jì)長度。

1、人工觀測方法

（1）調(diào)查工具

計(jì)時(shí)器（手表或秒表）、手動(dòng)（機(jī)械或電子）計(jì)數(shù)器、對(duì)講機(jī)、記錄板、紙、筆。

（2）調(diào)查人員

一般每個(gè)調(diào)查的車道組需要兩個(gè)人。

（3）調(diào)查步驟

首先，到交叉口現(xiàn)場選擇一個(gè)比較合適采集數(shù)據(jù)的位置。

其次，觀測人員帶好調(diào)查用品直接到達(dá)觀測的地點(diǎn)，準(zhǔn)備調(diào)查。一名觀測員站到停車點(diǎn)（一般以停車線為準(zhǔn)），另一位觀測員停在排隊(duì)車輛的最后面。

①觀測每個(gè)車道由于受信號(hào)影響而最后停駛的車輛，跟蹤調(diào)查期間每個(gè)周期停駛的排隊(duì)隊(duì)尾。對(duì)于在綠燈時(shí)間內(nèi)到達(dá)，但由于前面的排隊(duì)車輛還沒有移走而停駛的車輛也應(yīng)該統(tǒng)計(jì)在內(nèi)；對(duì)于到達(dá)的車輛當(dāng)其與前面停駛車輛距離在一個(gè)車身長度范圍內(nèi)且有停車傾向時(shí),也認(rèn)為該車加入了排隊(duì)隊(duì)列。因?yàn)榫_地跟蹤要停駛的車輛有困難,所以才采用這種規(guī)定。這樣，所有加入排隊(duì)的車輛都被包括排隊(duì)車輛的計(jì)數(shù)當(dāng)中，直到它們通過停車線。

②每隔10-20s,記錄排隊(duì)車輛數(shù)(用電子表上可重復(fù)倒計(jì)時(shí)的計(jì)時(shí)器來標(biāo)記計(jì)數(shù)時(shí)間)。計(jì)數(shù)時(shí)間間隔不能被周期長整除(例如，如果周期為120s，可用14或16s作為計(jì)數(shù)間隔，而不能用15s作為計(jì)數(shù)間隔)。排隊(duì)車輛是指步驟1定義的隊(duì)列中的停駛的且還沒有離開交叉口的車輛。直行車輛當(dāng)其后軸越過停