【某路段及交叉口的优化设计与仿真研究8300字（论文）】

某路段及交叉口的优化设计与仿真研究目录TOC\o"1-3"\h\u9697摘要 I6131引言 1296011.1设计背景 1303571.2设计意义 1185442道路现状 394373设计内容和原则 8253733.1设计内容 8131583.1.1交叉口交通设计 8923.1.2路段交通设计 88283.2设计原则 850613.2.1交叉口设计原则 8213473.2.2交通安全设施设计原则 9191474设计概要 10255944.1交叉口渠化设计 10296064.2信号配时优化 10262801.相位设计 10195882.饱和流量计算 10121543.相位总损失时间计算 1154864.流量比计算 1145395.最佳周期计算 11169626.有效绿灯时间计算 117.仿真结果对比分析 11288185设计与技术要求 15218605.1道路设计要求 1523976其他注意事项 16289507施工安全 17828201结束语 18923718参考文献 19摘要建新路A段是福州市的一条城市干道，与凤岗路、浦上大道、高宅路相交，对于该路段的改善，对福州市的经济发展与人们的日常出行有着重要的意义。此次设计主要根据调查的数据以及相关理论知识，对人口，车流量交通生成总量进行分析，从而对平面进行完善。依据《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）、《公路路线设计规范》（JTJ011-95）、《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2003）等交通部颁发的有关技术指标，使用鸿业，科盟等设计软件对该路段及交叉口进行完善设计，对其路段和交叉口的交通标志标线、交通渠化和交通设施等安全设施进行整体布设，同时完成路线路面平面设计及各要素的计算。再用VISSIM仿真进行模拟，对不合适的信号配时进行优化，减少车辆的延误，和车辆的平均排队长度，在最大程度上提高路段的通行能力，提高交通参与者对此路段的行驶体验与提升行驶安全系数。关键词：标志标线；交通设施；交通渠化；VISSIM仿真；通行能力1引言中国公路运输业是伴随着经济的发展和人们日益增长的出行需求而迅速发展的。中国的汽车数量、驾驶人数和道路里程都在持续增加。截至2021年9月，全国机动车保有量达3.90亿辆,其中汽车2.97亿辆。2021年前三季度,全国新注册登记机动车就达到了2753万辆。从2014年开始,我国汽车新注册登记数量每年就以超过2000万辆的速度增长,城市机动化水平进一步提升，道路安全也日趋复杂。因此对于日新月异的发展，城市道路也得及时紧跟脚步，结合高效的交通安全设施进行设计。其中安全设施中的交通标志与标线，道路的线型对于提高道路安全有着举足轻重的作用，也对绿色交通有着重要的作用。在本次设计中运用正确的交通设施设计规范，对路段和交叉口进行完善，让交通参与者能够快速的获取道路的信息，减少标志标线所带来的安全事故问题，再对交叉口进行信号配时的优化，减少高峰期车辆在路段中发生拥挤的概率，同时让原本有限的城市道路获得更高效的利用，也让驾驶员的行驶更加、快捷、方便、安全。设计背景城市道路规划是一个复杂而又复杂的项目，因此，城市道路规划的科学性和合理性必须综合考虑到各种客观因素，如功能需求、生态环境、人口密度等。始终秉持“实事求是、以人为本、与时俱进、开拓创新”的原则理念，致力于维持好路网配置、城市交通功能与道路自然文化建设之间的动态平衡。近年来，随着城市化和工业化的迅速发展，中国的人口规模和汽车拥有量的增加，对城市道路的需求也随之增加，许多交通设施与标线还有交叉口的信号配时已经不满足现状所需，这也促使城市道路在交通设施的设计、交通标志等方面进行持续的改革和创新，以更好地适应人民的需要。