（交通运输规划与管理专业论文）平面交叉路口交通流组织与管理问题的研究.pdf

北方交 通人学同等学力人员硕 ! 了 学位论文 【 中文摘要】 平面交叉路口不仅是城市道路网中通行能力的瓶颈，而且也是交通 事故的多发源。因此，平面交叉路口 交通流的组织与优化设计是城市交 通管理的重点和难点之一。目前我国城市平面交叉路口交通流的组织与 管理要解决的主要问题:一是如何解决非机动车流对平面交叉路口 通行 能力和安全方面的影响;二是如何科学处理平面交叉路口的左转交通流; 三是如何提高多相位渠化路口的通行能力;四是如何从交通结构和路网 改造方面缓解平面交叉路口的交通压力。 研究我国平面交叉路口的交通问题，必须要结合我国不同城市道路 网及交通流的实际情况，在充分考虑混合交通特点的条件下，兼顾畅通 与安全两个方面，同时也不能忽略交叉路口的主要功能，即满足交通参 与者按照个人的交通需求选择行驶路线和方向的意愿。因此，平面交叉 路口交通流的组织与优化设计，应根据不同交叉口在城市道路网中的地 理位置与功用、具体的几何特性及交通流的流向、流量等状况，灵活采 取相应不同、有效、可行的交通组织与优化方案。 对平面交叉路口 交通流组织与管理问题的研究，首先要从分析平面 交叉路口交通流的特性、交通信号控制的基本概念和理论着手，在寻找 出我国城市平面交叉路口交通面临的共性问题后，分别从自 行车与行人 交通流的组织与管理，左转交通流的组织与管理，多相位控制路口交通 流的组织与管理等方面探求相应的对策:自 行车和行人的交通量大且交 通守法意识差，是解决目 前我国城市平面交叉路口 交通问题的突破口 之 一，应从自 行车及行人交通的合理组织、交通设施的完善、管理力度的 增强等三个方面采取行之有效的措施，从而将自行车及行人对交叉口 通 行能力的影响降到最低;正确处理和组织平面交叉路口的左转交通，在 道路网条件许可的情况下，要尽可能通过连续向右绕行或远引交叉等措 施限制路口左转来提高路口的通行能力，而对于有些交叉路口，必须通 过合理渠化后设置左转车道和相位， 满足车辆直接左转通过路口的目的; 要正确认识多相位控制方式的利弊，不能仅为追求路口的交通秩序和安 全实施多相位控制，而忽视了它对路口的通行能力及延误带来的影响， 通过设置变向车道，实施交叉路口的平面复合交通，提高车道的利用率， 优化信号配时，降低多相位渠化路口的延误，从而改善和提高多相位渠 化路口的通行能力;城市路网体系及客运交通结构对城市交通，尤其是 平面交叉路口的交通的影响重大，只有优先发展公共交通，逐步改造和 完善城市路网结构，注重城市交通规划的科学性，刁 能从根本上解决平 面交叉路口的交通问题。 【 关键词】交叉口交通管理信号控制通行能力 北方交通大学同等学力人员 硕士学位论文 e a b s t r a c t i t h e s t u d y i n g a b o u t t h e p r o b l e m s o f t h e o r g a n i z a t i o n a n d m a n a g e m e n t a t t h e i i n t e r s e c t i o n t h e in t e r s e c t io n i s n o t o n ly t h e m o s t d e c i s i v e e l e m e n t t o t h e t r a f f i c c a p a c i t y o f t h e t r a f f i c n e t w o r k s y s t e m o f a c i t y , b u t a l s o t h e p l a c e w h e r e t r a f fi c a c c i d e n t s a r e m o s t l i k e l y t o h a p p e n . t h e r e f o r e , a t p r e s e n t , h o w to o r g a n i z e t h e t r a f f i c o f a i n t e r s e c t i o n a n d o p t i m iz e i t i s t h e e m p h a s i s a n d f o c u s o f t h e u r b a n t r a f fi c m a n a g e m e n t i n o u r c o u n t r y . a l t o g e t h e r , th e r e a r e f o u r m a i n p r o b l e m s t o b e s o l v e d i n t h e o r g a n i z a t i o n a n d m a n a g e m e n t o f o u r c o u n t r y t r a ff i c a t t h e c r o s s i n g s . t h e f i r s t o n e i s h o w t o r e d u c e t h e i n fl u e n c e c a u s e d b y n o n - v