交通工程课设

1、交通工程课程设计交叉口改造建湘路与人民西路交叉口一、 道路交叉口现场交通调查实习结果分析1. 路口道路使用现状建湘路与人民西路交叉口为十字交叉口，但不是标准形式的十字路口，东西向主干道进口道与南北次干道进口道之间的夹角约为75度而不是90度。东进口道共有4车道，分为1条右转车道，3条直行车道，1条左转车道（压缩对向直行车道拓宽而成）；西进口道共有5条车道，分为1条右转车道，3条直行车道和1条左转车道（压缩对向直行车道拓宽而成）；北进口道共有两条车道，分为1条直右车道，1条直左车道；南进口道共有3条车道，分为1条直右车道，1条直行车道，1条右转车道。2. 交叉口交通量现状分析a) 交通量该交叉口

2、的交通量统计数据如表2.1，表2.2，由表可知，该交叉口的非高峰小时机动车流量为2757 pcu/h，高峰小时交通量为2987 pcu/h，处于中等水平。高峰小时交通量图见图2.1。表 2.1 建湘路与人民西路 交叉口的高峰小时流量流向数据进口道东进口南进口西进口北进口流向左直右左直右左直右左直右交通量（pcu/h）4835541561012261537139144176312901193480506578（调查时间2016.9.28下午16:00-17:00）进口道东进口南进口西进口北进口流向左直右左直右左直右左直右交通量（pcu/h）4305801371522251516845056218

3、3861341147528574738表 2.2 建湘路与人民西路 交叉口的高峰小时流量流向数据（调查时间2016.9.28下午17:00-18:00）右转 151左转 152直行 225k 右转 218左转 134直行 386人民西路建湘路右转 137左转 430直行 580右转 56左转 68直行 450人民中路天心路右转 152左转 225直行 151图2.1 交叉口高峰小时交通量图b) 交通组成该交叉口的交通组成见表2.2.1和表2.2.2。从表中可以看到，无论是非高峰时间段的16:00-17:00，还是高峰时间段的17:00-18:00，该交叉口的各个进口道的车辆组成都是相似的，都以

4、小汽车为主，而中型车则基本上都是由公交车组成。而东进口和西进口的电动车都较多，达到280pcu/h以上，而且从记录数据来看，电动车主要集中于东进口的直行和左转，和西进口的直行，从这里可以分析电动车的主要流向是东西流向。中型车则是集中于东，南，北，三个进口道，西进口道没有公交车通过，所以仅有5辆出现。1. 而且结合进口道的车道划分，可以看到，东进口的电动车虽然多，但是有一条专门的非机动车道，所以对交叉口的通行影响基本不大。但是西进口的电动车的数量与东进口的持平，却与机动车共用了一条车道，所以这对本来通行能力不强的西进口道会造成更大的影响。表2.2.1 通过建湘路与人民西路交叉口的车辆组成中型车小

5、汽车电动车东进口651128283南进口97383149西进口5501287北进口64514147 （16:00-17:00）表2.2.2 通过建湘路与人民西路交叉口的车辆组成中型车小汽车电动车东进口651128287南进口97383149西进口5501287北进口64514147 （17:00-18:00）c) 交通量增长率根据上述的数据分析，可知该交叉口的非高峰小时的交通量是2757pcu/h，高峰小时交通量是2987pcu/h，增长率为8.34%，变化不大。3. 交通控制现状a) 渠化措施建湘路与人民西路交叉口的渠化措施主要有以下几个方面：1. 进口道拓宽。东，西两个进口道均在离约100

6、m处压缩对向车道拓宽为左转车道，而南，北方向则由于车流量较少，并未进行拓宽。2. 交通岛。该交叉口由于面积不大，东西向共8条车道，南北向4条车道，宽度不大，所以无需设置安全岛让行人停留。3. 路缘石。东，北，南3个方向都在路边设置了路缘石，东方向的路缘石及以上部分基本处于空闲状态，南北方向的路缘石上边有树木，停放电动车辆，以及较多行人。4. 标志标线。交叉口四个方向的分道线和行车线都比较清晰，其中东，南，北方向均设置了人行道，而北边和南边的人行道则设在了停车线后10m处，这主要是考虑到东西方向是主干道，车流量大，车道数多，所以避免行人干扰，把人行道设在了停车线之前；而由于南北方向为次干道，车流

