道路通行能力手册第10章-城市街道概念

第10章城市街道概念

目录

10.1引言...........................................................1

10.2城市街道.......................................................1

10.2.1交通流特性................................................3

10.2.1.1自由流速度...........................................4

10.2.1.2行驶速度.............................................4

10.2.1.3行程速度.............................................4

10.2.1.4时空轨迹图...........................................4

10.2.2服务水平..................................................5

10.2.3输入的数据和估计值........................................6

10.2.3.1城市街道分类.........................................7

10.2.3.2长度................................................10

10.2.3.3自由流速度..........................................10

10.2.3.4信号灯密度..........................................10

10.2.3.5高峰小时系数........................................11

10.2.3.6分析时段长度........................................11

10.2.4服务流量表...............................................12

10.3信号交叉口....................................................13

10.3.1信号交叉口交通流特征.....................................14

10.3.2交通信号特征.............................................18

10.3.3饱和流率.................................................20

10.3.4信号交叉口通行能力......................................20

10.3.5服务水平.................................................20

10.3.6所需要输入的数据和估计值.................................22

10.3.6.1交叉口处车道的增减..................................23

10.3.6.2专用转向车道........................................24

10.3.6.3交叉口转向车流......................................25

10.3.6.4高峰小时系数........................................28

10.3.6.5分析时段长度........................................28

10.3.6.6交叉口控制类型......................................28

10.3.6.7周期长度............................................29

10.3.6.8损失时间和信号相位估计..............................29

10.3.6.9有效绿信比..........................................31

10.3.6.10车辆到达类型.......................................31

10.3.6.11联控修正系数.......................................32

10.3.6.12增量延误修正系数...................................32

10.3.6.13上游过滤/定量供给修正系数..........................32

10.3.6.14理想饱和流率.......................................32

10.3.6.15修正的饱和流率.....................................32

10.3.6.16车道宽度...........................................33

10.3.6.17重型车辆...........................................33

10.3.6.18坡度...............................................33

10.3.6.19停车...............................................33

10.3.6.20地方公交车.........................................34

10.3.6.21行人...............................................34

10.3.6.22区位类型...........................................35

10.3.6.23车道利用率.........................................35

10.3.7服务交通量表.............................................36

10.4无信号交叉口..................................................37

10.4.1双向停车控制(TWSC)交叉口的特征.......................38

10.4.2TWSC交叉口的交通流....................................38

10.4.3可接受间隙模型...........................................39

10.4.3.1确认间隙............................................39

10.4.3.2利用间隙............................................39

10.4.3.3交叉口不同交通流的相对优先等级......................39

10.4.4TWSC交叉口的通行能力..................................39

10.4.5AWSC交叉口的特征......................................41

