道路交叉口优化设计.doc

辽宁工业大学 创新论文创新论文 题目 题目 延安路与人民街交叉口交通设计延安路与人民街交叉口交通设计 院 系 汽车与交通工程学院院 系 汽车与交通工程学院 学生姓名 王颍航学生姓名 王颍航 王飞王飞 苏金云苏金云 刘长春刘长春 伊力其伊力其 孙桂强孙桂强 宋凤来宋凤来 马海明马海明 孙琦孙琦 刘海斌刘海斌 高畅高畅 贾淑贾淑 指导教师 傅明明指导教师 傅明明 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 目 录 1 1 延安路与人民街交叉口简介延安路与人民街交叉口简介 1 1 2 2 延安路与人民街交叉口交通现状调查与分析延安路与人民街交叉口交通现状调查与分析 1 1 2 1 延安路与人民街交叉口几何数据 1 2 2 延安路与人民街交叉口流量调查 2 2 3 延安路与人民街交叉口交通现状分析 6 2 3 1 延安路与人民街交叉口标志标线设置情况分析 6 2 3 2 延安路与人民街交叉口信号配时现状分析 8 3 3 延安路与人民街交叉口交通优化设计延安路与人民街交叉口交通优化设计 1010 3 1 延安路与人民街交叉口交通设计原则 10 3 2 延安路与人民街交叉口渠化 10 3 3 延安路与人民街交叉口信号配时 11 3 3 1 新配时参数计算 11 3 3 2 新旧配时方案比较分析 18 论文总结 20 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 1 1 延安路与人民街交叉口简介 交叉口是城市道路网中的瓶颈 是制约道路通行能力的咽喉 决定着城市道路系统 通行能力 行程时间 行车延误和营运效率及安全 在交叉口处 机动车 非机动车 行人之间的干扰较多 因此 如何科学地规划 设计城市道路平面交叉口 合理地进行交 叉口信号配时显得尤为重要 图图 1 1 人民街与延安路交叉口人民街与延安路交叉口 如图 1 为人民街与延安路的交叉口三维图 南北为双向四车道 东边为双向四车道 西边为双向三车道 人民街与延安路均为锦州的主要道路 东边链接火车站 南边有新 玛特等大型娱乐场所 北边有附属医院 都是吸引大量车流和人流的大型单位 2 延安路与人民街交叉口交通现状调查与分析 2 2 1 1 延安路与人民街交叉口延安路与人民街交叉口几何数据几何数据 延安路与人民街交叉口的几何数据属性如表 1 所示 表 1 延安路与人民街交叉口几何数据表 机动车道非机动车 单车道宽度 m 相交 道路 交叉口 形状 控制方式 进口 方向 宽度 m 数量 单车道宽 度 m 数量 南 东 北 西 东 194323 53 5 西 1533233 解放 路 人民 街 十 字相交 信号控制 南 194323 53 5 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 2 北 1943233 2 22 2 延安路与人民街交叉口延安路与人民街交叉口流量调查流量调查 在对该交叉口调查之前 首先对这个交叉口进行了初步的观察了解 为了能够充分 的体现出该交口的优劣两面 我们选取了早高峰时间段 7 00 9 00 每 15 分钟为一个 小段 其次 我们通过观察得知此交叉口的机动车有 小汽车 大客车 摩托车 非机 动车有 自行车 人力车 电动车 最终延安路与人民街交叉口流量调查表如下 表 2 延安路与人民街 交叉口 东 进口交通量 车型 时间 小汽车 小客车 辆 1 大客车 辆 2 5 摩托车 人力车 辆 0 8 折算为标准小汽车 pcu 15min 直行 1217112229 0 15min 左转 1101084203 432 直行 1196123233 15 30min 左转 119785205 438 直行 1207127240 30 45min 左转 95864167 407 直行 10510109218 45 60min 左转 122980209 427 直行 1158128238 60 75min 左转 119868194 432 直行 1178117229 75 90min 左转 95860163 392 直行 101789190 90 105min 左转 105969183 373 直行 1228117236 105 120min 左转 951049160 396 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 3 表 3 延安路与人民街 交叉口 西 进口交通量 车型 时间 小汽车 小客车 辆 1 大客车 辆 2 5 摩托车 人 力车 辆 0 8 折算为标准小汽车 pcu 15min 直行 59438100 0 15min 左转 550761 161 直行 63533102 15 30min 左转 541561 163 直行 73435111 30 45min 左转 441551 162 直行 6232792 45 60min 左转 530557 149 直行 65529101 60 75min 左转 561462 163 直行 69533108 75 90min 左转 460450 158 直行 5552689 90 105min 左转 540256 