e h i c l e s i n t h e t r a f fi c c a p a c i t y a s w e l l a s i n t h e t r a ff ic s a f e t y o v e r t h e i n t e r s e c t i o n s . t h e s e c o n d o n e i s h o w t o a r r a n g e t h e l e f t - t u rn i n g t r a f f ic a t t h e s e i n t e r s e c t i o n s . t h e t h i r d o n e i s h o w t o i m p r o v e t h e t r a f f i c c a p a c i t y o f a m u lt ip h a s e i n t e r s e c t i o n . a n d t h e f o u r t h o n e i s h o w t o e a s e t h e t r a ff i c p r e s s u r e h e r e b y m e a n s o f t h e o p t i m i z a t i o n o f t h e t r a f f i c s t r u c t u r e a n d t h e i m p r o v e m e n t o f t h e t r a f f i c n e t w o r k s y s t e m wh i l e s t u d y i n g t h e t r a f f i c p r o b l e m s o f in t e r s e c t i o n s , w e m u s t s e e t h e d i ff e r e n c e s b e t w e e n t h e t r a f f i c n e t w o r k s y s t e ms o f d i ff e r e n t c i t i e s a n d t h e p r a c t i c a l t r a f f i c s i t u a ti o n i n o u r c o u n t r y , c o n s i d e r t h e c h a r a c t e r o f t h e m i x e d t r a f f i c i n o u r c o u n t r y , a n d t r y t o m a k e t h e t r a n s p o r ta t io n fl u e n t a n d s a f e . a n d a t t h e s a m e t i m e , w e s h o u l d n t i g n o r e t h e m a in f u n c t i o n o f t h e i n t e r s e c t i o n s t h a t i s t o m e e t t h e t r a f f i c p a r t i c i p a n t s re q u i r e m e n t s i n c h o o s i n g t h e i r o w n d i r e c t i o n s a c c o r d i n g t o t h e ir o w n w i l l . s o i n t h e o r g a n iz a t i o n a n d o p t i m i z a t i o n o f t h e t r a f f i c a t t h e i n t e r s e c t i o n , w e s h o u l d t a k e t h e m o s t e f f e c t i v e a n d a d a p t a b l e m e a s u r e s a c c o r d in g t o t h e in t e r s e c t i o n s d iff e r e n t l o c a t i o n s a n d f u n c t i o n s i n t h e u r b a n t r a f f i c n e t w o r k s y s t e m a s w e l l a s i t s c o n c r e te g e o m e t r i c a l q u a l i t y a n d t r a ff i c f l u x d i r e c t i o n s s e p a r a t e l y . t h e s t u d 如 n g a b o u t t h e p r o b l e m s o f t h e o r g a n iz a t i o n a n d m a n a g e m e n t a t t h e c r o s s i n g s , f i r s t , s h o u l d s t a r t f