10.4.6全向停让控制(AWSC)交叉口的交通流.....................41

10.4.7环岛特征.................................................42

10.4.8性能测度.................................................44

10.4.9输入的数据和估计值.......................................45

10.4.9.1双向停车控制交叉口..................................45

10.4.9.2全向停车控制交叉口..................................46

10.4.9.3环岛................................................47

10.4.10服务交通量表............................................47

10.5参考文献......................................................50

附录A.信号交叉口的快速估计方法...................................51

附录A.1所需输入数据...........................................51

附录A.2确定左转方式...........................................52

附录A.3计算车道交通量.........................................62

附录A.4信号配时设计...........................................64

附录A.4.1设计相位方案......................................64

附录A42计算关键总交通量..................................65

附录A.4.3估计总的损失时间..................................66

附录A.4.4计算周期长度......................................66

附录A.4.5计算绿灯时间......................................67

附录A.5计算关键v/c比.........................................68

附录A.6计算延误...............................................69

附录B分析表......................................................70

B.1快速计算输入分析表........................................70

B.2左转方式分析表............................................71

B.3快速计算车道交通量分析表..................................73

B.4快速计算控制延误和服务水平分析表..........................76

本章图表

插图10-1典型的快速路设计.......................................2

插图10-2典型的郊区道路设计.....................................2

插图10-3典型的中间地带（城乡结合区）道路设计...................3

插图10-4典型的城市街道设计.....................................3

图表10-1城市街道上车辆的典型速度分布图.........................5

图表10-2城市街道所需要的输入数据...............................7

图表10-3基于功能和设计分类的城市街道分类.......................8

图表10-4功能和设计分类.........................................8

图表10-5城市街道类别的自由流速度..............................10

图表10-6城市道路类别的信号灯密度..............................11

图表10-7城市街道的服务流量表..................................12

图表10-8信号交叉口交通流基本属性.............................14

图表10-9信号交叉口处交通流基本变量的符号、定义和单位.........15

图表10-10实际的绿灯时间、损失时间、有效绿灯延时和有效绿灯时间之间

的关系.....................................................16

图表10-11复合左转相位产生的损失时间...........................18

图表10-12信号交叉口所需的数据................................22

图表10-13信号交叉口转向交通量需要的专用左转车道...............24

图表10-14交叉口转向车流的起讫点标识...........................26

图表10-15交叉口控制类型和高峰小时交通量（参见脚注中的假设数值）

.................................................................................................................................28

图表10-16不同区位的周期长度默认值.............................29

图表10-17不同左转相位类型周期损失时间的默认值.................29

图表10-18联控质量和到达类型...................................31

图表10-19不同区位修正饱和流率.................................33

图表10-20停车次数默认值.......................................34

图表10-21公共汽车频率默认值...................................34

图表10-22行人流量默认值.......................................35

图表10-23车道利用率修正系数默认值.............................35

图表10-24信号交叉口服务流量实例（参见得到假定值的脚注）.......36

图表10-25AWSC交叉口分析案例.............................42

图表10-26环岛基本几何特征...............................43

图表10-27双车道公路上无信号交叉口设置左转车道的最小引道交通量

（辆/h）...............................................................................................................45

