（交通运输规划与管理专业论文）信号控制交叉口交通组织渠化方法研究.pdf

捅要 摘要 随着经济的高速发展和社会的不断进步，城市规模不断扩展，汽车保有量急 剧增加，由此带来的交通拥堵、交通事故等交通问题，以及由此引起的社会经济 损失和空气污染等越来越困扰着城市居民的日常生活。缓解交通拥堵问题迫在眉 睫。交叉口是城市交通的关键节点，平面信号交叉口合理的交通组织渠化和科学 的信号配时可以有效地提高其通行能力，从而缓解信号交叉口的交通拥堵。 本文分析了平面信号交叉口的交通流特性、信号相位、信号相序设计规则和 信号配时计算方法，提出了单点交叉口信号配时计算流程。研究了平面交叉口左 转交通组织的设计、信号交叉口的车道数及车道宽度、信号交叉口的拓宽、左转 弯车道和右左转弯车道、交通岛、导流线、人行横道等渠化形式的设置，提出了 信号交叉口交通组织渠化设计流程。本文在对中关村大街四通桥交叉口进行调查 分析的基础上，提出了改善方案。最后利用微观交通仿真系统v i s s i m 建立了微 观仿真模型对该方案进行分析评价。 关键词：交通信号控制：信号交叉口； 信号设计；交通组织渠化 第1 章绪论 1 1 论文研究的背景 1 - 1 1 城市交通的拥堵现状 随着经济的高速发展和社会的不断进步，人们对交通运输的需求不断增加。 交通运输业的快速发展，一方面提高了货物运输效率，缩短了行人的出行时间， 积极地促进了经济的发展；另一方面也带了许多不同程度的弊病。尤其是城市道 路交通，随着汽车保有量的急剧增加，交通拥堵、交通事故等交通问题以及由此 而带来的社会经济损失、空气污染等，正逐渐困扰着城市居民的日常生活。 根据美国2 0 0 4 年交通统计年度报告收集的数据【l 】，居民的平均通勤行程 时间从2 0 0 1 年的2 5 分钟增加到2 0 0 2 年的2 6 分钟，在2 0 0 3 年达到2 7 分钟；在 百万人口以上的城市中行程时间指数t t 【( t h v d 前m eh l d ) 即交遂高峰时段的 行程时间与自由流时的行程时间的比率，均有不同程度的增加。以盐湖城为例， 从1 9 9 1 年的r n 为1 1 0 增加到2 0 0 1 年的1 2 0 。增长了9 0 9 。在日本，交通 拥堵问题也十分严重。咀首都圈为侧，严重拥堵地点达2 1 9 处，在严重拥堵路段， 拥堵时间长达1 7 小时，排队长度达9 8 7 公里。仅东京每年因交通拥堵造成的时 间价值损失为1 2 3 ，0 0 0 亿日元j 。 在我国，随着国民经济的高速发展和城市化进程的加快，交通拥堵阻及由此 导致的交通事故的增加，环境污染的加剧，已经成为经济发展的严重制约因素。 我国百万人口以上大城市每年因交通拥堵造成的经济损失约1 7 0 0 亿元p 】。 以北京市为例，交通问题已成为影响城市正常功能发挥和城市可持续发展的 一个全局性问题。1 9 9 6 年，全市共发生交通拥堵1 6 7 9 8 起，市区严重拥堵的交 叉口、路段从1 9 9 4 年的3 6 处增至9 9 处，城区主要道路的平均负荷度高达o 9 5 以上，由此造成市区主要干道的车速降至1 2 虹妇，个别路段时速仅有7 8 h 曲。 目前，北京的机动车保有量突破了2 5 0 万辆，其中私家车1 2 0 万辆。快速步入汽 车化时代的北京人在享受汽车带来的方便、舒适与快捷的同时，也在承受着汽车 带来的烦恼【4 j 。 交通拥堵不仅使交通延误增大，行车速度降低，带来时间损失；而且低速行 驶增加耗油量，导致燃料费用增加、能源浪费；汽车尾气捧放增加而造成环境质 量恶化。据科学家测定，大气中所含一氧化碳的7 5 、炭氢化合物和氮氧化合 物5 0 来源于汽车的尾气排放。据统计，北京市仅来自汽车尾气捧放中的一氧 化碳、炭氢化合物、氮氧化台物分别占北京大气污染物的6 3 、7 3 蚝和2 2 ， 化碳、炭氢化合物、氮氧化台物分别占北京大气污染物的6 3 、7 3 蚝和2 2 ， 北京工业大学工学硕士学位论文 是北京大气中的主要污染源。因此由交通问题而引起的环境问题同样已成为人类 社会的公害之一。此外，交通拥堵使交通事故增多，而交通事故的发生又造成交 通拥堵加剧，从而形成恶性循环1 4 l 。 1 1 2 交通拥堵现状的分析 交叉口是城市道路交通的关键，它是整个城市道路的瓶颈。道路由许多交叉 口连接而构成道路网。道路交通在平面交叉口处反复地分流、合流及交叉，使得 该处的交通状况尤其复杂，所以城市道路交通拥堵问题往往突出表现在交叉口 处。