（交通运输规划与管理专业论文）左转车流对城市无信号交叉口通行能力的影响研究.pdf

摘要 相对于道路路段而言，交叉口由于车流的转向而引起的各种车流之间的冲突、分叉、 交织、分流、合流等行为使交叉口的交通特性比较复杂，交叉口往往成为城市交通畅行与 否的关键点而左转车流相对直行，右转车流而言，更是矛盾中的焦点左转车流不仅是 产生冲突点的主要因素，而且也影响直行方向车流的通行由于左转车流的影响，交叉口 通行效率下降，延误时间增长。车辆捧队引起交通堵塞。 本论文旨在分析左转车流对交叉口通行能力的影响首先在对大量的调查数据进行处 理与分析的基础上，研究交叉口机动车流，自行车流和行人流的交通流特性和行为特征； 其次，运用数理统计方法和回归技术，得出各种机动车流和自行车流的到达规律接着在 上述基础上，得出不同转向车流的临界间隙以及白行车和行人穿越机动车流的临界间隙。 最后应用概率理论和交通流理论，建立左转车辆对直行车辆的影响的概率模型和延误模型， 得出直行车的延误，当延误达到一定阀值时，设置左转车道；以及主路左转车流对支路车 流的影响及延误分析，最后通过实际调查得出左转车流对交叉口的综合影响。论文最后还 对某一无信号交叉口作了简单实例分析，得出结果跟模型相符 【关键词】无信号交叉口；左转车流；直行车流；延误；左转车道； 丝壁型 a b s t r a c t r e l a t i v et oo 目醴i 伽r o a d 。t r a f 五cc h a r a c t e r i s t i co fi n t e r s e c t i o ni sm o r ec o m p l e x , b e c a t l s eo f c o n f l i c t , c r o s s i n g ，w e a v i n g , c o n f l u e n a n dd i v e r g e n c ei na l lk i n d so f 伽cf l o w s i n t e r s e c t i o ni s t h ek e yo ff r e et r a v e lf o ru r b a nt r a n s p o r t a t i o n t h e nl e f tt o mt r a f f i ci st h ef o c u so fc o n t r a d i c t i o n l e f t t u r n t r a f f i c i s n o t o n l y t h e f a c t o r o f p r o d u c i n g t h e c o n f l i c t , b u t a l s o a f f e c t t h r o u g h f r a n c a sa r e s u l to fl e f tt o r nt r a f f i c , t h ei n t e r s e c t i o nt r a f f i ce f f i c i e n c yd r o p s , d e l a y sg r o wa n dt h et r a f f i cj a m c a u s e t h ep a p e ri sf o rt h ep u r p o s eo fa n a l y z i n gt h ee f f e c l so fl e f tt o m 缸a f f i ct ot h r o u g ht r a f f i ca n d p r o v i d e se v i d e n c e sf o rl e f tt u r nl a n es e lf w s t t h eb a s i so fl a r g en u m b e rd a t a s e t ，s t u d yo ft h e c h a r a c t e r l s f i c so fv e h i c l ef l o w , b i c y c l ef l o wa n dp e d e s t r i a ni sm a d e n e x t , w i t hm a t h e m a t i c a l s t a t i s t i c sa n dr e g r e s s i o nt e c h n o l o g y , v e h i c l ea n db i c y c l e s a r r i v a la n dc h a r a c t e r i s t i c si so u li n c a r r i e so i lt h ea b o v e , c d t i c a lg a po fv e h i c l e , b i c y c l ea n dp e d e s t r i a ni ss o l v e d t h e nw i t h p r o b a b i l i t yt h e o r ya n dt r a 舾cf l