r o m t h e a n a l y s i s o f t h e c h a r a c te r s o f t h e t r a f f i c a t t h e i n t e r s e c t i o n a n d t h e a n a l y s i s o f t h e b a s ic c o n c e p t o f t h e s i g n a l c o n t r o l l i n g o n t h e i n t e r s e c t i o n a n d t h e b a s i c t h e o r y a b o u t i t , t ry t o f i n d t h e c o m m o n n e s s o f t h e t r a f f i c p r o b l e m s a t t h e u r b a n i n t e r s e c t i o n s i n o u t c o u n t r y , 北方交通大学同等学力人员硕士学位论文 a n d f u rt h e r s t h e a r g u m e n t a t i o n o n t h e o r g a n i z a t i o n a n d m a n a g e m e n t o f t h e b i c y c l e a n d h u m a n t r a f f i c , t h e o r g a n i z a t io n a n d m a n a g e m e n t o f t h e l i ft - t u rn i n g t r a ff i c a n d t h e o r g a n iz a t i o n a n d m a n a g e m e n t o f m u l t ip h a s e - c o n t r o l l i n g i n t e r s e c t i o n s t r a f f i c s e p a r a t e l y . t h r o u g h t h e a n a l y s i s a n d a r g u m e n t a t i o n i n t h i s p a p e r , t h e f o l l o w i n g c a n b e c o n c l u d e d . f i r s t l y , t h e h e a v y t r a f fi c o f b i c y c l e s a n d h u m a n s a n d t h e i r l a c k o f t h e s e n s e o f k e e p t h e t r a ff i c r e g u l a t i o n s a r e t h e d e c i s i v e e l e m e n t s i n s o l v in g t h e p r e s e n t t r a f f i c p r o b l e m s a t t h e i n t e r s e c t i o n s i n o u r c o u n t r y ; t h e r e f o r e , s o m e c o u n t e r m e a s u r e s o f o r g a n i z i n g a n d m a n a g i n g t h e t r a ff i c o f b i c y c l e s a n d h u m a n s a t i n t e r s e c t i o n s a r e p u t f o r w a r d i n t h e p a p e r . s e c o n d l y , t h e l e ft - t u rni n g t r a f f i c a t i n t e r s e c t i o n s s h o u l d b e o r g a n i z e d p r o p e r l y . i f p e r m i t t e d , t h e i n t e r s e c t i o n t r a ff i c c a p a c i t y c a n b e i m p r o v e d b y r e s t r i c t i n g le ft - t u r n i n g a n d a l l o w i n g o n e - w a y t r a ff i c o n l y . t h i r d l y , a p r o p e r u n d e r s t a n d in g a n d a p p l i c a t i o n o f t h e m u l t i p h as e t r a f f i c c o n t r o l s y s t e m s h o u l d b e m a d e . t h e m u l t i p h a s e t r a ff