汪怀毅交通管理与控制整理.docVIP

在进行交通管理与控制设计时应遵循以下四大原则：（1）交通分离原则交通分离是指采用科学交通管理手段，对各种交通形态在时间上或空间上进行分离，以解决混行交通，达到各行其道、互不干扰的目的。（2）交通连续原则交通连续是指通过各种交通方式和交通工程之间的有机合理联系，尽量保持交通的畅通性与不间断性，从而使各个交通参与者在交通活动中尽可能的迅速、便利、经济。（3）交通流量均分原则交通流量均分是指通过采取一些有效措施，对交通流进行科学的调节、疏导，实现交通流在时间和空间上均衡分布，简称交通分流。（4）交通总量消减原则交通总量消减是指在保证交通参与者的合法交通权利的前提下，采取各种管制措施，减少交通参与者的数量或消减所有交通参与者占用道路的时间与占用道路的面积之乘积的总和。当前我国城市交通管理与控制主要存在以下一些问题：（1）道路交通缺乏系统建设（2）交通管理及交通安全设施极少（3）混合交通流十分严重（4）不重视城市交通的综31平面交叉口相关基本概念及其交通管理原则平面交叉口（以下简称交叉口）是道路网中通行能力的“隘路”和交通事故的“多发源”。由于机非干扰、信号灯控制等影响，交叉口每条车道的通行能力约等于路段的30%40%，为使路段和交叉口通行能力匹配，充分发挥交叉口的通行能力，同时保障交叉口的交通安全，应对交叉口实施科学管理。其基本思路是：减少冲突点数量，使冲突减少到最小限度，分化冲突点，给予主要车流优先权。优化信号灯相位配置，增加交叉口车道数，减少机非干扰，完善交通标志、标线，增设护栏、导流岛等交通渠化设施等，这些都是交叉口的交通管理的必要手段。311平面交叉口相关基本概念1 视距三角形无控制交叉口通常没有明确的停车线，当车辆到达交叉口时，驾驶员将在距冲突点一定距离处做出决策：减速让行或直接通过。驾驶员所做出的决策很大程度上取决于交叉口上的视距，故无控制交叉口的交通安全是靠交叉口上良好的视距来保证的。绘制交叉口的视距三角形是一种常被用来分析交叉口上视距是否足够的方法。 (1)单向交通视距三角形表示法在单向交通的道路交叉口，对从左侧进入交叉口车辆的视距线，应画在最靠近其右边的车道上；而对右侧进入交叉口的车辆，则应取最靠近其左边的车道，如Error! 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交通渠化的概念交通渠化是指利用路面标线、交通标志、交通岛、导流或隔离带等多种措施对同一平面上行驶的各个方向交通流予以分离，使各种不同类型、不同方向、不同速度的交通流各行其道，减少相互干扰的交通管理方法。2. 交叉口渠化的作用（1）分隔道路上不同类型的交通流（2）控制进入交叉口车辆的速度（3）控制车流交叉角度（4）导流和导向（5）减小交叉范围（6）帮助驾驶员辨认和遵守交通规则（7）保护过街行人3. 交叉口渠化设计原则（1）符合规范，简单明确，易于理解（2）路线平顺，保证安全（3）保证视距，净化视野4. 交叉口渠化设计方法（1）增加进出口车道数，提高交叉口通行能力（2）保护转弯车流（3）适当缩小交叉口面积（4）减少交叉口的分岔数目进口道、出口道设计宽度参考值 表3-1项目进口道出口道设计宽度（m）2.753.2533.5交通岛的设计应注意以下几点： (1)交通岛设在行车轨迹最少通过的位置既可以确保合理的行车轨迹，又可以减少交叉口多余面积，减少冲突区域；(2)交通岛的设置应该使行车自然方便，一般建议使用比较集中的大岛而不提倡使用混乱分散的小岛。各种交通岛的面积不宜太小，一般不应该小于7平方米；(3)交通岛的形状和位置应配合交通组织和交通管理，给出正确的指示使车辆按正确的路线行驶。 