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文档简介

1、随着社会经济的发展、城市化进程的加快和机动车辆的迅猛增加,城市交通问题 日益严重。城市主干道是城市交通的主要承担者,因此对城市主干道的交通组织优化 研究是缓解和改善城市交通的主要内容。论文以城市主干道为研究对象,对城市主干道交通组织优化中最主要的交通渠化 和交通信号协调控制两个主要方面做若干研究,分别从空间和时间上实现主干道交通 流的合理、有效、快速通过。本文首先对主干道路段交通组织,包括路段行车道组织、 行人过街组织、公交组织、路段车速组织等交通组织进行深入分析,给出了路段交通 组织优化流程。城市道路交叉口是城市道路网络的节点,交叉口的交通流如果不能很好的理顺, 就会成为主干道路的瓶颈。论文

2、首先分析了交叉口交通特点,通过对交叉口渠化方法 特别是信号交叉口的渠化分析,得到可以通过对交叉口进行时空结合控制的优化思想, 来减少交叉口处的交通冲突点,提高路口的通行能力和交通安全性。本次我的毕业设计课题是由重庆交通大学交通运输学院交通信息与控制专业下达 的毕业设计任务书中给出,对菜袁路进行交通组织优化,主要是分析交通流量,渠化 交叉口和信号配时,合理设置标志标线等交通工程设施,来缓减交通拥挤、保障交通 安全与畅通、降低对环境污染和节约能源,实现安全、畅通、高效及其与环境的协调 适应的交通状况。关键词:城市主干道,交叉口,交通组织优化,交通渠化,信号协调控制ABSTRACTAlong wit

3、h the increasing development of social economy and urbanization, the urban traffic problem has been put outstanding. Urban arterial road is the main un-dertaker of the urban transportation. Therefore, the study on the traffic organization and optimization should be the major course in solving and im

4、pr-oving the urban traffic problem.The dissertation catches the urban arterial road as studying object, makes some researches on the urban main road traffic organization and optimization from two aspects, traffic channelization and traffic signal coordinated control. Firstly, the paper makes a deepl

5、y analyses on the traffic organization in main road segment, including the linking section of intersection and roud segment, the roadway, passingstreet for pedestrian, public transportation and road speed. Then,the optimized route guidance prodance procedure for segment traffic is offered.As the nod

6、e of city road net, intersection would be a bottleneck if its traffic fow not be put in order. Analyzing the traffic charateristica of intersection especially the channelization of signalized intersection, the thesis gives the control idea that colli-sion can be deceased and the capability and secur

7、ity can be improved by combining space with time at intersections.The subject of my graduation from the Institute of Traffic and Transportation, Chong qing jiao tong university traffic information and control graduate design tasks assigned by the book is given on the Cai Yuan Road of traffic organiz

8、ation optimi-zation, mainly analyze the traffic flow, intersection and highly channelizing signal timing, setting up reasonable sign and marking, transportation engineering facilities to ease traffic congestion, ensuring traffic safety and expedite, and reduce environ-mental pollution and energy con

9、servation, realize safe, expedite, efficient and coor-dinate with environment to traffic condition.Keywords: urban arterial road, intersection, traffic organization and optimi-zation;traffic channelization; coordinated signal control TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 第一章绪论 -1 -

10、HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 毕业设计概述 -1 - HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 国内外发展状况 -1 - HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 毕业设计的指导思想及任务依据 -2 - HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 设计任务及内容 -2 - HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 研究方法 -2 - HYPERLINK l bookmark12 o C

11、urrent Document 第二章菜袁路交通调查与问题分析 -3 - HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 菜袁路概况 -3 - HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 交通总体现状 -3 - HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 标志标线设置现状 -4 - HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 交通管理现状 -4 - HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 交通组织

12、现状 -5 - HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 第三章 交通信号配时 -7 - HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 定时信号配时方案的基本内容 -7 -信号相位方案 -7 -信号基本控制参数 -9 - HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 评价信号控制交叉口的交通效益指标 -11 - HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 定时信号配时的基本方法 -13 -定时信号配时设计流程 -13 -信号相位基本方案

13、-13 -设计交通量 -15 -饱和流量计算 -15 -配时参数计算 -21 -服务水平评估 -23 -具体方案及配时 -26 - HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 第四章菜袁路系统交通改善 -28 - HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 交通状况改善的基本思路 -28 - HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 完善道路交通语言 -28 -标志设计 -29 -标线设计 -30- HYPERLINK l bookmark38 o Current Docu

14、ment 科学地协调管理 -32-减少交通总量 -32-加强交管 -33-增设电子警察 -34-交通组织优化 -35-公交车站渠化 -35-无信号控制的交叉口渠化 -35-信号控制交叉口渠化 -36-人行通道渠化 -39-总结与展望 -41-致ft 错误!未定义书签。参考文献 -42-第一章绪论1.1毕业设计概述本次我的毕业设计课题是对菜袁路进行交通组织优化,主要是分析交通流量,渠 化交叉口和信号配时,合理设置标志标线等交通工程设施,由重庆交通大学交通运输 学院交通信息与控制专业下达的毕业设计任务书中给出,菜袁路路况简图。菜袁路连 接菜园坝立交和袁家岗立交,原为双向四车道。于三年前对菜袁路水果