145 直行 5042782 105 120min 左转 550459 141 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 4 表 4 延安路与人民街 交叉口 南 进口交通量 车型 时间 小汽车 小客车 辆 1 大客车 辆 2 5 摩托车人 力车 辆 0 8 折算为标准小汽车 pcu 15min 直行 1155202290 0 15min 左转 4372984 374 直行 1298154273 15 30min 左转 3031852 325 直行 1157141246 30 45min 左转 4242572 318 直行 1276157268 45 60min 左转 2251950 318 直行 1186161267 60 75min 左转 3032054 321 直行 937108197 75 90min 左转 3151657 254 直行 1074123216 90 105min 左转 3531656 272 直行 1034121210 105 120min 左转 3631556 266 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 5 表 5 延安路与人民街 交叉口 北 进口交通量 车型 时间 小汽车 小客车 辆 1 大客车 辆 2 5 摩托车人 力车 辆 0 8 折算为标准小汽车 pcu 15min 直行 1486202325 0 15min 左转 2812954 379 直行 1458154289 15 30min 左转 2301838 327 直行 1275141253 30 45min 左转 2612549 302 直行 1496157290 45 60min 左转 2411942 332 直行 1556161296 60 75min 左转 2502041 337 直行 1254108222 75 90min 左转 2611642 264 直行 1516123265 90 105min 左转 2201635 300 直行 1304121237 105 120min 左转 2611541 278 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 6 2 32 3 延安路与人民街交叉口交通现状分析延安路与人民街交叉口交通现状分析 2 3 12 3 1延安路与人民街交叉口标志标线设置情况分析延安路与人民街交叉口标志标线设置情况分析 通过对延安路与人民街交叉口进行实际调查 结合 autoCAD 辅助绘图软件 绘制出 该交叉口的各进口渠化图 如图 2 所示 图 2 延安路与人民街交叉口几何平面图 延安路与人民街交叉口 4 个进口道方向均设置了相应的交通标志 经过调查汇总 该交叉口主要设置的交通标志以及设置方式如表 6 所示 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 7 表 6 延安路与人民街交叉口各进口交通标志设置情况 交叉口名称交叉口名称进口道进口道设置内容设置内容悬挂方式悬挂方式 禁止鸣笛 禁止车辆临时和长时间停放 禁止 东进口禁令标志 禁止摩托车 限速标志 60km h 禁止车辆临时和长时间停放 悬挂 禁止摩托车 禁止农用三轮车 立柱 禁止拖挂车和大货车 南进口禁令标志 禁止鸣笛 悬挂 警告标志限高 4 米 限速标志 60km h北进口 禁令标志 限重 1 5t 延安路与延安路与 人民街人民街 交叉口交叉口 西进口禁令标志限速标志 60km h 立柱 根据实际观测 目前延安路与人民街交叉口交通拥堵问题比较严重 这也直接地反 映出当前交叉口的相位设置及交叉口渠化设计存在一定的问题 需要进行交叉口改善 依据实际观测和调查所掌握的数据和查阅相关资料 对延安路与人民街交叉口目前 存在的交通拥堵问题进行分析 得出以下几点原因 1 西进口的交通标志只有一个不够完善 其他各个方向的交通标志也有所缺失 导致一些需要禁止的车辆没有得到禁止从而影响交通 2 各个进口的交通量分布不均匀 由于此交叉口的东边链接火车站 故来往车辆 特别多 北进口的左转车和南进口的右转车也较多 又北边有较多的学校 对来往交通量的吸引也非常的大 3 缺少公交车专用车道 人民街与解放路交叉口东边链接火车站 往东边走的 公交车也非常的多 但是这个交叉口却没有公交车左转专用车道 尤其在高 峰时段里 公交车堵在此处许久都不能挪地方 4 大部分非机动车占用车道 人民街与延安路的交叉口左右转弯均比较齐全 但是却有许多非机动车 尤其电动车和自行车 占用右转车道 导致后面 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 8 右转车无法通过从而引起较重交通的拥挤 此外还有一些非机动车在等红灯的时候没有 停在停车线以内 导致对面绿灯的车辆无法以最快的车速通过 综上所述 目前延安路与人民街交叉口标志标线主要存在交通量分布不均 交通标 志缺失 非机动车不按照规定行驶 缺少公共交通专用车道等问题 2 3 22 3 2延安路与人民街交叉口信号配时现状分析延安路与人民街交叉口信号配时现状分析 1 延安路与人民街交叉口各相位信号显示时间如表 