城市道路十字平面交叉口通过能力调查与分析

1、城市道路十字平面交叉口能力调查与分析1.交叉口名称及平面示意图所选道路交叉口为海淀区大柳树路与学院南路交叉口，该交叉口标志性建筑为中软大厦和中铁科大厦。交叉口平面图如图1所示（截自小组所绘交叉口Autocad简图，源文件见附件“组织学十字路口.dwg”）。图1 所选交叉口示意图2.小组调研2.1第一次调研时间：2011年10月25日下午2：305：30参加人员：小组全体组员调研内容：1）交叉口信号灯周期以及绿灯周期测量 2）交叉口东、西、南、北四个进路方向各车道汽车通过停车线时间测量，包括绿灯亮后第一辆车通过停车线的时间以及后续车辆通过停车线的平均时间。测量方法：1）南、北进路口进路车辆通过停

2、车线时间测量方法 如图1，以南进路口为例，共有6条车道：1、2车道为左转专用道，其中1车道既用于车辆调转也用于车辆左转；3、4、5车道为直行车道；6车道为右转专用道。该方向无直左车道。 根据该方向进路口的车道构成，测量分三个部分同时进行：a. 直行车道：由于车辆通过停车线的时间普遍较短，往往在数秒之内，因此指定1人测量车辆通过时间和数量，1人进行同步记录。测量和记录均以一个信号灯周期为单位。b. 左转车道：方法和人员设置同直行车道。c. 右转车道：由于右转车辆无需观看对面信号灯指令，可持续右转，因而该车道的通行能力计算方法以及测量方法不同于直行和左转车道。根据通行能力定义，指定1人在测量时间段

3、内，以信号灯周期为单位，不间断记录右转车辆的数量、车型；同时随即记录右转车辆通过停车线的时间和车型。2）东、西进路口进路车辆通过停车线时间测量方法如图1所示，以东进口为例，共有3条机动车车道：4车道为直左车道，供车辆直行或左转；3车道为直行车道，供车辆直行；2车道为右转车道，供车辆右转向北行驶。根据该方向进路口车道的构成，结合本组组员数量，测量分两阶段进行：第一阶段：统计直行车道和右转车道。具体安排是：1人负责统计直行车道第一辆车和后续车辆通过停车线的时间以及车辆总数，另1人负责记录；剩下的1人负责统计右转车道车辆通过停车线的时间、通过车辆的数目及车型。第二阶段：统计直左车道。具体安排是：1人

4、统计第一辆车和后续车辆通过停车线的时间以及车辆总数，1人负责记录，另1人负责统计通过停车线的车辆数量以及左转车辆的数量。调研分工：1）南进路口进路车辆通过停车线时间及车辆数量测量：除张航外全体组员 2）北进路口进路车辆通过停车线时间及车辆数量测量：除韩沛文外所有组员3）东进路口进路车辆通过停车线时间及车辆数量测量：朱文肖、崔冲、徐勇 4）西进路口进路车辆通过停车线时间及车辆数量测量：韩沛文、张航、赵颖 5）信号灯周期和绿灯周期测量：张航（在测量南进路口的同时进行测量） 6）进路口纸质草图绘制：韩沛文（在测量北进路口的同时进行绘制）出现的问题：信号灯周期随时间变化以道路交叉口直行进路车道为例，课

5、本上提供的计算公式为：Cs=3600Ttg-t0ti+1式中Cs一条直行车道的设计通行能力，pcu/h； T信号灯周期； tg信号每周期内的绿灯时间，s； t0绿灯亮后第一辆车启动、通过停车线的时间，s，如无本地实例数据，可采用2.3s；ti直行或右行车辆通过停车线的平均时间，s/pcu； 折减系数，可用0.9。该公式默认信号灯周期为定值。小组在调研过程中也默认信号等周期为定值，因而受组员数量所限，才分开时段对各进路口的通过车辆进行统计，信号灯周期一直以3点半调研刚刚开始时测量的信号灯周期为准。但是小组实际调研过程从2点半持续到5点半，5点左右时一名组员感觉信号灯周期变长，再次测量后发现相比3