15、市场路段实施 拓宽改造,扩建为双向六车道,工程起于兜子背高架桥路口,止于菜园坝长江大桥菜 园坝立交的匝道口,全长 815米。现兜子背高架桥维护二期工程还在进行中,但不影 响正常通行。具体的设计内容如下:1 、对全路段进行交通调查2、交通组织优化3 、合理运用智能交通设施4、对主要交叉口进行渠化和配时设计国内外发展状况交通渠化核心思想就是保证道路上的各种交通流可以安全迅速地通过。城市道路交通渠化设计作为交通组织的重要实现手段,在国外较为成熟,如美国的MUTCD介绍了各种渠化措施以及设施的尺寸、颜色和使用时需注意的问题。日本的平面交叉路 口的规划与设计中对交叉口的渠化作了很多的论述,认为渠化是很有

16、效的措施。对 于渠化的手段,我国的学者也作了不少的总结和研究,曾静康对平面交叉口进行了综 合控制实验,以每一交通流通过路口可能遇到的冲突点用为单位提出了综合模式的控制方法。城市交通控制研究的起源较早。1868年英国伦敦燃气信号灯的问世,标志着 城市交通信号使用的开始。1913年,在美国俄亥俄州的Cleveland市出现了世界上最 早的交通信号控制。1926年美国的芝加哥城采用了交通信号控制方案,每个交叉口有 唯一的交通灯控制方案,适应单一的交通流。从此,交通控制技术和相关控制算法的 发展,逐渐改善了控制的安全性、有效性及对环境的影响。交通信号机由手动到自动, 交通信号由固定周期到可变周期,系统

17、控制方式由点控到线控和面控,从无车辆检测器到有车辆检测器,交通信号控制经历了近百年发展历史。毕业设计的指导思想及任务依据根据重庆交通大学交通运输学院交通信息与控制专业下达的毕业设计任务书的要 求,对菜袁路进行交通组织优化,完成交通工程设施设计,交通渠化,交叉口配时等, 并编制说明书。设计任务及内容(1)对主干道路段交通组织,包括路口路段结合部车道组织、路段行车道组织、行 人过街组织、公交组织、路段车速组织等交通组织进行深入解析;结合菜袁路路段现 状,分析并提出路段交通组织改善方案。对菜袁路进行交通组织优化,分析交通流量,合理设置标志标线等交通工程设 施,改善交通管理存在的问题。交通信号协调控制

18、研究是主干道交通组织优化的主要内容也是本论文研究的 重点。论文通过对菜袁路进行交通调查,分别对干道上四个信号控制交叉口进行交通 信号的控制方案设计;对配时方案进行评价分析,进行优化改进。制定最优方案,设计后应提交的设计文件:、设计说明书:、设计图:)交通工程设施布置图)交通设施设计大样图)交叉口渠化图3、表格:)信号控制配时计算表)信号控制交叉口配时方案1.5研究方法课题以交通主干道为研究对象,分析其交通特性,分别从空间和时间上进行交通 组织优化设计。课题针对城市道路交通存在的以交通延误,交通阻塞为主的问题,从 城市道路网的主干道入手,对城市主干道的路段和交叉口进行交通组织渠化设计,应 用上海

19、综合算法以及智能控制领域中的新思想来解决城市主干道交通信号控制问题。第二章菜袁路交通调查与问题分析菜袁路概况重庆菜袁路是连接菜园坝和袁家岗的一条城市主干路,承载着渝中区很大的交通 流量压力,据调查显示:去年,每天进出或经过渝中区的车流量约55万,仅每天进出菜袁路的货车就超过9000辆。道路交通压力较大,给交通管理方面带来了不小的难题, 在该路段起点菜园坝、龙家湾隧道袁家岗方向出口和终点袁家岗都设立了交巡警平台, 以便能更好的实施管理。全线长约四公里,设计时速 40KM/h,有中央隔离带,道路两旁有护栏,途径两个 隧道(龙家湾隧道,长约700米和黄沙溪隧道,长约430米),沿线有多个交叉口,多

20、数为连接居民小区、部队、政府机关和公司等,车流量很小的引道,未设置交通信号 灯控制;全线共有四处交通信号控制交叉口,其中两处为车与车冲突点,分别为菜园 坝至袁家岗方向道路与黄沙溪立交匝道合流点和黄沙溪隧道袁家岗端双向车道掉头 点,另两处为车与人的冲突点,分别为菜园坝农副产品市场出口处人行横道和袁家岗 至菜园坝方向入黄沙溪立交匝道处。交通总体现状菜袁路属于城市主干道,交通流量比较大,其中货车的比例较大,高峰小时流量 可达到2900辆/小时,交通流量变化有典型的早晚高峰特点,多个道路瓶颈处、菜园 坝长途汽车站附近和黄沙溪立交匝道口处经常有拥堵现象。在道路瓶颈处,由于合流变道和大型车数量多等原因增加