1）自行车在交叉口的交通管理应遵循以下原则： （1）自行车交通应与机动车交通进行空间或时间分离； （2）如无条件进行分离，也必须给出适当的空间让自行车与机动车分道行驶； （3）应尽量使自行车处于危险状态的时间减到最小； （4）如果空间允许，自行车暂停的地方应提供实物隔离措施； （5）为了简化驾驶人员在交叉口的观察、思考、判断及采取措施的复杂过程，自行车交通与机动车交通的冲突点应尽可能远离机动车交通之间的冲突点； （6）当自行车与机动车在交叉口等待交通灯或通过交叉口时，应保证互相能够看清楚，特别是当自行车通过交叉口时，应尽可能使驾驶人员掌握自行车的行驶路线与方向； （7）当自行车进人交叉口等待交通灯时，应尽可能提供一个安全的停车位置。2）交叉口自行车道渠化 根据自行车交通在交叉口的交通管理原则，可以通过以下渠化方法更好地组织自行车交通通过交叉口： （1）右转弯专用车道 利用现有的路面开辟专门用于右转弯的自行车车道。其优点是可以缓和交叉口的交通拥挤，有利于交通安全。右转弯专用车道要求交叉口较宽，右转自行车流量大，且骑车人严格遵守各行其道的原则。 （2）左转弯专用车道 国外常用此法处理自行车在交叉口的左转弯问题。日本使用彩色(绿色或蓝色)路面标示自行车左转弯专用车道。这种方法通过限制左转弯自行车流，减少左转弯自行车流对直行机动车流的干扰；然而会增加自行车的运行路程，使骑车人感到很不习惯，只适用于左转弯自行车流较小，且无须对自行车加强交通管理的交叉口。 （3）左转弯候车区 在交叉口自行车进口道的前面，设置左转自行车的候车区，绿灯时左转自行车随直行自行车运行至对面的左转候车区内，待另一方向的绿灯亮时再前进，即变左转弯为两次直行。左转弯候车区的优点是可以通过消除左转自行车对机动车的干扰，提高机动车通过交叉口的运行速度及通行能力，能通过减少左转自行车与直行机动车流的冲突点，提高交叉口的交通安全；其缺点与自行车左转弯专用车道的缺点基本相同。 （4）停车线提前根据自行车起动快的特点，将交叉口自行车停车线画在机动车停车线的前面，当绿灯亮时，让自行车先进人交叉口，可避免同机动车相互拥挤。两条停车线之间的距离依自行车和机动车交通量大小及交叉口的几何尺寸而定。将停车线提前有利于提高交叉口的通行能力与交通安全，但是只有对骑车人加强管理与教育，使自行车做到合理停车，才能发挥此法的作用。（5）自行车横道在主干道上画自行车横道线，提示驾驶员注意横向自行车。如同人行横道一样，在自行车横道内，自行车是优先的。机动车遇到自行车横道要减速行驶，当横道内有自行车时应暂停，让自行车先通过。自行车横道适用于支路(包括胡同、里弄等)与主路或次路的平面交叉处，还适用于一些大建筑物出人口与主路的交叉处。322交叉口的放行方法1. 时间分离法时间分离法实质上是在信号周期时间内拿出一个专有相位放行行人和自行车。2. 空间分离法空间分离法实质上是让非机动车按机动车相位走，不设单独的非机动车信号灯，只设机动车信号灯和行人信号灯。3. 时空分离法 时空分离法实质是为了减少左转弯非机动车对直行机动车流通过交叉口的影响，在交叉口中间划定块面积为非机动车禁驶区，左转非机动车在区外二次停车待驶，让直行机动车先行通过。4. 综合放行方法以上几种放行方法，对交叉口线型、几何形状、面积大小，信号相位设置均提出具体要求，但在实际道路条件中，很少有非常标准、规范的交叉口符合具体的应用条件。 1）单向交通的种类 (1)固定式单向交通 (2)定时式单向交通 (3)可逆性单向交通 (4)车种性单向交通（5)混合型单向交通 2）单向交通的优缺点(1)提高道路通行能力 (2)减少交叉口的冲突点 (3)提高行车的安全性，减少道路交通事故 (4)提高了车辆的行车速度，减少了延误 (5)其他优点单向交通有利于路边停车规划和公交专用道规划，例如双向通行的狭窄道路，如有车辆因故障等原因停车，就会引起交通阻塞，若将其改为单向交通，则能有效地解决交通阻塞及停车困难等问题；此外还有利于信号灯配置和管理，单向交通采用线控具有优越条件，其绿灯利用率比双向交通可提高50%；此外，单向交通可充分利用狭窄的街巷，弱化主干道上的交通负荷，在一定程度上避免了旧城道路的改建，能带来较大的经济效益。 