i c c o n t r o l s y s t e m s h o u l d n t b e a p p l i e d o n l y t o p u r s u e p r o p e r o r d e r w h i l e t h i s t r a f f i c c o n t r o l s y s t e m a l w a y s c a u s e s s o m e n e g a t i v e i n fl u e n c e s , s u c h a s g r e a t d e l a y i n t i m e , t o t h e t r a f f i c c a p a c i t y a t t h e i n t e r s e c t io n s . s o i t i s s u g g e s t e d t h a t a t t h e l a r g e i n t e r s e c t i o n s b e t w e e n s o m e m a j o r r o a d s o r b e t w e e n m a j o r r o a d s a n d m i n o r r o a d s , s o m e c h a n g e a b l e c a r - w a y s s h o u l d b e a r r a n g e d t o f o r m c o m p o u n d t r a f f i c a n d t h e s i g n a l l i g h t s i n t e r v a l s s h o u l d b e a m e l i o r a t e d , s o t h a t t h e t r a f f ic c a p a c i t y o f t h e m u l t i p h a s e i n t e r s e c t i o n s c a n b e i m p r o v e d g r e a t ly . f o u r t h l y , t h e s t r u c t u r e o f t h e u r b a n t r a f f i c n e t w o r k s y s t e m a n d t h e s t r u c t u r e o f t h e p a s s e n g e r t r a n s p o r t a t i o n i n fl u e n c e d g r e a t l y t o t h e w h o l e c i t y s t r a ff i c , e s p e c i a l l y t h e t r a ff i c o f t h e i n t e r s e c t i o n s ; t h e r e f o r e , i n t h e o r g a n i z a t i o n a n d m a n a g e m e n t o f t h e t r a f f ic a t in t e r s e c t i o n s , t h e u r b a n t r a f f i c - p l a n n i n g p r o g r a m s h o u l d b e s c i e n t i f i c a n d r e a s o n a b l e . k e y w o r d s in t e r s e c t io n t r a ff i c m a n a g e m e n t s ig n a l c o n t r o t r a ff i c c a p a c it y 北方交通大学同等学力人员硕 卜 学位论文 1 绪论 1 . 1 论文选题的意义和作用 道路走向的错综复杂决定了 交叉路口 存在的必然性。交叉路口 是道 路系统不可缺少的重要组成部分，是道路与道路、道路与铁路或道路与 其它交通设施的交汇点。道路交叉方式分为平面交叉和立体交叉两大基 本类型。道路的立体交叉是指将不同方向的交通流从空间上彻底地分隔 开来。两条或两条以上的道路在同一水平层面交叉连接所形成的区域称 为平面交叉路口 ( 以 下简称平交口) ，它与立体交叉路口 ( 简称立交口) 最显著的不同在于平交口内所有交通流的合流、分流、交叉必须在同一 平面内进行。 随着社会经济的持续发展，生活水平的不断提高，人们对交通的需 求也越来越高。城市交通车辆的迅速增长，给城市路网增加了巨大的压 力，特别是在路网的结点交叉路口的交通问题愈加突出。目前国内 外许多大中城市的交通问题是通过道路交又路口的拥挤、阻塞反映出来 的。由于路口 的通行能力不足， 造成行车速度降低、交通流中断、交通 事故增多、交通延误加重，即使在路段上受阻，往往也是由于附近平交 口交通阻塞所带来的影响。 