21、了道路承载辆,造成拥 堵;菜园坝长途汽车站附近,交管部门规划出长途汽车路边待客停靠站,然而,这些 专用待客点常被很多出租车占用,长途汽车常堵在道路上,使后面的车辆造成延误、 拥堵;黄沙溪立交匝道口是车流合流点,由于两方向车流量都很大,所以实行信号灯 控制,消除冲突点,现存在车辆二次等待的现象,双向车流延误很大。图2-1非法占用停靠站图2-2黄沙溪匝道拥堵标志标线设置现状菜袁路的交叉口多数为连接居民小区、部队、政府机关和公司等的引道,由于车 流量很小,未设置交通信号灯控制。周围小区内部交通标志、标线不完善,缺乏统一 管理,小区出口应该设置减速让行标志,避免汇流车辆速度快,与主干道车辆发生碰 撞冲

22、突。菜袁路的部分路段上标线破旧或者遗漏,需要重新补画,车流量较多的路口应该 增设人行横道,方便行人。指示标志、警告标志、禁令标志和指路标志等有损毁和遮 挡不醒目问题。交通管理现状现在城市交通问题突出,随着我国机动车拥有量增加,道路已经无法满足日益增 长的交通需求,尤其是在城市,车辆保有量急剧增加致使交通拥堵不堪,合理的管理 措施能缓解交通压力,改善交通状况。菜园坝长途汽车站附近路边乱停车,就是因为管理不到位,处罚力度不强,给出 行者带来了不必要的延误。行人过街经常不走过街天桥,而是破坏中央分隔带的绿化带强行穿过,这种行为 不但给车行造成很大的影响,而且还存在着很大的安全隐患。行人因乱穿马路而遭

23、遇 不幸的事例,已成为行人遭遇车祸的主要部分。今年一季度的行人和非机动车驾驶人 交通事故,占交通事故的近三成,行人和非机动车驾驶人的违法行为主要表现为乱穿 马路。图2-3长途汽车站附近乱停车图2-4行人随意穿马路交通组织现状菜袁路沿线有很多小区及农贸市场、水果市场和皮革市场等,可供出入的通道都 是与其垂直相交,而且道路较窄,同时进与出的车辆会车很不方便,并且转角很大, 需要的空间不足,将影响主干道上其他车辆的行驶速度,造成延误,尤其有大车参与 交通时,很容易造成刮擦事故。可以进行渠化,采取小区单向交通的形式,减小汇流 车道间的角度,能大大减少延误,减少事故发生。重庆司机喜欢频繁变道,这样一辆车

24、将会占用两个车位,占用了更多的道路资源, 给交通带来了更大的压力,尤其是大货车和大客车,影响更为严重。菜袁路沿线有多 个大型批发市场,货车的出入量很大,存在的冲突点也很多。图2-5大车变道图2-6小区路口菜袁路沿线多数公交车站都有停车岛,但是由于公交车的不规则停车,赖站使后 到站的车不能及时停靠,调度不协调,多个公交车同时到站等原因,依然占用道路, 影响其他车辆通行。行人过街,与机动车道交叉冲突,行人安全受到威胁,因此,必须进行保障行人 安全的交通组织。设置行人过街交通信号灯,可以把人行横道行人过街的先行权变为车辆行人各自的时间通行权,这样可以解决车辆在人行横道处的抢行问题。菜袁路共 有两个信

25、号控制的人行横道,配时上存在主干道车辆等待过长的现象。人像横道、过 街天桥和地下通道等人行设施间隔一般在 200MH300M之间为宜,不宜过小也不宜过长, 第四消防队路口的人行横道应该想袁家岗方向移动 40M第三章交通信号配时现代交通信号控制类型五花八门,但单个交叉口的定时信号控制还是一种基本的 控制方式。在实用上,由于它设备简单、投资最省、维护方便,现在仍是广泛采用的 一种控制信号;在技术上,定时信号配时技术的基本原理还是其他控制方式配时的基 础。定时信号配时方案的基本内容点控制定时信号配时的基本内容包括两部分:确定信号相位方案和信号基本控制 参数。信号相位方案确定信号相位方案,是对信号轮流

26、给某些方向的车辆或行人分配通行权顺序的确 定,即相位方案是在一个信号周期内,安排了若干种控制状态(每一种控制状态对某 些方向的车辆或行人配给通行权),并合理地安排了这些控制状态的显示次序。信号控 制机按设定的相位方案,轮流开放不同的信号显示,轮流对各向车辆和行人给予通行 权。在信号控制交叉口,其每一种控制状态(一种通行权),即对各进口道不同方向所 显示的不同灯色的组合,称为一个信号相位。所有这些信号相位及其顺序统称为相位(相位方案),一般有2相位和多相位(3相位及3相位以上)。相位方案常用相位图来 表示,如图3-1所示。该图所表示的是最基本的相位方案,通常称此相位方案为基本 相位方案。M。第一