6、点半测量的周期，此时周期已由2分08秒变为2分48秒，信号灯周期随时间推移在不断发生着变化。因而较早时间测量的南北进路口车辆数量和较晚时间测量的东西进口车辆数量是基于不同的信号灯周期长度的，计算出的能力无法进行叠加，故该次调研所采集的数据作废。2.2第二次调研在总结了第一次调研出现的问题之后，组员们与其他小组进行了交流，决定进行第二次调研。同时限于组员数量，小组决定采用录像的方式同时对四个进路口的车辆通过情况进行记录，而后根据视频资料统计个车道车辆数量及车型等信息。具体如下：时间：2011年11月4日下午2：304：00参加人员：小组全体组员以及8班胡岳松小组，共计10人调研内容：1）交叉口信

7、号灯周期以及绿灯周期测量 2）交叉口东、西、南、北四个进路方向各车道汽车通过停车线时间测量，包括绿灯亮后第一辆车通过停车线的时间以及后续车辆通过停车线的平均时间。调研方法：录像法。即同时在四个进路口进行车辆通过情况的统计。说明：由于第一次调研发现了信号灯周期随时间变化这一特点，而且我们不确定信号灯周期究竟是呈阶梯状跳跃式变化还是连续式变化，所以在第二次调研过程中专门设两位同学对信号灯周期进行实时记录。另外由于视频资料无论对数量统计还是时间测量都会将精确度提高，所以第二次调研决定只进行五个周期的录像（因后续通过车辆样本较多，故采集五个周期主要为了统计第一辆车通过停车线的时间均值）。3.第二次调研

8、数据见附表4.数据处理4.1计算公式所有能力计算公式均以单条车道为单位。4.1.1一条直行车道的设计能力计算公式Cs=3600Ttg-t0ti+1 （1）式中Cs一条直行车道的设计通行能力，pcu/h； T信号灯周期； tg信号每周期内的绿灯时间，s； t0绿灯亮后第一辆车启动、通过停车线的时间，s，如无本地实例数据，可采用2.3s；ti直行或右行车辆通过停车线的平均时间，s/pcu； 折减系数，可用0.9。4.2.2左转车道设计能力计算公式左转车道为车辆全部进行左转的车道（区别于直左车道）。该类车道的车辆由于通过停车线时的行驶情况与直行车道相似，不同之处仅在于行驶方向，所以计算公式同直行车道

9、，只需将相应参数变为左转车道车辆数据即可。4.2.3直左车道设计能力计算公式Csl=Cs1-l2 （2）式中：Csl为一条直左车道的设计通行能力，单位为pcu/h； l为直左车道中左转车所占比例。该公式之所以在直行车道设计通行能力计算公式的基础上加乘系数，是因为由于我国靠右行车的规定，所以直左车道一般位于进路口所有车道最内端，这样车辆在进行左转时需要考虑对向车辆的行驶情况，只有在对向车流较为稀疏的情况下才可能形成连续流，否则会在左转时“等”对向车辆而造成延误，进而阻挡后续车辆的行驶。4.2.4右转车道设计能力计算公式Cr=3600ti （3）式中：Cr一条右转车道的设计通行能力，单位为pcu/

10、h； ti为每辆车通过停车线的时间右转车道行驶的车辆全部进行右转。该类车道车辆的行驶具有很明显的特点：不受信号灯控制。因而右转车辆在整个信号灯周期内都可以通过停车线进行右转，所以用一小时的时间直接除以车辆通过停车线的平均时间即可算出右转车道的设计通行能力。4.2.5交叉口通行能力C=Cs直+Cs左+Csl+Cr （4）式中，Cs直、Cs左、Csl、Cr分别为一条直行车道、一条左转车道、一条直左车道、一条右转车道的设计通过能力，将整个路口所有直行车道、左转车道、直左车道、右转车道的设计通过能力求和即得到整个路口的设计通过能力。小组在实际计算中，采用分别计算各进路口的设计通行能力、而后将四个进路口

11、的设计通行能力求和的方式计算整个交叉口的设计通行能力。4.2交叉口设计通行能力计算各进路口的设计通行能力计算分以下四步：（1） 将车辆通过停车线时间和通过车辆数按车辆折算系数进行换算，换算依据为表1和表2；（2） 计算各类车道的设计通行能力；（3） 计算各类车道的V/C比；（4） 计算该进路口的设计通行能力；（5） 计算该进路口的V/C比。说明：（1）在调查时间段3：003：15之间的5个周期内，信号灯周期波动均在1s之内，故认为信号灯周期在该段时间内为一定值。各信号灯周期如表3、4、5所示，信号灯总周期为130s，其中南北向直行绿灯周期为40S，南北向直行左转绿灯周期为24S，东西向绿灯周期