我国的城市交通道路发展起步相对于发达国家较晚，且发展难度大，刚开始只有借鉴发达国家，如美国、英国、日本等国家的交通规划模式，在结合我国的城市交通基本情况，慢慢摸索适合我国城市交通的设计规范，形成《城市道路工程设计规范》、《公路工程技术标准》、《道路交通标志和标线》等规范，其中体现着我国的道路设计特色，为道路优化设计和标志标线优化设计提供理论基础。设计意义不管是在古代、近代还是现代，交通运输对于整个国家都起着非常重要的作用，例如在日常生活、生产中。一个国家的交通运输的发展程度，可以直接代表着国家现代化经济水平的建设高度，国家在发展，城市发展也是十分迅速，或许前几年刚修建的道路就已经不能满足日常的交通需求了，因此对于城市道路的改善需要时时跟进。对于城市道路的交通规划与优化，协调其于城市之间的发展，不仅能在一定的程度上，提高城市土地资源的利用率，在这个寸土寸金的社会中有着重要的意义，提高道路的使用效率也可以响应我国的绿色发展原则，运用绿色生态理念，不仅可以保障城市的生态环境，还可以保障城市内部市民的生活质量。交叉口的决定了通行能力的上限，其往往制约整条道路乃至路网的服务水平，通过优化交叉口，以达到通行效率的最大化。2道路现状所设计路段由一条城市道路连接着另三条城市道路，以建新路为轴，与凤岗路、浦上大道、高宅路相交，全长大约1.5km左右，有三个交叉口，所设计行车速度40km/h到70km/h，建新路等级为城市次干道，道路为南北走向，凤岗路、浦上大道、高宅路均为东西走向。其中建新路与凤岗路所组成的交叉口，南北方向的交叉口进口道均为五车道，三条直行车道，一条左转车道，一条右转车道，其东西走向的交叉口进口道均为三车道，一条直行车道，一条左转车道，一条右转车道，所有的进口道道路宽度3.5m，交叉口内有四个渠化岛。建新路与浦上大道所组成的交叉口中，东西走向的交叉口进口道均为五车道，三条直行车道，一条左转车道，一条右转车道，北进口道为三条直行车道，一条左转与掉头车道，一条右转车道，南进口道为两条直行车道，一条右转车道，一条左转车道，一条左转与掉头车道，其中北进口道每车道的道路宽度为3.5m，东西南进口道每车道都为3m，该交叉口只有两个渠化岛。建新路与高宅路所组成的交叉口中，南北走向的交叉口进口道均为四车道，均为两条直行，一条左转专用，一条右转专用车道，东西走向的交叉口进口道均为三条车道，左直右各一个专用车道，交叉口内有四个渠化岛。所测路段均为沥青混凝土路面，机动车道旁都有非机动车道，其中在建新路内有一条公交车专用车道，中间与两旁的绿化带也起到分隔的作用，全路段禁止长时间停车，分时间段允许大货车通行，路段上的交通量大多由小轿车组成，大型车辆与中型车辆较少，还有就是非机动车较多。均为城市道路四幅路，恰当的路幅可以容纳繁重的交通，沥青混凝土路面扬尘与噪音都较小，绿化带也起到了吸尘防尘的作用，路面坚固耐磨，左右两边均有单悬臂结构的照明设施，利于夜晚的居民活动与交通。但在路段中也有着许多问题，道路在规划的时候相对缺乏前瞻性，科学性，与周边的建筑物和区域功能没有结合起来，该路段的有许多小区，还有学校，因此上下班或者上下学的时候，缺乏公共的停车场，这样就会增加交通延误，外加现在的汽车拥有量越来越高，就容易导致高峰期，或者特殊时期的堵车，甚至发生交通事故。道路建设也缺乏相对的特色，不能体现一个区域的特点。基础设施的缺乏也容易导致车辆随意停车、随意掉头，不规范超车、非机动车走机动车到、车辆超载、行人不愿意走远路走人行横道，护栏也没有发挥阻隔非机动车与行人的作用，导致恶性循环，交通参与者对于交通法规漠视。对于这些情况，可以做出如下优化，明确路段上专用车道，减少大中型客货车与小轿车发生交通冲突，优先通行公交车，对现有的资源进行利用，积极开发停车场，增强道路的交通容量，对于路段上的交通标志标线，依照最新标准的规范进行增设或者改进，增加对于行人与非机动车道交通提示。交叉口的现状分析：建新路与凤岗路、浦上大道、高宅路的交叉口，是所在区域的交通集中点，附近有金辉天鹅湾、泰禾红峪等小区，还有金山八期中学，这样在早晚高峰的时候车流量就会较大。