27、相位3-1第二相位两相位信号的相位图信号配时方案一般用信号配时图表达。图 3-2所示是一种最基本的两相位信号配时图。1III1 MiuI III ii |i3-2两相位信号配时图图中第一相位,对不同方向显示的灯色组合是:东西向道路放绿灯,南北向道路放 红灯。控制状态是给东西向车辆以通行权,南北向车辆不准通行。第二相位改东西向 道路放红灯,南北向道路放绿灯,即给南北向车辆以通行权。一般来说,信号控制多采用两相位配时方案。但在信号交叉口的配时设计中,由 于左转流量对交叉口运行的影响非常大,所以在许多情况下相位数、相位类型、相位 次序等常常是要依据左转流量的要求确定的。根据相位的设置是否允许左转车流

28、与其 他车流发生冲突,可以将相位分成允许冲突相位和保护转弯相位两类。当然,按照这 个原理,对于右转车流同样也是适用的。例如,由于东西两侧进口道左转车都相当多, 而交叉口进口道上又设有专用左转车道时,可考虑用三相位信号配时方案。若只是西侧进口道左转车较多,则可选用另一种单侧左转相位。这种相位的信号 组合是对西侧进口道放绿灯,其他方向均放红灯(最好如加拿大放绿闪左转箭头灯配 以绿灯同亮,或用我国过去使用的黄绿灯同亮,以示其他三向均为红灯)。控制状态是西侧左、直、右车辆有通行权,其他各向车辆均不准通行;再加上两个基本的两相位 信号,就形成另一种三相位配时方案。若这个单侧左转相位放在东西通车相位之前,

29、 称之为前导左转相或早启左转相;若是在东西相之后,则称为后延左转相或迟断左转 相。也有人不把这种相位看成一个单独的相位,而把它看成是东西相位的早启或迟断 的一个附加信号时段。现代信号控制机配合箭头灯具,仅对机动车就可至少安排8个相位,如图3-3所示。如要加上右转专用和行人或自行车配的专业相位,那配时方案的形成就更加多种 多样。根据交叉口交通流向流量的特征,可视设计需要,选择适用的相位,并作不同 次序的安排,就可形成多种多样的信号相位方案。3-3 交通信号控制的8个相位合理选用与组合相位,是决定点控制定时信号交叉口交通效益的主要因素之一3.1.2信号基本控制参数单个交叉口的信号控制的基本参数有两

30、个:周期时长和绿信比。(1)周期时长周期时长是信号灯各种灯色轮流显示一次所需的时间,即各种灯色显示时间的总 和,或是从某主要相位的绿灯启亮到下次该绿灯再次启亮之间的一段时间,用C表示,单位为秒(s) o周期时长是决定点控制定时信号交通效益的关键控制参数。一般信号灯最短周期不能少于 25s,否则不能保证几个方向的车顺利通过交叉路 口。最长周期不超过120s,否则引起等待司机的抱怨,或者误以为信号灯己经失灵。 适当的周期长度对疏散路口处的交通流、减少车辆等待时间有重要意义。从疏散的角度来讲,显然当交通需求越大时,周期应越长,否则一个周期内到达 的车辆不能在该周期的绿灯时间内通过交叉口,就会发生堵塞

31、现象。从减少车辆等待 时间的角度来计划,太长或太短的周期都是不利的。若周期太短,则发生上述堵车现 象。若周期太长,则某一方向的绿灯时间可能大于实际需要长度,而另外方向的红灯 时间不合理的延长必然导致该方向车流等待时间的延长。正确的周期长度应该是:一 个方向的绿灯时间刚好使该方向入口处等待车队放行完毕。(2)绿信比绿信比是一个信号相位的有效绿灯时长与周期时长之比,一般用人表示。_ge人一式中,入为绿信比,ge为有效绿灯时长(s) , C为周期时长(s)。C绿信比的大小对于疏散交通流和减少路口总等待时间有着举足轻重的作用。通过合理地分配各车流方向的绿灯时间(绿彳S比),可使各方向上的停车次数、等待

32、时间减 至最少。除了上述两个基本参数外,以下是一些与交通信号控制有关的概念。(1)交通流量交通流量是单位时间内通过某一位置的车辆数,用 q表示,单位为辆/小时。一般 说来,交通流量是时间和位置的函数,可表示为 q(x,t)。(2)交通密度交通密度为每车道单位长度道路上拥有的车辆数,用 k表示,单位是辆/千米。一 般说来,交通密度是时间和位置的函数,可表示为 k(x,t)。(3)车流速度车流速度指区间平均速度,即在某一瞬间行驶于道路某一特定长度内的全部车辆 的车速分布的平均值,用v表示。在交通流理论中,交通流量 q、交通密度k、行车速 度v三者之间的基本关系为:q=kvo(4)进口道饱和流量进口

33、道饱和流量是指在一次连续的绿灯时间内,交叉口进口道上车队能够连续通 过停车线的折算为当量小车的最多车辆数,用 s表示。(5)流量比流量比又称车流量系数,是进口道实际到达流量与饱和流量之比。车道流量比即 为进口道上各条车道的到达流量 q同该车道饱和流量s之比。即y = q。s当在一个相位中具有多个车流同时运行时,应取各个车流中最大的y值作为该相位的y值。流量比不但是计算信号配时所使用的最重要的参数之一,同时也是一个衡 量交叉口阻塞程度的尺度。(6)饱和度某一交叉口进口道的车流量与可从该进口道通过交叉路口的最大车流量的比即该 进口道的饱和度。它由下式计算:x=(3-1)s式中:q:相应的车流量;入