图表10-28双向停车控制的T型交叉口次要街道的服务流量示例（参见脚

注中的假设值）.............................................48

图表10-29双向停车控制的四路相交路口中次要街道的服务交通量示例

（参见脚注的假设值）.......................................48

图表10-30全向停车控制交叉口单车道引道的服务流量示例（参见脚注的

假设值）...................................................49

图表A10-1快速估计方法需要输入的数据.........................52

图表A10-2快速估计输入分析表.................................53

图表A10-3左转方式分析表.....................................55

图表A10-4快速计算车道交通量分析表...........................57

图表A10-5快速计算控制延误和服务水平分析表...................59

图表A10-6快速计算拓宽车道的左转修正系数.....................63

图表A10-7快速计算方法用的相位方案...........................64

图表A.10-8快速计算方法的相位方案摘录.........................65

图表A.10-9规划分析用的信号交叉口状况标准.....................69

10.1引言

本章介绍城市街道的通行能力和服务质量的概念。手册中所使用的“城市街

道”术语，是指城市主干道和集散道，包括商业区内的那类街道。第15章（城

市街道）、第16章（信号交叉口）和第17章（无信号交叉口）中的方法可以结

合本章使用。

10.2城市街道

在街道交通设施的层次中，城市街道（包括主干道和集散道）介于地方街道

和多车道郊区/乡村公路之间，主要的区别在于街道功能、控制条件和路边开发

的性质和强度。

主干道是指主要服务于长距离直达出行的道路。然而，为邻接的商业和居住

用地提供出入通道也是主干道的一项重要功能。集散道则向居住区、商业区和工

业区提供出入通道及其内部通道。集散道的出入通道功能比主干道的出入通道功

能更为重要；与主干道不同之处，是街道的运营有时不受交通信号的控制。

商业区街道常常类似于主干道，是安装了信号控制的交通设施，街道上不仅

行驶直达车辆，而且是小客车、公共汽车和货车进出地方商业区的通道。商业区

交叉口的转向车流往往大于总交通量的20%,因为商业区交通流通常汇集有大量

的循环交通。

出租车、公共汽车、货车的停靠，以及泊车车辆的停放引起交通流紊乱，造

成了行人冲突和车道阻塞，这种现象在商业区街道上很典型。商业区街道的功能

可能在每天内发生变化；一些商业区街道在交通的高峰小时期间转变为主干道类

型的运行。

多车道郊区/乡村公路在以下几方面不同于城市街道：路边开发强度不一样

高，交通出入口密度不一样大，信号交叉口相距大于3km。这些条件导致交通冲

突减少，交通流更顺畅，以及类似于主干道或集散道上的交通流因交通信号控制

10-1

而产生的结构性排队没有了。

本章和第15章叙述的城市街道分析方法可以用于评价城市街道的畅通性。

根据直行交通流的行程速度可评价街道所提供的通畅程度。本分析方法不能用来

评价街道的通达功能。在评价街道性能时，街道所提供的通达水平也应该考虑，

特别是当某街道打算提供这样的通达功能时。通常地，表明通达性的因素反映通

达水平低，反之也一样。

城市街道的功能分类是指街道提供的交通服务类型。在功能分类中，根据设

计类型对主干道进一步划分。插图10-1~插图10-4是将在下面介绍的4种设计类

型的典型例子。

插图10-1典型的快速路设计

插图10-2典型的郊区道路设计

10-2

插图10-3典型的中间地带（城乡结合区）道路设计

插图10-4典型的城市街道设计

10.2.1交通流特性

