道路交叉口优化设计

1、辽宁工业大学课程设计说明书辽宁工业大学创新论文题目： 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学生姓名：王颍航王飞苏金云刘长春伊力其孙桂强宋凤来马海明孙琦刘海斌高畅贾淑指导教师：傅明明目录1延安路与人民街交叉口简介 12延安路与人民街交叉口交通现状调查与分析 12.1延安路与人民街交叉口几何数据 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延安路与人民街交叉口交通优化设计 103.1延安路与人民街交叉口交通设计原则 103.2延安路与人

2、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1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，

3、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2.1延安路与人民街交叉口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相交 道路交叉口 形状控制方式进口 方向宽度（m机动车道非机动车数量单车道宽度（m）数量单车道宽度（m南陈）北（西）解放 路人民 街“十” 字相交信号控制东194323.53.5西1533233南194323.53.5北19432332.2延安路与人民街交叉口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

4、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 ）0 15mi n直行1217112229432左转110108420315 30mi n直行1196123233438左转1197852053045mi n直行1207127240407左转958641674560m

5、i n直行10510109218427左转12298020960 75mi n直行1158128238432左转11986819475 90mi n直行1178117229392左转9586016390 105mi n直行101789190373左转105969183105 120mi n直行1228117236396左转951049160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）0 15mi n直行59438100161左转55076115 30mi n直行63533102163左

6、转54156130 45min直行73435111162左转44155145 60min直行6232792149左转53055760 75mi n直行65529101163左转5614627590mi n直行69533108158左转46045090105mi n直行5552689145左转540256105 120mi n直行5042782141左转550459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）0 15mi n直行1155202290374左转437298415 30mi

7、n直行1298154273325左转303185230 45mi n直行1157141246318左转424257245 60mi n直行1276157268318左转225195060 75mi n直行1186161267321左转303205475 90mi n直行937108197254左转315165790 105mi n直行1074123216272左转3531656105 120mi n直行1034121210266左转3631556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

8、 ）0 15mi n直行1486202325379左转281295415 30mi n直行1458154289327左转230183830 45min直行1275141253302左转261254945 60min直行1496157290332左转241194260 75mi n直行1556161296337左转250204175 90mi n直行1254108222264左转261164290 105mi n直行1516123265300左转2201635105 120mi n直行1304121237278左转26115416辽宁工业大学课程设计说明书2.3延安路与人民街交叉口交通现状分析2

9、.3.1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进口道设置内容悬挂方式延安路与 人民街 交叉口东进口禁令标志禁止鸣笛悬挂禁止车辆临时和长时间停放禁止禁止摩托车南进口禁令标志限速标志60km/h禁止车辆临时和长时间停放禁止摩托车立柱禁止农用三轮车禁止拖挂车和大货车悬挂禁止鸣

10、笛北进口警告标志限咼4米立柱禁令标志限速标志60km/h限重1.5t西进口禁令标志限速标志60km/h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

11、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 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

12、动车不按照规定行驶，缺少公共交通专用车道等问题。2.3.2 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 位通行权信号周期s显示红灯s显示绿灯s显示黄灯s全红时间s启动损失s绿信比-一-东西直行160118402230.25-二二东西左转160123352230.21三南北直行160118402230.25四南北左转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。4血118百东西直44s35s2sT9s紳左83s4脑

13、 2s 35s南北直40s25s 2s 6s南北左图3延安路与人民街交叉口现行信号配时图9辽宁工业大学课程设计说明书(3) 延安路与人民街交叉口相位图如图 4所示:第一相位第三相位10辽宁工业大学课程设计说明书#辽宁工业大学课程设计说明书图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

14、交通拥堵现象的原因 大致有以下几点：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3.1延安路与人民街交叉口交通设计原则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

15、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。3.2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

16、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。13辽宁工业大学课程设计说明书#辽宁工业大学课程设计说明书图5延安路与人民街交叉口新渠化图#辽宁工业大学课程设计说明书#辽宁工业大学课程设计说明书3.3延安路与人民街交叉口信号配时3.3.1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

17、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14辽宁工业大学课程设计说明书在一个表格中，如表9所示:时间方向0-15(mi n)15-30 (mi n)30

18、-45(mi n)45-60 (mi n)总和Qm设计小时 交通量qdm直行东2292332402189201227西10010211192405540南29027324626810771436北32530025329011681558左转东2032051672097841046西6161 ：5157 :230307南84527250258344北54384942183244表9延安路与人民街咼峰小时流量汇总表设计 饱和 流量 的计S(r, f n,G,w)=其中：n 表示车道所处位置，r "表示靠边车道，=0表示非靠边车道; 飞一坡度虚拟变量，；G = 1时表示上坡，s = 0时表

19、示下坡；G 坡度；W 车道宽度(m );f 转弯车所占比例；r 转弯半径(m)。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：f东=1046/(1046 1227) 0.46f西二307/(307540) =0.36f南二 344/(344 1436) =0.19f北工 244 /(244 1558) =0.13S直东1.5 0.46=1965(pcu/h)二 S左东2080-140 0-42 0 1003-3.25)11511515辽宁工业大学课程设计说明书115115#辽宁工业大学课程设计说明书S直西2080-0-42 1 3-25=1862( pcu/h)戸 S左西115