据有关统计资料: 日 本大城市中的机动车在市中心的旅行时间约1 / 3 花在平交口上， 日本交通事故中的人身事故与平交口 有关的( 指在平面交 叉路口内及其附近3 0 m 范围内发生的人身事故 ) 的占5 8 %，其中城市达 到6 0 9 ， 郊区公路达到4 0 9( 据1 9 7 6 年统计) ; 美国的交通事故有一半以 上发生在平交路口 及其附近;图1 -1 为我国某城市的调查统计资料， 具 有一定的代表性，该图表明约有 5 9 %的交通事故发生在交叉口地带，居 所有交通事故类型的首位。另据资料统计，1 9 %年贵州省各平交口发生 交通事故2 8 0 5 起，死亡 1 2 3 0 人，伤1 5 1 7 人，经济损失1 7 6 0 余万元， 北方交通大学同等学力人员硕士学位论义 5 8 . 9 一 4.1i i 11 11 i 交叉口陡坡其他铁道路口 nun们n六目八曰0 61、月q八、气1 交通事故百分比 窄路 图工 一1交通事故类型 在全部交通事故中占有相当的比例，是交通事故多发点。另外，车辆在 通过平交口时，由于信号控制及其它因素的干扰，将产生很大的延误， 延误时间约占整个行程时间的3 1 %，而这3 1 %中约有4 0 %是非信号因素 引起的。笔者在 2 0 0 1 年 1 1 月对太原市区中心五条主干道所进行的交通 延误调查发现，约有3 8 %的交通延误发生在平交口。 因此，平交口不仅是道路网中通行能力的“ 瓶颈” ，而且也是交通事 故的“ 多发源” 。因为平交口是道路交通的咽喉，在这里各个道路方向的 机动车辆、非机动车辆、行人均有直行和转向的不同要求，这样势必会 产生交通相互干扰，引发事故和造成交通阻塞。由此可见，如何正确地 设计交叉路口，合理地组织交叉口 的交通流， 对于减少交叉口 对交通的 不利影响，具有重要的现实意义。目 前许多交通管理者和专家们都在认 真研究这一重大课题。 提高平交口通行能力的方法多种多样。路口立交化虽然是克服平交 口交通问题的一个有效而彻底的解决途径，但因为立体交叉工程浩大， 修建费用高，占地面积大，各地受经济条件、土地资源、自 然景观、建 筑环境等的制约，目 前尚无能力，也没必要将所有的道路交叉路口都实 行立体交又。因此，道路的平面交叉仍然大量地存在于城乡之中。目前 我国城市道路的路口 9 0 %以上仍是平面交叉。因此，就目前我国的城市 交通管理现状而言，如何充分挖掘现有交叉口的交通容量潜力，科学与 合理地组织与管理平交口的各向交通流，实现平交口交通秩序的高效管 理，保障平交口交通的安全与畅通，是城市道路交通管理研究的重要而 北方交通人学同等学力人员硕士学位论文 现实的问题。 为了从根本上解决影响城市交通秩序和畅通的突出问题，创造良好 的交通环境，为改革开放、发展国民经济和提高人民生活水平服务，有 效地遏止和减少道路交通事故，公安部和建设部决定，从2 0 0 0 年开始， 在全国 3 6个大城市和部分中小城市实施以 提高交通管理水平为中心的 “ 畅通工程” ，并将2 0 0 0 年2 月2 6日 作为全国“ 畅通工程”的启动日。 由此全国各个城市结合本地交通管理的实践，参照公交管下发的 城市 道路交通管理评价指标体系 ， 针对目 前在城市交通管理中面临的突出问 题， 通过专家的分析和论证，有针对性、有目 的地制定各城市的道路交 通组织与交通管理发展规划。在此背景下探讨平交口的交通流组织与管 理问题，对于解决城市交通管理的难点和重点问题，对于更好地实施交 通管理畅通工程的同样具有重要而深远的意义。 1 . 2 国内外研究现状综述 我国 城市平交口 交通问题突出表现在两个方面:一是因通行能力不 足造成路口的延误过大，从而影响到整个城市路网的畅通;二是因机动 车、非机动车、 行人相互交错冲突，交通秩序混乱，交通安全问题严重。 因此，平交口的安全和畅通问 题一直受到国内外专家和学者的关注。但 一些国外的研究基本上基于单一的车流，一些成功的研究成果对于我国 城市的交叉口 并不太使用。而国内的做法往往比较单一化或死板化，如 平交口的多相位控制方式在我国 许多大中 城市广泛采用，但对于某些路 口的交通拥挤堵塞并没有太大的改善，甚至还加重了 个别路口的交通压 力:又如单向交通的组织、左转交通流的管制等往往缺乏必要的论证和 统筹的规划;而且许多情况下对于自 行车和行人交通因素考虑不周或者 有意回避。因此，一些管理措施和方法在实际应用中往往很难达到预期 效果或者事与愿违。 因此，研究我国城市平交口的交通问 题，探讨如何提高我国城市平 交口的通行能力，保证平交口交通安全和畅通，必须要注意结合我国不 北方交通人学同等学力人员硕 学位论文 同城市道路网及交通流的实际情况， 在充分考虑混合交通特点的条件下， 针对不同类型的平交口，相应采取灵活、有效、可行的交通流组织与管 理对策。而且，平交口的交通流组织与优化，必须兼顾畅通与安全两个 方面，但同时也不能忽略交叉路口的主要功能，即满足交通参与者按照 个人的交通需求选择行驶方向的意愿。所以，平交口的优化设计，应根 据不同平交口 在城市道路网中的地理位置与作用、具体的几何特性及交 通流的流向、流量等状况，灵活采取相应不同的交通组织与优化方案。 笔者认为，目前我国城市平交口 交通流的组织与管理要解决的主要 问题: 一是如何解决非机动车流对平交口通行能力和安全方面的影响: 二是如何合理处理平交口的左转交通流; 三是如何提高多相位路口的通行能力; 四是如何从交通结构和路网改造方面缓解平交口的交通压力。 1 . 