34、:相应相位有效绿灯时间占周期时间的比例;s :相应的饱和流量。(7)信号损失时间和有效绿灯时间-10 -信号损失时间是指在一次信号周期内,任何方向车辆都不能通行的时间,属于信 号损失时间,包括绿灯间隔时间和起动损失时间。绿灯间隔时间是指上一相位绿灯结 束到下一相位绿灯启亮之间的那段时间,也叫交叉口泊车时间。起动损失时间是指不 能用于通车的绿灯启亮初期(约1,35s)和黄灯后期(约0.13s)的这两段时间之和。实际绿灯时间、黄灯时间中,除掉损失时间后,实际上用于通车的时间即为有效 绿灯时间(g e)。(8)通行能力在信号控制交叉口,车辆只能在有效绿灯时间内通过停车线,因此信号控制交叉 口一侧进口

35、道上的通行能力为:sgeCAP=亍s(3-2:其中,入为绿信比,即有效绿灯时间ge与周期时长C之比。可见,通行能力相当 于进口道饱和流量的 人倍。3.2评价信号控制交叉口的交通效益指标交通效益的评价指标一般有以下几个:通行能力或饱和度(实际到达交通量与通 行能力之比)、行程时间、延误、停车次数、停车率、排队长度及油耗等。在一定的道路条件下,信号控制交叉口的通行能力受信号周期时长的影响。在正 常的周期时长范围内,周期时长越长,通行能力越大,但车辆延误及油耗等也随之增 长。信号交叉口当延长周期时长所提高的通行能力远大于交通需求时,即饱和度相当 小时,对通车状况并无多大好处,却会无谓地增加车辆延误与

36、油耗。所以,在这种情 况下,通行能力过大,对于信号控制交叉口的交通效益而言,没有多大意义。信号控制交叉口的信号配时,在一定的道路条件下,应配以适当的周期时长,让 通行能力稍高于交通需求且使延误、停车、油耗等指标达到最小,这样,既能保证车 辆的畅通又能降低运行费用。因此,现在一般都以延误、停车次数、排队长度、油耗 等作为信号控制交叉口的交通效益评价指标。.延误延误时间是指车辆在交叉口人口引道处被阻碍下行走所需时间和无阻碍行走所需 时间之差。延误时间有平均延误和总延误两个评价尺度。对于一个包含几个信号相位的交叉口来说,总延误时间D可用下式表示:D 冕 R(33i 1-11 -式中:di :第i个相

37、位每辆车的平均延误时间;q i:第i个相位的平均交通量(车辆到达率)。通过长期的现场交通调查和计算机仿真研究, Webster提出了下列计算车辆平均延 误公式:_22二 C(1 一) X d 2(1 - x) 2q(1 -x)1C-0.65 二lq )(2 5 .)X(3-4)式中:d :交叉口给定入口处的车辆平均延误;C :信号周期长度;入:所研究相位的绿信比;q :所研究相位的交通流量;x :所研究相位的饱和度,就是实际的交通量与通行能力之比。(Uniform) 延误:公式(5-4)中的第一项是由车辆均衡到达交叉口而引起的延误,称为均匀(3-5)du=C2(1 - x)公式中的第二项是由于

38、车辆到达的随机性引起的延误,称为随机( Random延误:(3-6)公式中的第三项数值很小,在实际计算时,可忽略不计。.平均停车次数平均停车次数是指车辆在交叉口区域由于交通信号的约束停车、再启动的次数。 停车次数不仅与控制参数密切相关(尤其在线控系统,停车次数对相位差极为敏感),也是衡量饱和程度的指标之一。.平均排队长度平均排队长度是指在信号一个周期内各条车道排队的最长长度li的平均值。各条车道最长排队长度一般是指该车道的绿灯相位起始时的长度。n“ li i 1_l 平均(3-7) 其中,n是车道数。-12 -平均排队长度是以周期为单位计算。某个周期平均车辆排队长度与周期平均车辆 延误的指标基

39、本是一致的。需要指出的是,在一个控制系统中,这些评价指标并不能同时达到最好。要想提 高通行能力和减少起停次数,就必须加大信号周期,但是信号周期超过最优周期,延 误指标就会变坏。3.3定时信号配时的基本方法到目前为止,定时信号的配时方法在国际上主要有英国的TRR必(也称Webster法)、澳大利亚的ARRBt以及美国的HCMt等,在我国也有“停车线法”和“冲突点 法”等方法。随着研究的不断深入,定时信号的配时方法也在进一步的改进之中。因 此,在综合研究英国、澳大利亚和美国等国家的基础上,结合我国城市交通的特点, 讨论定时信号配时的基本方法。定时信号配时设计流程单个交叉口定时交通信号配时设计,要按