在城市街道中，影响车辆速度的因素主要有3个：街道环境、车辆间的相互

影响和交通控制。结果，这些因素也影响服务质量。

街道环境包括街道设施的几何特性、路边活动的特征和邻近的土地利用。因

而，环境反映了车道的数量和宽度、中央分隔带类型、支路/出入口密度、信号

交叉口之间的间距、是否存在停车、行人活动水平以及限速情况。

车辆间的相互干扰取决于交通密度、货车和公共汽车的比例和转向车流。这

种相互干扰影响车辆行驶，在交叉口比较大，在信号灯之间比较小。

交通控制（包括信号灯和标志）迫使部分车辆减速或者停车。由交通控制设

备造成的延误和速度变化降低了行车速度；但是，这种控制对于确定通行权是必

10-3

要的。

10.2.1.1自由流速度

街道环境影响司机选择速度。当车辆间没有相互干扰、不必考虑交通控制时，

普通司机选择的速度称为自由流速度(FFS)o当交通量足够低，以至于驾驶员

不受其他车辆存在的影响，而且交叉口没设交通控制(如信号灯或标志)或者交

叉口相距足够远，以至于不影响速度选择时，FFS是交通流的平均速度。因此，

通常沿城市街道路段的中部观测FFSo

10.2.1.2行驶速度

驾驶员很少以自由流速度行驶。大多数情况下，其他车辆的存在限制了行驶

车辆的速度，因为不同驾驶员的速度不同，或者下游车辆启动加速，还没有达到

自由流速度。因此，在中等流量与大流量条件下，车辆速度总是比自由流速度低。

平均行驶速度是描述车辆间相互影响的速度特征。该速度是用路段长度除以

平均行驶时间来计算。行驶时间是指车辆通过路段所用的时间，减去所有停车延

误时间。

10.2.1.3行程速度

路段上交通控制的存在，常常将车辆速度减至平均行驶速度以下。平均行程

车速是描述交通控制影响的速度特征。该速度用路段长度除以平均行程时间来计

算。行程时间是指通过路段所花费的时间，包括所有的停车延误时间。

10.2.1.4时空轨迹图

图表10-1是代表车辆沿某一街道某一车道进行的简单的时空轨迹图。每条

线的斜率反映了相应车辆在给定时间的速度。斜率越陡表示速度越大；斜率为0,

表示车辆停止。

10-4

9②//〃/

（3）®®/®j

4，6810

===

'力rr

黄灯时间

时间标度

图表10」城市街道上车辆的典型速度分布图

车辆1、2是从侧面街道驶入该街道的，而其他车辆则是从上游信号灯放行

过来的。车辆1、2、3在红灯期间到达下游信号灯处，不得不停车。车辆4原本

可以在绿灯亮时到达停车线，但是由于被车辆3(仍旧没有开动)的阻挡而不得

不停车。

车辆5、6和7不停车，但是由于受到信号灯引起的中断交通的影响而不得

不降低速度。车辆8受车辆7的影响放慢了速度。车辆9和10的速度没有受到

其他车辆或者是下游交通控制的影响。

10.2.2服务水平

沿某一城市街道行驶的直通车辆的平均行程速度是运营服务水平(LOS)的

决定因素。沿某一城市街道的某一路段、区间或者某条街道的行程速度取决于信

号交叉口间的行驶速度以及在信号交叉口产生的控制延误总量。

城市道路的服务水平取决于所考虑城市街道的路段、区间或者整条街道中直

10-5

通车辆的平均行程速度。以下概括性的描述揭示了城市街道服务水平的特性。参

考图表15-2中每一服务水平的速度范围。

A级服务水平，主要表示以平均行程速度运行的自由流状况，该平均行程速

度通常是相应街道自由流速度的90%。交通流中，车辆的机动性完全不受阻碍。

信号交叉口的控制延误最小。

B级服务水平，表示以平均行程速度运行的合理的无阻碍状况，该平均行程

速度通常是相应街道自由流速度的70%o交通流中的机动性仅仅受到轻微限制，

信号交叉口的控制延误不显著。

C级服务水平，表示稳定运行状况；与B级服务水平相比，车辆在街道中部

的机动性能和换车道能力可能受到较大的限制，形成更长的排队或不利的信号协

调，或者两者共同导致车辆平均行程速度低至相应街道自由流速度的50%o

D级服务水平，接近交通流量稍有增加、延误会明显增大、行程速度大幅下

降的范围。D级服务水平可能源于不利的信号协调、不合适的信号配时、大交通

量或者是这些因素的综合影响。平均行程车速大约是自由流速度的40%。