我们选择在早高峰8:00到9:00的时候使用无人机观察每一个交叉口的车流量并且拍下视频，在现场对交叉口的信号配时进行观察记录，后期对交叉口的车辆进行统计。并且将所有调查得出的交通量按《城市道路工程设计规范》的折算系数表进行车流量换算，换算成当量小汽车。最终获得如下数据。1、建新中路与凤岗路交叉口的信号配时现状；该交叉口的由三个信号相位组成，分别由南北直行、南北左转、东西直行和左转，一个信号周期为138s，其中有24s的全红时间,具体配时如下；表2-1建新中路与凤岗路信号配时数据方向南北直行南北左转东西直行与左转绿灯时间（s）602124黄灯时间（s）333红灯时间（s）75114111表2-2建新中路与凤岗路交叉口机动车汇总表方向车道数（条）交通流量（v/h）流量合计（v/h）南进口左转11951254直行3882右转1177西进口左转1231540直行1132右转1177北进口左转172804直行3663右转169东进口左转1250586直行1192右转11442、建新中路与浦上大道交叉口的信号配时现状；该交叉口的由8个信号相位组成，一个信号周期为160s，具体配时如下；表2-3建新中路与浦上大道交叉口信号配时数据方向绿灯时间（s）黄灯时间（s）红灯时间（s）北直行313126北左转193138南直行293128南左转173140西直行72385西左转173140东直行64393东左转303127表2-4建新中路与浦上大道交叉口机动车汇总表方向车道数（条）交通流量（v/h）流量合计（v/h）南进口左转1199855直行3620右转1116西进口左转13641635直行31100右转1171北进口左转1199581直行3266右转1116东进口左转11191068直行3904右转1423、建新中路与高宅路交叉口的信号配时现状；该交叉口的由4个信号相位组成，一个信号周期为150s，具体配时如下；表2-5建新南路与高宅路交叉口信号配时数据方向北直行与左转西直行与左转东直行与左转南直行与左转绿灯时间（s）39292939黄灯时间（s）3333红灯时间（s）108118118108表2-6建新南路与高宅路交叉口机动车汇总表方向车道数（条）交通流量（v/h）流量合计（v/h）南进口左转148999直行2708右转1243西进口左转1231475直行1159右转185北进口左转1194619直行2360右转165东进口左转137217直行1133右转1473设计内容和原则3.1设计内容3.1.1交叉口交通设计信号周期过长，相位相序不合理优化；人行横道设计，渠化岛的设计；机动车与非机动车混行；车道功能划分。3.1.2路段交通设计慢行交通系统优化设计；停车线的设计；对向车道双黄线的设计；路口导向箭头的设计；进口道及加宽的设计；公交车站的设计；人行横道预告标识；道路指路预告标识；同向车道分界线设计。3.2设计原则3.2.1交叉口设计原则1、在城市的交叉口中，应确保视线范围内不可以出现任何影响交通参与者视线的障碍物，同时还应当设置停车视距及（或标志）的识别距离。通过设置限速标志来对进入交叉口的车辆进行速度控制。2、要对交叉口的车流量进行调查，详细分析该交叉口承载的主要功能，主要的交通载体，进行设计。依照规范对交叉口内的行车速度进行规范。3、在交叉口设计过程中，根据不同方向行驶进入交叉口的车辆与行人，依照车辆或行人所需，设置专门的车道，渠化岛，交通标志与标线。在每个交叉口都设置红绿灯，设计合理的信号相位，配备相应的信号配时。4、整体设计原则；快速便捷，资源节约，安全舒适，经久耐用。道路功能得到充分的发挥，满足高峰期的交通需求，符合城市的特色与地方部门要求。5、交叉口渠化设计；分离冲突原则，将道路的路权合理的分配，减少道路之间的冲突，以降低冲突点，从而提高行车效率。交通疏导原则；赋予每一条道路专用的职能，使得交通有序不混乱。