大多数中小城市的道路交叉口缺乏交通控制系统和相应的交通工程设施，因 而多个方向的车流只能以自然的方式通过交叉口，同时还与非机动车和行人交织 在一起，因此其交叉口交通拥堵和混乱程度比一般道路更为严重。大量事实也证 明，城市道路交叉口的拥堵现象最严重，8 0 以上的延误集中在城市道路交叉口， 平面交叉口的通行能力不足道路的5 0 ，日常交通拥堵大部分均由于平面交叉口 的通行能力不足造成【5 】。因此，可以说，城市道路交叉口的交通运行状态与整个 城市的交通运行状态密切相关，解决城市道路交叉口的问题是解决城市交通的关 键嘲。 随着道路交通量的持续增加，基础设施的逐步完善，人们逐渐有了新的认识： 建设新的道路不再被看作是解决城市交通拥堵问题决定性的方法，通过现有道路 资源的有效利用和先进的交通管理策略的实施，也是提高城市交通系统效率有效 方法之一。因为城市道路交通基础设施建设投资大、建设周期长，同时城市道路 设施的建设也不是无限制的，特别是在城市道路设旌日渐完善的情况下，通过科 学的交通设计方法和先进的交通管理策略，提高城市道路设施的利用率，缓解城 市交通供需矛盾，投资少、见效快，更具有现实意义【研。 1 1 3 解决对策 交叉口主要功能是供相交道路上运行的不同交通流选择和变换运行方向，是 交通流的集散点。在处理上，可以是平面交叉，也可以是立体交叉。立体交叉虽 可以解决因平面交叉而产生的问题，但是人们不可能将所有的交叉口全部改建成 立交旧。 首先，立交工程浩大，修建费用高，占地面积大，修建工期长；其次，由于 相交道路的性质、占地、工程投资等限制，还不可能全部修筑完全互通式立交， 有时还需建造部分互通式立交，此类立交仍保留了部分平面交叉，平面交叉问题 依然存在，不解决好平面交叉问题，立交也不能很好的发挥作用：再次，在城市 内修建立交，还会带来分割城区、影响街区日照条件、干扰电波、妨碍视线、破 2 北京工业大学工学硕士学位论文 分别评价和优化配时方案。s c a t s ( s y d n e yc o o r d 蛔a _ t c da d 印t i v et r a 伍cm e l l l o d ) 系统是澳大利亚予2 0 世纪7 0 年代末开发浆，系统翌分层递淤形式，潋子系统为 计算单元，根据车辆检测器检测到的数据实施配时方案的选择，既而实现对城市 路网的实时臼适应控制。s c o o h s p l i t c y c l e a n d o 麟c t o p 畦r n i z a t i o nt e c h m q u e ) 系 统也是由英隧道路交通研究所在t 刚心s y t 系统模型的纂础上深取自适应控制 方式，实现了对路网的动态协调控制，取得了明显优于静态系统的效果，后被多 个国家采爰“7 1 ”】。 我国在交通信号控制系统开发与应用方丽起步较晚，1 9 7 3 年开始进行单点 信号机的研制，1 9 8 5 年猩j b 京“前三门大街”实瑶城市交逶线控系统控制。作 为“七五”囡家重大攻关项目，南京市在同济大学的协助下开发了一套国产智能 化交通信号控制系统，由于种种原因，一些重要功能如实时自适应配时等没有使 用。天津大学1 9 8 9 1 9 9 1 年研究开发的城市交通控制系统t i c s ( t h 西c 蛳d l i g e i l t c o 曲ls v s t e i l l ) 首次成功地把自学习智能原理应用于交通信号控制系统中，其 产生也是受到人工磐能秘知识正程在其它领域成功应用的痘发。吉林大学于 2 0 0 0 2 0 0 2 年在杨兆升教授主持下研究开发了适合我国城市混合交通特点的自适 应信号控制系统及荚软传混合交逶自适应僖号控翱系统，该系统纳入了对蠡行 车交通流量的检测，在进行信号配时优化时考虑自行车流量对配时方案的影响， 并在实际工程应需，取得了良好的应用效采蹲“】。 l 。3 论文硪究的目的和意义 城市道路信号交叉口交通缀织以及交道信号控镱i 的研究已经有了很大的发 展，这些对予缓解城市道路交通拥堵有着重簧的现实意义。然而，面对城市交通 疆益拥堵的状况，妊傍解决城枣籍疆交通捆堵戆瓶颈，瑟鲤俺有效撼对城市遂路 信号交叉口交通流进行科学合理的优化组织，特别是在信号控制下的交通组织渠 化，驭尽快减缓交叉口处的拥堵，这落是当前城市交通管理中惫待解决的睡题。 城市道路交叉口是城市交通的瓶颈，提高城市交叉口，特别是信号交叉口的 通行能力，燕解决城市交通拥堵的主要途径。根据城市道路信号交叉口交通特点， 可知导致城市交叉口交通拥堵的主要原因是平面交叉口的交通流冲突。