7、量少，故可以把人行道直接设在停车线后10 m的地方，直接与下高架路的楼梯相接；西边方向考虑到东西进口道用的是不同的相位，所以不宜设置人行横道，而且为了满足直行车辆的通行，两条直行车道的停车线往前移了3-4m。b) 交通信号控制建湘路与人民西路路口采用三相位的信号控制，信号周期因时段而又差异，晚高峰时期其信号周期为105s,具体相位方案如表3.2，图3.2。、信号 相位相位一相位二相位三绿灯时间39s17s40s信号周期105s表3.2，建湘路与人民西路交叉口相位控制图3.2 建湘路与人民西路交叉口控制方案由图可以看到，由于西进口道的流量最少，仅为506pcu/h， 而且左右转的车辆的都很少，故

8、绿灯通行时间仅为17s；而东进口道的车流量最大，左转车辆的数目几乎与直行车辆数目持平，所以绿灯信号时间最长，为40s；而南北进口道虽然流量不多，但是由于共用一个相位，考虑到有相互干扰，所以绿灯时长也较长，为39s；但是从记录数据可发现，北进口道的流量要多于南进口道，而且两个进口道的左转和右转的车辆数都较多，所以共用一个相位会造成干扰较大。c) 交通冲突，拥堵问题由该信号控制设置可知，仅有相位一会造成南北向的左转与直行冲突。在信号相位一，南北方向绿灯同时开放，而且是单一信号灯，直行左转右转共用，因此会造成冲突。北进口的左转车辆数较多，为218pcu/h，但南进口的直行车辆少,为225pcu/h，

9、同时南进口的左转车辆数较少，为152pcu/h，对北进口的直行影响不大，所以总体来说，该信号相位下的直行左转冲突问题并不严重。而且为考虑到冲突点的问题，相位一的绿灯时间设为39s，跟最大车流量的北进口道持平，这一做法保证了车辆的通过，并且实现了车辆通行的最大化。至于拥堵问题，从排队长度的数据来看，南方向的排队长度很小，非高峰时间段小于3辆每周期，高峰期间小于10辆每周期；北进口道的排队长度也不大，几乎都在10辆以下，平5辆不到；东进口道的排队长度稍微多谢，平均7辆；而西进口道左转排队长度在非高峰期间很小，但是直行排队长度平均9辆，是各个进口道中最大的。值得注意的是，东，南，北，进口道均没有出现

10、二次排队现象，说明绿灯时长足以满足车辆的通行，但是西进口道的直行方向在整个观测时间段内几乎都存在二次排队现象，最大的可达到9辆。从交通量和信号控制数据来分析，东方向的车道数充足，而且绿灯时长40s，足以通行；南北进口道的车流量不多，而且39s的绿灯时长也足以通行；但是对西进口而言，左转车辆数极少，仅为71pcu/h，足以通行，但是执行车辆数达到386pcu/h，仅有两条车道和17s的绿灯时长显然满足不了通行要求，故直行车道的第二次排队现象较为突出。d) 交叉口现有服务水平评价1. 车辆通过交叉口的车速根据现场测得的数据统计如下表3.4.1进口道东进口南进口西进口北进口左直右左直右左直右左直右小

11、车（km/h）18.627.015.214.420.616.115.624.411.116.720.518.2中车（km/h）18.6121011.815.816.4518290919.727表3.4.1 交叉口车辆通过车速从测量数据可发现，各个进口道的直行通过车速都是最快的，右转次之，左转最慢，这也是为什么左转车道经常要设置左转待驶区。从中还可以看到，东进口的车速是各个进口道中最快的。2. 交叉口现有的通行能力计算建湘路与人民西路交叉口现状的通行能力。1) 东进口通行能力计算直行通行能力按下式计算：Cs=3600Ttg-ts1ts+1×其中：Cs 一条直行车道的设计通行能力，pcu