7 所示 表 7 延安路与人民街交叉口当前信号配时参数表 相相 位位 通行权通行权 信号周期信号周期 s s 显示红灯显示红灯 s s 显示绿灯显示绿灯 s s 显示黄灯显示黄灯 s s 全红时间全红时间 s s 启动损失启动损失 s s 绿信比绿信比 一一东西直行东西直行 160118402230 25 二二东西左转东西左转 160123352230 21 三三南北直行南北直行 160118402230 25 四四南北左转南北左转 160133252230 16 由表 7 可知 延安路与人民街交叉口现有周期时长为 160s 2 延安路与人民街交叉口相位配时图如图 3 所示 图 3 延安路与人民街交叉口现行信号配时图 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 9 3 延安路与人民街交叉口相位图如图 4 所示 图 4 目前延安路与人民街交叉口相位设置示意图 经过对交叉口信号配时数据的调查和对交通参与者的调查问询 我们掌握了一定的 信息 查阅相关资料 综合分析 导致延安路与人民街交叉口交通拥堵问题的原因除了 交叉口交通标志标线不合理 交通参与者交通素养低之外 还有很重要的原因 就是有 效绿灯信号时长太短和交通车道太窄 经过调查 查阅相关资料 分析得到导致延安路与人民街交叉口交通拥堵现象的原 因大致有以下几点 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 10 1 延安路与人民街交叉口各个相位绿灯时间的分配不合理 160s 的信号周 期对这个交叉口是够用的 然而此处交通拥挤严重 2 车道数不够用 通过对该交叉口的调查可以看出车辆排队过长 拓宽车 道将大幅度的提高绿灯通过的交通量 即减少排队的车辆 3 北进口左转专用相位有效绿灯时间太短 而且只有一个左转专用车道 明显不够 4 信号灯间隔时间不够 即全红时间太短 这增加了该交叉口的事故率 3 延安路与人民街交叉口交通优化设计 3 13 1 延安路与人民街交叉口交通设计延安路与人民街交叉口交通设计原则原则 1 分离原则 渠化设计应尽可能减少不同交通流之间的干扰 通过交通标志标线 引导交通参与者按照车道分离 机非分离 人车分离的通行方式 促进各行其道 2 疏导原则 明确不同交通流的行驶轨迹 通过单向交通 变向交通 专用车道 禁止左转等措施疏导交通流 3 23 2 延安路与人民街交叉口渠化延安路与人民街交叉口渠化 现行交叉口各个进道口具体划分如下 东进口 一条右 一条直行 一条左转 西进口 一条右 一条直行 一条左转 南进口 一条右 一条直行 一条左转 北进口 一条右 一条直行 一条左转 参见图 2 根据实际观测和现有交叉口的状况 重新渠化后各个进口道均有 4 条机动车道 车 道宽为 3m 具体划分如下 东进口 一条直右 一条直行 一条直左 一条左转 西进口 一条直右 两条直行 一条左转 南进口 一条直右 两条直行 一条左转 北进口 一条直右 一条直行 一条直左 一条左转 因为东西方向的延安路和南北方向的人民街是锦州市的主要道路 直行车较多 又 因为东边链接火车站 故西进口方向安排两条直行车道 北进口方向左转至东进口的车 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 11 也特别多 故北进口安排两个左转车道 由于该交叉口以北有好几家医院和好几所大学 和中学 每天的来往车辆也比较多 其中直行车特别多 故在南北进口均安排三个直行 车道 图 5 延安路与人民街交叉口新渠化图 3 33 3 延安路与人民街交叉口信号配时延安路与人民街交叉口信号配时 3 3 13 3 1 新配时参数计算新配时参数计算 延安路与人民街高峰小时的确定 采用叠加法进行计算 最终整理的数据如表 8 所示 表 8 延安路与人民街各时间段的流量汇总表 时间 方向 7 00 8 007 15 8 157 30 8 307 45 8 458 00 9 00 东 17041704165816241593 西 635637632615607 南 13351282121111651113 北 13401298123512331179 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 12 由表 8 可以看出四个方向的最高交通流量均在 7 00 8 00 这个时间段内 故把 7 00 8 00 作为最高小时流量 把 7 00 8 00 时间段的细致交通量及设计小时交通量绘制在一 个表格中 如表 9 所示 表 9 延安路与人民街高峰小时流量汇总表 1 1 设计设计 饱和饱和 流量流量 的计的计 算 算 2080 14042100 3 25 1 5 1 nG n Gw S r fG w f r 其中 表示车道所处位置 表示靠边车道 表示非靠边车道 n 1 n 0 n 坡度虚拟变量 时表示上坡 时表示下坡 G 1 G 0 G 坡度 G 车道宽度 wm 转弯车所占比例 f 转弯半径 rm 已知 东边和南边为下坡 坡度是 3 度 西边和北边为上坡 那么 46 012271046 1046 东 f 36 0 540307 307 西 f 19 