o wt h e o r y , t h em o d e lo ft h ea f f e c t so fl e f tt n e at r a f f i ct ot h i o u i g h t r a f f i ci se s t a b l i s h e d ，a n dt h e nt h ed e l a yo f 胁o u g ht r a f f i cw h e nl e f tl a n em u s tb es e ti ss o l v e d a t l a s t , a ne x a m p l ei sg i v e na n dt h er e s u l tj sa p p r o x i m a i e dw i t ht h em o d e l k e yw o r d s u n s i g n a l i z e di n t e r s e c t i o n ；l e f tt u r nt r a f f i c ；t h r o u g ht r a f f 6 c ；d e l a y ；l e f ti n t ol a n e n 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学 位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外， 允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文 的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：起堑查导师签名：日期： 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 1 1 1 研究背景 第一章绪论 交通是社会经济活动的纽带和动脉，是社会繁荣发展的基本条件。然而，我国经济 在快速发展过程中遇到了日益严重的道路交通拥堵、交通事故频发和交通环境污染等交 通问题，严重影响着我国经济建设和运行效率。城市综合交通系统功能提升涉及到城市 综合交通系统规划、建设、维护、运营、管理的各个方面，迫切需要以“综合互济、协 同集成”为原则开展系统的研究。城市交通系统规划、建设、维护、运营、管理的重要 依据之一是交通系统的通行能力，评价交通系统的重要标准之一是系统的服务水平。 通行能力分析是道路交通网规划。道路工程项目可行性研究、道路设计、道路建设 项目后评估等道路建设与管理工作的关键性研究。道路通行能力成果，是进行城市交通 系统的评价。特别是城市客运交通运行管理模拟系统评价、道路网络运营的评价的重要 技术支撑。 我国城市道路通行能力是城市交通系统评价的基础，而我国城市道路通行能力的研 究仍停留在上个世纪8 0 年代，城市道路设计规范( c a j 3 7 - 9 0 ) 中所采用的通行能力， 基本上沿用了国外的一些研究成果，严重滞后交通系统的建设，不能客观地评价城市交 通系统。因此，首要开展的工作就是针对典型的城市交通设施，开展系统的城市道路通 行能力研究。 交叉口通行能力的大小直接影响到整个路网效率和车辆使用效率。一般地说，交叉 口的固有理想条件下的晟大通行能力是由交叉口的几何特性所决定的，与其它因素无 关，通过考查实际情况对车辆的影响可以获得实际的通行能力。在各类交叉口中信号 交叉口通过人为的相位划分避免了大量车流冲突，而对于无控制交叉口通行能力的研究 则十分缺乏。但这类交叉口在我国城市道路上并不少见。本论文依托国家科技支撑计划 课题一城市道路通行能力与交通系统评价方法，分析城市道路无信号控制交叉口左转车 流运行特性，分析左转车流与其他方向机动车流的冲突，分析左转车流对交叉口的影响 因素，得出考虑左转车流对交叉口通行能力模型延误，在此基础上进一步考虑非机动车 和行人与左转车的运行冲突，得出各种因索对其通行能力的影响，从而得出各种情况下 的左转车流对交叉口通行能力的影响。 1 1 2 研究意义 由社会经济和交通互动发展而产生的交通设施因其重要作用被喻为社会经济的“动 脉”分析研究交通设施的通行能力，合理配置、优化管制交通网络的不同设施，可以 充分利用不同模式交通设施的优势，最大限度地预防和琉导消散交通拥堵、降低交通资 源消耗、保护交通环境，实现巨大的社会价值。通行能力分析技术作为交通网络合理规 划配置、优化管制，预防、消散疏导交通拥堵的关键技术，已经得到了充分肯定，引起 各国的普遍重视，成为继单一交通设施通行能力研究基础上研究局部路网通行能力的新 东南大学硕士学位论文 领域。 通行能力标准是交通路网优化的最基本参数和交通建设与管理的重要依据，被众多 交通部门使用。通过通行能力与交通量的适应性分析，可以预测交通拥堵情况，还可以 确定交通网络建设的合理规模、合理配置结构及合理建设时间，制定交通网络管理的最 优化模式。