因此，要 从空间和和时间两个方面来合理优化交通组织。主要手段为信号灯合理配时和交 叉墨的交逶组织熬会理渠佬。箍且，对信号交叉蜀信号控制下的交通缀织渠化的 研究，为信号交叉的通行能力的提高、交通延误的减少提供有力的理论指导和依 据。 4 第1 章绪论 1 4 论文研究的主要内容 为了缓解城市交通拥堵，提高城市道路信号交叉口通行能力和路网交通流运 行效率，本论文在分析了城市道路信号交叉口交通特性的基础上，重点对城市道 路信号交叉口的交通信号等配时、交通组织渠化设计等方面进行了研究。论文最 后以中关村大街的四通桥交叉口、大华西口、魏公村交叉口为实例，利用v i s s 幢 仿真软件进行仿真研究。主要研究内容包括： 1 分析探讨了城市交通平面交叉口的交通流特性； 2 分析探讨了单点信号交叉口的信号等配时计算方法； 3 分析总结了信号交叉口的交通组织渠化形式； 4 以中关村大街的四通桥交叉口为实例，利用v i s s 以仿真软件进行仿真研 究。 1 5 小结 本章从介绍我国交通拥堵现状入手，分析了交通拥堵的现状，提出了解决交 通问题的途径。介绍分析了信号交叉口交通组织渠化与信号控制研究现状。阐述 了本论文的研究的目的和意义，最后简单介绍了本论文研究的主要内容。 第2 章城市交通平面交叉口的交通流特性 第2 章城市交通平面交叉口的交通流特性 城市交通平面交叉口( 以下简称交叉口) 是城市路网中最基本的组成部分， 同时也是限制路网容量的主要瓶颈和交通事故的多发点，其交通特性不同于路段 的交通特性。为了解决交叉口的交通拥堵问题，减少延误，必须分析交叉口的交 通特性，结合实际情况，制定合理的交叉口控制策略。依据本论文研究的重点， 本章主要介绍信号控制交叉口的交通流特性。 2 1 平面交叉口的交通流冲突特性分析 交叉口是车流启动、加速、停车最为频繁的路网要素之一。不同方向的车流 通过交叉口时，行驶轨迹交织在一起，形成冲突点、分流点和合流点。车辆通过 冲突点、分流点和合流点时会不同程度地影响和干扰其他车辆，从而造成交叉口 通行能力的降低。而且交叉口冲突点越多，对交通安全及道路通行能力的影响就 越大。 在没有实行渠化和信号控制的三路和四路交叉口，冲突点、分流点和合流点 产生分布情况如图2 1 所示。 a 三路交叉b 四路交叉 图2 1 平面交叉口的交通特征点图示嘲 f i g 啪2 1n e 廿a 伍cc h 啪c 蛳cp o i n ti n 也ei n t e r s 畦o n 而且，随着交叉口相交道路的条数的增加，交叉口交织点的数量急剧增加， 计算公式为 6 】： 1 0 = 万2 ( n 一1 ) ( h 一2 ) ( 2 1 ) 0 1 = - = 厅( 玎一2 ) ( 2 2 ) 式中， _ 交叉冲突点总数； 1 一交叉口分流点总数； 第2 章城市交通平面交叉口的交通流特性 2 2 平面交叉口的交通管理 2 2 1 平面交叉口交通管理的原则 对城市平面交叉口实施管制的方式取决于交叉口的几何特征和交通状况，目 的是为了保障交叉口的交通安全和充分发挥交叉口的通行能力，减少车辆在交叉 口的延误 1 2 l 。对交叉口实施科学管理的五个主要原则是【1 2 】： 1 减少冲突点 提高交叉口交通安全的根本是减少冲突点，可以采用单行线、在交通拥堵的 交叉口排除左右转弯、用多相位交通信号控制交叉口各向交通等方法。 2 控制相对速度 可采用严格控制车辆进入交叉口的速度；对于右转弯和左转弯车流严格控制 其合流角，以小于3 0 0 为佳；必要时可以设置一些隔离设施( 如隔离墩和导向岛) 用以减小合流角等方法。 3 主交通流和公共交通优先 主交通流是指较大交通流量的交通流( 干道或主干道上的交通流) 。主交通 流通过交叉口应给予优先权。其方法是在次交通流方向( 支路) 上设置减速让行 或停车让行标志，或者是延长在主交通流方向上的绿灯时间。对公共交通也可以 采取类似优先控制的方式。 4 分离冲突点和减少冲突区 交叉口上的交通流是复杂的，各种车辆在合流与分流的过程中所产生的车辆 交叉运动，有的路径太近甚至重叠，有的偏离过大，导致交叉口上冲突点增多或 冲突区扩大，安全性大大降低。此时，运用分离冲突点和减小冲突区的原则能收 到较好效果。如按各向车辆行驶轨迹设置交通岛，规范车辆在交叉口内的行驶路 线；左转弯时，规定机动车小迂回，而非机动车大迂回；施画自行车左转弯标示 线( 有条件时设置隔离墩) ，防止自行车因急拐弯而加大冲突区：在交叉口某些 部分画上禁止车辆进入的标示线，限定车辆通行区域；或在交叉口上设置左、 右转弯导向线等，这些都是分离冲突点和减小冲突区的有效办法。 