0 1436344 344 南 f 13 0 1558244 244 北 f 时间 方向 0 15 min 15 30 min 30 45 min 45 60 min 总和 m Q 设计小时 交通量 dm q 东 2292332402189201227 西 10010211192405540 南 29027324626810771436 直行 北 32530025329011681558 东 2032051672097841046 西 61615157230307 南 84527250258344 左转 北 54384942183244 左东直东 ShpcuS 1965 15 46 05 1 1 25 3 3100042 0140 2080 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 13 左西直西 ShS pcu1862 15 36 05 1 1 25 3142 0 2080 左南直南 ShS pcu2017 15 19 0 5 1 1 25 0 0 2080 左北直北 ShS pcu1904 15 13 0 5 1 1 25 3142 0 2080 2 2 流量比计算 流量比计算 i i i S q y 20 0 31965 1227 直东 y09 0 31862 540 y 直西 23 0 32017 1436 y 直南 27 0 31904 1558 直北 y 27 0 21965 1046 左东 y16 0 1862 307 y 左西 17 0 2017 344 y 左南 06 0 21904 244 左北 y 3 3 流量比总和计算 流量比总和计算 j j j j j d d j d d jj S q S q yyY 11 max max 9 0 Y 其中 Y 组成周期的全部信号相位的各个最大流量比或值之和 j y yj j 一个周期内的相位数 第 j 相位的流量比 j y yj qd 设计交通量 pcu h Sd 设计饱和交通量 pcu h 当 Y 值大于 0 9 时 需要改进进口道设计或信号相位方案 重新设计 东西直相位 Y直东西 max y直东 y直西 max 0 20 0 09 0 20 东西左转相位 Y左东西 max y左东 y左西 max 0 27 0 16 0 27 南北直相位 Y直南北 max y直南 y直北 max 0 23 0 27 0 27 南北左转相位 Y左南北 max y左南 y左北 max 0 17 0 06 0 17 Y总 Y直东西 Y左东西 Y直南北 Y左南北 0 20 0 27 0 27 0 17 0 91 0 9 由上述计算可知不满足条件 需要改进现行的信号相位方案 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 14 4 4 新信号配时方案 新信号配时方案 新的配时方案设计如下 信号周期总时长为 90s 分为 4 个相位 第一相位是东西直 行相位 绿灯时间 20s 绿转红之间为黄灯 持续 3s 红灯时间 67s 第二相位是东西左 转相位 绿灯时间 15s 绿转红之间为黄灯 持续 3s 红灯时间 72s 第三相位是南北直 行相位 绿灯时间 30s 绿转红之间为黄灯 持续 3s 红灯时间 57s 第四相位是南北左 转相位 绿灯时间 20s 绿转红之间为黄灯 持续 3s 红灯时间 67s 新的信号方案整理为表如下表 表 10 延安路与人民街交叉口当前信号配时参数表 相相 位位 通行权通行权 信号周期信号周期 s s 显示红灯显示红灯 s s 显示绿灯显示绿灯 s s 显示黄灯显示黄灯 s s 全红时间全红时间 s s 启动损失启动损失 s s 绿信比绿信比 一一东西直行东西直行 9067203230 17 二二东西左转东西左转 9072153230 22 三三南北直行南北直行 9057303230 22 四四南北左转南北左转 9067203230 33 由表 7 可知 延安路与人民街交叉口现有周期时长为 90s 5 5 绿灯间隔时间 绿灯间隔时间 s a z It u 其中 停车线到冲突点的距离 zm 车辆在进口道上行驶的速度 a u m s 车辆制动时间 s t s 据调查得 Z 16m ua 8m s ts 2s 那么 sI42 8 16 6 6 总损失时间 总损失时间 LlIA 其中 起动损失时间 可取 3s l 绿灯间隔时间 Is 黄灯时间 A 把数据带入上式得 s16 343 4 L 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 15 7 7 有效绿灯时间 有效绿灯时间 每周期的有效绿灯时间为 Co 是周期时长 sLCG oe 741690 把在所有信号相位之间 按各相位的最大流量比值进行分配 得各相位的有效绿灯时 e G 间 如 把数据带入公式得 取整 1 11 max ee y y gG Y s17 91 0 20 0 74 直东西e gs22 91 0 27 0 74 直南北e g s22 91 0 27 0 74 左东西e gs14 91 0 17 0 74 左南北e g 则各相位的实际显示绿灯时间 把数据带入公式得 e ggAl