道路通行能力分析是交通规划，交通善工程项目可行性研究、交通设计、交 通建设项目后评估、交通运营管理等交通规划、建设与管理部门的关键应用技术研究 同时，通行能力分析又是交通网络布局优化、交通设施协调发展、交通拥挤收费合理定 价，交通流诱导、交通流调度与控制等领域的关键理论和技术研究交通通行能力研究 成果不仅能充分利用交通网络内不同交通设施的通行能力，在交通网络建设过程中为国 家节省巨额建设资金，也能在交通网络系统优化领域提供基础保证作用，又能在交通网 络管理现代化领域起巨大指导作用。 交通设施通行能力是交通设施规划、设计、管理的依据，大部分发达国家将其引入 国家标准。我国由于进行城市道路通行能力方面的研究不充分，没有将其引入国家标准 或规范，我国有关规划、设计、管理单位往往借鉴国外标准。致使许多有关交透的建设 项目决策无法可依，造成决策失误或交通建设粗糙。建立合适我国国情的通行能力标准， 不但对完善国家通行能力标准、规范体系有很大作用，而且还能够使国内很多采用外国 标准的交通规划、设计、管理单位自动发展为我们研究技术的直接用户，规范他们的规 划、设计和管理工作。增加更多的交通规划、设计和建设糖品。 通行能力作为交通合理规划、优化设计与智能管理的基本参数指标被广泛应用于我 国交通工程建设的各部门。适合我国国情的通行能力交通系统评价技术研究成果的推广 应用，必能为我国交通建设带来巨大的经济效益。 节省建设资金、符合可持续发展。交通基本建设投入资金大，耗费土地等资源多， 不同交通系统对能源消耗、环境影响也很不一样。交通设施建设的主要决策依据是预测 交通量及交通设施的通行能力。由于我国交通设施通行能力的分析不够确切，往往造成 交通设施不匹配或建设不合时机，要么造成路窄车多过早出现交通拥堵、因缺乏消散疏 导交通拥堵技术而再次建设；要么造成路宽车少投资过早带来严重经济损失和资源的巨 大浪费。提出适合我国国情的通行能力分析技术，特别是交通网络内不同交通设施通行 能力的相互协调关系理论，能避免盲目建设而造成的严重浪费。 整合环境资源、提高运输效率。由于我国目前没有合适的通行能力标准，往往造 成交通规划、设计，管理部门的决策失误，不但浪费有限的环境资源，而且容易出现交 通拥堵影响运输效率。通过制定合适的通行能力标准能避免这种浪费，从而提高运输效 率 1 2 国内外研究概况 1 2 1 国外研究概况 国外对于通行能力进行了广泛的研究，取得了较为深入的研究成果。其中最具系统 性、代表性的研究机构是美国运输研究委员会( t r a n s p o r t a t i o nr e s e a r c hb o a r d ，简称t r b ) 和美国交通工程师协会( a a s m ) 。美国交通工程师协会( a a s t g o ) 在1 9 5 0 年出版 了 2 0 座。但5 0 座 6 0 i n d 。1 0 m 汽车 3大型客车 5 0 座i , 1 0 m 豪华客车、旅谫车 4小型货车2 吨3 5 m l t 5 吨1 0 m 0 为最小车头时距，t = l q 为平均车头时距 从式( 2 - 2 ) 中看到，在移位负指数分布中假设车头时距不能小于一个最小值，它 解决了车头时距越接近零出现概率越大的问题。在式( 2 - 2 ) 中令a ：- - - 0 即成为式( 2 - 1 ) 的负指数分布。 负指数分布另一方面的推广为e r l a n g 分布。e r l a n g 分布的概率密度函数为： f ( t i 辈导e ，r i l 渺( 2 - 3 ) l ，一，f 其中r 为e r l a n g 分布的阶， 为车流量。 式( 2 - 3 ) 中r = 1 即为式( 2 - 1 ) ，即一阶e r l a n g 分布即为负指数分布，因此e r l a n g 分布是负指数分布的更一般的表达形式。 1 9 7 5 年，c o w a n 在移位负指数分布的基础上进一步提出了m 3 分布f 1 2 l 。s u l l i v a n 和 t r o u t b e c l ( 【1 ”以及a k c e l i k 和c h u n g t l ”研究表明，m 3 分布是较适合的车头时距分布模型 m 3 分布假定车流是由两部分组成的，一部分车辆以车队状态行驶，另一部分车辆按自 由流状态行驶。当车辆按车队状态行驶时，车辆之间保持均一的车头对距a 当车辆按 自由流状态行驶时，其车头时距大于。若车辆以车队状态行驶的概率为1 ，以自由 流状态行驶的概率为d 。则m 3 分布的概率密度函数为： m ，f = 其中a 是最小车头时距，九是衰减常量 系为： ( 2 4 ) a 是自由车流的比例。这几个参数之间的关 。生( 嬲) j 一弘 这里q 是主路车流量。 m 3 分布对于不允许超车的单车道情况比较适合它较为客观地描述了公路上运行 车辆的状况。实际上，公路上的运行车辆由于性能不同，经常会出现超车现象，因此 m 3 分布也不能完整地描述车辆的运动行为。 考虑超车的因素，将m 3 分布进行改进，改进m 3 分布的概率密度函数为： r卿，0 s t 4 f ( t ) - l o l ，屯lta2(2-6) i 口，知。