【S市无信号交叉口通行能力计算方法分析案例7100字】

S市无信号交叉口通行能力计算方法分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u26091S市无信号交叉口通行能力计算方法分析案例 1158101.1间隙接受法 1159451.2车队分析法 2129321.3冲突技术法 227061.1.1南宁市无信号交叉口优先级关系分析 2249831.1.2南宁市无信号交叉口通行能力计算方法 717091.4南宁市无信号交叉口通行能力计算 94891.4.1通行能力计算过程 9219921.4.2南宁市无信号交叉口通行能力计算结果 131.1间隙接受法主路优先控制交叉口通行能力研究多运用间隙接受法[20]。该方法的实质是在一个较为简单的排队模型中，将形成相交路口的两股交通流假设其交通量分别为QUOTEq1q1、QUOTEq2q2（单位均为veh/h）。主路车辆在通过交叉口时由于到达的随机性，相邻车辆之间会产生间隙，用符号QUOTEtata（s）表示。支路车辆先对间隙长度进行判断，从而对是否在该间隙驶过该交叉口进行抉择。临界间隙的内涵为时间长度，在支路上通行的驾驶员能够驶过的主路两相邻汽车之间的时长最小值，用符号QUOTEtbtb（s）表示。因此只有在QUOTEtbtb小于QUOTEtata时，支路车辆才可通过，否则就无法通过。根据分析得，支路通行能力的公式为:（3-1）式中QUOTEqmqmQUOTEvLE——支路中离开停车线的最大交通量(veh/h)；QUOTEq1q1——主路车流流量(veh/h)；t——主路车流间隙(s)；f(g(间隙接受法关于临界间隙的确定在行业中没有统一的标准，通常都是每位学者会针对其作特定的定义，无法得出统一的解释，运用这个方法计算得到的结果也只是近似值，固本文不采用间隙接受法。1.2车队分析法全无控制交叉口的分析方法多为车队分析法，假设交通流具有车队特征，当一队车流（在此称为1号车流）在通过交叉口时有临界间隙，则另一方向的车流（在此称为2号车流）可完成横穿，并通过2号车流的车辆，直至2号车流出现可令1号车流完成横穿的临界间隙时再进行1号车队的通行。一股车流在交叉口进行通行时一般分为不受延误的畅行车流以及产生延误的排队车流。前者由于不产生延误，其流率可达饱和流率，视为饱和车流；而后者的流率无法达到饱和，视为随机车流。设以上所述两类交通流的期望车流量为QUOTEQAQA（饱和）、QUOTEQBQB（随机）,则:Q1Q2式中QUOTEQ1Q1、QUOTEQ2Q2——1号、2号车流中一个车队的期望车辆数(veh)；QUOTEQA1QA1、QUOTEQB1QB1——1号饱和流、随机流车队一个周期内的期望车辆数(veh)；QUOTEQA2QA2、QUOTEQB2QB2——2号饱和流、随机流车队一个周期内的期望车辆数(veh)。但该方法的未将慢行交通流的影响考虑入内，因此得出的结果精确度不高。因此，为了得到更有价值的计算模型，本文中将采用一种名为冲突技术法的方法来研究南宁市无信号交叉口的通行能力。1.3冲突技术法冲突技术法并不是严格的数学方法，而是针对交叉口排队系统进行一定的简化之后的成果[21]。在冲突技术法中，发生冲突的车流称为冲突车流，将来自不同进口道的冲突车流所产生冲突的区域称为一个冲突区。由于主路优先控制包含着停车控制与让行控制，它们的通行能力受“停”标志或“让”标志的影响较小，在本文中可忽略，因此在本文中对主路优先交叉口的通行能力作统一分析；但全无控制交叉口的通行模型与主路优先控制的通行模型相差较大，因此对它进行单独研究。1.1.1南宁市无信号交叉口优先级关系分析（1）主路优先控制交叉口优先级关系分析假设一个主路优先控制交叉口共有28股交通流（包括慢行交通流），编号1~12表示机动车流；E1~E8表示非机动车流；P1~P8表示行人流。每一股交通流在通过时都会穿越多个冲突区。将不同类型的交通流在进口处所形成的冲突区域分别标注为1-4；将交叉口中心的四个冲突区域分别标注为5-8；将不同类型的交通流在出口处形成的冲突区域标注为9-12。图3-1主路优先控制交叉口冲突区域及交通流示意图根据我国《中华人民共和国道路交通安全法》，对主路优先控制交叉口的优先级关系有如下规定：当行人与直行机动车流相冲突时，机动车优先于行人；在交叉口入口处，无论次路还是主路，机动车优先于行人；行人在交叉口出口处的优先权高于所有的转向机动车流；对于通过人行横道的行人，其优先权高于所有机动车流。