交通工程课程设计

成绩 交通工程课程设计专 业： 交通工程 班 级： 200901 学 号： 姓 名： 指导教师： 职 称： 日 期： 2012 年 2 月 - 1 -目 录1 资料整理22 现状路口通行能力计算53 饱和年的确定84 饱和年交通组织方案.125 饱和年信号配时.136 饱和年路口分流渠化设计.177 路段上公交停靠站设计.188 交叉口标志、标线和管制措施设计.209 参考文献.21- 2 -1 资料整理1.1 路口历年机动车高峰小时交通量，如表 1.1-1。历年机动车高峰小时流量表（单位：辆/小时） 表 1.1-1年 份 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000PHV 2500 2590 2710 2800 2890 2980 3040年 份 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007PHV 3130 3310 3500 3610 3730 3860 3980由表 1.1-1 整理出历年机动车高峰小时流量增长率，如表 1.1-2。历年机动车高峰小时流量增长率表（单位：%） 表 1.1-2年 份 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000年增长率 3.6 4.6 3.3 3.2 3.1 2.0 年 份 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007年增长率 3.0 5.8 5.7 3.1 3.3 3.5 3.1 1.2 2007 年路口高峰小时流量、流向资料，如表 1.2。2007 年路口高峰小时流量表（单位：辆/小时） 表1.21.3 车种换算系数在城市道路设计规范CJJ 3790 中，计算平面交叉口的通行能力时，车种分类较少，无法获得通过该路口的全部机动车换算系数，因而通过该路口的各种机动车换算系数可以根据城市道路交通规划设计规范GB5022095取值，如表 1.3。进口 转向 小汽车 出租车 大客车 中巴 小货车 摩托车 自行车右转 44 0 0 0 26 158 10直行 172 0 0 2 60 190 8北左转 40 0 0 0 12 92 4右转 410 18 2 14 92 662 18直行 212 0 0 0 34 196 0南左转 32 0 0 0 10 22 0右转 52 0 0 0 28 246 28直行 274 4 0 0 86 336 0东左转 446 6 2 10 110 390 2右转 74 0 0 0 46 180 26直行 350 6 0 0 100 356 28西左转 36 0 0 0 20 58 2- 3 -车种换算系数 表 1.3车种 小汽车 出租车 大客车 中巴 小货车 摩托车 自行车换算系数 1.0 1.0 2.0 1.2 1.0 0.4 0.21.4 由 2007 年路口高峰小时流量、流向资料和车种换算系数整理出 2007 年路口机动车（标准车辆）高峰小时流量、流向资料，如表 1.4-1。2007 年路口机动车（标准车辆）高峰小时流量、流向资料 表1.4-1进口 转向 标准车辆（辆/小时） 占本进口比例 （%） 占路口比例（%）右转 133.2 25.0 直行 310.4 58.3 北左转 88.8 16.7 13.3 右转 805.6 68.2 直行 324.4 27.5 南左转 50.8 4.3 29.6 右转 178.4 12.6 直行 498.4 35.3 东左转 734 52.0 35.3 右转 192 22.1 直行 598.4 68.8 西左转 79.2 9.1 21.8 流量合计（辆/小时） 3993.6由上表可知，2007 年该路口机动车（标准车辆）高峰小时流量为 3993.6辆/小时，与表 1.1-1 中 2007 年该路口机动车高峰小时流量 3980 辆/小时非常接近。根据上表数据，作出流向流量流向图，如图 1.4-2。2007 年路口机动车（标准车辆）高峰小时流向流量图 图1.4-2- 4 -1.5 现状路口的控制方式灯控路口（二相位） ，信号周期 110 秒，其中东西向绿灯为 60 秒，南北向绿灯为 44 秒。