“一划， f z 如 其中l 为最小跟车时距，当车辆处于超车状态时，车头时距服从【o ，a l 】上的均匀分 布，分布密度为a l 。当车辆处于车队行驶状态时，其概率密度满足【a l ，a 2 】上的均匀分 9 - 东南大学硕士论文 布，分布密度为a 2 当车流处于自由流状态时，车头时距大于2 。其分布密度服从移位 负指数分布a 3 2 ) 这几个参数问满足下述关系： o|-lol屯一a2(赴一al，(2-7) 妄- 寺e g 小“吨4 ) ，2 卜一如 c 2 - 8 ) 改进的m 3 分布的分布函数为： fa d ,d f 4 f t ) - a l a l + a z ( t a jka lsta2(2-9) ij a c 一村一如j ，t j d 2 在式( 2 - 9 ) 中，让0 1 = 0 ，赴= l ，式( 2 - 9 ) 即简化为式( 2 - 4 ) ，因此改进的m 3 分 布是m 3 分布的推广 上述几种分布各有优点：负指数，移位负指数分布形式简单，计算方便；e r l a n g 分 布能更详细地描述不同车辆的到达状态；m 3 分布进一步地将车辆的实际运行状态用数 学方式表达出来，因而更准确，同样它也是负指数和移位负指数分布的更一般表达形式。 在交叉口处，由于安全原因、几何条件的限制、车辆交汇等因素的影响，车辆一般 不会超车，因而交叉口前车辆的到达分布采用m 3 分布描述更合适。 对于多车道，同向车辆间有超车现象，故车头时距的分布函数应适当修正。 2 2 左转车流的冲突分析 无信号控制方式多运用于城市交通量比较小的交叉口如城市内的支路与支路相交 处或者一小部分郊区公路上的交叉口上车辆在进入无控制交叉口前一般都会减速慢行 甚至停车，等确认冲突方向没有车辆时再加速通过交叉口目前我国某些城市会在此类 交叉口的进口处均设立停车标志，即较为常见的四路停车控制，这有助于督促司机注意 行车安全，减少交通事故 由于无控制交叉口未采取任何交通流导向或限制措施。因此无控制交叉口的冲突点 最多，再加上城市交叉口内非机动车及行人等因素的干扰，使之成为交通状况最为复杂 的交叉口，在其他条件相同的情况下，其通行能力值也是各类交叉口形式中最低的。 交通冲突是在可观测的条件下，两个或两个以上道路使用者在空间和时间上相互接 近，以至于如果任何一方不改变其行驶轨迹，将会发生碰撞。 左转车流不仅是产生冲突点的主要因素，而且也给对向直行车流的通行造成很大的 影响。由于左转车流的影响，路口通行效率下降，延误时间长，车辆排队造成交通阻塞， 废气排放加剧，所以无论是保证交通安全还是提高交叉口的通行能力，组织好左转车流 是一个关键问题。因此，有必要针对左转车流的交通特性加以分析，并提出相应的对策。 在交叉口与左转车流有关的冲突有车辆与车辆、车辆与自行车、车辆与行人的冲突、 以及自行车与自行车、自行车与行人的冲突；引起左转冲突的原因主要有对向直行交通、 本向直行交通、横穿的车辆和行人。 1 0 第二章无信号交叉口交通特性及左转车流冲突分析 l i fi o ， il 1 0i心= 一- 一， 一 、 髹 彳= 。 ，= 兰 、_ 一 = 、 ，文万三一 i 2 1 图2 1 无控制交叉口交通流向及冲突 2 2 1 主路优先交叉口冲突分析 在主路具有优先权的无信号交叉口。将不同方向的不同车流划分优先等级，在具有 主路优先的条件下，交叉口的各运动方式的优先等级规定如下： 优先等级为1 的车流具有绝对的优先权，它不需要让行其它的车流： 优先等级为2 的车流必须让行优先等级为1 的车流； 优先等级为3 的车流必须让行优先等级为2 和1 的车流； 优先等级为4 的车流必须让行优先等级为3 ，2 和1 的车流。 城市无信号交叉口处，各种车流的优先等级划分是这样的，如图2 1 所示： 等级1 ：主路自行与右转，即方向1 ，3 ，5 ，7 ： 等级2 ：主路左转与支路右转，即方向6 ，8 ，9 ，1 1 ； 等级3 ：支路的直行，即方向2 ，4 ： 等级4 ：支路左转，即方向1 0 ，1 2 。 由此可以看出支路左转车流处于无信号交叉口的最低优先等级，受到交叉口的其他 方向车流的影响，只有在其他三个优先级的车辆通过之后才能通过。而主路左转车辆不 仅对支路车辆产生影响，在直左共用车道下，还对本向直行车辆产生影响，而对支路车 辆的影响则简单涉及 2 2 2 四路停车交叉口冲突分析 而在四路停车交叉口，各进口道车流的优先等级一样，按照交通规则，先到达交叉 口的车辆应优先通过。实际上，根据 条例第4 3 条：“车辆通过没有交通信号或者交 东南大学硕士论文 通标志控制的交叉口，必须遵守下列规定一次让行：支、干路不分的。非机动车让机动 车先行；非公共汽车，电车让公共汽车、电车先行；同类车让右边没有来车的车先行： 相对方向同类车相遇，左转弯的车让直行车或右转弯的车先行。” 可以通过表的组合方式来分解复杂车流的运行，各车流见图2 1 。 表2 3 相关车流在冲突区的冲突情况 计算组合车流 相关车流 冲突车流 26 。