12、/ h T 信号灯周期，s tg 信号灯每周期的绿灯时间，s ts1 绿灯亮后第1辆直行车启动、通过停车线的时间，s，取2.3ts Cs直行车辆通过停车线的平均时间，s,取2.5j 折减系数,取0.9 得 Cs = 3600105×40-2.32.5+1×0.9=496pcu/h由于该东口道设有专用左转与专用右转车道时，进口道设计通行能力按下式计算： Cle=Cs/(1-l-r) = 496*2/(1-0.3749-0.1194)=1961 pcu/h 由于该相位仅有东进口道方向通行，无需进行折减。2) 西进口通行能力计算得 Cs = 3600105×17-2.3

13、2.5+1×0.9=212pcu/h由于该东口道设有专用左转与专用右转车道时，进口道设计通行能力按下式计算：Cle=Cs/(1-l-r) = 212*2/(0.7840)= 540 pcu/h由于该相位仅有西进口道方向通行，无需进行折减。3) 北进口通行能力计算得 Cs = 3600105×39-2.32.5+1×0.9=483pcu/h由北进口道为设有专用右转车道而未设专用左转车道，进口道设计通行能力按计算： Cel=(Cs+Csl)/(1-r) Csl=Cs(1-l'/2) = 483*(1-0.1477)= 411 pcu/h Cel =(483+4

14、11)/(1-0.1816)= 1092 pcu/h 一个小时的信号周期数 n=3600/105=34 则不影响对面直行车辆行驶的左转交通量Cle'=4*34=137 pcu/h 而Cl= Cel * l = 896*0.2879 =257 pcu/h > Cle' = 137 pcu/h (Cl是根据下面的南进口道设计通行能力和左转车辆比例算得) 故要进行折减： Ce'=Ce-ns(Cle-Cle') = 1092-2*(257-137) = 852 pcu/h4) 南进口通行能力计算得 Cs = 3600105×39-2.32.5+1

15、5;0.9=483pcu/hCsr = Cs = 483 pcu/h Csl=Cs(1-l'/2) = 483*(1-0.1439) = 413 pcu/h一个小时的信号周期数 n=3600/105=34 则不影响对面直行车辆行驶的左转交通量Cle'=4*34=137 pcu/h 而Cl= Cel * l = 1092*0.2954 =322 pcu/h > Cle' = 137 pcu/h (Cl是根据上面的南进口道设计通行能力和左转车辆比例算得) Ce'=Ce-ns(Cle-Cle') = 896-2*(322-137) = 526 pcu/h

16、因此，整个交叉口的通行能力：1961+548+852+526=3887 pcu/h计算结果如表3.4.2进口道流向东进口南进口西进口北进口交叉口左直右左直右左直右左直右交通量（pcu/h）（pcu/h）43058013715222515168450562183861342987通行能力（pcu/h）73599223415122415063423522514461553876表3.4.2 交叉口通行能力与交通量比较从该表可知，该交叉口的设计通行能力基本能满足高峰小时的交通量。东进口道的设计通信能力富余很多，南进口道的设计通信能力与交通量持平，北进口的有少量的富余，而西进口的设计通行能力无法满足现

17、有的交通量需要改造。3. 车道饱和流率的计算车道的饱和流率即V/C，由交通量比上设计通行能力，计算结果如下表3.4.3.表3.4.3 车道的饱和流率进口道东进口南进口西进口北进口交叉口流向左直右左直右左直右左直右饱和流率（V/C）0.590.580.591.011.001.011.081.061.080.870.870.860.77从车道饱和流率来看，东进口的饱和度较低，因此对应前面所测的平均通过车速较高；北进口的饱和度达到0.87，但仍能保持畅通；南进口的饱和度则等于1，说明现有的设计通行能力不能满足交通量的需求，但是由现场观察来看，由于有充足的绿灯时间，而且对向干扰的变动大，不一定整个时段

18、都有那么的干扰，所以难进口道的通行还是较为畅通的；至于西进口道，饱和度达到1.08，大于1，结合现场观察，该进口道通行能力无法满足现有交通量，而且经常发生二次排队，需要进行改造。4. 行车延误的计算信号交叉口机动车交通的延误是反映车辆在信号交叉口上受 阻、行驶时间损失的评价指标。影响延误的因素众多，涉及交叉口 几何设计与信号配时的各个方面，能够综合反映交叉口的几何设 计、交通组织和信号配时的状况和问题。延误计算需分别估算各进口道每车平均信控延误；进口道每车 平均延误是进口道中各车道延误之加权平均值；整个交叉口的平均 延误是各进口道延误之加权平均值。交叉口各车道延误采用下式计算：d =d1 +d