5 选取最佳周期，提高绿灯利用率 在用固定周期自动交通信号控制交通的交叉口处，应对各方向的交通流畅做 调查，根据流量大小计算最佳周期和绿性比，以提高绿灯利用率，减少车辆在交 叉口的延误。 2 2 2 平面交叉口的交通控制方式 在确定某一交叉口的具体交通控制方式时，一般要依据交叉口的几何特征、 9 北京工业大学工学硕士学位论文 交叉口的交通状况等因素，综合考虑和灵活运用以上原则。交通控制方式主要分 为：全无控制交叉口、主路优先控制交叉口、环形交叉口以及信号控制交叉口等。 1 全无控制交叉口【l 2 】 全无控制交叉口是指具有相同或基本相同重要地位，从而具有同等通行权的 两条相交道路，因其流量较小，在交叉口上不采取任何管理手段的交叉口。无控 制交叉口通常没有明确的停车线，在车辆到达交叉口时，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。驾驶员的决策，在很大程度上取决于 在接近交叉口前，对横向道路两侧的通视范围。 在通过全无控制交叉口前，驾驶员对横向道路两侧的可视范围，可用绘制交 叉口的视距三角形的方法确定，在视距三角形内不得有任何高于1 2 m 妨碍视线 的物体。 2 主路优先控制交叉口【i 2 】 主路优先控制交叉口是规定主路车辆通过交叉口有优先通行权，次路车辆必 须让主路车辆先行。主路优先控制可以分为停车让行标志控制和减速让行标志控 制。 停车让行标志控制也称停车控制，指进入交叉口的次路车辆必须在停车线以 外停车观察，确认安全后，才准许通行。减速让行标志控制又称让路控制，指进 入交叉口的次路车辆，不一定需要停车等候，但必须放慢车速嘹望观察，让主路 车辆优先通行，寻找可穿越或汇入主路车流的安全“间隙”机会通过交叉口 3 环形交叉口【”1 环形交叉口是自行调节的交叉口，这种交叉口是在中央设置中心岛，使进入 交叉口的所有车辆都沿同一方向绕岛行进。车流行驶过程一般为合流、交织、分 流、避免了车辆交叉行驶形成冲突。这种交叉口的功能介于平面交叉口和立体交 叉口之间，其优点是车辆连续行驶、安全、不需要设置管理设施。车辆在交叉口 不必停车和启动，延误小，节省燃料，减少了对环境的污染。同时通过环岛中心 的绿化可起到美化城市的作用。缺点是占地大，绕行距离长。机动车交通量较大、 非机动车和行人较多及有轨交通线路时，均不宜采用。 4 信号控制交叉口【i 2 】 信号控制交叉口是指利用交通信号灯在时间上给交通流分配通行权的一种 交通控制交叉口，交通信号灯用轮流显示不同的灯色来组织车辆的通行和停止。 一般，当交通量发展到接近停车或让路标志交叉口所能处理的能力时，才在这种 交叉口上加设交通信号控制。 合理设计信号控制的交叉口，通行能力比设有停车或让路标志的交叉口大。 设有停车或让路标志的交叉口的交通量接近其通行能力时，车流就会不畅，而大 1 0 第2 章城市交通平面交叉口的交通流特性 大增加了车辆的停车与延误，特别是次要道路上的车辆，停车、延误更加严重。 这时，把设有停车标志的交叉口改为信号控制的交叉口可能恰到好处，可改善次 要道路上的地通车，减少其停车和延误。如果交通量没有达到需要设置信号灯的 时候，不合理设置地将停车标志交叉口改为信号控制交叉口，则结果就可能适得 其反1 2 1 。 在国外，主路优先控制交叉口是无控制交叉口和信号控制交叉口之间的一种 过渡形式。在我国无控制交叉口和信号控制交叉口居多，主路优先控制交叉口这 一过渡形式很少见。通常当无控制交口流量增大至一定程度时，便将其改为信号 等控制交叉口【1 2 】。 2 3 城市交通信号交叉口交通流特性 2 3 1 信号控制 为了后述内容的研究，这里给出信号交叉口的信号配时的几个概1 4 1 5 】： 信号配时：确定信号相位方案和信号基本控制参数。 信号配时主要参数：信号周期、绿信比、相位( 相位数、相序) 和相位差。 信号周期：信号灯色显示一个循环所需要的时间，用符号c ( 秒) 表示。 一 绿信比：有效绿灯时间与周期长之比，用符号g 以( 对于f 相位) 表示。 ，o 信号相位：信号灯色周期地进行更换。在交叉口进口道处，不同的流向按照 一定的顺序获得通行权。因此，通行权的每一次更换，构成了一个信号相位。 相位差：指在各交叉口的周期时间均相同的联动信号系统中，相邻两个交叉 口协调相位的绿灯起始时间之差，用秒表示。 