1 0 48 ，1 2 62 ，1 0 1 2 1 ，3 组合 84 ，1 0 ，1 2 l o2 6 8 1 24 ，6 ，8 1 6 ，1 2 3 8 ，1 0 6 l t1 0 ，1 2 2 ，4 组合 8 3 ，1 0 。1 2 l o 3 。6 ，8 1 21 ，6 。8 14 2 ( 穿越6 前) l 。1 0 2 ( 穿越6 后与8 汇合前) 3 3 2 6 ，8 组合 4 ( 穿越8 前)3 ，1 2 4 ( 穿越8 后与6 汇合前) l l o3 1 21 1 ( 穿越1 2 前)4 ，6 1 ( 穿越1 2 后与1 0 汇合前) 2 21 3 ( 穿越1 0 前)2 。8 1 0 ，1 2 组合 3 ( 穿越1 0 后与2 汇合前) 4 43 62 84 2 2 3 左转车流冲突分析 左转机动车的冲突情况可见图2 2 1 2 第二章无信号交叉口交通特性及左转车流冲突分析 图2 2 a 向左转机动车与其他流向车辆冲突示意图 以方向a 为例，由图可知，与a 向左转机动车相冲突的有：a 向机动车直行和右转； b 向机动车直行和左转、非机动车左转；c 向机动车直行和右转、非机动车直行；d 向机动 车左转和直行、非机动车直行和左转。具体详见表2 4 。 表2 4 左转机动车a v l 冲突情况一栏表 冲突性质数量冲突流方向说明 分流冲突点 2 a v r 、a w 合流冲突点 2 b v t 、c v g 与机动车正廊冲突点4脏，c v r ，舰，d v t 与非机动车冲突点4b n l c b r 、d i l l , , i ) b r r 表串v 指辊动车n 指非机动车，l 1 ，r 分韵指左转，直行和右转方商 1 3 东南大学硕士论文 第三章无信号交叉口交通流特性分析 为了分析交叉e l 左转车流的影响，需要采集交叉口交通流数据来分析交通流特性， 因此要对无信号交叉口进行交通调查交通调查是一种用客观的手段，测定道路交通流 以及与其有关现象的数据，并进行分析。从而了解与掌握交通流的规律。交通调查是交 通工程学科中的一个重要组成部分，交通工程学的发展在一定程度上依靠交通调查工作 的开展和数据资料的积累与利用 交通调查必须依据一定的调查方案合理有效地进行。调查的方案的设计直接关系到 调查数据的准确性，两调查数据的准确与否又直接关系銎 分析结果的偏差程度。因此， 正确的数据采集与处理方法将给后面的研究工作在质量上提供可靠的保证 ，1 调查目的 观测数据是后期分析工作的第一手资料，数据的准确与否直接关系到分析结果的偏 差程度因此，正确的数据采集与处理方法将给后面的分析工作在质量上提供可靠的保 证。 调查取得的数据要实现以下目的： ( 1 ) 确定交叉口交通量的时空变化特性，主要包括车辆在各车道上的分布、交通 流的方向分布特性等： ( 2 ) 确定交叉口车辆运行的速度的特性，包括不同交通量条件下的速度，不同车 道上车辆运行速度的差别及交通组成对整个交通的影响 ( 3 ) 确定交叉口车辆车型组成，主要包括各车型组成比例，大车混入率； ( 4 ) 确定交叉口进n 道的流量变化情况、车头时距，车头间距在不同交通量水平 下的分布规律； ( 5 ) 确定车辆在交叉口的行驶特性，包括不同交通量条件下，车辆运行速度的差 别及交通组成对整个交通的影响。 3 2 调查内容 本论文的研究对象为无信号交叉口，选定典型交叉口，进行详细的交通调查。对于 交叉口的交通调查应该有两部分内容：一是基础交通设施调查，另一个是交通状况调查。 其中，交通状况调查主要包括：设施的通行能力或对通行能力的影响；高峰时段各x , n 车道组的流量情况；交叉口的延误问题：交叉口内车辆车头时距、入口到达分布等细部 数据。 针对无信号交叉口的各调查内容，主要的调查内容及方法分析如下： 3 2 1 典型交叉口的几何形式调查 交叉口基础设施调查是非常重要的，基本的交通设施情况是实施交通控制和管理的 1 4 第三章无信号交叉n 交通流特性分析 必备条件。它是交叉口口交通通行能力的重要决定因素，也是实施交通改造的主要考虑 因素之一在进行具体典型路口调查的过程中，对路上的交通设施及其设置位置进行较 为翔实的调查，并建立完善的数据库进行存储 其调查方法较为简单，主要就是通过现场量测和设施的标识等绘制交叉口几何形状 图。比较明确的反映各自相对位置i l ，j 。 主要的交通设施调查包括： a 路口几何形状图； b 交又口的标志、标线； c 入口各流向的车道数，车道宽度。中央分隔带宽度，各车道间的隔离情况，交叉 口内部宽度，机动车在交叉口运行轨迹线； d 入行横道和行车道的距离，自行车道的宽度，自行车运行轨迹情况； e 附近的上游、下游公共汽车停车站的形式 3 2 2 交通量调查 城市道路交通量调查的方法有许多种，包括：人工计数法、浮动车观测法、摄影测 量法、录像法、航空摄像观测法，自动交通量观测量等。无信号交叉口适应的观测法主 要有：人工计数法、录像法以及自动检测等方法。本次调查采用了录像法 录像法交通检测注意问题i a 设置位置距离路口不宜过近，以保证能将路口的排队全部涵盖，一般设置距交叉 口l o o m 左右： b 摄像机的设置高度应该足够高，一般距离地面7 - 8 m 以上： c 最好能将交叉口的信号和交通流数据联合起来考虑，也就是说在取得交通流量数 据的同时有路口交通信号的数据输入，这样便于数据的深度挖掘、分析。 