道路交叉口优化设计

1、 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 12 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 12.1 延安路与人民街交

2、叉口几何数据.12.2 延安路与人民街交叉口流量调查.22.3 延安路与人民街交叉口交通现状分析.62.3.1 延安路与人民街交叉口标志标线设置情况分析 .62.3.2 延安路与人民街交叉口信号配时现状分析 .83 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.10103.1 延安路与人民街交叉口交通设计原则.103.2 延安路与人民街交叉口渠化.103.3 延安路与人民街交叉口信号配时.113.3.1 新配时参数计算.113.3.2 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11 延安路与人民街交叉口简介交叉口是城市道

3、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

4、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19432332.22.2 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-

5、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1217112229015min左转1101084203432直行11961232331530min左转119785205438直行12071272403045min左转95864167407直行105101092184560min左转122980209

6、427直行11581282386075min左转119868194432直行11781172297590min左转95860163392直行10178919090105min左转105969183373直行1228117236105120min左转951049160396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59438100015min左转550761161直行635331021530min左转541561163直

7、行734351113045min左转441551162直行62327924560min左转530557149直行655291016075min左转561462163直行695331087590min左转460450158直行555268990105min左转540256145直行5042782105120min左转550459141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1155202290015min左转4372984

8、374直行12981542731530min左转3031852325直行11571412463045min左转4242572318直行12761572684560min左转2251950318直行11861612676075min左转3032054321直行9371081977590min左转3151657254直行107412321690105min左转3531656272直行1034121210105120min左转3631556266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

9、力车(辆) 0.8折算为标准小汽车（pcu/15min）直行1486202325015min左转2812954379直行14581542891530min左转2301838327直行12751412533045min左转2612549302直行14961572904560min左转2411942332直行15561612966075min左转2502041337直行12541082227590min左转2611642264直行151612326590105min左转2201635300直行1304121237105120min左转2611541278辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说

10、明 书62.32.3 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

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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101）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

16、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

17、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

18、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:

19、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)( , ,

20、 )1.51ngngws r fg wfr其中：表示车道所处位置，表示靠边车道，表示非靠边车道；n1n0n坡度虚拟变量，时表示上坡，时表示下坡；g1g0g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f36. 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mq设计小时交通量dmq东2292332402189201

21、227西10010211192405540南29027324626810771436直行北32530025329011681558东2032051672097841046西61615157230307南84527250258344左转北54384942183244左东直东）（shpcus)/(19651546. 05 . 1125. 3-3100042-0140-2080辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书13左西直西）（shs/pcu18621536. 05 . 1125-3142-0-2080左南直南）（shs/pcu20171519. 05 . 1125-0-0-2080左

22、北直北）（shs/pcu19041513. 05 . 1125-3142-0-2080（2 2）流量比计算：）流量比计算：iiisqy ；20. 0319651227直东y09. 031862540y直西23. 0320171436y直南27. 0319041558直北y；27. 0219651046左东y16. 01862307y左西17. 02017344y左南06. 021904244左北y（3 3）流量比总和计算：）流量比总和计算： jjjjjddjddjjsqsqyyy11,.)( ,)max(,.,max9 . 0y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；jyyj

23、j一个周期内的相位数； 、第 j 相位的流量比；jyyj 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)=0.17y总= y直东西+ y左东西+ y直南北+ y左南北=0.2

24、0+0.27+0.27+0.17=0.910.9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

25、 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：sazitu其中：停车线到冲突点的距离（） ；zm

26、 车辆在进口道上行驶的速度（） ；au/m s 车辆制动时间（ ） 。sts据调查得：z=16m;ua=8m/s;ts=2s 那么：si42816（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(4l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。slcgoe741690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eg间，如： 把数据带入公式得（取整）：111max

27、,eey yggy;s1791. 020. 074直东西egs2291. 027. 074直南北eg；;s2291. 027. 074左东西egs1491. 017. 074左南北eg则各相位的实际显示绿灯时间： 把数据带入公式得：eggal;sge173317直东西s223322直南北eg;s223322左东西egs143314左南北eg（8 8）绿信比：）绿信比： 把数据带入公式得：把数据带入公式得：oejjcg；1889. 09017直东西2444. 09022直南北2444. 09022左东西1556. 09014左南北（9 9）最短绿灯时间：）最短绿灯时间：ivlgpp 7min其中

28、：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：sg1841157min(10)(10)通行能力和饱和度的验算：通行能力和饱和度的验算：； iieiiiiicgsscapcap)(iiicapqx 其中： 车道组实际交通量（） ；iqi/pcu h 车道组通行能力（） ；ici/pcu h辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书16 车道组绿信比；ii 车道组饱和流量（） 。isi/pcu h东进口：; )/(3073/920hpcuqqqrtrt)/(3922/1046hpcuql, )/(37119651889. 0h

29、pcucapt183. 0371/307tx, )/(37119651889. 0hpcucaptr183. 0371/307trx, )/(48119652444. 0hpcucapl181. 0481/392lx）（东hpcucap/1223481371371西进口： ; )/(1353/405hpcuqqqrtrt)/(230hpcuql,)/(35218621889. 0hpcucapt138. 0352/135tx,)/(35218621889. 0hpcucaptr138. 0352/135trx,)/(45518622444. 0hpcucapl150. 0455/230lx）（

30、西hpcucap/1159455352352南进口： ；)/(3593/1077hpcuqt)/(258hpcuql,)/(49320172444. 0hpcucapt173. 0493/359tx,)/(49320172444. 0hpcucaptr173. 0493/359trx,)/(31420171556. 0hpcucapl182. 0314/258lx）（南hpcucap/1300314493493北进口： ；)/(3903/1168hpcuqqttr)/(183hpcuql,)/(46619042444. 0hpcucapt184. 0466/390tx,)/(466190424

31、44. 0hpcucaptr184. 0466/390trx,)/(29719041556. 0hpcucapl162. 0297/183lx）（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183.3.23.3.2 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

32、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

33、) 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19参考文献参考文献1 李家杰, 郑义. 影响城市道路通行能力因素分析. 道路交通. 2006(3): 19-20 2 赵明, 任福田, 肖秋生等.