各车道在交叉口处均为双向四车道，本设计中取各进口道均有一条直左、直右车道。1.6 机动车流中车型分布，如表 1.6。机动车车型分布表（单位：%） 表1.6车型 小车 大车 拖挂车及通道车比例 50 44 6- 5 -2 现状路口通行能力计算2.1 机动车通行能力计算城市道路设计规范CJJ 3790 规定，信号灯管制十字形交叉口的设计通行能力按停止线法计算。十字形交叉口的通行能力为各进口道设计通行能力之和，各进口道设计通行能力为各车道设计通行能力之和。在本设计中，排队待行的第一辆车从起动到通过停车线的时间，不同车种混行时取 2.3S；车队通过停车线的间隔时间取 3.26S；折减系数取 0.8。直左车道中左转车辆比例取 50%。以下通行能力的计算依照城市道路设计规范CJJ 3790 的规定进行。2.1.1 直行车道设计通行能力按下式计算：（2.1.1）360islgcsttN式中：一条直行车道的设计通行能力（pcu/h） ；s：信号周期（ s） ；ct：信号周期内绿灯时间（ s） ；g：变为绿灯后第一辆车启动并通过停止线的时间（s） ，可采用 2.3s；1t：直行或右行车辆通过停止线的平均间隔时间（s/pcu） ；i- 6 -：直行车道通行能力折减系数，可采用 0.8。s2.1.2 直右车道设计通行能力按下式计算：(2.1.2)srsN式中：一条直右车道的设计通行能力（pcu/h） 。srN该路口东西方向直右车道的通行能力为 httislgcsr /pcu6.489126.3018.36360 该路口南北方向直右车道的通行能力为 cttNislgcssr /.3.40.2.1.3 直左车道设计通行能力按下式计算：（2.1.3） 1/2slN式中：一条直左车道的设计通行能力（pcu/h） ；slN：直左车道中左转车所占比例。1该路口东西方向直左车道的通行能力为 hpcuNsl /2.367%)501(26.301836)2/1( 该路口南北方向直左车道的通行能力为 csr /8.)(.40)/(1 2.1.4 通行能力的折减- 7 -在一个信号周期内，对面到达的左转车超过 34pcu 时，应拆减本面各种直行车道（包括直行、直左、直右及直左右等车道）的设计通行能力。当 时，本面进口道的设计通行能力按下式拆减：leNl（2.1.4-1）le(Nnlse式中：拆减后本面进口道的设计通行能力（pcu/h） ；e：本面进口道的设计通行能力（pcu/h） ；：本面各种直行车道数；sn：本面进口道左转车的设计通过量（pcu/h） ；leN（2.1.4-2）1elN：不拆减本面各种直行车道设计通行能力的对面左转车数（pcu/h） 。le当交叉口小时为 3n，大时为 4n，n 为每小时信号周期数。该路口取大值，则该路口四面进口道不拆减本面各种直行车道设计通行能力的对面左转车数为 hpcunNle /9.130/364东西方向本面进口道左转车的设计通过量为slel /6.8%52.711leN南北方向本面进口道左转车的设计通过量为hpcuNslel /4.130.11 le因此，该路口四面进口道的设计通行能力均需折减。由现状路口的控制方式可知，该路口四面 均取 2。拆减后各面进口道的设计通行能力为：sn东西方向 hpculele /4.751)9.306.18(2).367.489()( 南北方向 NNls 24501l现状路口的机动车通行能力为： 小 时辆 /6.7829.64.752.2 非机动车通行能力计算城市道路设计规范CJJ 3790 规定，信号灯管制交叉口进口道的一条自行车车道的设计通行能力为 1000veh/(h m)。- 8 -3 饱和年的确定3.1 总量预测模型3.1.1 机动车流量预测模型根据表 1.1-1 中的路口历年机动车高峰小时流量资料，作出路口历年机动车高峰小时流量图，如图 3.1.1。图 3.1.1根据上图中历年机动车高峰小时流量的变化情况，选用时间序列法中的二次指数平滑法建立预测模型。3.1.1.1 二次指数平滑法二次指数平滑法是对一次指数平滑值作再一次指数平滑的方法。它不能单独地进行预测，必须与一次指数平滑法配合，建立预测的数学模型，然后运用数学模型确定预测值。