20、115#辽宁工业大学课程设计说明书16辽宁工业大学课程设计说明书S直南2080-0-0-25 =20仃(pg/h)二 S左南11152080-0-42 1 3-25 =1904(pcu/h) = S左北1115(2)流量比计算:y直东0.20 ；1965 3y直西540云E 0.09 ； y直南1436=0.23 ；2017 3y直北二竺鼻271904 3y左东1046千"27 ；y左西3070.16 ；1862344y左南二而".17 ；y左北=1904 2244 =0.06(3)流量比总和计算:丫 7 maxyj,yj,. 乂嘉j吕j占maxKj,(尹)”Sd'

21、SdY < 0.9#辽宁工业大学课程设计说明书其中：Y组成周期的全部信号相位的各个最大流量比yj或yj值之和;j一个周期内的相位数；yj、y'j第j相位的流量比；qd设计交通量，pcu/h ；Sd设计饱和交通量，pcu/h。当丫值大于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：丫直东西=max（y直东，y直西）=max（0.20,0.09）=0.20东西左转相位：丫左东西=max（y左东，y左西）=max（0.27,0.16）=0.27南北直相位：丫直南北=max（y直南，y直北）=max（0.23,0.27）=0.27南北左转相位：丫左南北=max（y左南

22、，y左北）=max（0.17,0.06）=0.17丫总=丫 直东西+ 丫左东西+ 丫直南北+ 丫左南北 =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。（4）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17辽宁工业大学课程设计说明书转相位，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

23、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 位通行权信号周期s显示红灯s显示绿灯s显示黄灯s全红时间s启动损失s绿信比-一-东西直行9067203230.17-二二东西左转9072153230.22三南北直行9057303230.22四南北左转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）绿灯间隔时间：Ua 车辆在进口道上行驶的速度（m/s）； ts 车辆制动时间（s）0据调查得：Z=16m;u=8m/s;t s=2s那么：+8其中：z 停车线到

24、冲突点的距离am）；（6）总损失时间：L 八（I I _ A）其中:1 起动损失时间，可取3s；I 绿灯间隔时间（s）；A 黄灯时间。把数据带入上式得：L=4 （3,4-3）=16s（7）有效绿灯时间：每周期的有效绿灯时间为：Ge =C。-L =90-16 =74S Co是周期时长。把Ge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间,max",% 山ge =Ge如：e1丫把数据带入公式得（取整）：ge直东西=740.2=17s; ge直南北=74=22s;0.910.910.270.17ge左东西=22s ； g e左南北0.910.91则各相位的实际显

25、示绿灯时间：g = ge - A 丨把数据带入公式得:ge直东西=17 -3 3 =17s；g e直南北=223 - 3 = 22s ；ge 左东西=223 -3 =22s；g e左南北=143 - 3 = 14s ；(8)绿信比:jJCo把数据带入公式得:直东西=0.1889 ；直南北9022矿0.2444左东西229 = 0.2444 ；左南北=14 =0.15569020辽宁工业大学课程设计说明书#辽宁工业大学课程设计说明书(9)最短绿灯时间:gmin =7 Vv I其中:Lp：行人过街道长度,m;I:p:行人过街步速，取1.0m/s;绿灯间隔时间，S。#辽宁工业大学课程设计说明书#辽宁

26、工业大学课程设计说明书将数据代入公式得：gmin = 7 2 一 4 = 18S1(10)通行能力和饱和度的验算:CAP =送 CAR =ZS ' i八qii ； Xi CAR其中：qi i车道组实际交通量(pcu/h)；Ci i车道组通行能力(Pcu /h)；i i车道组绿信比;S i车道组饱和流量（Pcu /h ）东进口：qT = qTR = qR = 92013 = 307( pcu/ h) ； qL =104612 = 392( pcu / h)CAPt =0.1889 1965 =371( pcu/h) , xT = 307/371 = 0.83 ： 1CAPtr =0.18

27、89 1965 =371( pcu/h) , xTR =307/371 = 0.83 ： 1CAPL =0.2444 1965 =481( pcu/h), xL =392/481 =0.81 ： 1CAP东二371371 481 =1223(pcu/h)西进口：qT = qTR = qR = 405/3 = 135( pcu /h) ； qL = 230( pcu / h)CAPt =0.1889 1862 =352( pcu/h) , xT =135/350.38 <1CAPtr =0.1889 1862 =352(pcu/h), Xtr =135/352 =0.38 : 1CAPL

28、=0.2444 1862 =455( pcu/h) , xL =230 / 455 = 0.50 : 1CAP西=352 352 455 =1159( pcu /h)南进口：qT =1077/3 = 359( pcu/h)； q 258(pcu /h)CAPt =0.2444 2017 =493( pcu/h), xT = 359/493 = 0.73 ： 1CAPtr =0.2444 2017 =493( pcu/h), xTR = 359 / 493 = 0.73 ： 1CAPl =0.1556 2017 =314( pcu/h), Xl = 258/314 = 0.82 ： 1CAP南-

29、493 493 314 =1300( pcu/h)北进口：qTR = qT =1168/3 = 390( pcu/h) ； qL = 183( pcu /h)CAPt -0.2444 1904 =466( pcu / h), Xt =390 /466 = 0.84 ： 1CAPtr =0.2444 1904 =466( pcu/h), xTR =390/466 =0.84 ： 1CAPl =0.1556 1904 =297( pcu/h), xL =183/297 = 0.62 ： 1CAP南二466 466 297 -1229( pcu/h)由以上计算可以看出车道组饱和度均小于0.9，即x乞

30、0.9，故此交叉口的渠化方案以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：东西直 东西龙 南北直 南北左2s图6延安路与人民街交叉口新配时图22辽宁工业大学课程设计说明书3.3.2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

31、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。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): 19-202赵明，任福田，肖秋生等计算机模拟在道路通行能力