直行待行区是国内首创的一种信号交叉口精细化改造方式,通过渠划方式划分待行区车道,将停车线提前,并增设待行区信号相位,避免了交叉口工程改造的高额花费。交管部门最新数据表明设置直行待行区后交叉口通行能力提升10%左右,然而现状大部分研究主要集中在待行区的设置,对待行区通行能力的研究稀少。本文则将重点放在直行待行区设置后通行能力提升研究。首先,对信号交叉口直行车辆交通特性进行分析,总结出信号交叉口直行待行区设置条件,认为将直行车辆产生二次排队作为设置直行待行区的临界条件较为合理。同时,对直行待行区交叉口进行实地调查,选取四相位十字信号交叉口作为研究对象,揭示了直行待行区的设置长度影响因素、信号放行次序以及信号配时变化。然后,利用视频摄像法采集信号交叉口直行车辆车头时距信息,基于调查数据分析出直行待行区设置后排队直行车辆运行特性变化情况,包含车头时距分布规律、饱和车头时距、饱和流率和启动损失时间,为通行能力研究提供数据支撑。调查结果显示,设置直行待行区后车头时距分布规律、饱和车头时距、饱和流率并未发生明显变化,而启动损失时间有一定程度增加。并以此结论为前提,基于停车线法和概率论知识分别构建直行车道和直右车道通行能力提升模型。其次,基于设计的信号交叉口案例,结合仿真模拟和模型计算对交叉口的通行能力变化进行分析,两个结果都显示:设置待行区后,车道通行能力得到提升,且随着待行区长度增加,提升效果越明显;相比直行车道,相同待行区长度条件下,直右车道通行能力提升更为显著;直右车道在直行车比例较低条件下设置待行区通行能力可取得较大收益。最后,通过比较模型计算值和仿真结果间的差异对模型进行验证,得出修正后的直行车道通行能力提升模型以及直右车道通行能力提升模型的适用条件。