然而，单向交通也存在着以下缺点：(1)增加了车辆绕道行驶的距离和时间，给驾驶员增加了工作量；(2)由于车辆绕行，增加了路网上无效的交通量；(3)给公共车辆乘客带来不便，增加步行距离；(4)容易导致迷路，特别是对不熟悉情况的外地驾驶员；(5)增加了为单向管制所需的道路公用设施；(6)给道路两侧商业活动带来影响。人们不便去单行道两侧进行商业活动，从而影响商家的经济效益。在优先发展公共交通的指导下，要科学地经营、管理公共交通。（1）大力增加公共交通车辆和公交服务路线；（2）逐步实现现代化的公交调度系统，这是提高公共交通运营效率最可靠的途径；（3）做好公共交通的换乘，这是有效地发挥公共交通的作用、搞好公共交通之间以及与其他交通工具之间的换乘与接续，促使城市公共交通流畅化的基本途径之一，也是将人们从利用个人交通工具吸引到利用公共交通工具上来的基本途径之一。（4）设置公共交通专用线、公交车辆专用街、交通信号的公交车辆优先控制、公交车辆的转弯优先及改善公交车辆停靠站等。（1）信号周期信号周期是指信号灯色按设定的相位顺序显示一周所需的时间，即一个循环内各控制步伐的步长之和，用C表示。 (3) 最短绿灯显示时间最短绿灯显示时间是指对各信号相位规定的最低绿灯时间限值，用Gm表示。(4) 绿灯间隔时间绿灯间隔时间是指一个相位绿灯结束到下一相位绿灯开始的这中间一段时间间隔，用I表示。 (5) 损失时间损失时间是指由于交通安全及车流运行特性等原因，在整个相位时间段内没有交通流运行或未被充分利用的时间，用l表示。2. 交通流参数(6) 交通流量交通流量是指单位时间内到达道路某一截面的车辆或行人数量，用q表示。 (7) 饱和流量饱和流量是指单位时间内车辆通过交叉口停车线的最大流量，即排队车辆加速到正常行驶速度时，单位时间内通过停车线的稳定车流量，用S表示。(8) 通行能力通行能力是指在现有道路条件和交通管制下，车辆以能够接受的行车速度行驶时，单位时间内一条道路或道路某一截面所能通过的最大车辆数，用Q表示。(9) 车道交通流量比车道交通流量比是指道路的实际流量与饱和流量之比，用y表示。 （6-6） (10) 临界车道组交通流量比临界车道组交通流量比又称相位交通流量比，是指某信号相位中车道交通流量比的最大值，即关键车流的交通流量比。 (11) 饱和度道路的饱和度是指道路的实际流量与通行能力之比，用x表示。 （6-7）3. 性能指标参数(12) 延误时间车辆的延误时间是指车辆在受阻情况下通过交叉口所需时间与正常行驶同样距离所需时间之差。 (13) 停车次数车辆的停车次数（停车率）是指车辆在通过交叉路口时受信号控制影响而停车的次数，即车辆在受阻情况下的停车程度，用h表示。 （6-39）653平均停车次数在计算停车次数的过程中，需估计到当进口道处于过饱和交通状态时，会有部分车辆经历多次停车的情况。2数解法数解法是确定线控系统相位差的另一种方法，它通过寻找使得系统中各实际信号位置距理想信号位置的最大挪移量最小来获得最优相位差控制方案。下面也通过一个例子来说明数解法的基本过程。设有、八个交叉口，它们相邻间距列于表8-1第二行中，、交叉口之间距离为350，、为400等，为计算方便，以10为单位取有效数字35、40。算得关键交叉口周期时长为80，相应的系统带速为。（1）计算列首先计算（取有效数字44）。这就是说，相距440信号的相位差，正好相当于交互式协调系统的相位差（错半个周期）；相距880的信号，正好是同步式协调（错一个周期）。以为起始信号，则其下游同相距、处即为正好能组成交互式协调或同步式协调的“理想信号”位置。考察下游各实际信号位置同各理想信号位置错移的距离，显然，此错移距离越小则信号协调效果越好。