d 检测时间：早高峰：7 ：0 0 - - 9 ：0 0 ；晚高峰：1 6 ：0 0 一1 8 ：0 0 。 3 2 3 饱和流率和车头时距调查 饱和流率是指在一次可通行时间内，进口道或冲突点上连续车队能通过停车线或冲 突点的最大流量。 车头时距的方法来计算饱和流量： 该方法有两种调查方法。一种是直接利用高峰时期内出现的饱和时段直接观测，另 一种方法是利用人工观测方法对非饱和周期中的饱和时段进行观测。本次调查采用第一 种方法。 3 2 4 车速调查 车速是描述车流运动的一个基本参数，是量度车辆运行情况的一项指标。车速是车 辆在单位时间内驶过的距离。 对车辆通过道路较短区间的地点车速进行调查，取得通过该地点的车速分布状况， 掌握车速变化时态和车速发展变化趋势 车速调查方法有跟车法，记车号法，浮动车观测法，本次调查主要调查车间行使车 速，通过观测车辆在一段区间上的行使时间来求车辆速度。 1 5 东南大学硕士论文 3 2 5 延误调查 延误就是指实际运行时间和理想条件下运行时问的差值。交叉口的延误由几何延误 与交通延误组成的，几何延误是由交叉口的几何尺寸和交通控制条件引起的，交通延误 是由交叉口车辆之间的互相影响引起的 交叉口延误调查应在天气良好，交通正常的条件下进行。只有当需要研究不利条件 下的延误特征时，才选择恶劣的天气或不利的交通条件进行调查调查方法主要有：点 样本法，抽样法。 本论文的延误调查主要采取抽样法。该方法相对简单，自由度大，并且可同时得到 各流向车辆的延误及个体车辆的延误资料。 3 3 调查点的选择 1 、调查点的选点原则 正确选择观测点的主要目的在于能够得到正确反映道路交通流特性的数据。观测点 的选择必须以数据后期分析要求为依据，选点应具有代表性。 调查点的选择主要有以下几个原则： ( 1 ) 一般情况下，应选择有较好视野，有利于观测，并适合于架设摄像机； ( 2 ) 选点应有较少的外界干扰，即保证不受意外事件影响； ( 3 ) 交通量应足够大，高峰时段要有排队。 2 、确定调查点 根据前期在南京的预先调查，南京城市道路中无信号交叉口一般都在郊区，而且交 通量一般都较小，不适合用于调查，故将调查地点设在安徽。 本次调查选择滁州，马鞍山，芜湖的共1 2 个无信号交叉口，具体状况见表3 1 表3 , 1 调查交叉口介绍 序号调查地点 交叉口类型调查时间备注 l滁州3 2 - 26 ：o o - , 7 ：o o 机非混行，没有明显的主次路 2 滁州3 - 2 - 21 7 ：0 肌1 8 ： 主路空通混杂受行人交通影响 6 ：3 0 - 7 ：3 0 ；主路设有中央分隔带，支路为单行道， 3 马鞍山t 2 2 1 7 ：o o - , 1 8 ：o o 但有违章现象 1 1 ：2 0 - 1 2 ：2 0 行车道多使得车辆在交叉口出现超车 4 马鞍山玉砚 7 ：0 0 - 8 ：0 0 现象交通混乱 5 马鞍山 4 2 - 21 7 娜一1 8 ：o o 地处镝市区，受行人交通影响 1 1 ：3 0 一1 2 ：3 0 交通流量大，车辆种类多，受上游信号 6 芜湖 4 岳2 1 7 ：0 肚1 8 ：o o 交叉口影响明显 7 芜湖 4 4 - 27 ：0 0 8 ：o o 交通量小，多为行人 8 芜湖 4 2 21 1 ：一1 2 ：0 0 典型交叉口，左转车辆多 9 芜湖 4 - 4 - 21 7 0 0 - 1 8 ：o o 公共汽车多，对车头时距有影响 l o 芜湖 4 2 27 ：0 0 8 ：0 0 支路交通量很少 1 1 芜湖 3 - 4 21 7 ：o 睢1 8 ：0 0 主路为单向交通 3 4 交通流特性分析 在大量调查的基础上，对调查数据进行分析和筛选，获得交通流特性数据。 1 6 第三章无信号交叉口交通流特性分析 3 4 1 机动车交通流特性分析 1 直行车头时距 对直行车距进行统计分析，发现车辆在实际运行过程中一般处于三种状态之中；一种 为超车状态，这在交叉口出现很少，可以认为它是种超近距离的跟车状态；一种为跟车 状态；一种为自由流状态。由图3 1 可以看出，处于超车状态的车辆约占8 车头时距在o - - 1 s s 之闻均匀分布；处于跟车状态约占2 5 车头时距分布如图3 2 。处于自由行驶状态的车辆约 占6 7 ，其车头时距分布如图3 3 图3 1 车头时距分布 图3 2 饱和流车头时距 1 7 东南大学硕士论文 得出其车头时距概率密度函数 图3 3 自由流车头时距 fd 口j 4 0 f 1 5 ，p j i 一0 0 1 9 2 t 。+ 0 1 0 4 7 t + 0 0 5 8 6 j j f 4 5 ( 3 1 ) l 0 0 8 6 9 e - “2 1 3 s 。