根据规定整理得在主路具有优先行驶权的条件下，交叉口的各冲突组所包含的交通流以及各方向的车流的优先等级规定分别如下表3-1、3-2。表3-1主路优先控制交叉口各冲突组所含的交通流冲突组k机动车非自行车行人14、8、12E4、E7P123、7、11E1、E6P332、6、10E3、E8P541、5、9E2、E5P751、4、8、11E2、E4、E8-62、4、7、11E2、E4、E6-72、5、7、10E4、E6、E8-81、5、8、10E2、E6、E8-91、2、3E2、E7P2104、5、6E1、E4P4117、8、9E3、E6P61210、11、12E5、E8P8表3-2主路优先控制交叉口的机动车流相关的冲突情况机动车流i冲突组k相较其优先交通流需为其让行的交通流145899、P7、E55-4、11、E4810、E8-P2、E723-6、10、P5、E3、E86-4、7、11、E2、E4、E67-5、E49-P2、E732P3、E17、11、E69-P2、E2、E7418、12、P1、E7-51、11E262、7E610-P4、E1549、1P7、E2、E572、710、E4、E6、E888E610-P4、E1632、P5、E310、E8102、4P4、E1、E4723、P3、E111624、E47-5、10、E811-P6、E381-4、12、P1、E4、E75-11、E88-1、5、10、E2、E6、E811-P6、E394P7、E51、5、E211-E3、E6、P61032、6、P5、E3-75、7E681、8E212-E5、P81123、7E1、E6、P351、84、E2、E4、E862E212-P8、E51218、P1、E54、E412-E5、E8、P8总结得，在慢行交通流影响下的主路优先控制交叉口内的机动车流之间优先级关系并非按照单一顺时或逆时的优先顺序，而是相邻交通流彼此之间的优先级层次关系并不明显，这也是无法用传统的间隙接受法去考虑并建交叉口通行模型的一个重要原因。（2）全无控制交叉口优先级关系分析由于南宁市的全无控制交叉口在实际通行情况中无法排除非机动车与行人的通行干扰，因此在建立南宁市全无控制交叉口通行能力模型时将建立的是综合条件（包括慢行交通流的优先权分析）下的通行能力。一个全无控制交叉口共有28股交通流（包括慢行交通流），编号1~12表示机动车流；E1~E8表示非机动车流；P1~P8表示行人流。每一股交通流在通过时都会穿越多个冲突区。将不同类型的交通流在进口处所形成的冲突区域分别标注为1-4；将交叉口中心的四个冲突区域分别标注为5-8；将不同类型的交通流在出口处形成的冲突区域标注为9-12。将交叉口中的所有类型的交通流在图像中予以表示，并对其冲突区域进行划分，可得如下图。下图展示的为交叉口交通流和冲突区域的划分。图3-2全无控制交叉口各向交通流及冲突区示意图根据各个国家交通法规的不同，各向慢行交通流在全无控制交叉口处于机动车流之间的通行优先级也不一样，例如美国很多地区一般规定在全无控制交叉口（国外称为四路停车控制交叉口）处，通行的行人具有第一优先权。我国的《中华人民共和国道路交通安全法》对此规定如下：（1）当行人与直行机动车流相冲突时，机动车优先于行人；（2）在交叉口入口处，机动车优先于行人；（3）行人在交叉口出口处的优先权高于所有的转向机动车流；（4）对于通过人行横道的行人，其优先权高于所有的机动车流。根据规定整理得在全无控制交叉口各交通流按上述所示的规定进行通行的条件下，交叉口的各冲突组所包含的交通流以及各方向的车流的优先等级规定分别如下表3-3、3-4。表3-3全无控制交叉口各冲突组所含的交通流冲突组k机动车非自行车行人14、8、12E4、E7P123、7、11E1、E6P332、6、10E3、E8P541、5、9E2、E5P751、4、8、11E2、E4、E8-62、4、7、11E2、E4、E6-72、5、7、10E4、E6、E8-81、5、8、10E2、E6、E8-91、2、3E2、E7P2104、5、6E1、E4P4117、8、9E3、E6P61210、11、12E5、E8P8表3-4全无控制交叉口机动车流相关的冲突情况机动车流i冲突组k相较其优先交通流需为其让行的交通流同级交通流145895、P7、E59-4E411-10、E88-P2、E7-23-10、P5、E3、E866-11、E2、E4、E64、775E4-9-P2、E7-327、P3、E1E6119-P2、E2、E7-418、P1、E712-5-1、E21