3.2.2交通安全设施设计原则总设计原则1、要遵循现在国家，国际和交通运输部及其相关行业或者部门制定的行业标准和执行标准，没有经过严格实验的方案与计划不得实施，引进的机械设备应是商用化产品。2、设计前，要先全方位了解该城市道路附近的实地情况，根据实际情况出发，量体裁衣，同时对标国内甚至是世界的高标准，保障技术的先进性和经济的节约性，同时符合开放性标准，所设计的系统要安全、可靠，对于后期的维修和优化，应给予方便性。3、既要兼顾道路与交通的协调，又要兼顾各个子系统的协调，以实现系统结构的最佳化，使系统的整体协调作用最大化，为用户提供有效、更高效的服务。4、规范性原则；应采取符合国际和国内标准的颜色，材料等，对不同标志标线运用不同的颜色。适量性原则；根据具体的需要严格按标准设置，不以量多为标准，让驾驶员能够简单快速的识别出所需的道路即可。可视性原则；城市道路的标志都要具有反光的功能，设置的时候需要满足被前车遮挡视野的特殊情况下依旧可以及时看见。系统性原则；所设置的标志标线等其他道路安全设施，都应该看做在一个系统内，相互配合，相互补充，以更好地为服务道路使用者为宗旨。交通标志的设计原理；依据路网的特点，设计出标志的排列次序，选择信息，并在不同的标志之间进行信息的连接，以避免发生碰撞，使单一的标志合理地布置，各种标志之间的协调，从而使城市道路交通标志最大限度的发挥提高通行效率和保障行车安全的作用。交通标线的设计原理；标线的材质要达到一定的耐磨性、抗滑性、耐腐蚀、耐高温等性能，并且具有经济性、实用性、施工简便、材质也要达到城市环境标准。防护栏的设计原则；明确城市道路的行驶速度及安全系数，明确道路上的车流量与道路宽度，再与路段上发生的相关交通事故相结合，选取合适的防护栏，发挥防护栏的作用。视线诱导设施的设计原则；在行驶方向发生改变的情况下，直线诱导标志必须与车辆的行驶方向90度一致，在驾驶员的视野范围内，直线诱导标志必须保持三个。4设计概要4.1交叉口渠化设计对交叉口内不清晰的、不完整的标线进行优化，交通参与者看不见的、不明朗的、被遮挡的标志重新设置。增设必要的交通标志，导流线等安全设施确保机动车与非机动车保持分离状态，互不干扰。对于高峰期，每15分钟的平均交通量观测中，要是每个信号周期内，有两辆以上的左转车，需要设置左转专用通道。每个进口道的右转专用车道都单独设置，在依照情况设置其他专用车道。对于进口道与出口道的道路宽度进行展宽处理，根据交通量来进行实行展宽，可以压缩中间绿化带的部分宽度，来增加每条车道的宽度。为实现公共汽车优先通行，设置公共汽车专用通道。行人过街优化；设置行人过街信号灯，确保每一条斑马线都有信号控制，对于不够宽度的斑马线进行加宽处理，实行双向过街，减少行人过街的冲突点，行人二次过街设置；在人行横道过长的情况下，在中间设置行人二次过街的安全岛，安全岛宽度不得小于2m。加强道路交通的管治；增设高清电子摄像头，实行电子抓拍，增加监管人员对交叉口的管控，对于不遵守交通规则的行为进行批评教育，甚至处罚，营造良好的交通法规意识。4.2信号配时优化在本次的设计优化中，采用的是Webster配时计算方法对建新中路与凤岗路、建新中路与浦上大道、建新中路与高宅路这三个交叉口进行信号配时优化，其主要方法与步骤如下；相位设计首先根据车流量与信号周期的计算来确定是否要设立左转专用车道，即一个小时内有N个信号周期，在用左转车流量X去除以N，若X/N大于3辆/周期，则需要设立左转专用车道。饱和流量计算饱和流量是指在一定单位时间内，交叉口的停车线处所能通过的最大交通量，计算公式如下；S=3600公式（1）的ht为车头时距（s）（车头时距由现场观测所得）相位总损失时间计算L=AR+nl式子中的AR为全红时间，在本次设计中全红时间取0s。启动损失时间取3s。流量比计算yi=qSY=y1+y式中q为实际交叉口的交通量，y为各相位实际交通量与饱和流量的比值最佳周期计算C=1.5L+51−Y（4-有效绿灯时间计算Ge=C−L（4-6）最后用有效绿灯时间与yi/Y相乘，获得每个相位的有效绿灯时间。