f 4 3 l 2 左转车头时距 为获得足够多的样本数据，下列车头时距数据取自于多个交叉口，经过数据处理，得 交叉口左转车流车头时距的分布如图3 4 所示： 图3 4 车头时距分布 由图3 4 可以看出，处于超车状态的车辆约占1 1 车头时距在o 1 5 s 之闻均匀分布； 处于跟车状态约占2 7 车头时距分布如图3 5 。处于自由行驶状态的车辆约占6 2 ，其车头 时距分布如图3 6 所示。 1 8 第三章无信号交叉口交通流特性分析 图3 5 饱和流车头时距 图3 6 自由流车头时距 fn j 6 d f j 8 f t - l 一0 0 4 7 6 t l + 0 3 3 8 t - 0 3 9 8 6 1 8a；t53(3-2) 10 0 5 0 1 c - n “t 2 5 3 3 右转车随车时距 为了确保所采集数据能如实的反映问题，这儿所采用的数据来自于非机动车干扰较小 的交叉口经过数据处理。得交叉口右转车流车头时距的分布如图3 7 所示： 1 9 东南大学硕士论文 图3 7 交叉口右转车流车头时距分布图 从图5 7 可以看出，处于超车状态的车辆约占7 9 ，其车头时距为0 - 1 8 秒之间的均 匀分布。处于跟车状态的车辆约占5 0 6 ，其车头时距分布如图3 8 所示。处于自由行驶状 态的车辆约占4 1 5 左右，其车头时距分布如图3 , 9 所示，服从移位负指数分布 图3 8 交叉口右转车跟车时距分布图 图3 9 交叉口右转车自由流车头时距分布图 其车头时距概率密度函数如下： 2 0 第三章无信号交叉口交通流特性分析 ro j 2 0 t 1 4 f o ) - 一0 0 1 7 5 t 2 + 0 1 3 5 6 t 0 1 6 2 1 1 6 f j d 10 1 3 0 1 c 4 2 馓fz 5 0 3 4 2 自行车交通流特性 ( 3 3 ) 1 自行车车辆到达模型 参照机动车的办法，分析自行车的到达统计分布模型本次研究选择了芜湖市环湖路 交叉口的非机动车进口道，进行自行车5 m i n 钟到达量观测，观测结果参见图3 1 0 刁1 3 将 观测数据整理为各进口道5 m i n 的到达统计量，根据到达统计量分别对各进口道5 m i n 的到 达进行分布假设，其统计量参数及分布假设见表3 , 2 图3 1 0 东向自行车每分钟到达量 图3 1 1 南向自行车每分钟到达量 。2 1 东南大学硕士论文 图3 1 2 西向自行车每分钟到达量 图3 1 3 北向自行车每分钟到达量 根据国内外研究，当车流密度不大，车辆问相互影响微弱，其他外界干扰因素基本不 存在，印车流是随机的，车辆到达一般服从泊松分布。 下面对此进行检验： 以南向进口为例，假设车辆到达服从泊松分布 p r k ) ；垡生e 4 k - - o ，1 ，2 ( ) k ! 式( 3 4 ) 中： k j 在计数间隔t 内到达k 辆车的概率。 a 一单位时间间隔的平均到达率( 辆，m i n ) t 一每个计数间隔连续的时间( m i n ) i 估计参数加一k = 3 6 3 ，频数n - 6 0 ； 计算统计量： 2 2 第三章无信号交叉口交通流特性分析 表3 2 自行车车辆到达检验 g 荸# r ”。”嚣二8 帮瓣尊“秘擀；”掣 k i f 实际频数理论频数 ，。鬟 。# t 妊脯 1 6 5 7 7 5 2 3 90 0 0 8 7 4 7 2 1 61 0 4 8 2 0 6 2 9 0 4 7 4 2 371 2 ，6 8 3 2 92 5 4 6 6 4 2 41 11 1 5 1 0 0 9o - 舵2 6 0 5 51 18 3 5 6 3 2 30 ，8 3 6 3 7 6 645 0 5 5 5 7 50 2 2 0 3 9 8 742 6 2 1 6 7 7 0 7 2 4 6 4 1 811 t 1 8 9 5 8 6 o 0 3 0 2 1 5 z 2 - - 7 2 9 4 3 6 6 ，取口io 0 5 ，自由度为8 - 1 1 - - 6 ，查表的临界值为1 2 5 9 ，因此原假设 通过检验，服从泊松分布 敖南进口军獭到达模型为： 珂跏譬严； 同理检验其他各进口得模型： 东进口自行车到达模型： p ( k j 一譬一； 西进口白行车到达模型： 珂跏譬c ； 北进口白行车到达模型： 州跏譬产。 3 4 3 行人交通流特性 ( 3 - 5 ) ( 3 - 6 ) ( 3 - 7 ) ( 3 - 8 ) 步行是人类最基本、最古老的最现实的交通出行方式，无论人们采用任何交通工具、 任何出行方式，达到任何出行目的，其起始点总离不开步行。 我国是一个历史悠久、人口众多的国家，许多城市的中心地区房屋密集、人口集中、 店铺林立，市中心区干道两侧的人行道上，行人众多，川流不息，宽度5 - 1 0 m 的人行道被 拥挤的人群满满地塞住，有些路段连自行车道也被行人占用，以至自行车骑上机动车道。 已有的观测资料表明，我国城市步行交通在总出行量中约占4 0 ，而中等城市约占5 0 以 上，小城市则多达6 0 以上i l “。 i 步行幅度 步行幅度陟幅) 是指行人两脚同时着地时，脚尖到脚尖的距离。步幅的大小与行人的年 龄、性别、身体状况、心理状态、出行目的、天气等因素有关。