19、2d1=0.5T(1-)21-min1,x×d2=900Tx-1+(x-1)2+T8exCAP式中：d各车道每车平均信控延误（s/pcu）；d1 均匀延误，即车辆均匀到达产生的延误（s/pcu）；d2 随机附加延误，即车辆随即到达并引起超饱和周期所产生的附加延误（s/pcu）； -绿信比；T周期时长（s） ；x所计算车道的饱和度； CAP所计算车道的通行能力(pcu/h) T分析时段的持续时长（h）取0.25h；e单个交叉口信号控制类型校正系数，定时信号取e=0.5;感应信号e随饱和度与绿灯延长时间而变，绿灯延长时间为25s时建议的平均e值如表3.4.4.1;表3.4.4.1平均e值

20、表xe平均值xe平均值0.50.040.230.130.80.320.390.350.60.130.280.200.90.410.450.430.70.220.340.28>10.50.5根据停车延误公式可算得：1) 东进口道延误 左转：d1=26.63s, d2=0.22s, d=26.84s直行：d1=26.62s, d2=0.16s, d=26.78s东进口道平均延误：(430*26.84+580*26.78)/(430+580)=26.81s2) 南进口道延误 左转d1=33.94s, d2=19.92s, d=53.86s直行：d1=33.94s, d2=16.10s, d=5

21、0.05s南进口道平均延误：(152*53.86+225*50.05)/(152+225)=51.69s3) 西进口道延误 左转d1=45.26s, d2=52.30s, d=97.56s直行：d1=45.26s, d2=32.63s, d=77.88s 西进口道平均延误：(68*97.56+450*77.88)/(152+225)=80.47s4) 北进口道延误 左转d1=31.50s, d2=2.83s, d=34.32s直行：d1=31.44s, d2=1.58s, d=33.02s北进口道平均延误：(218*34.32)/(386*33.02)=33.49s因此，整个交叉口的平均延误为

22、(1010*26.81+377*51.59+518*80.47+604*33.49)/(1010+377+518+604)=43.22s计算结果如表3.4.4.2表3.4.4.2 交叉口行车延误方向东进口南进口西进口北进口交叉口左直左直左直左直延误（s)26.8426.7853.8650.0597.5677.8834.3233.0243.22结果表明，建湘路与人民西路交叉口的总体行车延误不大，但是西进口的行车延误明显严重，而东进口则很轻微，西进口的左转比东进口的左转263.5%，直行大190.8%。因此该交叉口的西进口道明显需要改造。5. 交叉口停车延误及服务水平评估各个进口道停车延误计算计算

23、如下：1) 东进口道：根据测量的数据可得：总延误=观察到的停驶车辆数*观察时间间隔=421*15=6315辆·s每辆停车的平均延误=总延误停车辆数=6315238=26.5s交叉口引道上每辆车的平均延误=总延误引道上总交通量=6315238+408=9.77s停车的百分数=停车辆数引道上交通量=238238+408=37%取置信度90%，则K2=2.70，于是停车百分比的容许误差=（1-0.37）*2.70.37*646=8.4%2) 南进口道：根据测量的数据可得：总延误=观察到的停驶车辆数*观察时间间隔=126*15=1890辆·s每辆停车的平均延误=总延误停车辆数=18

24、9054=35s交叉口引道上每辆车的平均延误=总延误引道上总交通量=189054+122=10.7s停车的百分数=停车辆数引道上交通量=54176=31%取置信度90%，则K2=2.70，于是停车百分比的容许误差=（1-0.31）*2.70.31*176=18.5%3) 西进口道：根据测量的数据可得：总延误=观察到的停驶车辆数*观察时间间隔=474*15=7110辆·s每辆停车的平均延误=总延误停车辆数=7110247=28.8s交叉口引道上每辆车的平均延误=总延误引道上总交通量=7110209+247=15.6s停车的百分数=停车辆数引道上交通量=247456=54%取置信度90%