sge173317 直东西 s223322 直南北e g s223322 左东西e gs143314 左南北e g 8 8 绿信比 绿信比 把数据带入公式得 把数据带入公式得 o ej j C g 1889 0 90 17 直东西 2444 0 90 22 直南北 2444 0 90 22 左东西 1556 0 90 14 左南北 9 9 最短绿灯时间 最短绿灯时间 I V L g p p 7 min 其中 Lp 行人过街道长度 m Vp 行人过街步速 取 1 0m s I 绿灯间隔时间 s 将数据代入公式得 sg184 1 15 7 min 10 10 通行能力和饱和度的验算 通行能力和饱和度的验算 i i e i ii i i C g SSCAPCAP i i i CAP q x 其中 车道组实际交通量 i q i pcu h 车道组通行能力 i C i pcu h 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 16 车道组绿信比 i i 车道组饱和流量 i S i pcu h 东进口 3073 920hpcuqqq RTRT 3922 1046hpcuqL 37119651889 0 hpcuCAPT 183 0 371 307 T x 37119651889 0 hpcuCAPTR 183 0 371 307 TR x 48119652444 0 hpcuCAPL 181 0 481 392 L x 东 hpcuCAP 1223481371371 西进口 1353 405hpcuqqq RTRT 230hpcuqL 35218621889 0 hpcuCAPT 138 0 352 135 T x 35218621889 0 hpcuCAPTR 138 0352 135 TR x 45518622444 0 hpcuCAPL 150 0 455 230 L x 西 hpcuCAP 1159455352352 南进口 3593 1077hpcuqT 258hpcuqL 49320172444 0 hpcuCAPT 173 0 493 359 T x 49320172444 0 hpcuCAPTR 173 0 493 359 TR x 31420171556 0 hpcuCAPL 182 0 314 258 L x 南 hpcuCAP 1300314493493 北进口 3903 1168hpcuqq TTR 183hpcuqL 46619042444 0 hpcuCAPT 184 0 466 390 T x 46619042444 0hpcuCAPTR 184 0 466 390 TR x 29719041556 0 hpcuCAPL 162 0 297 183 L x 南 hpcuCAP 1229297466466 由以上计算可以看出车道组饱和度均小于 0 9 即 故此交叉口的渠化方案以 0 9x 及信号灯配时方案合理 则延安路与人民街新的相位配时图如图 6 所示 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 17 图 6 延安路与人民街交叉口新配时图 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 18 3 3 23 3 2 新旧配时方案比较分析新旧配时方案比较分析 旧的配时方案 1 虽然采用了四相位 但是由于各个相位的绿灯时间安排不合理导致拥挤严重 2 信号灯采用固定式配时 不符合交通量随时间变化规律 在交通量低谷时段 极 大地延长了了通过交叉口的时间 3 虽然采用了左转专用相位 减少了交叉口的冲突点 但是 由于没有对行人和非 机动车辆有效地限制 非机动车在交叉口很大程度上阻碍了机动车通行 4 全红时间较短 交叉口内的机动车和非机动车没有足够的时间通过交叉口 导致 车辆清尾不彻底 前一相位车辆还没驶离交叉口 下一相位车辆已经进入 堵车 严重 易发生交通事故 5 交叉口的车道数不够 导致不能够充分的发挥绿灯时间 新的配时方案 1 新的信号配时重新合理的安排了绿灯时间 让各个交叉口的绿灯利用率发挥到最 大 2 黄灯时间增加到 3s 延长了交叉口内车辆驶出时间 使交叉口清尾更彻底 减小 了交叉口交通拥堵的可能性 同时也降低了交叉口交通事故发生的概率 3 新的方案在北进口的左转方向上安排了两个左转车道 不仅起到减少交叉口的不 同方向交通流的冲突点 也减少了车辆通过交叉口的时间 使交叉口交通流更加 顺畅 4 该交叉口的进口道改为 4 车道 大大的提高了绿灯利用率 减少了车辆的排队 5 新的信号配时方案大大缩短了周期时间 由原来的 160s 改为现在的 90s 虽然信 号周期缩短了 但是相应的绿信比却没有降低 有些反倒增加了 由于增加了左 转和直行车道 相应内一个绿灯时间通过车流量较之以前的没有变化多少 反而 由于信号周期变短 加快了信号转换 减小了等红灯时间 也减少汽车启动的绿 灯损失时间 在相同长的时间内 现行信号周期转换次数更多一些 总体上提高 了该交叉口交通通行能力 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 19 参考