40、照不同的流量时段来划分信号配时的时 段,在同一时段内确定相应的配时方案。改建、治理交叉口,具有各流向设计交通量 数据时,信号配时设计的流程应如图 3-4所示。信号相位基本方案(1)信号相位的确定原则在设定交通信号相位时,应遵循以下原则:信号相位必须同交叉口进口道车道渠化(车道功能划分)方案同时设定,有专 用转弯相位必须相应地设置专用车道;信号相位对应于左右转弯交通量及其专用车道的布置;有左转专用车道时,根据左转流向设计交通量计算的左转车每周期平均到达3辆时,宜用左转专用相位;同一相位各相关进口道左转每周期平均到达量相近时,宜用双向左转专用相位,否则用单向左转专用相位。(2)新建交叉口信号相位方

41、案的确定对于新建交叉口,在缺乏交通量数据的情况下,对于十字交叉口,建议先按表5-1 所列进口道数与渠化方案选取初步试用方案;对于 T形交叉口,建议先用三相位信号;-13 -然后根据通车后实际交通各流向的流量调整渠化及信号相位方案。OiflEt r:u r ij :Ik-IB1 - .IH:7晒他比7t-3-4定时信号配时设计流程图表3-1新建十字形交叉口建议试用方案11 i-1 1 111 1I Im i31 nr4ni r41卜T卜2-14 -设计交通量确定设计交通量时,应按交叉口每天交通量的时变规律,分为早高峰时段、下午 高峰时段、晚高峰时段,早、晚低峰时段,中午低峰时段及一般平峰时段等各

42、时段, 然后确定相应的设计交通量。已选定时段的设计交通量,须按该时段内交叉口各进口道不同流向分别确定,其计算公式如下:qdmn 二 4 Qi5 mn( 3-8 )式中:qdmn:配时时段中,进口道 m流向n的设计交通量(pcu/h );Q i5mn:配时时段中,进口道m流向n的高峰小时中最高15min的流率(pcu/15min)。无最高15min流率的实测数据时,可按下式估算:_ Qmn( 3-9 )qdmn 二(PHF)mn式中:Qn:配时时段中,进口道 m流向n的高峰小时交通量(pcu/h);(PHF mn:配时时段中,进口道m流向n的高峰小时系数;主要进口道可取0.75, 次要进口道可取

43、0.8。饱和流量计算饱和流量的定义是:在一次连续的绿灯信号时间内,进口道上一列连续车队能通 过进口道停止线的最大流量,单位是 pcu/绿灯小时。饱和流量随交叉口几何因素、渠化方式及各流向交通冲突等情况而异,比较复杂。 因此,应尽量采用实测数据,实在无法取得实测数据时,如新建交叉口设计时,才考 虑用一下估算方法。交叉口进口道经划分车道并加渠化以后,进口道饱和流量随进口道车道数及渠化 方案而异,所以必须分别计算各条进口道的饱和流量,然后再把各条车道的饱和流量 累计成进口道的饱和流量。饱和流量用实测平均基本饱和流量乘以各影响因素校正系数的方法估算。即进口 车道的估算饱和流量:Sf =SJ f (FJ

44、(3-10)式中:S:进口车道的估算饱和流量(pcu/h);S切:第i条进口车道基本饱和流量(pcu/h), i取T、L或R,分别表示相应的直行、左转或右转,下同;-15 -f (Fi):各类进口车道各类校正系数。(1)基本饱和流量各类进口车道各有其专用相位时的基本饱和流量Sbi,可采用表3-2数值:表3-2各类进口车道的基本饱和流量( pcu/h ) 注:进口车道宽度:3.03.5m车道Sbi车道Sbi直行车道14002000平均1650左转车道13001800平均1550右转车道1550(2)各类车道通用校正系数W =3.0 -3.52.7 _W _3.0W 3.5(3-11 )车道宽度校

45、正:1fw = 0.4(W -0.5)O.05(W +16.5式中:fw车道宽度校正系数;W :车道宽度(mj)。坡度及大车校正:fg =1 (G + HV )(3-12)式中:fg:坡度及大车校正系数;G :道路纵坡,下坡时取0;HV :大车率,这里HV不大于0.50。(3)直行车道饱和流量直行车流受同相位绿灯初期左转自行车的影响时,直行车道设计饱和流量除须作 通用校正外,尚需作自行车影响校正,自行车影响校正系数应按下式计算:(3-13)_1_工包 (无左转专用相位)fb - ge、1(有左转专用相位)式中:3:自行车影响校正系数;b l:绿初左转自行车数(辆/周期)。bL应用实测数据,无实

46、测数据时,可用下式估算:-16 -bL/-B(C-ge)L C(3-14)式中:B:自行车流量(辆/周期);0 b:自行车左转率;C:周期时长(s),先用初始周期时长计算;geGe(3-15)ge:有效绿灯时长(s),无信号配时数据时,按下式粗略确定:(3-16)j :周期内的相位数 直行车道饱和流量:ST - SbT fW f g fb式中:St:直行车道饱和流量(pcu/h);S bT:直行车道基本饱和流量(pcu/h ),见表5-2。(4)左转专用车道饱和流量(3-17)有专用相位时:SL = SbL fW fg式中:Sl:左转专用车道有专用相位时的饱和流量(pcu/h);S bL:左转