167E6210-P4、E1-54-1、P7、E2、E597-2、E4、E6、E87、1088E6-10-P4、E1-6310、P5、E3E8210-P4、E1、E4-7211、P3、E13-6-4、E42710E8511-P6、E3-81-4、P1、E4、E712511E8-8-5、E2、E6、E81、1011-P6、E3-941、P7、E5E2511-E3、E6、P6-1032、P5、E36-7-7、E6581E2812-E5、P8-112-7、E1、E6、P335-8、E2、E4、E81、462E2-12-P8、E5-1214、P1、E7E4812-E5、E8、P8-1.1.2南宁市无信号交叉口通行能力计算方法（1）主路优先控制交叉口的通行能力计算方法交通流在交叉口通行穿越几个冲突组，交通流只有在路径所经过的冲突区域时都无其余优先级较高的交通流占据时才能完全通过。具体计算模型为：(3-4)式中——机动车流占据路径上所有冲突组（集合为）的总时间均值；、——冲突组中比机动车流i更优先的交通流流量及其服务时间；——交通流在交叉口行驶路径上冲突组中除外的车流统称；、——各路的交通量及其拥有的服务时间。（2）全无控制交叉口通行能力计算方法(3-5)式中、——冲突组k中比机动车流i优先级更高的交通流量及其服务时间；——交通流i占据行驶路径上各冲突组的总时间均值；、——人行道上冲突组中的慢行交通流的交通量及其拥有的服务时间。（3）无信号交叉口慢行交通流组团计算方法由于慢行交通流在无信号交叉口处均极具优先权[22]（具体优先权情况如1.1.1节所示），因此将主路优先控制交叉口、全无控制交叉口的慢行交通流组团通行能力合并计算。慢行交通流（各向行人交通流及非机动车流）具有聚集性与灵活性，以组团出行较多，因此计算出行时慢行交通流集合通过冲突区，以成团数量来计其占用冲突区的时间，以便分析慢行交通影响下有延误特征机动车的通行能力模型[23]。通过在各测试点交叉口对慢行交通流量及排队情况进行测录并分析慢行交通流在通过交叉口时具体的位置分布，得出慢行交通成团数和各团占用冲突区域的冲突时间。假设有行人交通流排队后组团通行时的相关公式：(3-6)式中——过街行人的排队数量；0.75——某行人为了防止相撞而绕过其他行人所用的有效净宽度；——行人交通流的空间分布。若无排队，则取1。根据对各典型交叉口的实际情况调查，有行人排队的现象出现次数均极少，因此值均取1。(3-7)——穿越交叉口冲突区的行人交通组团的时间；——人行横道有效宽度；——行人过街车速。同理，有非机动车穿过冲突组的时间均值公式：(3-8)式中——被记为的非机动车流的膨胀宽度；——过街非机动车排队数量；——非机动车流的空间分布。若无排队，则取1。根据对各交叉口的实际情况调查，有非机动车排队的现象出现次数均极少，因此均取1。(3-9)式中2.5——2.5秒，反映非机动车用户的反应时间和启动加速时间；——穿越交叉口冲突区的非机动车交通组团的时间；——非机动车的平均车速。1.4南宁市无信号交叉口通行能力计算1.4.1通行能力计算过程在前文用于计算无信号交叉口机动车流通行能力的公式（3-4至3-9）中，由于含有行人流及非机动车流占据冲突区域的时间这一变量。因此在计算之前，为了更好的说明各向慢行交通流的具体占用时间，现将各交叉口对行人流及非机动车流的交通量（观测值）、服务时间计算过程示例展示如下。以停车控制交叉口的行人流P1为例，已知取1，取10.8m，取1.25（m/s），因此可求出（s）。以停车控制交叉口的非机动车流E1为例，已知取1，取2.5m，取1.25（m/s），因此可求出（s）。其余慢行交通流结合表2-1至表2-6数据，将其服务时间计算结果列至下表。表3-5行人流计算数据行人流P1P2P3P4P5P6P7P8停车控制交通量停车控制t值让行控制交通量让行控制t值全无控制交通量全无控制t值20213128926332381992309.429.426.096.098.828.825.845.841551931241081721902542397.287.288.108.106.976.977.427.424664203841553071784904041.611.611.751.751.841.844.014.01表3-6非机动车流计算数据非机动车流E1E2E3E4E5E6E7E8停车控制交通量停车控制t值让行控制交通量让行控制t值全无控制交通量全无控制t值48341496335378913224601.285.811.195.531.225.321.195.062652391972032271892331782.894.322.894.322.894.322.894.32175102182135213138901642.634.102.634.102.634.102.634.10（1）停车控制交叉口以机动车流1为例，其要完成由西进口左转的行驶路径时，依次经过冲突组9、5、8、4。