然后，将的数值在实际允许的范围内变动，逐一计算寻求协调效果最好的各理想信号的位置，以求得实际信号间协调效果最好的双向相位差。以4410作为最适当的的变动范围，即3454，将此范围填入表8-1的列内，列内各行数字即为假定理想信号的间距。 数解法确定信号相位差 表8-1交叉口编号 A B C D E F G H 间距a 3540165428282734172393312414350521533261813363531912921129373511734251661038353715312111011393536132817633114035351125131281241353492293723134235337195331814433532516129131344353131341258124535301103821311463529457351744124735284443213401548352743129936184935264247265322150352541452312822513524404320482420523523394117452017533522383914421614543521373711391215（2）计算列内各行画一横轴，按比例标上各个交叉口及其间距；例如之间标35（相当于350），间标上40，等等。以表8-1中的列数值为理想信号位置的距离间隔，在图8-3中，从点出发向右画等距离的折线。例如=34时，。从图8-3中查出各交叉口与前一个理想信号位置的距离间隔，填入表8-1中=34行的相应位置。以=34行为例，、交叉口实际间距为35，同理想信号位置间距34的差值为1，将1填入间的一列内。意即同理想信号位置的错移距离为1，即前移10就可同正好组成交互式协调。、原间距为40，与第一个理想信号位置相差1，与第二个理想信号位置相差7，即同其理想信号位置的错移距离为7，将7填入、间的一列内。依次类推，计算至、间的各列。=34这一行的计算结束。以下再计算列内=3554各行，同样把计算结果记入相应的位置内。图8-3 用图解法求表8-1中的数值除了绘图法外，也可以直接计算。例如点与第一个理想信号位置的差值是35-134=1；点与第二个理想信号位置的差值是(35+40）-234=7，依次类推，可求出各行的距离间隔数值，分别填入表8-1中。（3）计算列仍以=34一行为例，将实际信号位置与理想信号位置的挪移量，按顺序排列（从小到大），并计算各相邻挪移量之差，将此差值最大者计入列。=34一行的值为14。计算方法如下：01379232431341 2 4 2 14 1 7 3依此类推，计算=3554各行之值。（4）确定最合适的理想信号位置位置由表8-1中可知，当=50时，=22时，各信号到理想信号位置的相对挪移量最小，即当=500时可以得到最好的系统协调效率。如图8-4所示，图上同理想信号位置之间的挪移量之差最大，则理想信号位置同间的挪移量为，即各实际信号位置距理想信号位置的挪移量最大为14。图8-4 理想信号位置理想信号位置距为140，则距为130，即自前移130即为第一理想信号位置，然后依次每500间距将各理想信号位置列在各实际信号位置之间，如图8-5。图8-5 理想信号位置与实际信号点的相对位置（5）作连续行驶通过带在图8-5中把理想信号位置按次列在最靠近的实际信号位置下面（表8-2第2行），再把各信号（）在理想信号位置左右位置填入表8-2第3行。把各交叉口信号配时计算所得的主干道绿信比（以周期的计）列入表8-2第4行。因实际信号位置与理想信号位置不一致所造成的绿时损失（%）以其位置挪移量除以理想信号位置间距（即=500）表示，如交叉口的绿灯损失为130/500=26%，列入表8-2第5行。从各交叉口的计算绿信比减去绿时损失即为各交叉口的有效绿信比，列入表8-2第6行，则连续通过带的带宽为左、右两端有效绿信比最小值的平均值。