其中，年龄和性别是最基 本的因素1 ”j ，如表3 3 所示。 2 3 东南大学硕士论文 表3 3 行人步幅数据 。e i i 薹。膏镍步蠖删) ：纛一：三三二誊笔奎多哆n 遁誓；i ：薹 勇毒担i ! ；i r 麓 i ”。 男女男 女 l北京6 6 占6 2 45 7 1”6 3 7 广州 6 4 76 3 15 6 44 9 75 6 1 5 此外。行人密度小，人行道路面平整而无障碍，人们行走的自由度较大，自然步幅可 以迈得随心所欲。 2 步行速度 步行速度为行人单位时间内行进的距离一般采用m s ，m m i n 或k m h 表示步行速 度的分布范围较宽，从o s m s 到2 1 6 m s ，主要集中于1 o m s 到1 , 3 m s 之间步行速度不 仅与行人性别、年龄，出行目的有关，而且受到沿街建筑物使用性能的影响：男性的步行 速度比女性大，儿童的步行速度随机性大，老年人步行较慢；有目的出行比无目的的出行 步行速度要高；结伴出行比单个行人的步行速度低。 3 5 临界间隙分析 临界间隙或f 临界穿越间隙是指交叉口主路车流允许支路一等待穿越车辆通过主路的最 小间隙，因此，临界间隙是指在主要车流中出现的驾驶员能接受的最小回隙。一般情况下， 驾驶员会拒绝一些小于临界间隙的时间间隔而接受一个大于临界问隙的时间间隔。 临界间隙和随车时距的大小对交叉口车流通行能力的计算有很大的影响。临界间隙的 大小与次路车流的流向、车型、在进口道是否停车以及主路车流的速度有关，它不能直接 测量得到。但由于它大于最大的拒绝间隙且小于接受间隙，所以可以通过直接观测到的接 受问隙和拒绝间隙的值，采用多种方法来估计它的分布和参数值。随车时距可以用观察方 法得到，它的大小与次路车流的车型和车速有关。 实际上，临界间隙并不是个常值，在同一个地方对不同的驾驶员或是对同一个驾驶员 在同一地点而在不同的时刻，其可接受的临界间隙都会发生变化。因此，无信号交口处驾 驶员可以接受的临界间隙是个随桃分布量。 在本文中，临界问隙指的是两队车流互相等待穿越时允许通过的最小时间问隔，以及 自行车穿越机动车流时的 3 5 1 直行车i 临界间隙 通过观测可接受车头时距和拒绝车头时距，绘制成交叉口车头时距频数图，图中两曲 线的交点所对应的交叉车头时距为临界车头时距，即临界间隙。为了更好的研究临界间隙， 我们取了样本量最大的小型车小型车的车头时距，而将其他类型的车头时距，如小型车一 中型车，小型车大型车，中型车小型车，中型车中型车，中型车大型车，大型车，小型车， 大型车小型车，大型车中型车，大型车大型车的车头时距用于车辆换算系数的计算中。 - 2 4 第三章无信号交叉口交通流特性分析 图3 1 4 小型车直行车流接受间隙与拒绝间隙 由图3 1 4 可以得出小型车卅、型车的直行车头时距为5 1 s 3 5 2 左转车临界问隙 图3 1 5 小型车左转车流接受间隙与拒绝间隙 同理由图3 1 5 可以得出小型车叫、型车的左转临界问隙为5 3 s 。 3 5 3 自行车穿越机动车的临界间隙 自行车穿越无信号交叉口时，在停车线上等待相交车流的间隙通过，通过观测多个交 义口的数据，得出自行车穿越但股车流所需的接受间隙和拒绝间隙如图3 1 6 ，可得自行车 穿越机动车流的临界间隙为5 8 s 。 2 5 东南大学硬士论文 图3 1 6 自行车穿越机动车的接受间隙与拒绝间隙 3 5 4 行人穿越机动车的临界问隙 文中的临界闻隙是指无信号人行横道处，行人能安全穿越车流的最小间隙，即车流中 出现的行人可接受的最小间隙。其值同样不能直接测量获得，为此，本论文通过测量可接 受交叉车头时距和拒绝交叉车头时距来估计临界间隙参数值。 临界穿越问隙实际上是保证行人安全穿越的最小车头时距，在不考虑行人自身的影响时， 行人安全穿越所需的临界穿越间隙确定为【1 9 1 ： f - ，v ) + “+ f j ( 3 9 ) 式( 3 9 ) 中：t 为行人安全穿越所需的临界穿越间隙；1 1 1 为道路单向机动车道数；d 为一条机动车道宽度，一般为3 3 5 m ；v 为行人过街步行速度一般取1 2 m s ；t r 为行人观 测车流情况、判断车间安全间隙所需的时间，取t r - - 2 s ；t l 为车身长度通过的时间，取标准 小客车f i = 0 7 2 s 同理作出行人通过无信号交叉口的问隙图，得出行人通过交叉口的临界间隙为6 1 s ( 数 据来源于4 1 2 2 交叉口) i 鳘 3 1 7 行人穿越机动车的接受间隙与拒绝间隙 2 6 第四章左转车流的影响分析 第四章左转车流的影响研究 本文主要研究主路优先交叉口左转车流的影响，而对四路停车交叉口暂不考虑主 路优先交叉口是指交叉口存在让行标志或者停车标志，而另一个方向的车流可以不受影 响的通过交叉口。由第二章的分析可知，在主路优先交叉口中，主路左转车流对本向直 行车流和支路的各向车流有影响，而支路左转车流由于处于最低优先级，受到其他各向 车流的影响。 4 , 1 主路左转车流对本向直行车的影响 在没有设