有效绿灯时间：绿灯信号时段内能充分被利用的时间，它等于绿灯信号时段 减去前后损失时间( 起动停车损失时闻，) ，用符号占，( 对于舛目位) 表示。 绿灯间隔时间：一个信号相位绿灯时间结束，到下一个信号相位绿灯时间开 始之间的时间间隔，用符号，( 秒) 表示。 相位损失时间：指一个信号相位时间内，不能充分被利用的时间，它包括相 位绿灯信号时段内前后损失时间和相位时间内的全红时间，即：，+ r ( 秒) ，为相 位损失时间。 最小周期时间：能够使到达交叉口的车流量刚好全部通过交叉口的周期时 间，即在最短周期下运行时，相位关键进口道均处于临界饱和状况。用c m ( 秒) 表示。 最佳周期时间：使交叉口各方向的车辆通过交叉口时的总延误最小的周期时 间。用c o ( 秒) 表示。 1 1 第3 章信号交叉口信号配时设计 第3 章信号交叉口信号配时设计 信号控制交叉口，按控制的范围分为：单个交叉口的交通控制、干道交叉口 的信号协调控制、区域交通信号控制系统；按控制的方法分类分为：定时控制和 感应控制。感应控制可以分为：半感应控制和全感应控制【1 2 】。本论文着重介绍单 点交叉口的信号配时计算。 无论是定周期式控制还是感应式控制，都需要根据交叉口的几何特性、交通 状况进行信号相位方案的选择和信号配时参数的确定，信号相位方案及配时参数 的合理与否决定信号控制效剁”】。 相应方案设计是信号设计的第一步，信号相位方案直接影响交叉口交通流的 延误，决定了交叉口为机动车、非机动车和行人交通所提供的通行能力、一般来 说，通行能力和延误是评价交叉口运行情况的两个重要指标。配时设计是在相位 方案设计的基础上进行的，根据进口车道配置，交通流情况来求解最优配时方案， 最终达到提高交叉口实际通行能力、减少车辆通过交叉口的延误的目的【l “。 3 1 信号相位设计规则 信号相位方案由和车道相关的分相( 次级相位) 的分级结构式集合来描述，如 图3 1 所示，首先把相位方案分为两个主相，每条道路方向一个主相位，即东西 相位和南北相位。主相位具有如下属性：名称、方向以及主相所包含的分相关键 流率比。主相位的下级是分相、分相对象可向上引用其所属的主相位，分相对象 的属性有相位时间、绿灯时间、黄灯时间和红灯时间。分相的类型有直行、双向 左转、左直混行、保护许可型左转以及分相的流率比等【1 7 】。 信号相位生成过程严格按图3 1 所示信号相位方案基本结构进行，这基本上 是一个分层次处理的过程。首先把相位方案设计为两个主相，东西相位和南北相 位，对每个主相分别进行设计时，可首先假设主相的设计与其它分相的设计无关。 但两个主相由于左转和右转车流冲突的存在是密切相关的，因而在 x 北京工业大学硕士学位论文 许可型相位，即在左转保护型相位剩余的左转车流可在许可型相位中利用对向直 行车流的空当完成左转运行。 信 号 相 位 方 案 r车道一相位 直行相位l 双向左转i 车道班 n 左、直混行 车道e b l 保护许可型左转 l 车道一n 直行相位 双向左转 左、直混行 保护许可型左转 r车道n b l i l 一 j车道n b n 1 车道一s b l i l 车道s b n 图3 1 信号相位方案模型“” f i g u r e 3 一lt h em o d e lo fs i 驴a 1p h a s ed e s i g n 3 1 1 左转信号相位设计规则 左转相位是交叉口交通管理与控制所面l 缶老问题，尽管交通信号控制领域从 1 4 6 4 年就开始应用左转相位，但还没有一套成熟方法来解决左转信号相位的设 计问题，直到目前对左转相位的研究仍在进行中。任何相位方案设计的关键因素 都涉及到确定是否需要对左转交通流采取何种方式的处理? 在设计最优信号方案 中需要解决很多问题，左转信号相位的问题是非常重要的，也是相位方案组织的 核心和关键之所在。左转信号相位可提供保护型、许可型和无对向式左转车流运 动1 ”。 ( 1 ) 许可型左转，左转车流穿过一个相冲突的行人流或对向的直行车流时， 允许左转车流利用可接受间隙通过交叉口。 ( 2 ) 保护型左转，不受任何冲突影响的左转车流运行。许可型转向车流将 在相冲突的车流或行人流中寻找可接受间隙时遇到摩擦，许可型左转与保护型左 转相比会占用更多的有效绿灯时间。在给定条件下，采用保护型还是许可型相位 依赖于左转车以及同左转车流冲突的交通流量、交叉口的几何特征及其它因素。 ( 3 ) 无对向式车流左转，没有设置专用左转保护相位，但出于交叉口的特 点，则不会与对向的直行车流发生冲突，通常发生在单行线、t 形交叉口以及能 厂0，厂 9 0 ) ，为使进口车的利用更为均衡，左转车辆可不考虑占用专门车道、 而与直行车辆混合为直左车道。