25、，则K2=2.70，于是停车百分比的容许误差=（1-0.54）*2.70.54*456=7.1%4) 北进口道：根据测量的数据可得：总延误=观察到的停驶车辆数*观察时间间隔=84*15=1260辆·s每辆停车的平均延误=总延误停车辆数=126041=30.7s交叉口引道上每辆车的平均延误=总延误引道上总交通量=126041+185=5.6s停车的百分数=停车辆数引道上交通量=41226=18%取置信度90%，则K2=2.70，于是停车百分比的容许误差=（1-0.18）*2.70.18*226=23.3%计算所得的数据汇总于下表3.4.5.1表3.4.5.1 建湘路与人民西路交叉口延误

26、调查实测结果表入口引道总延误/（辆·s）每一停驶车辆的平均延误/s交叉口入口引道上每辆车的平均延误/s停驶车辆百分率/%停车百分比的容许误差/%东进口引道631526.59.77378.4西进口引道711028.815.6547.1南进口引道18903510.73118.5北进口引道126030.75.61823.3而根据停车延误，交叉口的服务水平划为6个等级，如下表3.4.5.2表3.4.5.2 信号交叉口服务水平和延误时间服务水平每辆车延误时间运行情况A5.0自由交通流（流畅）B5.115.0稳定车流（稍有延误）C15.125.0稳定车流（能接受的延误）D25.140.0接近不稳

27、定车流（能忍受的延误）E40.160.0不稳定车流（拥挤，不能忍受的延误）F60.0强制性车流（阻塞）所以，根据计算结果，东进口道的服务水平为B级，西进口道的服务水平为C级，南进口为B级，北进口为B级，接近于A级。根据上面计算的交叉路口的调查的交通量，通行能力，饱和流率，行车延误，停车延误，服务水平汇总于3.4.5.3表3.5.4.3 建湘路与人民西路交叉口交通量，通行能力，饱和流率，行车延误，停车延误，服务水平汇总进口道东进口南进口西进口北进口交叉口流向左直右左直右左直右左直右交通量（pcu/h）（pcu/h）43058013715222515168450562183861342987通行能

28、力（pcu/h）73599223415122415063423522514461553876饱和度（v/c）0.590.580.591.011.001.011.081.061.080.870.870.860.77行车延误（s）26.8426.78-53.8650.05-97.5677.88-34.3233.49-43.22停车延误（s）9.7715.610.75.6服务水平BBCB二、 建湘路与人民西路交叉口交通渠化设计a) 渠化设计针对实习所得的数据分析以及发现的问题，现对建湘路与人民西路交叉口进行改造。由于东，南，北进口道的交通设置均基本能满足通行的要求，由于该交叉口面积较小，南北进口道的

29、停车线已经前移至人行横道（人行横道处无信号）之前，不宜设置左转待行区，导流岛。而且考虑到该交叉口的流量不大，且东西方向分相位进行，南北方向所有的直行，左转，右转共相位使用，所以不宜在西边新增人行通道，应该让行人绕行东边的人行横道，以减少对车流的干扰。该交叉口的改造方案如下图1.1。如图所示，考虑到西进口道的左转车辆很少，而直行的机动车和电动车较多，所以把原有的专用左转车道改造成直左车道以增加直行方向的通行能力，并把该车道的停车线前移至和旁边两条直行停车线相同的位置。（a 改造前）（b 改造后）图1.1 建湘路与人民西路交叉口渠化改造方案b) 改造后交叉口交通控制信号参数控制参数设计根据之前的数

30、据分析以及改造后的交叉口，现进行交叉口信号控制参数设计。该交叉口的信号相位仍维持三相位设置，信号周期为108s。东进口道的绿灯时长不变，维持40s，绿信比0.370；西进口道的绿灯时长增加至20s，绿信比0.185,；南北进口道的绿灯时长维持39s，绿信比0.361。信号配时及信号相位方案如表2.1和图2.1。表2.1 改造后交叉口信号相位控制信号相位相位一相位二相位三绿灯时间39s20s40s信号周期108s图2.1 改造后交叉口信号配时图c) 交叉口通行能力计算和验证1. 配时时段内的设计交通量计算1) 东进口通行能力计算直行通行能力按下式计算：Cs=3600Ttg-ts1ts+1