从表8-2中可知，连续通过带带宽为交叉口的有效绿信比29与交叉口的有效绿信比32的平均值30.5。（6）求相位差 计算相位差 表8-2交叉路口理想信号位置编号各信号位置右左左右右左右左绿信比（%）5560656560657050损失（%）26424816282818有效绿信比（%）2956415744374232相位差（%）72.520.067.567.520.067.565.025.0从图8-5及表8-2可见，凡存在合用一个理想信号位置的相邻两个实际交叉口，该用同步式协调；其它的实际交叉口都用交互式协调，因此，每隔一个理想信号位置的实际信号位置又是同步式协调。此例中，凡奇数理想信号位置相应的实际信号位置为同步协调；而偶数理想信号位置相应的实际信号位置为交互协调。因此，相应于奇数理想信号位置的实际信号位置的相位差为；相应于偶数理想信号位置的实际信号位置的相位差为。表8-2第7行为求得的相位差值。如保持原定周期时长，则系统带速需调整为：同样根据各交叉口的相位差，利用数学解析法，分别求出正反两个方向的绿波带的上、下线绿波直线方程，进而计算绿波宽度。下面仅以正向绿波为例说明根据数学解析法计算绿波宽度的方法。利用公式8-8和8-9可以求得通过各个交叉口的速度轨迹线在时间轴上的截距。 （8-8） （8-9）式中，为通过交叉口的速度轨迹线（正向的下线）在时间纵坐标轴的截距，；为通过交叉口的速度轨迹线（正向的上线）在时间纵坐标轴的截距；为表示交叉口绿灯启亮时刻；为交叉口绿灯终止时刻；为交叉口在距离坐标中的坐标值；为车辆平均行驶速度。根据速度轨迹线通过各个交叉口的截距。可以得到下线和上线绿波直线方程。 (8-10) (8-11)式中，为下线绿波直线方程；为上线绿波直线方程。则正向绿波宽度可根据公式（8-12）计算得到： (8-12) 同理可以得到反方向的绿波直线方程及绿波宽度。图8-6是时间距离图示。图8-6 数解法相位差时间距离图数解法计算得到的相位差，是一种平衡相位差，即两个方向的车流均获得相同大小的绿波带宽，主要适用于上、下行方向的交通流量差别不大的情况。当双向交通量差别大时，如某些道路上早、晚高峰时间，就需要考虑如何设计保证上行（或下行）优先下的相位差，从而让某一方向的车流获得较大的绿波通过带。如图8-7，若方向1的流量与方向2流量比值大于某一值（判断参数，可根据具体情况确定），则可以调整绿波带宽度，使两向绿波带宽度的比值近似等于相应的两向流量的比值。图8-7 交叉口双向流量不均衡示意图由前所述，绿波带宽度可以通过各交叉口绿灯终止时刻平行于绿波带的直线截距的最小值与启亮点平行于绿波带的直线截距最大值的差得到。假设调整后两个方向的绿波带宽度分别为和，则存在如下关系： (8-13)式中，、为调整后的正、反两个方向绿波带宽度。 (814)式中，、为1、2方向的流量；为交叉口协调相位正向的下线绿波直线的截距；为交叉口协调相位正向的上线绿波直线的截距；为交叉口协调相位反向的下线绿波直线的截距；为交叉口协调相位反向的上线绿波直线的截距。、可根据数解法生成的相位差，利用数学解析法求得正反两向绿波直线的截距，如图8-6所示。流量不平衡条件下，相位差优化步骤：确定增加绿波宽度的方向。假设1方向流量大于2方向的流量；寻找1方向的瓶颈路口（影响绿波带宽度的交叉口称作瓶颈路口）；将影响1方向的绿波带上线方程的交叉口的相位差增加1个单位；将影响1方向的绿波带下线方程交叉口的相位差减小一个单位；计算瓶颈交叉口的两个方向绿灯启亮和终止时刻坐标，同时利用数解法计算1、2方向的绿波带宽度和（、分别为1、2方向第次调整后的绿波带宽度）；当出现最小值或满足系统要求时停止相位差优化。分析可知，无论双向交通流量如何悬殊，一个方向绿波带宽度的极限值也只是等于线控交叉口绿灯显示时间的最小值。