E级服务水平，表示延误显著、平均行程速度仅为自由流速度的33%或更低。

这种状况是由于信号绿波不协调、信号灯密度大、交通量大、关键交叉口延误时

间长，以及信号配时不当等综合影响造成的。

F级服务水平表示街道上交通流速度非常低的特征，通常是自由流速度的

l/3-l/4o在关键信号控制地点，可能出现交通量大，延误时间长，排队长，发生

交叉口堵塞。

10.2.3输入的数据和估计值

估计城市街道或交叉口的速度、延误和服务水平需要几何数据和交通需求数

据。信号控制数据将在信号交叉口一节讨论。图表10-2给出了在缺乏当地数据

时输入参数的默认值。

10-6

图表10-2城市街道所需要的输入数据

项目默认值

几何数据

城市街道类型图表10-3、10-4

长度

自由流速度图表10-5

交叉口控制数据

信号灯密度图表10-6

交叉口延误参看本章第3节

分析人员应该注意到：对某项分析的输入数据而言，现场观测是获取参数值

的最可靠的方法。只有当这种情况不可行时，才可考虑取用默认值。

10.2.3.1城市街道分类

这里的城市街道分类系统与美国州公路和交通官员协会（AASHTO）使用的

分类有些不同（DoAASHTO的分类是功能分类，考虑出行量、里程以及规定

城市街道提供的交通服务特性。本手册的分析方法使用了AASHTO对主干道和

次干道的级别。但是第2级分类在这里，对干道采用了合适的设计分类。设计分

类取决于设置的速度限制、信号灯密度、进入住宅通道的密度以及其他设计特征。

第3级是在综合功能分类和设计分类的基础上，确定恰当的城市街道分类。图表

10-3和10-4可用于确定城市街道的级别。

本手册定义了4类城市街道级别。这些级别用数字（I、n、in和iv）标明，

反映了街道功能分类和设计分类的一种组合，如图表10-3所示。按功能可分为

两类：主干道和次干道；按设计可分为4类：高速路、郊区路、中速路和城市道

路。每一类的特征在本节后面部分描述。图表10-4总结了这些特征。

10-7

图表10-3基于功能和设计分类的城市街道分类

功能分类

设计分类主干道次干道

高速路IN/A

郊区路IIII

中速路IIIII或IV

城市道路III或IVIV

图表10-4功能和设计分类

功能分类

标准主干道次干道

通畅功能非常重要重要

通达功能非常次要本质的

结点高速公路、重要的活动中心、主要干道

主要的交通集散点

服务的主要出行主要结点与进出结点之间以相对小的区域内适中长度的

及穿越城市交通的比较长的出行

出行

设计分类

标准高速路郊区路中速路城市道路

进出住宅通道/密度很小小密度密度适中高密度

出入口的密度

干道类型分隔、未分隔分隔、未分隔分隔、未分隔未分隔的，单

的多车道或的多车道或的多车道；单向或双向行

者有路肩的者有路肩的向交通、两车驶的两车道

两车道两车道道或多车道

停车没有没有有一些很多

专用左转车道有有多数情况有有时有

信号灯数/km0.3~1.20.6~3.02-64-8

速度限制75~90km/h65-75km/h50-65km/h40-55km/h

行人活动非常少少有一些通常有

路边开发低密度低密度到中中等密度到高密度

等密度适中密度

主干道服务于都市区各重要活动中心之间的往来交通流，以及进出都市区的

大量出行，将高速公路和主要的交通产生源连接起来。在较小的城市（人口少于

10-8

50,000人），其重要性体现在为穿越城市区域的交通所提供的服务。对相邻土地

的服务功能比直通交通的功能次要。

次干道连接并扩大了主干道系统。尽管其主要功能是交通性，但履行这项功

能的水平比较低，与主干道相比更强调对用地的通达性。次干道系统为适中距离

的出行服务，交通分布的地理区域比主干道的服务范围小。

城市街道可按照其设计分类进一步划分。图表10-3列出了基于功能分类和

设计分类的城市街道分类。

高速路设计是指进入住宅的通道和出入口密度非常低、设有专用左转车道，

没有停车的城市街道。可能是分隔的或未分隔的多车道设施或者是铺有路肩的双

车道设施。信号灯很少，其间距较长。路边开发密度较低，限制速度为75~80km/h»