3 论文主要研究内容和思路 随着国民经济的持续发展及城市化进程的推进，道路交通流量将不 断增长，城市平交口的交通问题将日 趋严重。深入探讨平交口的交通流 组织与管理问题，对提高平交口的交通容量及行车安全将具有积极的作 用。近年来，国内许多专家学者对提高我国 城市交叉口 交通容量及行车 安全进行了研究。但目 前，我国对混合交通条件下交叉口的交通流组织 与管理的研究还没形成一套成熟、完整的理论体系。为此， “ 平面交叉路 口交通流组织与管理问题的研究”必须要用系统的方法，针对不同平交 口在城市道路网中的具体功能，目前面临的突出问题，分别从微观和宏 观上，采取相应的 “ 组织与管理”对策。 我国城市交通与发达国家相比，有两个显著特征; 一是道路上运行的车辆车型复杂， 各类车辆之间的机动性能、几何 尺寸和运行速度差别大，因此车辆之间存在着严重的纵向干扰; 二是机动车、非机动车共用道路占一定的比例，即使机、非车道分 北方交通大学同等学力人员1 6 1 学位论文 离，自 行车和行人的违章占 道行驶现象仍比 较普遍，因 此交通流之间的 横向干扰十分突出。 因此，要研究我国城市平交口的交通流组织与管理问题，这两个最 基本的特征是不容忽视的。不同车辆之间严重的纵向干扰，势必会严重 影响到平交口车辆的通行能力，再加上混合交通的横向干扰，平交口交 通的安全问题很难保证。我们必须寻求在保证平交口安全下通行能力又 得以提高的交通流组织与管理对策。 本文从分析平交口 交通流的特性，平交口 信号控制的原理和类型着 手，寻找我国城市平交口交通问题的共性，由 此分别从自行车与行人交 通流的组织与管理，左转交通流的组织与管理，多相位控制路口交通流 的组织与管理等方面，在分析了这些交通流的 特点及实践中存在主要问 题的基础上，分别提出具有不同针对性的措施或方案。并且针对实施多 相位渠化控制后， 对路口 通行能力带来的影响问 题， 探索性地提出了“ 设 置变向车道，实施平面复合交通”的构想。最后阐明城市路网规划与改 造、城市客运交通结构的调整，对解决城市日益严峻的交通问题，特别 是平交口拥堵问题的积极作用。 北方交通人学同等学力人员硕士学位论文 2多相位控制与平面交叉路口通行能力的分析 2 . 1平交口交通迹线交错分析 交通迹线是指车辆行驶的轨迹线， 即交通的动线。 在平交口 处，由于 车辆行驶方向各不相同，交通迹线之间必然存在着大量交错的情况，交 错点便是产生交通事故和引 起交通延误的重要原因。 平交口 的交错点大致可分为三种类型。 分流点( 分岔点) :同一行驶 方向同一车流中的车辆向 不同 方向分开的 地点; 合流点 ( 汇合点) : 来自 图l完 全 不 受 控 制 和 红 绿 灯 控 制的 十 字 路口 交 通 分析 北方交通大学同等学力人员硕士学位论文 不同行驶方向的车辆以较小的角度向同一方向同一车流汇合的地点:冲 突点 ( 交叉点) : 来自 不同行驶方向的车辆以 较大的角度相互交叉， 然后 向不同方向行驶。在交错点处，车辆都存在碰撞的可能性，其中以左转 车辆与对向直行车辆或直行车辆与相交道路直行车辆所产生的冲突点对 交通影响最大，其次是合流点，再次是分流点。 在无交通管制的情况下，三枝交叉路口的冲突点为 3个;四枝交叉 路口有 1 6 个冲突点，8 个分流点，8 个合流点，如上图 1 所示。当四枝 交叉路口 采用两相位控制时， 在每一相位下，车流之间存在 2 个冲突点， 4 个分流点， 4 个合流点; 同时过街人流与车流之间存在 6 个冲突点。 五 条路相交时冲突点数则达5 0 个。 表2 -1 列出交叉口 交错点的分析情况。 表2 -1 交叉口交错点分析 无信号控制有信号控制 交错点类型相交道路条数 相交道路条数 从以上图表可以看出: ( 1 ) 在平面交叉口上，冲突点数量的增加与相交道路条数的增加 成几何级数关系。其数量计算公式归纳如下: p =n z ( n - 1 )( n - 2 ) / 6 式中:p 平交口冲突点总数; n 平交口相交道路条数。 ( 2 ) 产生冲突点最多的是左转弯车辆。在交叉口设计中，关键问 题之一是如何处理和组织左转弯车辆。 ( 3 ) 设置信号控制是减少交叉口 冲突点的有效办法。但是应该认 识到，信号灯管制是顺序开放各条道路的交通，从而增加了车辆行驶的 延误时间，降低了交叉口的通行能力。 北方交通大学同等学力人员硕. i - 学位论文 所以，在交叉口设计中，必须力求减少或消除冲突点，以保障交通 安全，其措施主要有设置信号控制、渠化交通 ( 变冲突为合流与分流) 、 立体交叉;同时又要努力提高交叉口的通行能力，以保证交通畅通。 2 . 2 交通信号控制的基本概念和理论 2 . 2 . 1 交通信号控制的概念和功用 交通信号控制系统是通过路边装置或设备，如交通信号灯、固定或 可变信息标志板等，向驾驶人员或行人显示控制信息，来达到对交通流 进行时间分离和控制的目的。交通信号控制的基本原理，是以已经运行 到道路上的交通 ( 车辆或行人)为主体， 通过事先人工调查或实时自 动 检测的方法，了解其变化规律或实时状态，在其基础上选取适当的控制 方案 ( 或控制参数)或联机实时生成控制方案 ( 或控制参数)控制信号 变化，去应对或适应交通的需求。 