47、专用车道有专用相位时的基本饱和流量(pcu/h),见表3-2无专用相位时:左转校正系数:SL=SbLfW fg fL=expi-0.004曳-0.1九(3-18)(3-19)式中:S l:无专用相位时左转专用车道饱和流量(pcu/h);f l:左转校正系数;(:对向直行车道数的影响系数,见表 3-3;q to:对向直行车流量(pcu/h);入:绿信比,缺信号配时数据时,按下式粗略估算入:Ge(3-20)jC表3-3对向直行车道数的影响系数I对1可直行车道数12341.00.6250.510.44-17 -(5)右转专用车道饱和流量(3-21 )有专用相位时:Sr = SbR fw fgfr式中

48、:心:有专用相位时右转专用车道饱和流量(pcu/h);S bR:右转专用车道基本饱和流量(pcu/h),见表5-2;f :转弯半径校正系数,按下式计算。1 r a 15mf r =/ _ r .一r 0.5 +r E 15m30 式中:r:转弯半径(nj)。无专用相位时:Sr = SbR fW fg fr f pb式中:S R:无专用相位时右转专用车道饱和流量(pcu/h); f 战:行人或自行车影响校正系数,按下式计算:fpb = min fp, fb 1(3-22)(3-23)(3-24)(3-25)行人影响校正系数fp可用下式表示:工 (1 - pf)gp (geR - gp)fp=C式

49、中:pf:右转绿灯时间中,因过街行人干扰,右转车降低率;g p:过街行人消耗绿灯时间(s);g eR:右转相位有效绿灯时间(s);C :信号周期时长(s)o按上式估算有困难时,建议按表 3-4取fp。表3-4行人影响校正系数fp周期(s)行人少(20人/周期)行人多(20人/周期)pt =0.15pt=0.7geR/CgeR/C0.40.50.60.40.50.5600.880.880.870.450.420.40900.870.870.860.400.380.361200.870.860.860.370.360.35-18 -自行车影响校正系数fb(3-26)fb=1-8gj式中:9:该相位

50、显示绿灯时长(s);t T:直行自行车绿初驶出停车线所占用的时间(S),可用下式计算:tIbTs bTD ;3600(3-27)Sts Std WbbTS:红灯期到达停在停止线前排队的直行自行车的交通量(辆 /周期);b TD:绿灯期到达接在排队自行车队后直接连续驶出停止线的直行自行车的交通量(辆/周期);s ts:红灯期到达排队自行车绿初驶出停止线的饱和流量,建议取3600(辆/m-h);s TD:绿灯期到达直接驶出停止线自行车的饱和流量,建议取 1600 (辆/m h);w b:自行车道宽度(项。交通量应用实测数据,无实测数据时只得用简化方法估算tT,如下式所示:t 3600(1 ?JbT

51、( 3-28 )TSTsWb式中:bT:直行自行车每周期平均交通量(辆/周期)。(6)直左合用车道饱和流量Stl = St m fTL( 3-29)f TL为直左合流校正系数,用下式表示:_ (qT +qL)(3-30)fTL -;qTqT = KL/+qT(3-31)kl = 4/St(3-32)式中:Stl.:直左合用车道饱和流量(pCU/h );qt:合用车道中直行车交通量(pcu/h );q l:合用车道中左转车交通量(pcu/h );q:合用车道的直行车当量(pcu/h);K l:合用车道中的左转系数。(7)直右合用车道饱和流量Str = St m fTR( 3-33)fTR为直右合

52、流校正系数,可用下式表示:-19 -fTR =(qR qT)(3-34)qTq* = KrQr +qT(3-35)Kr=St/Sr(3-36)式中:Str:直右合用车道饱和流量(pCU/h);qt:合用车道中直行车交通量(pcu/h);qr:合用车道中右转车交通量(pcu/h);q,T:合用车道直行车当量(pcu/h);Kr:合用车道中的右转系数。(8)直左右合用车道饱和流量普通相位兼有行人影响:取第(6)和第(7)条结果的较小值。有单向左转相位或单向交通:参照第(3)条计算。(9)左右合用车道饱和流量(三岔交叉口)Slr = Sl x fLR(3-37)f LR为左右合流校正系数,可用下式表

53、示:京=(qL +qR)(3-38)qLq l = K RqR +qL(3-39)Kr = Sl/Sr(3-40)式中:Slr:左右合用车道饱和流量(pcu/h);ql:合用车道中左转车交通量(pcu/h );qr:合用车道中右转车交通量(pcu/h );q,L:合用车道的左转车当量(pcu/h);K r:左右合用车道中的右转系数。(10)短车道饱和流量校正当进口车道实际可供排队长度(Lq)小于要求排队长度(Lr)时,进口车道属短车道,须作短车道饱和流量校正。Lr可按下式计算:ISfgeLpcu41)Lr 二3600式中:S:经各类校正后的饱和流量(pcu/h);ge:有效绿火r时长(s);L