对于初始值的确定，一般来说，对于变化趋势较稳定的观察值可以直接用- 9 -第一个数据作为初始值；如果观察值的变动趋势有起伏波动时，则应以 n 个数据的平均值为初始值，以减少初始值对平滑值的影响。二次指数平滑值记为 )2(tS，它是对一次指数平滑值 )1(tS计算的平滑值，即)2(1)1()( ttt （3.1.1.1-1）二次指数平滑法主要用于变参数线性趋势时间序列的预测。变参数线性趋势预测模型的表达式为： TbayttTt（3.1.1.1-2）（3.1.1.1-2）式的预测模型与一般的线性趋势模型的区别在于，式中 ta、tb是参数变量，随着时间自变量 t的变化而变化，即直线在各时期的截距和斜率是可能不同的； T是从 t期开始的预测期数。运用二次指数平滑法求解（3.1.1.1-2）式可得参数变量的表达式，即 (1)(2)()()ttttttaSb（3.1.1.1-3）根据（3.1.1.1-3）求出各期参数变量的取值，代入（3.1.1.1-2）式，则具有无限期的预测能力，当仅作一期预测时，有 (1)(2)(1)(2)1()()2ttttttttyabSS（3.1.1.1-4）3.1.1.2 机动车流量预测本设计中，取初始值 ， 。利用二次指数平滑法将0.25)(0)1(S9.表 1.1-1 中的数据整理如表 3.1.1.2。路口历年机动车高峰小时交通量及预测值表（单位：辆/小时） 表3.1.1.2年份 时间 t PHV一次指数平滑值二次指数平滑值- 10 -2500.0 2500.0 1994 1 2500 2500.0 2500.0 2500.0 0.0 1995 2 2590 2581.0 2572.9 2589.1 72.9 2500.0 1996 3 2710 2697.1 2684.7 2709.5 111.6 2662.0 1997 4 2800 2789.7 2779.2 2800.2 94.5 2821.1 1998 5 2890 2880.0 2869.9 2890.1 90.9 2894.7 1999 6 2980 2970.0 2960.0 2980.0 90.0 2981.0 2000 7 3040 3033.0 3025.7 3040.3 65.7 3070.0 2001 8 3130 3120.3 3110.8 3129.8 85.5 3106.0 2002 9 3310 3291.0 3273.0 3309.0 162.0 3215.3 2003 10 3500 3479.1 3458.5 3499.7 185.4 3471.0 2004 11 3610 3596.9 3583.1 3610.7 124.2 3685.1 2005 12 3730 3716.7 3703.3 3730.1 120.6 3734.9 2006 13 3860 3845.7 3831.4 3860.0 128.7 3850.7 2007 14 3980 3966.6 3953.1 3980.1 121.5 3988.7 由上表可知， 辆/小时， 辆/小时。以 2007 年为基1.3980207a5.1207b准，2007 年以后机动车高峰小时流量预测模型为： TyT5.12.398007。)3,21(T3.1.2 非机动车流量预测模型由表 1.2 可知，2007 年路口非机动车高峰小时流量为 126 辆/小时。以2007 年为基准，采用年增长率的方法，取年增长率为 5%，则 2007 年以后非机动车高峰小时流量预测模型为： 。TTy%)51(26207 )3,21(3.2 饱和年的确定饱和度的确定主要依据机动车流量。机动车现状通行能力为 2748.6 辆/小时，机动车流量预测模型为 。将机动车现状通行能力作TyT5.12.3980207为饱和年的实际流量，代入到机动车流量预测模型，求得 T=-10.1，故饱和年为 1997 年，这与表 1.1-1 相吻合。3.3 机动车流量流向预测上文建立的机动车流量预测模型用来预测 2007 年以后的机动车流量，饱和年（即 1997 年）的机动车流量可以根据 1996 年的数据进行预测。由表3.1.1.2 可知，1997 年的机动车预测流量为 2821.1 辆/小时。- 11 -由表 1.4 可知现状流量流向比例，如表 3.3-1。