仿真结果对比分析将设计好的信号配时输入vissim仿真软件，选取排队长度，平均排队长度，延误这三个作为评价指标，取600秒进行仿真。得出如下结果。建新中路与凤岗路的仿真结果表4-1优化前后交叉口评价指标结果方向优化前优化后平均排队长度（m）最大排队长度（m）延误（s）平均排队长度（m）最大排队长度（m）延误（s）北直8217113467127113.2北左88144316.582137158.1南直5222772.77621495.1南左44214160.674177135.4西直6510361.97411266.1西左571031267498165.9东直3710053.13911754.2东左4410075.9358086.3根据表4-1可得，建新中路与凤岗路北进口的直行与左转的各项指标下降明显，优化效果明显，虽然有的进口道指标有些略微上升，但大多项的指标都下降了，总体来说优化产生了一定的效果。图4-1优化后信号配时建新中路与浦上大道路的仿真结果表4-2优化前后交叉口评价指标结果方向优化前优化后平均排队长度（m）最大排队长度（m）延误（s）平均排队长度（m）最大排队长度（m）延误（s）北直7617014767127147北左6115539.86015445.7南直20440923976214239南左157300278140214222.2西直147238110.574112109.5西左133212252.7124125183.9东直348665.839117119.5东左359855.7399847根据表4-2可得，建新中路与浦上大道南进口的直行与西进口左转的延误下降明显，优化效果明显，虽然有的进口道指标有些略微上升，但大多项的指标都下降了，总体来说优化产生了一定的效果。图4-2优化后信号配时

建新南路与高宅路的仿真结果表4-3优化前后交叉口评价指标结果方向优化前优化后平均排队长度（m）最大排队长度（m）延误（s）平均排队长度（m）最大排队长度（m）延误（s）北直108241167.667127185.1北左92202185.595126139.4南直105200126.476214126.4南左7521122.47022157.3西直8116176.37411274.1西左99140117.57411099.4东直15379239117138.6东左885438695549.1根据表4-3可得，建新南路与高宅路北进口的左转与西进口左转的延误下降明显，优化起了效果，虽然有的进口道指标有些略微上升，但大多项的平均排队长度和最大排队长度都下降了，总体来说优化产生了一定的效果。图4-3优化后信号配时5设计与技术要求5.1道路设计要求道路设计优先次序；相比于高速公路和其他等级道路，城市道路的作用的特点就更加明显，是为了承载更多的城市人口的日常出行、娱乐、休闲，且交通密度大，人均公共的空间就更加少，所要注意的方面就更加的多，承载的功能也要更加的大，不能以其他道路的优先次序要求来设计城市道路，应以行人-公共交通-非机动车-机动车的优先次序来规划设计，以人为本，完善道路。公共交通空间设置；做好公交车线路的规划与部署，更多的将路权分配给公共交通，设置公交车专用车道，并且规定在特殊时间段这条路只允许通行公交车，这样就会减少延误，同时让相关部门出台与制定更多的政策来支撑公共交通。减少噪声污染与光污染；对于在居民区附件的路段，噪声污染与光污染对居民的影响相当严重。对于噪声污染，增加一些减速设施，让车辆的速度稍微慢下来，增强道路两边的绿化来吸收噪声与阻挡光线。交叉口渠化岛设计要求；既要有安全岛的作用，能够让行人在渠化岛上等待红绿灯，也要能够承担导流岛的功能，把直行的车流与右转的车流分开。标志标线技术要求；（1）本次优化道路交通标志和标线的规格尺寸都满足《道路交通标志和标线》(GB51038-2015)的规定要求。（2）本设计的标志和标线颜色应都满足GB/T8416-2003《视觉信号表面色》的规范要求。

6其他注意事项不得在优化改造的过程