12、为66s。（2）当在一个方向上的车道有两条或多于两条时，因车辆经常由外侧车道转入内侧车道或由内侧车道驶出通过外侧车道，这种车道转移会影响正常车辆的行驶，主要是外侧车道受干扰较大，且处于不同位置的车道受影响程度不同。因此，多车道的总通行能力N多可写成N多=N1Ki，其中N1为靠近中央隔离带的第一条道路，Ki为相应于各车道的折减系数1。但由于在实际调研过程中小组发现，上述情况在该交叉口靠近路口的各车道体现并不明显，各车辆出现换道情况很少。这可能与该路口的车道分布有关。如图1，南北进路口均各有6条进路车道，其中最内侧两条车道为左转车道，直行车辆不可进入。因而3条直行进路车道与对面4条机动车道中接受出

13、口车辆的3条车道正好吻合，故在道路以及交叉口出现车流交叉情况很少。而且小组没有查阅到提供折减系数Ki的文献，故在计算中认为各方向相同的车道设计通过能力相同。表1 公路交通情况调查机动车车型分类表表2 公路交通情况调查机动车车型折算系数参考值表表3 南北向直行信号灯周期南北向直行信号灯周期及绿灯周期周期绿灯时间/s总时间/s140.12129.73240.24130.22339.73129.92439.79130.13539.89129.96平均值39.954129.992表4南北向左转信号灯周期南北向左转信号灯周期及绿灯周期周期绿灯时间/s总时间/s123.74129.73223.75130.

14、22324.87129.92425.37130.13524.13129.96平均值24.372129.992表5东西向信号灯周期（东西向无左转信号灯，左转车辆通过最内侧直左车道左转）东西向信号灯周期及绿灯周期周期绿灯时间/s总时间/s165.87129.73266.23130.12365.32129.78464.97130.1565.94129.66平均值65.666129.8784.2.1北进口设计通行能力如图1，北进口共6条机动车道，其中直行车道、左转车道、右转车道分别为3条、2条、1条。4.2.1.1直行车道车辆通过时间表（折算后）：周期第一辆车用时（秒）往后取三辆车用时（秒）12312

15、.030.850.520.5721.771.120.67131.861.190.860.741.410.820.710.6751.850.560.410.77按照去掉一最大值和最小值后取平均的方法，分别计算第一辆车和后续车辆通过停车线的平均时间，得：t0=1.83sti=0.90s故由公式（1）可得Cs直=1081.94pcu/h则Cs直总=3Cs=3245.82pcu/h4.2.1.2左转车道车辆通过时间表（折算后）：周期第一辆车用时（秒）往后取三辆车用时（秒）12312.631.981.481.5323.121.322.791.1335.011.290.840.9341.841.131.9

16、60.9852.921.941.060.8按照去掉一最大值和最小值后取平均的方法，分别计算第一辆车和后续车辆通过停车线的平均时间，得：t0=2.89sti=1.57s故由公式（1）可得Cs左=360.04pcu/h则Cs左总=2Cs左=720.08pcu/h4.2.1.3右转车道车辆通过时间表（折算后）：周期每周期三辆车用时（秒）12310.660.972.3821.131.860.8830.941.221.0742.210.892.2351.981.562.81按照去掉一最大值和最小值后取平均的方法，计算车辆通过停车线的平均时间，得：ti=1.49s故由公式（3）得Cr=2174.50pcu

17、/h则Cr总=2174.50pcu/h4.2.1.4北进口设计通行能力C北总=Cs直总+Cs左总+Cr总=6149.40pcu/h4.2.2南进口设计通行能力由于南进口与北进口情形相似，故采用北进口数据，即：Cs直总=3Cs=3245.82pcu/hCs左总=2Cs左=720.08pcu/hCr总=2174.50pcu/hC南总=Cs直总+Cs左总+Cr总=6149.40pcu/h4.2.3东进口设计通行能力如图1，东进口共3条机动车道，其中直行车道、直左车道、右转车道各一条，分别为3、4、2车道。4.2.3.1直行车道车辆通过时间表（折算后）周期第一辆车用时（秒）往后取五辆车用时（秒）123