由前所述可作出基于数解法的干道协调控制相位差优化的流程图，如图88所示：图8-8 基于数解法的干道协调控制相位差优化流程例题1：相邻四个交叉口进行协调控制，根据交叉口的交通流信息确定了各个交叉口的周期时长分别为s，s，s，s。各个干线协调相位的绿信比分别为，。车辆在干线上的行驶速度为。根据已知条件进行线控配时设计。解：（1）根据线控的基本要求，设定系统公用周期为100s；（2）计算实际交叉口与其前一个理想交叉口位置的差值；（3）计算最大挪移量因为：0 160 210 450 500 160 50 240 50 所以：（4）计算实际交叉口的坐标值由(3)可得到，因此交叉口A的坐，同理，（5）计算有效绿灯时间交叉口的损失绿灯时间：，交叉口的有效绿灯时间： （6）计算各个交叉口的相位差根据图8-10判断与相邻理想交叉口的编号，与奇数理想交叉口接近的交叉口相位差s，ss，s（7）计算绿波宽度84影响干道协调控制效果的因素841线控效果的影响因素1车队离散现象对协调控制效果的影响2交叉口间距对协调控制效果影响3干道转弯车流比例对协调控制效果影响4交叉口相位、相序设计对协调控制效果的影响5影响协调控制效果的其他因素842提高线控制系统效益的辅助设施1前置信号2可变车速指示标志3 可变车速指示标志与前置信号合并使用 复习大纲：1. 交通管理与控制概述，包括交通管理与控制发展历程、交通管理与控制基本原则。2. 交通控制基本参数和相关定义。未饱和与过饱和条件下的交通流延误计算方法、排队长度计算方法。3. 单交叉口信号配时方法。实用周期、韦伯斯特最佳周期、阿克塞利克最佳周期计算公式。4. 交通感应控制的基本参数、基本原理。5. 干道协调控制的基本方式、基本原理。图解法和数解法的求解思路、计算步骤、计算方法。6. 高速公路匝道控制基本方式，入口匝道信号控制参数的计算方法。举例说明实施交通管理与交通控制的目的意义。1、 分析比较定时控制、感应控制与自适应控制三种信号控制方式的特点。2、 给出几种实现交通分离的交通标线类型。3、 简述“立交平做”这种交通组织方式的优缺点及其适用条件。5、思考如何能够提高公共运输系统的吸引力和效率。1、分析进口单独放行方式下的信号相序优化设置（特别是大型交叉口）。2、对于一个进口三车道的星形五岔交叉口，如何进行合理有效的车道功能划分与信号相位设计，以兼顾交叉口的通行效率与行驶安全。3、分析比较进口对称放行与进口单独放行这两种信号相位设计方式的优劣，并举例加以说明。4、已知公园早上8点开门时的初始排队长度为0，8点到9点的车辆到达率辆/小时（t为时刻换算值，例如8点对应t=8，8点30分对应t=8.5），平均每辆车进门所需的时间为15秒。请描述8点到9点的排队过程，求出相关延误参数（最大排队长度、最大延误时间），并给出平均延误时间的计算公式。5、已知某一交叉口的信号周期为90秒，某一进口道的绿灯时间为65秒，红灯时间为25秒，且该进口道的饱和流量为4000pcu/h，车辆到达率q按下式变化： 假设t=0红灯开始时，该进口道的排队车辆数为0。试求出在前5个信号周期内0,450，该进口道的车辆最大排队出现时刻、最大排队长度、总延误时间、平均延误时间以及平均停车次数。6、分析说明交叉口信号周期C与平均延误时间d和平均停车次数h之间的相关关系。1、已知某交叉口采用两相位信号控制，两相位所对应的关键车流的交通量分别为q1、q2，对饱和度的要求分别为x1、x2，假定进口道的饱和流量与进口道宽度成正比，单位路宽对应的饱和流量为S0，交叉口东西向设计路宽与南北向设计路宽分别相等。试证明要满足信号交叉口进口道最佳尺寸设计，即交叉口的设计总宽度b=b1+b2减到最小时（b1、b2分别为两相位所对应的关键车流的进口道设计宽度），则下列关系式成立：其中，Q1、Q2分别为关键车流所要求的通行能力，tEG1、