交通信号控制的主要功能是在道路车辆相交处分配车辆通行权，即 在空间上无法实现交通分离原则的地方，主要是在平交口上，用来在时 间上给交通流分配通行权的一种交通指挥措施。道路上常用的交通信号 有灯光信号和手势信号。交通信号灯用轮流显示不同的灯色来指挥交通 的通行和停止。手势信号现在仅在交通信号灯出现故障、无交通信号灯 的地方或在因突发事件造成交通堵塞时使用。 对平交口实施信号控制，首先是为了保障平交口的交通安全问题。 由于道路交又路口是车流拥挤、人员密集的交通枢纽，发生交通事故造 成的危害程度比其它路段要大得多。因此，除了少数车流量极小、视野 又极好的平交口之外，我们必须对绝大部分的平交口实施切实有效的交 通控制，以达到压事故、保安全的目的。其次是交通畅通程度问题。从 理论上来讲，对于一个平交口，在不实施交通控制的情形下，各向而至 的车辆，谁先到谁先行，消除不必要的等候时间，这样应该是获得最高 的畅通程度。 但实际上这是不可能的，只有在那些极少数交通流量极小， 北方交通大学同等学力人员硕士 学位论文 视野极好，而各向车辆速度较为接近的平交口，这一理论才适用。对于 绝大多数平交公，限于交通流的拥挤程度和视野的局限，驾驶员驾驶车 辆按近交又路口 时，不得不提前减速观望， 左顾右盼，缓慢通过，即使 当时没有其它交通工具参与时也是这样。同时，驾驶员通过无控制的交 叉口，从本能上都希望自己的车辆能优先、快捷地通过，而结果往往是 众多的 交通工具挤成一团，互不相让， 造成堵塞。因此，为了 提高平交 口 的交通畅通程度， 我们必须对其绝大部分平交口 实施交通控制。但是 接踵而来的问题是实行怎样的控制才是最有效、最科学的。 2 . 2 . 2 交通信号控制的类型 交叉路口的控制方式主要有:让路控制方式 ( 通过一让路标志和让路 交通标线来控制交通流量很小的支、 千路 相交的 交叉口) 、 停车让路控制 方式 ( 通过停车让路交通标志和停车让路交通标线来控制交通量不大的 支路与交通量大的干路相交的交叉口) 、 交通信号控制和信号加人工控制 四种方式。 具体某一平交口 是否设置信号 灯控制，主要考虑该交叉口的交通繁 忙程度。目 前世界各国对于平交口 设置信号控制的标准各异，我国主要 是根据交叉路口交通流量的大小来确定的，具体依据是国家标准 g b 1 4 8 8 6 -9 4 道路交通信号灯安装规范 a 交通信号控制的主要目 标是使各类、各向 交通流有序、高效率地通 行。因此， 在具体的交通管理实践中， 不能 把交通信号控制看成是能医 治平交口百病的灵丹妙药或主要的安全设施。对一个具体的交叉路口 是 否设置信号控制，以 及采用什么 类型的信号控制方式，必须要根据交叉 路口的具体交通状况充分论证， 权衡利弊，一般是当交通量发展到接近 停车或让路控制方式的平交口 所能处理的通行能力时，才在这种交叉口 上加设交通信号控制。 交叉口 交通信号控制的类型，按控制区域的几何特性划分可分为: 单个交叉路口的控制 ( 点控制) 、交通干线的协调控制 ( “ 绿波带”控制 或线控制) 和区域交叉路口的网 络控制 ( 面控制) ;按控制原理划分可分 北方交通大学同等学力人员硕上学位论文 为:定时控制、感应控制、 脱机优化控制和自 适应控制四种类型;按交 叉路口信号相位的不同划分又可分为:二相位控制和多相位控制 ( 三相 位以上) 。 2 . 2 . 3 交通信号控制的 基本参数 单个交叉路口的定时信号控制是一种最基本的信号控制方式，其基 本控制参数包括:信号相位、 周期时长和绿信比。 c i )信号相位 信号相位简称为相位或相，交叉口各进口道不同方 向所显示的不同灯色的组合称为一个信号相位。确定信号相位方案，是 对信号轮流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分配给通行权) ， 并合理地安排了这些控制状态的显 示次序。信号控制器按设定的相位方案， 轮流开放不同的信号显示，轮 流对各向的车辆和行人给予通行权， 把每一种控制状态，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。 我国以前普遍采用的是二相位控制方案，即在一个信号周期内只有 两种显示状态。对于一个四枝交叉路口，所谓二相位控制，即该交又路 口的信号灯在一个周期时间内 有两种控制状态或车流有两种行驶状态 ( 如图1 所示) ，即状态一或相位一:南北方向直行及左转车流通行，东 西方向禁止通行;状态二或相位二:东西方向直行及左转车流通行，南 北方向禁止通行。各方向右转车流不受信号控制。所谓多相位控制 ( 如 四相位控制) ， 如下图2 为十字路口四相位控制图。第一相位:南北方向 直行车辆通行，南北方向行人过街:第二相位:南北方向左转弯车辆通 行:第三相位:东西方向 直行车辆通行，东西方向行人过街;第四相位: 东西方向左转弯车辆通行。 如何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。 