现状流量流向表（单位：%） 表3.3-1进口 转向 占本进口比例 占路口比例右转 25.0 直行 58.3 北左转 16.7 13.3 右转 68.2 直行 27.5 南左转 4.3 29.6右转 12.6 直行 35.3 东左转 52.0 35.3右转 22.1 直行 68.8 西左转 9.1 21.8假设路口机动车流量流向比例不发生变化，故可根据饱和年的预测流量和现状流量流向比例，确定饱和年的流向流量，如表 3.3-2。饱和年路口机动车（标准车辆）高峰小时流量流向表（单位：辆/小时） 表3.3-2进口 转向 标准车辆 小计 合计右转 93.8 直行 218.7 北左转 62.7 375.2 右转 569.5 直行 229.6 南左转 35.9 835.0 右转 125.5 直行 351.5 东左转 517.8 995.8 右转 135.9 直行 423.1 西左转 56.0 615.0 2821.1根据上表数据，作出流向流量流向图，如图 3.3-3。饱和年路口机动车（标准车辆）高峰小时流向流量图 图 3.3-3- 12 -4 饱和年交通组织方案由于该路口各进口左转车辆较多，故实施信号灯管制，设置专用左转车道，还应设置专用右转车道以及直行车道。同时，组织渠化交通，提高该路口的通行能力。该路口各进口的车道划分情况具体如下：北进口设置一条右转车道，一条直行车道和一条左转车道；南进口设置一条右转车道，一条直行车道和一条左转车道；东进口设置一条右转车道，一条直行车道和两条左转车道；西进口设置一条右转车道，两条直行车道和一条左转车道。- 13 -5 饱和年信号配时本设计采用四相位信号，四相位的思想是对路口的直行右转与左转在时间上进行分离，分别具有相应的色灯时间。5.1 四相位信号图本设计采用的相位图如下图。其中，相位（一）中东西向直行、右转车辆通行，相位（二）中东西向左转车辆通行，相位（三）中南北向直行、右转车辆通行，相位（四）中南北向左转车辆通行。四相位信号图 图 5.1- 14 -5.2 各进口等效交通量计算在根据交通量确定信号灯周期长度时，需将交叉口交通量转换成等效交通量。根据表 3.3.2 和该路口各进口的车道划分情况，可以整理出该路口各进口在饱和年的机动车等效交通量，如表 4.2。饱和年路口各进口机动车等效交通量表 表 5.2进口 转向 标准车辆(单位：辆/小时） 车道数 等效交通量（单位:辆/小时）右转 93.8 1 93.8 直行 218.7 1 218.7 北左转 62.7 1 62.7 右转 569.5 1 569.5 直行 229.6 1 229.6 南左转 35.9 1 35.9 东 右转 125.5 1 125.5 - 15 -直行 351.5 1 351.5 左转 517.8 2 258.9 右转 135.9 1 135.9 直行 423.1 2 211.6 西左转 56.0 1 56.0 5.3 交叉口等效交通量计算当同一相位中有多股车流通过交叉口时，应取该相位中等效交通量较大的那股车流作为计算依据。该路口的等效交通量（不考虑右转车，各相位右转车无限制）为=max（相位一）+max（相位二）+max（相位三）+max（相位四）eV=max（351.5,211.6）+max（258.9,56.0）+max（218.7,229.6）+max（62.7,35.9）=351.5+258.9+229.6+62.7=902.7 辆/小时即 =东直行+东左转+南直行+北左转。eV5.4 周期长度计算周期长度、相位数、等效交通量之间有以下关系：（5.4）eVPT130式中：T：周期时间（s） ；P：相位数；：等效交通量。eV故周期长度 s9.1237.0134一般周期长度为 5 的整倍数，故取 T=125s。5.5 绿灯时间计算周期长度确定后，便可按相交车流的等效交通量分配给各相位绿灯通行时间。取黄灯时间为 3s。总的绿灯时间：G=125-43=113s相位（一）绿灯时间： sG4137.90251- 16 -相位（二）绿灯时间： sG3217.90258相位（三）绿灯时间： 963相位（四）绿灯时间： s8.245.6 绿灯时间检验(取置信度为 90%)按以上方法分配的绿灯时间是否能满足车辆放行要求，可用下式来检验：（5.6）sxGo7.312式中：某一相位车辆放行所需绿灯时间（ s） ；oG：周期内的来车数，可查表 5.6 而得。