这种设计类型包括很多郊区的城市街道。

郊区道路设计是指进入住宅通道和出入口密度比较低、设有专用左转车道，

没有停车的街道。可能是分隔的或未分隔的多车道设施或者是具有路肩的双车道

设施。信号灯间距适合于良好的绿波车流（最多每公里3个信号灯）。路边开发

密度低或中等，限制速度为65~75km/h。

中等速度的道路设计是指进入住宅通道和出入口密度中等的城市街道。可能

是分隔的多车道设施或未分隔的单向交通或两车道设施。可能有一些专用的或者

延伸的左转车道，有些路段允许停车。其路边开发密度比典型郊区路设计高，通

常每公里有2~6个信号灯，限制速度为50~65km/ho

城市道路设计是指进入住宅通道和出入口密度大的城市街道。通常有两条或

者更多车道，单向或者双向行驶，不分隔。通常允许停车。一般情况下，很少有

专用的左转车道，有行人干扰。每公里一般有4~8个信号灯。路边开发是密集的

商业用地，限制速度为40-55km/ho

除了以上定义之外，在确定功能和设计分类时，可辅助使用图表10-4。一旦

确定了功能和设计分类，可根据图表10-3确定城市街道类型。

在实践中，确定恰当的类型时有些不明确。自由流速度的观测值或者估计值

对于确定类型很有帮助，因为每类城市街道都有自由流速度的特征范围，见第

10-9

15章。

10.2.3.2长度

为保证服务水平的速度标准，所分析的城市街道，在商业区应该至少长

1.5km,在其他区位长3km。当所论及的长度短于1.5km时，应作为单独的交叉

口进行分析，并按照单独交叉口的标准评价服务水平。

10.2.3.3自由流速度

自由流速度可用于确定城市街道分类和估计路段行驶时间。如果不能在现场

观测自由流速度，分析人员应该尝试在相同区域类似设施上进行测量，或者采用

当地已制定的标准。当没条件这样做时，分析人员可以借助于选定的限制速度（或

者限制速度左右的某些值），或者采用本手册中的默认值。

城市街道的自由流速度是指路上交通量很小，城市街道上所有信号灯为整个

出行都显示绿灯时的车辆的行驶速度。因此，信号交叉口的所有延误，即使是在

小交通量的情况下，也不计算在城市街道自由流速度之内。测量城市街道自由流

速度最好的地点是路段中部，尽可能地远离最近的信号控制或停车控制的交叉

□o选在小交通量条件下（低于200辆/h/车道）进行测量。图表10-5按照城市

街道分类给出了在缺乏当地数据时使用的自由流速度默认值。

图表10-5城市街道类别的自由流速度

城市街道分类默认值（km/h）

I80

II65

III55

IV45

10.2.3.4信号灯密度

信号灯密度是指论及的城市街道长度上的信号交叉口数量除以该街道长度。

如果所讨论的城市街道路长度的起点和终点都是信号交叉口，那么在计算信号灯

密度时，所讨论路段上的信号灯数量应减去lo图表10-6按照城市街道分类给出

了在缺乏当地数据情况下可以使用的默认值。

10-10

图表10-6城市道路类别的信号灯密度

城市街道分类信号交叉口密度，个/km

I0.5

II2

III4

IV6

10.2.3.5高峰小时系数

在没有高峰小时系数（PHF）现场观测值的情况下，可以使用近似值。对于

拥挤情况，PHF合理的近似值为0.92。对于整个高峰小时内交通流量还算平稳,

但确实出现了可鉴别高峰的情况，PHF合理的估计值为0.88。

10.2.3.6分析时段长度

估计城市街道速度的分析程序依赖于对该街道上信号交叉口和无信号交叉

口延误的估计。当选择的分析时段交通需求低于通行能力时，计算信号交叉口和

无信号交叉口延误的公式十分准确。当交通需求超过通行能力时，计算交叉口延

误的公式只能估计分析时段内所有到达车辆的延误，而不能确定过剩的交通需求

（对下一个分析时段的剩余排队）对下个分析时段到达车辆的影响。

典型的分析时段为15min。然而，如果采用15min分析时段，交通需求要产

生剩余排队（V/C大于1.00）的话，分析人员应该考虑采用多个分析时段或者采

用一个更长的分析时段以提高延误估计的精度。

如果选择多时段进行分析，分析人员必须象第16章附录F（考虑初始排队

影响的信号增量延误模型）所讨论的一样，将一个分析时段的剩余排队转移到下