此外，次要道路交叉口进口道左转车流量小于 1 5 0 1 8 0 辆小时或一信号周期进口道左转车辆不足4 辆或交叉口拓宽受限时， 也不设置左转专用车道，而采用直左混合车道。 另外，设置左转弯车道时，适当配合渠化设计。通过合理布设交通岛、交通 标志、地面标线、以引导左转车流按一定方向或路径行驶，也可达到减少和控制 冲突点的效果。 2 左转弯车道的设置方法1 2 ： 在没有中央分隔带的道路，可用拓宽交叉口方式增设左转车道；在窄分隔带 的城区道路，把进口道的车道线适当偏移后设置左转弯车道；有较宽中央分隔带 时，压缩分隔带宽度设为左转车道。常见的左转车道设置方式有以下两种【6 】： a ) 车道中心线的移动和车道宽度的减少 将交叉口进口道的中心线向左移，腾出左转车道的宽度，如图4 3 所示。 在实施过程中，通常要缩小出口处的宽度和进口处各车道的宽度【硼。 图4 3 移动车道中心线设置左转车道图示【6 l f i g u 阳4 3t h ep i c t u r eo f b u i l d i t l gt 哪一l e ni 柚e b ym o v c i n gt l l ec 明t e r l i b ) 去掉中央分隔带 当中央分隔带宽度与计划设置的左转车道所必须的宽度相当时，可以将中央 分隔带消除来设置左转车道，如图4 4 。在仅仅消除中央分隔带不能完全满足 北京工业大学硕士学位论文 左转车道的宽度时，可同时减少车道宽度来保证左转车道宽度来保证左转车道的 宽度。 ：! ：一目 = ：_ = 二一一 ， 目 一一一一一 图4 _ 4 去处中央分隔带设置左转车道图示 6 】 f i g u 他4 4n 帕p i c t u r e0 f b u i l d i n gt u r n l e f tl 如eb y 咒m o v e i i l gt h ec e n t e rz o n e 左转车道的设置长度根据交叉口交通量和左转车比例确定，一般可以取4 0 1 0 0 m f 6 】。 在主要的平面交叉口附近，当然要禁止停车。所以在有停车带的道路上，就 要利用其宽度设置右转弯或左转弯车道。在城市道路，当平面交叉口的间隔过近， 两个平面交叉口的左转车道有干扰时，按各平面交叉口左转交通量之比，分配两 停车线间的距离【蚓。 4 3 4 非机动车道渠化设置 路段上设有非机动车道的交叉口，一般应在右转弯车道的内侧设置非机动车 道，宽度2 5 m 。当条件许可时，右转车道与非机动车道之间采用绿化带分隔： 当条件不允许时，右转车道与非机动车道之间采用栏杆或画标线的方式分隔，或 将非机动车道引入人行道混行酬。 4 - 3 5 交通岛渠化设置 交通岛作为行人和非机动车过街的安全岛，可以减少机动车的干扰，提高行 人与非机动车通行能力：为设置交通控制设备提供场地；在交叉口内 x 北京工业大学硕士学位论文 来，按照交叉口的具体条件进行设计应用，才能达到最满意的效果。具体的对于 每一个交叉口，不能笼统的讲用哪项措施，必须要具体交叉口具体分析，因为每 一个交叉口的道路、几何、交通条件都是不同的。一般的方法如下【： 1 任何信号交叉口都有以下渠化标志标线：车道行驶方向标志，路面中心 线，车道分界线，车行道边缘线，人行横道线，停止线。 2 一般的交叉口都进行导向车道的设置，不管拓宽与否。导向车道设置好 以后，必须配以相应的交通标志和交通标线：车道行驶方向标志，导向车道线， 导向箭头，有禁限措施的设置相应的禁令标志和掉头标志标线。 3 面积大、交通复杂的交叉口一般都设置交通岛，交通岛一般在车流行驶 的死角设置，形状、类型要具体分析再做决定。 4 两相位控制信号交叉口，设置左转弯待转区；多相位控制信号交叉口设 置左转弯导向线。 5 非机动车对机动车干扰较大的交叉口，除了应用上述措施以外，为减少 这种干扰，可设置非机动车禁驶区标线或中心圈来规范非机动车的行驶轨迹。 4 5 2 信号交叉口交通渠化设计流程 科学合理的城市道路信号交叉口的渠化设计过程比较复杂，因此在进行设计 时，需要按照一个具体详细的程序来完成。由前面的分析研究可以总结出城市道 路信号交叉口的渠化设计流程【6 ，如图4 9 所示。 4 6 小结 本章首先分析研究了信号交叉口的交通组织管理，重点分析了平面交叉口左 转交通组织的设计；然后分析研究信号交叉口的交通组织渠化，包括：车道数及 车道宽度、信号交叉口的拓宽、左转弯车道和右左转弯车道、交通岛、诱导线、 人行横道等的区划设置，最后分析给出了信号交叉口交通渠化设计流程。 