x泊松流平均到达率 m、周期内来车数 x 关系表（置信度 90%） 表5.6m x/辆1.8-2.4 47.9-8.6 128.7-9.4 1312.0-12.8 17现分别检验如下：相位（一）：周期内平均来车数： 辆2.1360/25.1m查表得，周期内到车数 。辆71x所需绿灯时间：sG4.39.271与相位（一）绿灯时间 44s 基本相符。相位（二）：周期内平均来车数： 辆0.936/125.82m查表得，周期内到车数 。辆x所需绿灯时间：sG31.272与相位（二）绿灯时间 32s 基本一致。- 17 -相位（三）：周期内平均来车数： 辆0.836/125.93m查表得，周期内到车数 。辆x所需绿灯时间：sG9.281.73 与相位（三）绿灯时间 29s 基本一致。相位（四）：周期内平均来车数： 辆2.360/157.4m查表得，周期内到车数 。辆x所需绿灯时间：辆1.2.734G与相位（四）绿灯时间 8s 基本相符。故该路口在饱和年的信号配时方案为：周期长度 ，黄灯时间为sT1253s，相位（一） 、 （二） 、 （三）和（四)的绿灯时间分别为 44s、32s、29s 和8s。5.7 信号配时图根据信号配时方案作出信号配时图，如图 5.7。饱和年路口信号配时图 图 5.76 饱和年路口分流渠化设计城镇道路广场规划与设计中提到，在车行道上划线，用绿带和交通岛来分隔车流，使各种不同类型、速度的车辆能象渠道内的水流那样，顺着规定的方向，互不干扰地行驶通过交叉口的交通组织方法，称为渠化交通。城市道路设计规范CJJ 3790 中提到，渠化原则包括三方面：1、应- 18 -根据交通量、流向，增设交叉口进口道的车道数；2、交叉口交通岛的设置应有效地引导车流顺畅行驶，避免误行；3、进、出口道分隔带或交通标线应根据渠化要求布置，并应与路段上的分隔设施衔接。该路口饱和年分流渠化设计如下：1、各方向进出口布置（1）进口北：右转 1 车道，直行 1 车道，左转 1 车道，共 3 车道；南：右转 1 车道，直行 1 车道，左转 1 车道，共 3 车道；东：右转 1 车道，直行 1 车道，左转 2 车道，共 4 车道；西：右转 1 车道，直行 2 车道，左转 1 车道，共 4 车道；（2）出口各方向均为 3 车道。 （3）各方向进口每条机动车道宽 3.25m。2、路口东南、西南、西北和东北四方向各设一个交通岛。3、分流渠化段长度为 45m，渐变段长度为 30m。4、由表 1.2 可知，通过该路口的摩托车数量较多，为避免摩托车在信号灯由红转为绿时干扰汽车等的行驶，故在机动车候驶区前设置摩托车候驶区，使摩托车先行进入交叉口，从而提高该路口的通行能力。该路口饱和年分流渠化设计的具体情况见“饱和年路口渠化设计图” 。7 路段上公交停靠站设计7.1 停靠站通行能力计算2008 年时，东西向道路上拟开行 15 路、16 路公共汽车，其中 15 路发车间隔为 2 分钟，16 路发车间隔为 3 分钟。故高峰小时内 15、16 路车的总发车量- 19 -。hC/50362辆发 停车站的通行能力取决于车辆占用停车站的时间长短。因此，公交停靠站的通行能力为：（7.1-1）tC/360站式中：:停车站的通行能力（辆/h） ；站C：车辆占用停车站的总时间（s） 。t汽车在站停靠时间与车辆性能、车辆结构、上下车乘客的多少、车站秩序等因素有关系。一般可按下式估算：（7.1-2 ）4321tt式中：车辆进站停车用的时间（s） ， ，其中 l 为车辆驶入停车站时，1t blt/21车辆之间的最小间隔，取等于车辆长度（m） ；b 为进站时刹车减速度，一般取。2/5.b：车辆开门和关门时间，为 3-4s，本设计中取 。2t st42：乘客上下车占用时间（s） ， ，其中， 为公共汽车容量；3 dnKtt/03K 为上下车乘客占车容量的比例，一般 K=0.25-0.35s； 为一个乘客上车或下0t车所用时间（s） ，平均约为 2s； 为乘客上下车用的车门数。dn：车辆启动和离开车站的时间（s), ,其中，a 为离开停车站时4t lt/24的加速度，可取 ；l 含义同前。2/0.1sma综上所述， 。457.360t36dntKlC站本设计中，取公交车车身长为 12m，公交车的额定容量 为 60 人