一个分析时段。对无信号交叉口，分析人员不得不修正或者顺应这些分析过程。

这样，可以计算出每个分析时段的速度、延误和服务水平。由于跨越多个分析时

段，得到平均服务水平，使一些结论变得模糊，分析人员必须确定如何报告分析

结果。

如果选择一个更长分析时段（例如lh）进行分析，分析人员在进行分析和

说明结论时必须谨慎。可能不得不修正高峰小时系数（一般用来将lh交通量计

10-11

算为15min高峰流率），为较长的分析时段提供合适的流率。分析人员还必须认

识到：城市道路、信号交叉口和无信号交叉口的服务水平标准是针对15min分析

时段建立的。较长分析时段的情况（假设这些分析时段内出现最坏的高峰情况）

可能不再符合本手册提供的15min服务水平标准。

10.2.4服务流量表

图表10-7是4类城市街道类型服务流量表。对于特定类型和车道数（每方

向）的城市街道,该表对估计给定服务水平下城市街道可以通过的车辆数很有用。

当图表10-7所示的默认值对给定条件适用时，估计的服务流量很准确。如果给

定街道的条件与建立该表时的条件非常不同，该表的数值不适用。

图表10-7城市街道的服务流量表

服务流量（辆/h）

车道数

ABCDE

I类

1N/A74092010101110

2N/A1490178019402120

3N/A2210258027903040

4N/A2970344037504060

II类

1N/AN/A620820860

2N/AN/A129015901650

3N/AN/A192022802370

4N/AN/A262030703190

in类

1N/AN/A600790840

2N/AN/A125015301610

3N/AN/A187022202310

4N/AN/A258029603080

10-12

IV类

1N/AN/A270690790

2N/AN/A65014401520

3N/AN/A107021102180

4N/AN/A151028202900

注：

N/A——没达到假定条件。

上表源自下表所列的条件

类别

IIIIIIIV

信号灯密度（信号灯/km）0.83510

自由流速度（km/h）50403530

周期长度（s）110908070

有效绿灯比例0.450.450.450.45

修正的饱和流率1850180017501700

到达类型3445

单位增量（s）3333

初始排队0000

其他延误0000

高峰小时系数0.920.920.920.92

左转比例％,右转比例％10101010

左转候车区有有有有

车道利用系数根据图表10-23,默认的车道利用系数

10.3信号交叉口

城市街道的通行能力主要是与信号配时和道路的几何特征有关，也与设施的

交通组成有关。几何特征是设施的固定特征。因此，尽管交通组成可能随着时间

10-13

有些变化，设施的通行能力一般来说是一个稳定值，只有通过改善设施的几何条

件才能明显提高。

在信号交叉口处，对通行能力概念引入了时间分配附加要素。交通信号的实

质是为企图使用同一空间的冲突交通流分配时间。分配时间的方法明显地影响交

叉口及其引道的运营和通行能力。

在分析信号交叉口时，分析的物理单元是车道组。车道组是由交叉口某进口

的一条或多条车道组成。应用本手册方法得到的结果是以每车道组的数据。

10.3.1信号交叉口交通流特征

在某个信号交叉口，对给定车道组，有三种指示的信号显示：绿、黄和红。

红色显示中可能包含一个比较短的时段（该时段内所有指示均为红色），称为全

红间隔。它与黄色显示形成两个绿灯相位间的转换和清尾间隔。

图表10-8描述了信号交叉口交通流的一些基本属性，为本节中大部分讨论

提供了参考。该图代表一种简单的情况，一个周期内有两相位的单向行驶的信号

交叉口。

图表10-8信号交叉口交通流基本属性

该图分为三个部分。第一部分为从南往北通过交叉口的车辆的时空图。图上

10-14

标出了信号周期的时段。第二部分画出了配时情况，并且以全章通用的符号标记

了各时段。第三部分是理想的通过停车线流率示意图，说明了饱和流的定义。图

表10-9对这些变量和其他基本术语作了进一步解释。

给定车道组的信号周期具有两个简单的组成成分：有效绿灯时间和有效红灯