31、5;其中：Cs 一条直行车道的设计通行能力，pcu/ hT 信号灯周期，stg 信号灯每周期的绿灯时间，sts1 绿灯亮后第1辆直行车启动、通过停车线的时间，s，取2.3Ts Cs直行车辆通过停车线的平均时间，s,取2.5j 折减系数,取0.9 得 Cs = 3600111×40-2.32.5+1×0.9=469pcu/h由于该东口道设有专用左转与专用右转车道时，进口道设计通行能力按下式计算： Cle=Cs/(1-l-r) = 469*2/(1-0.3749-0.1194)=1854 pcu/h 由于该相位仅有东进口道方向通行，无需进行折减。2) 西进口通行能力计算得 Cs

32、 = 3600111×20-2.32.5+1×0.9=235pcu/h由于该东口道设有专用右转而未设专用左转车道时，进口道设计通行能力按下式计算： Cel=(Cs+Csl)/(1-r) Csl=Cs(1-l'/2) = 470*(1-0.1477)= 221 pcu/h Cel =(235*2+231)/(1-0.09756)= 776 pcu/h由于该相位仅有西进口道方向通行，无需进行折减。3) 北进口通行能力计算得 Cs = 3600108×39-2.32.5+1×0.9=470pcu/h由北进口道为设有专用右转车道而未设专用左转车道，进口道

33、设计通行能力按计算： Cel=(Cs+Csl)/(1-r) Csl=Cs(1-l'/2) = 470*(1-0.1477)= 400 pcu/h Cel =(470+400)/(1-0.1816)= 1063 pcu/h 一个小时的信号周期数 n=3600/108=33 则不影响对面直行车辆行驶的左转交通量Cle'=4*33=132 pcu/h 而Cl= Cel * l = 870*0.2879 =251 pcu/h > Cle' = 132 pcu/h (Cl是根据下面的南进口道设计通行能力和左转车辆比例算得) 故要进行折减： Ce'=Ce-ns(Cle

34、-Cle') = 1063-2*(250-132) = 825 pcu/h4) 南进口通行能力计算得 Cs = 3600108×39-2.32.5+1×0.9=470pcu/hCsr = Cs = 470 pcu/h Csl=Cs(1-l'/2) = 470*(1-0.1439) = 402 pcu/h一个小时的信号周期数 n=3600/111=32 则不影响对面直行车辆行驶的左转交通量Cle'=4*33=132 pcu/h 而Cl= Cel * l = 1063*0.2954 =314 pcu/h > Cle' = 132 pcu/h

35、 (Cl是根据上面的南进口道设计通行能力和左转车辆比例算得) Ce'=Ce-ns(Cle-Cle') = 872-2*(314-132) = 508 pcu/h因此，整个交叉口的通行能力：1854+776+825+508=3963 pcu/h经过改造后，总体通行能力比原有的通行能力提高了（3963-3876/3876=2.2%。东进口道的设计通行能力减小了一部分，使得有效利用率提高；而西进口道的通行能力大大提升，提升了（776-538）/538=44.2%，满足了直行方向较大的机动车流量及电动车流量的需求；北进口的设计通行能力基本维持不变；而南进口的设计通信能力比原有的设计通行能力稍微减小，但是考虑到该相位电动车较少，而且基本不发生二次排队，并已把可变的最大化冲突因素考虑进去后，该少量的减少对通行能力影响不大，依旧能保持畅通。而且从饱和流率可以看出，东进口的饱和流率稍微提升，提升到0.62；增加了利用率，而南进口也稍微增加，大于了1；北进口的变化不大；西进口则是由1.08大大降低到了0.75，提高了通行能力。2. 改造后的行车延误根据停车延误公式可算得：1) 东进口道延误 左转：d1=27.77s, d2=0.26s, d=28.03s直行：d1=27.76s, d2=0.19s, d=27.96s东进口道平均延误：(430*28.03+580*27.96)/(