第4 章信号交叉口的交通组织渠化 交叉口几何构造交通状况配时信号相关政策、 夺 调查调查设计调查规范调查 翥iili 查 问题分析及对策l 一 _ _ 。一 交叉口槊化设计 渠 i 交叉口拓宽l 化 i 转向车道设计l 设 计 l 配套标志标线设计l 睦通岛、导流设施设计l 评 一 价 及y 确 是 定 上 。 确定渠化设计方案 图4 9 城市道路信号交叉口交通渠化设计流程图阍 f i 野珊s 4 - 9n ed 髂咖p r o c e d u r eo f 姐历cc h a i l n c l l i z a t i o ni ns i 印a l i z e di n t e r s e c t i o n s 第5 章中关村大街靼通桥交叉日交避改善案饲分析 圉5 3 早高峰现状车滚仿宾示意图( 1 2 ) f i g i | r c 5 - 3t h es i m u l a d o np i c t u r e o f n l ea c 嘲m o m i i l gp 船k ( 1 2 ) 主要表现在：警东西进口绿灯剐扁亮时，左转车在对向直行车到达冲突 区之前通常抢先驶过冲突区2 3 辆；绿灯期间，左转车并j 严格地在待行区 等待宣行车流出现可穿越空档，而是通常出现左转车与直行车甄相避让、穿 捶通行的情形；在即将进入交叉口范疆时，由于壹往车排驮等候两使得后面 的定转车无法进入左转车道，这时许多车辆违章利用对向车道进入左转车邀，因 嚣使得左转车能够相对有效地利用绿灯聪间。两令方蠢虽然左转车遂均只有 一条，但由于车辆在绿灯刚启亮时既有按照行驶轨迹驶过交叉口的窜辆，也有利 用对向车遴抢先通过的车辆，霞此形成两陂转弯车滚。不仅如此，农绿灯期间， 也不时地形成两股车流。 由于v i s s n 证系统的功能和特点，上述车流运行特征中的和难以通过 v i s s 幢仿真模裂得以实现。原因程于，对于：虽然v i s s i m 能够实现鼹股车 流相互避让，但当交通量较大时，复杂的避让设置将会导致部分车辆避让失效的 后果，出现车辆相撞现象，与实际举符；对于：车辆光魏掳的违章通行状态难 以通过路径定义来实现。 第5 章中关村大街四通桥交叉口交通改普案例分析 图5 6 晚高峰现状车流仿真示意图( 2 2 )f i g 盯e 5 - 6t h es i m u l a t i o n p i c t l h f t l l e t l l a le 啪i i l gp e a k ( 2 ，2 ) 由于上述原因，应用ss“对魏公村交叉口进行仿真时，东进口和西进口 的车流仿真结果与实际相比差别很大，主要表现在进口交通通过量小、排队过长。 如果按照这种仿真结果箱扦棼叁叫m壮j世罩在交里鬻；i森墅畦脚囊髯的础 秭蚰弹淤囊麓地；章掣琴雏墅；鞠剿辇雏蚤商箭鳍诮觞赫蛀弱髓稿i 猜鬲； 潮f k 甑彰骶输擀董鹭群吲型驯霓忑嘲淀下狲浮港隧；刊例鳓翅g 薷裂饕删斟 些j ：? 稚黼鞲幽割讲r 酱盘嘴筵芬溽峨诺篓： 森搽苗代筇穑荜酌苍猜爵赫醺藕 梓辅蕴i 强算薪孺嚆萄慨霹黼； 匍孺暌醪酗哺时劾醐妥币岛符导蕈厩蠹；筮 趟至a 簦晷拉翌蝓剖苫交叉或同向锐角交织，以减少车流交叉时发生严重事故的 可能性。在 交通量较大、车速较高的交叉口上，布置交通岛渠化交通后，对分车岛可缩减其 宽度，以利临时停车和左转弯车辆的运行。有时常在其上布置各种交通标志和信 号设各，以作为行人过街时避车之用。对五岔交叉口以上的交叉口，要充分利用 分车线和交通岛进行渠化交通，保证车流互不干扰地正常行驶。利用交通岛布置 是要限制车道宽度，防止超车，控制车速或转错车道城市道路【2 5 1 。 利用交通岛渠化交通的主要作用是保证车流的安全畅通，布置时要注意以下 几方面瞄3 4 3 9 】 互9 霉娄窭薹图辇主耄芝蚕耋蕈蠹 羹 | 自嘲峰要罐冀幕坞囊群蔷 蕈! 壤 n n 。爷雾l 列刳( ( 鞋i i 彗琵拜婺塾黼擎l l 薯螽i i 疆毪秉蓍i 冀董 萋：雾| i 塑萋雾霪鬓臻雾鬟薹霪襄霎 一獬瓤雾蝌甄琶嘉翅理露器薹黎譬瀚萎型嚣滋啦；器蓬幅毒孥澹盏薹囊窭饕 换换换哌哌哌哌哌哌靠靠靠 嚣垲蹦际雄誓埋；如强鏊壤扁崔l 孽囊嚣嚣甄蒴型。夔睡摹湛粤骚窭壁季掣骧嚣； 塑鹜嘲谚瞿甚儡深j 籍菱夏鸶引拙囊錾型薷塑甄鞭浆藕龚燕莓醚骥氍；躞器i 嚣矍。 