时间。有效绿灯时间是指所研究的车道组在饱和流率条件下被车辆所利用的时

间。有效红灯时间定义为信号周期长度减去有效绿灯时间。

信号灯显示的实际绿灯、黄灯和红灯时间与所认定的有效绿灯和红灯时间之

间的关系很重要。每次行驶过程都包括启动和停止，经历两次损失时间。行驶之

初，排队车辆中的头几辆会有启动延误，使车流量低于饱和流率（图表10-8）。

行驶结束时，部分转换间隔和清尾时段（黄灯和全红）则不能供车辆行驶。

图表10-9信号交叉口处交通流基本变量的符号、定义和单位

名称符号定义单位

转换和清尾间隔Yi黄灯和全红时段，发生在交通信号相位之间，S

以便在相交车流放行之前，使交叉口清场

清尾损失时间b信号相位间的时间段，其间任何交通流都没S

使用交叉口

控制延误di由于控制信号使车道组减速或者停止而产生S

的延误，是延误的组成部分；控制延误是通

过对比没有控制的情况来估计。

周期信号显示过程的完整

周期长度Ci信号循环一个周期所需的总时间S

有效绿灯时间gi允许给定的一列交通流或一组交通流通行的S

时间；它等于周期长度减去有效红灯时间

有效红灯时间n指示给定的一列交通流或一组交通流停止的S

时间；它等于周期长度减去有效绿灯时间

有效绿灯延时e某车道组相位结束时，可用于该车道组车辆S

通行的转换和清尾间隔的总和。

绿灯时间Gi在信号交叉口，对给定交通流的绿灯显示持S

续时间。

时段所有交通信号显示保持不变的一段时间

损失时间tL交叉口未能供任何车流有效利用的时间；它S

是清尾损失时间与启动损失时间之和

10-15

相位分配给任一交通流向通行权的信号周期的部

分时间

红灯时间Ri信号周期中的一段时间，对于给定相位或车S

道组，其信号显示为红色。

饱和流率Si假设所有时间均为绿灯，没有损失时间时，辆/h

排队的车辆在通常条件下通过交叉口引道的

当量小时流率

启动损失时间11在信号交叉口，绿灯相位开始，因反应、加S

速，排队车辆中头几辆车比饱和车头时距多

耗费的额外时间

总损失时间L交叉口未能供任何交通流向有效利用的每周S

期的总损失时间，发生在转换和清尾时段以

及大多数相位的开始时

绿灯开始时，启动损失叫做启动损失时间（11）»黄灯开始时，短时间内车

辆继续驶入交叉口，出现了有效绿灯延时（e）。当绿灯延时结束时，其余的转换

和清尾时段被视为清尾损失时间（12）。车道组的损失时间（tL）是启动损失时间

和清尾损失损失时间的之和。

研究（2）发现，启动损失时间约为2s,有效绿灯延时大约是2s（在拥挤情

况下有时更长）。因此，公式10-1中维系的关系在典型条件成立，而实际的绿灯

时间、损失时间、有效绿灯时间延时和有效绿灯时间之间的关系如图表10-10所

示。当1尸2且e=2（典型情况）时，则tL=K。

关系

10-16

如图表10-10所示，某流向的损失时间是从实际绿灯相位的开始时扣除的。

因此，G的一小部分变成了有效红灯时间h的一部分。该部分等于某流向的损失

时间屋。因为某流向的所有损失时间都从绿灯开始时扣除，所以可认为有效绿灯

时间持续到黄灯与全红的转换和清尾时段Yi结束。因此，对于任意给定的交通

流向，可用公式10-2计算有效绿灯时间，用公式10-3计算有效红灯时间。

gi=Gi+Y-tL（10-2）

彳=4+乙（10-3）

采用这种简化观念认为所有损失时间发生在一列车启动、加速时段，使分析

包括保护型+许可型左转相位的更复杂的信号变得比较容易。作为一般的规则，

损失时间4发生于每一次车辆启动。因此，某一车流在保护型相位启动，然后通

过许可型相位（或者反过来），只扣除一次损失时间。对于连续行驶的车流，假

定在许可型相位和保护型相位之间没有时间损失。

图表10-11描绘了比较复杂的情况，包括保护型+许可型以及许可型+保护型

的复合左转相位,在典型的前导-滞后（lead-lag）相位方案中，相位la［向东行（EB）］

和相位1c［向西行（WB）］是保护型左转，而一般的相位1b是许可型左转。在这

样的相位序列中会产生多少损失时间，很重要。运用一般的规则，某一交通流的

全部损失时间发生于该交通流启动时段，可以确定如下内容：

令在相位la中，向东行（EB）的直行车流和左转车流开始启动。因此，两股

交