北方交通大学同等学力人员硕j 学位论文 图2 车流四种相位 a 周期时长 周期时长是交通信号灯各种灯色顺序显示一个循坏 所需要的时间，即各种灯色显示时间之总和;或者说是从某主要相位的 绿灯启亮开始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 4 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， 是进 行信号配时设计的主要对象。 在交通信号的配时设计中，往往以最小周 期时间和最佳周期时间为基础。所谓最佳周期时间是使交叉路口各方向 的车辆通过交叉路口时的总延误最小的周期时间，是英国道路研究所的 w e b s t e r 的研究结果。 最佳周期时长用c o 表示: c o =( 1 . 5 l + 5 ) t ( 1 一 y ) 式中:c o最佳周期时间，单位为s ; l -周期内的总损失时间，单位为s : y 一- 一 交叉口的饱和度。 最小周期时间是使到达车辆刚好能全部通过交叉口的周期时间，是 北方交通大学同等学力人员硕 学位论义 假设车辆均匀到达，并且以最大可能的流率通过交叉路口 所需要的最小 时间。 c 3 ) 绿信比 绿信比是在一个周期时间内，一个信号相位的有效绿 灯时长与周期时长的比值。周期相同，各相位的绿信比不一定相等。绿 信比 一般用9 : 表示: g = g i/ c 式中: g i- i 相位的绿信比; g e i 相位i 的 有效绿灯时间， 单位为5 : c 周期时长，单位为5 。 ( 4 )相位差 线控制或面控制除周期时长和绿信比外，还有一个重 要的控制参数相位差。相位差也称时差，是指两交叉路口在相同相 位上的绿灯起始时间之差，它分为相对相位差和绝对相位差。相对相位 差是指在实施信号协调控制的各交叉路口，相邻两交又口在相同相位的 绿灯起始时间之差。系统内 某一路口 与关键交叉路口( 规定该路口 的相 位差为零)的相位差称为绝对相位差。 另外， 交叉口的信号配时中还要确定周期损失时间和饱和度等参数。 5 )绿灯间隔时间工 和周期损失时间l 从失去通行权的上一个相 位绿灯结束到得到通行权的下一个相位绿灯开始的时间称为绿灯间隔时 间 工( 又称清路口时间) 。绿灯间隔时间属于信号变换 ( 变换相位)的损 失时间，也是一个信号相位内的灯色组合之一。在我国，绿灯间隔时间 为黄灯时间加红灯或全红时间。当自 行车和行人流量较大时，由于自行 车和行人速度较慢，为了 保证安全，则需要较长的绿灯间隔时间。 信号控制的周期损失时间 l是指，在周期时间内变换相位时，由于 安全及车流运行特性等原因，未被有效使用的时间。周期损失时间等于 各相位损失时间之和， 而各相位的损失时间包括各相位绿灯信号时段( 指 实际绿灯信号与黄灯信号之和)的前后损失时间 ( 包括车辆启动损失时 间和停车损失时间)和全红时间。 6 )饱和流量5 和饱和度y 交叉口的饱和流量， 通常是以交叉日 进口道的饱和流量来定义的。所谓进口 道的饱和流量 5是指，在信号控 制交叉路口，当进口道处有连续车流排队等待时，绿信号时间内能通过 北方交 通大学同 等学力人员硕 卜 学位论文 的最大交通流量，并用每小时有效绿信号中通过的最大车辆数来表示， 即单位是 “ 辆/ 有效绿灯小时， 。有效绿灯时间是指，某一相位的实际绿 灯时间与黄灯时间之和减去车辆的启动停止损失时间。 某一信号相位允许通过交叉口的总车辆数( 即 通行能力c， 取决于饱 和流量s 及所能获得的 绿信比匆= g . ,/ c ) ,即: c = s g ; = s g ;/ c 实际流量 v与通行能力 c的比值，称为相位 ( 或车道组)饱和度， 用y 表示，以 此强调通行能力与信号控制之间的密切关系。 交叉口的饱和度 ( 或负荷度)为各相位饱和度之和。实际应用时， 交叉口的总饱和度可取饱和度值最高的相位饱和度，而不是各个相位的 饱和度之和。 对整个交叉口 来说， 若y l ， 则全部相位的饱和度也都小于 1 。 这意味着这个交叉口 将在不饱和状态下运行，否则该交叉口 将处于饱 和或过饱和状态。信号控制平面交叉口的通行能力状态，用平面交叉口 的饱和度表示， 其极限值为1 。 因信号管制时间的损失， 一般通行能力状 态为 0 . 8 - 0 . 9 ，即交叉口 饱和度 y 6 0 因为延误是一个复杂的指标，它与通行能力的关系也同样复杂。必 须注意，服务水平与通行能力不是简单的一一对应关系。表2 -2中的服 务水平是根据驾驶员对各种延误的可接受程度制定的。 服务水平e ， 表示 交叉口平均车辆延误在 4 0 . 1 -6 0 .0秒范围内，通常认为这是驾驶员可以 接受的延误极限。服务水平 f ，表示交叉口平均车辆延误大于 6 0 .0秒， 通常认为这是大多数驾驶员不能接受的，这时交又口的实际到达车流量 超过其通行能力，交叉口经常处于交通过饱和状态，交叉口交通拥堵严 重，车辆在几个周期内 通不过的现象经常出 现。 2 . 4 平面交叉口多相位控制方法及其优缺点分析 交通量和交通事故情况，决定路口的控制方式。一个路口是否安装 信号灯， 最终依据的是国家规定的 信号灯设置规范 。一个路口 在哪个 时间段采用哪种相位控制方案，主要取决于流向、流量比，即某一进口 方向上的交通流量与该路口 进口总的交通流量的比值，它反映了可以穿 插通过的机会。而信号配时的主要依据是路口 进口车道的饱和流量和实 际到达流量两个基本数据。在现代交通控制技术条件下，控制方案可以 实现不同时段