54、pcu:排队中一辆小轿车的平均占位长度,一般取6ml左转专用与右转专用车道校正系数专用车道本身的校正系数:-20 -fX =uL +*!(1_uL)(3-42)专用车道相邻车道的校正系数:fS =uL +(1-n)(i_uL)(3-43)UL = Lq/L,(3-44)q式中:“:使用专用车道的车辆比率。合用车道短车道校正系数直左合用车道短车道校正系数:fTLS = fx 父 fTL(3-45)直右合用车道短车道校正系数:fTRS = fX 父 fTR( 3-46 )3.3,5配时参数计算(1)信号周期时长,按下式计算:Co1.5L 51 -Y(3-47)式中:有关符号说明见式(5-48) 式

55、(5-50)。(2)信号总损失时间,按下式计算:L= (Ls + I - A)k(3-48)k式中:Ls:起动损失时间,应实测,无实测数据时可取 3s;A :黄灯时长,可定为3s;I :绿灯间隔时间(s);k : 一个周期内的绿灯间隔数。(3)绿灯间隔时间,按下式计算:z(3-49)二一ts uam/s);I式中:z:停止线到冲突点距离(项;u a:车辆在进口道上的行驶车速(t S:车辆制动时间(s)o当计算绿灯间隔时间l3s时,其中3s配以黄灯,其 余时间配以红灯。(4)流量比总和,按下式计算:-21 -式中:计。、二 maxyj, yj,八j 4j=1;(Y 0.9)Y:组成周期的全部信号

56、相位的各个最大流量比 y值之和;:一个周期内的相位数;j:第j相的流量比;d: 设计交通量 (pcu/h );d:设计饱和流量(pcu/h)。(3-50)当计算的Y值大于0.9时,须改进进口道设计或/和信号相位方案,并进行重新设(5)总有效绿灯时间。每周期的总有效绿灯时间按下式计算:(6)Ge =C0 -L各相位有效绿灯时间。各相位的有效绿灯时间按下式计算:(3-51 )(8)maxyj,yj, g ej = G eY(3-52)各相位的绿信比。各相位的绿信比按下式计算:(3-53)C。各相位显示绿灯时间。各相位的实际显示绿灯时间按下式计算:gj式中:lj:第j相位起动损失时间; 其余符号意义

57、同上。gej - Aj lj(3-54)式中:(9)最短绿灯时间。最短绿灯时间按下式计算:g mingmin:最短绿灯时间(S);p:行人过街道长度(项;7匕- Ivp(3-55)p:行人过街步速,取1.0 (m/s);:绿灯间隔时间(s)0计算的显示绿灯时间小于相应的最短绿灯时间时,应延长计算周期时长(以满足 最短绿灯时间为度),重新计算。-22 -3.3.6服务水平评估信号交叉口设计与交通信号配时的服务水平, 根据计算的平均信号控制延误确定。 用作交叉口服务水平评价的延误是 15min分析期间的平均每车信号控制延误(简称信 控延误)。信号交叉口延误是反映车辆在信号交叉口上受阻、行驶时间损失

58、的评价指标。延误的影响因素众多,涉及交叉口几何设计与信号配时的各个方面,是一个能够 综合反映交叉口的几何设计与信号配时优劣的评价指标。1)延误估算方法延误是一个影响因素十分复杂的指标。理论计算所得结果难以精确符合实际情况。所以应采用现场观测的延误数值作为评价依据,特别是对原有交叉口评价分析或做改 善效果的前后对比分析且有条件做现场观测时,须用现场观测数据。对设计交叉口的 不同设计方案作比较分析且无法现场观测时,才用估算方法。延误须对交叉口各进口道分别估算各车道的每车平均信控延误;进口道每车平均 延误是进口道各车道延误之加权平均值;整个交叉口的每车平均延误是各进口道延误 之加权平均值。(1)各车

59、道延误可用下式估算:d =d1 +d2 +d3(3-56)式中:d:各车道每车平均信控延误(s/pcu );d i:均匀延误,即车辆均匀到达所产生的延误(s/pcu);d 2:随机附加延误,即车辆随机到达并引起超饱和周期所产生的附加延加(s/pcu );d 3:初始排队附加延误,即在延误分析期初停有上一时段留下积余车辆的初始排 队使后续车辆承担的附加延误(s/pcu)。设计交叉口对于设计交叉口,因要满足设计服务水平的要求,不应出现在分析期留有初始排 队的情况,即不应出现有初始排队附加延误,则设计交叉口时各车道延误用下式估算:d=d1+d2(3-57)d2di = 0.5C(x-1)(1 - 1

60、 )21 - min1,x(3-58). (x-1)28exCAP *T(3-59)-23 -式中:C:周期时长(s);入:所计算车道的绿信比;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,当绿灯延长时间为25s时,建议的平均e值列于表3-5 0表3-5建议e值xe平均值xe平均值1.00.50.5原有交叉口对原有交叉口作延误评估时,应考虑初始排队的延误,即按公式(3-56)计算对于di,可按下式计算:(3-60)(3-6

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