第5 章中关村大街四通桥交叉口交通改善案例分析 表5 1 0 改善方案晚高峰路段平均行程速度仿真值( h 此) t 曲l e5 一1 01 k 咖皿撕0 nr e s l l l to f t l l d 咖i i l gpc a ：kh o l 】ra 鹆es p e e di i ln 州d 鹤i 弘 道路名称中关村大街 行驶方向北一南南一北 路段区间大华西口一四通桥四通桥魏公村魏公村一四通桥四通桥一大华西口 平均行程速度 1 0 7 41 2 9 61 9 2 l1 8 0 9 道路名称 北三环辅路 行驶方向 东一西 西一东 路段区间 平均行程速度 1 4 2 21 6 8 l 表5 1 l 改善方案晚高峰各交叉口进口平均排队长度仿真值( h l h ) 1 曲l e5 - 8 皿es i m u l 靠o n 瑚u l to f 廿l de v e n i n gp e a kh o l l ra v 啪g eq u 肌e1 g t hi 1 1n e wd 朗函 交叉口名称魏公村 四通桥大华西口 进口南北西南东北南东 北 平均排队长度 1 1 3 41 7 7 56 5 89 2 52 2 9 62 0 l5 2 62 9 81 6 3 表5 1 2 改善方案晚高峰各交叉口进口平均通过交通量仿真值( 辆) 1 a b l e5 1 2t h es i i n u l 撕o nr e s u l to f 血ee v i n gp e a | ch o u ra v m g cv o l l l m ehn e wd 鼯i 印 交叉口 方向 现状通过交通量 名称 进口 合计 增加值 左直右 ( 含公交) 北 6 3 4 1 4 4 47 7 72 8 5 4 2 5 5 33 0 l 南 3 3 31 0 3 27 1 72 0 8 2 2 1 2 3- 4 1 四通桥 西 4 8 86 4 43 4 l1 4 7 2 1 4 5 71 5 东 1 3 2 76 9 43 2 62 3 4 7 1 6 8 8 6 5 9 北 1 8 02 1 5 60 2 3 3 52 2 4 1 9 4 大华西口 南 01 5 3 02 7 l 1 8 0 l1 8 0 01 东 3 7 1 0 3 4 l 7 1 27 1 6 - 4 北 2 0 l2 1 3 45 9 1 2 9 2 52 0 9 68 2 9 魏公村 南 1 7 l1 4 6 72 8 8 1 9 2 61 8 7 05 6 从表5 7 壕5 1 2 可以看出，改善方案不仅能够有效减小四通桥交叉口东进 口和北进口车辆的排队长度，提高车辆在交叉口的通过量和通行效率，而且大华 西口至四通桥交叉口之间的路段、北三环辅路位于交叉口东侧的路段的平均行程 速度与现状相比也有所提高。不仅如此，受四通桥交叉口影响的上下游两个交叉 北京工业大学硕士学位论文 口都能够满足车辆的正常通行，没有造成转移性交通拥堵。上述仿真结果进一步 验证了改善方案的合理性和有效性。 5 4 改善方案的实施要求与补充说明 5 4 1 方案实施要求 1 保证机动车、非机动车和行人严格按照交通信号通行。 2 非机动车采用与直行机动车相同的信号，其信号以及行人信号可早断2 - 3 秒。 3 在进入交叉口之前的一定距离内，清晰醒目地施划必要的道路交通引导 标线。 4 在路段的适当位置设置建议车速标志。 5 4 2 补充说明 1 对于大华西口，南北进口掉头车道的设置不是必须的。在改善方案的优 化比选过程中，曾经分别对南北进口不设置掉头车道和设置掉头车道两种情况进 行了交通仿真，发现当不设置掉头车道时，交叉口的交通处理能力也完全能够满 足要求，只是友转相位绿灯时间有损失，车流通行不连续。本方案之所以选择在 南北进口设置掉头车道，主要是基于交通组织有序、顺畅的考虑，而并非完全出 于交通处理能力的需要。此外，在交叉口进口外侧设置掉头车道也是一种值得尝 试的交通组织方法。因此，如果条件允许，建议尝试采用本方案；反之，如果大 华西口用地紧张或由于其他原因尽量避免拓宽交叉口，那么该交叉口的道路条件 完全可以维持不变。 2 本案例所得到的一系列仿真结果只是对应于现状调查的交通运行模式， 当随着时间的推移交通运行模式发生变化时，需要调整仿真模型，重新进行仿真 试验。 5 5 小结 本章主要利用前面论述过的信号交叉口交通组织渠化方法，对中关村大街四 通桥交叉口进行实例分析。该章详细介绍了案例研究分析的对象、目标、方法， 并利用微观仿真软件建立了仿真模型，通过仿真提出了改善方案。 参考文献 参考文献 1b u 嘲uo f t m s p o r t a d o