在冲突组9中，无交通流先于机动车流1，而后于机动车流1通行的有行人流P2、非机动车流E7。在冲突组5中，无车流的优先于机动车流1，而后于机动车流1进行通行的有机动车流4、11、非机动车流E7。在冲突组8中，机动车流8优先于机动车流1，而后于机动车流1通行的有机动车流10、非机动车流E8。在冲突组4中，优先于机动车流1条通行的有机动车流9、行人流P7、非机动车流E5，而后于机动车流1进行通行的有机动车流5。根据公式（3-6）进行计算。设。是机动车流1占据在冲突组9、5、8、4中的总时间均值，根据调查，该值取1.429（s），可把求出，约得1050（veh/h）。设。为对于交通流来说，冲突组不被更优先的交通流占用的概率。表示在单位时间内，冲突组被比机动车流更高优先级占用的其交通量与服务时间的总和。对于机动车流1，优先级更高的交通流有机动车流8（冲突组8）；机动车流9、行人流P7、非机动车流E5（冲突组4），因此值在冲突组8中为可计算得，同理，在冲突组4中计算得，得。设。对于机动车流1来说，表示为机动车流8、10、非机动车流E8（冲突组8）；机动车流5、9，行人流P7、非机动车流E5（冲突组4）；机动车流4、机动车流11、非机动车流E4（冲突组5）；行人流P2、非机动车流E7（冲突组9）的合集，表示该合集中每股交通流的交通量，分别乘上服务时间（查表3-5、3-6得），得，因此机动车流1的值为（veh/h）。（2）让行控制交叉口以机动车流5为例，其要完成由南进口直行的行驶路径时，依次经过冲突组10、7、8、4。在冲突组10中，无交通流的优先级高于机动车流5，而优先级低于机动车流5的有行人流P4、非机动车流E1。在冲突组7中，优先于机动车流5通行的有机动车流2、7，而优先级低于机动车流5的有机动车流10、非机动车流E4、E6、E8。在冲突组8中，优先级高于机动车流5的有机动车流8，而优先级低于机动车流5的有非机动车流E6。在冲突组4中，优先级高于机动车流5的有机动车流1、9，而优先级低于机动车流5的有行人流P7、非机动车流E2、E5。根据公式（3-6）进行计算。设，是机动车流5占据在冲突组10、7、8、4中的总时间均值，根据调查，该值取1.789（s），可把求出，约得950（veh/h）。表示在单位时间内，冲突组k被比机动车流i更高优先级占用的其交通量与服务时间的总和。对于机动车流5，优先级更高的交通流有机动车流9、1（冲突组4），机动车流2、7（冲突组7），机动车流8（冲突组8），因此值在冲突组4中为可计算得，同理，在冲突组7中计算得，在冲突组8中计算得，得。设。对于机动车流5来说，表示为机动车流9、1，非机动车流E2、E8、行人流P7（冲突组4）；机动车流2、7、10、非机动车流E4、E6、E8（冲突组7），机动车流8、非机动车流E6（冲突组8）；行人流P4、非机动车流E1（冲突组10）的合集，作为该合集中每股交通流的交通量，分别乘上相应的服务时间，得，因此机动车流1的值为（veh/h）。（3）全无控制交叉口以机动车流7为例，其要完成由东进口左转的行驶路径时，依次经过冲突组11、7、6、2。在冲突组11中，无交通流的优先级高于机动车流7，优先级低于机动车流7的有行人流P6、非机动车流E3，无同级交通流。在冲突组7中，优先级高于机动车流7的有机动车流10，而优先级低于机动车流7的有非机动车流E8，同级交通流为机动车流5。在冲突组6中，无高于机动车流7的交通流，优先级低于机动车流7的有机动车流4、非机动车流E4，同级交通流为机动车流2。在冲突组2中，优先级高于机动车流7的有机动车流11、非机动车流E1、行人流P3，而优先级低于机动车流7的有机动车流3，无同级交通流。设，是机动车流7占据在冲突组11、7、6、2中的总时间均值，根据调查，该值取7.18（s），可把最大通行能力求出，约得500（veh/h）。大括号中靠上的式子表示在单位时间内，冲突组k被比机动车流i更高优先级占用的其交通量与服务时间乘积的总和。对于机动车流7，优先级更高的交通流有机动车流10（冲突组7），机动车流11、非机动车流E1、行人