18、4511.91 1.25 0.87 0.79 0.75 1.09 22.31 1.00 0.78 0.72 0.60 0.59 31.47 1.21 1.03 0.94 0.56 1.15 43.070.68 1.00 0.831.09 1.21 55.19 0.81 0.75 0.81 0.84 0.72 按照去掉一最大值和最小值后取平均的方法，分别计算第一辆车和后续车辆通过停车线的平均时间，得：t0=2.43sti=0.88s故由公式（1）得Cs=1825.33pcu/h。则Cs总=1825.33pcu/h4.2.3.2直左车道车辆通过时间表（折算后）：周期第一辆车用时（秒）往后取五辆车用

19、时（秒）1234512.65 1.94 1.59 1.03 1.62 1.22 21.91 0.96 0.75 2.25 1.47 1.46 32.88 1.72 0.97 1.34 2.88 1.75 42.69 0.81 1.27 1.09 1.66 1.97 52.60 1.09 1.13 0.63 0.59 0.60 按照去掉一最大值和最小值后取平均的方法，分别计算第一辆车和后续车辆通过停车线的平均时间，得：t0=2.55sti=1.43s直左车道车辆方向（折算后）：总共车辆左转车辆第一周期15.514.5第二周期128第三周期139第四周期14.510.5第五周期139故由公式（1）

20、、（2）得Csl=601.86pcu/h。则Csl总=601.86pcu/h4.2.3.3右转车道车辆通过时间表（折算后）：周期每周期五辆车用时（秒）1234512.190.90.751.381.121.40.91.220.810.9331.060.980.940.691.1641.321.030.971.091.0350.810.60.970.652.21按照去掉一最大值和最小值后取平均的方法，计算车辆通过停车线的平均时间，得：ti=1.06s故由公式（3）可得Cr=3056.6pcu/h则Cr总=3056.6pcu/h4.2.3.4东进口设计通行能力C东总=Cs总+Csl总+Cr总=548

21、3.79pcu/h4.2.4西进口设计通行能力由于西进口与东进口情形相似，故采用东进口数据，即：Cs总=1825.33pcu/hCsl总=601.86pcu/hCr总=3056.6pcu/hC西总=Cs总+Csl总+Cr总=5483.79pcu/h4.2.5交叉口设计通行能力C总=C北总+C南总+C东总+C西总=23266.38pcu/h4.3交叉口V/C比4.3.1北进口V/C比4.3.1.1直行车道调查时间段内北进口所有直行车道车流量（折算后）直行车道车流量周期小汽车138.5223343.5445.5538.5合计189故VC=189Cs直北总5T3600=0.324.3.1.2左转车道

22、 调查时间段内北进口所有左转车道车流量（折算后）左转车道车流量周期小汽车1326334756合计25故VC=25Cs左北总5T3600=0.194.3.1.3右转车道调查时间段内北进口所有右转车道车流量（折算后）右转车道车流量周期小汽车1921231341359合计56故VC=56Cr北总5T3600=0.144.3.1.4北进口由以上数据得调查时间段内通过北进口的所有车流量为56+25+189=270pcu，故VC=270C北总5T3600=0.244.3.2南进口V/C比4.3.2.1直行车道调查时间段内南进口所有直行车道车流量（折算后）直行车道车流量周期小汽车127237.5341.54

23、45.5539合计190.5故VC=190.5Cs直总5T3600=0.334.3.2.2左转车道调查时间段内南进口所有左转车道车流量（折算后）直行车道车流量周期小汽车17273848.554合计34.5故VC=34.5Cs左总5T3600=0.274.3.2.3右转车道调查时间段内南进口所有右转车道车流量（折算后）直行车道车流量周期小汽车11129314415512合计61故VC=61Cr总5T3600=0.164.3.2.4南进口由以上数据得调查时间段内通过南进口的所有车流量为61+34.5+190.5=286pcu，故VC=286C南总5T3600=0.264.3.3东进口V/C比4.3

24、.3.1直行车道调查时间段内东进口所有直行车道车流量（折算后）直行车道车流量周期小汽车114218320413.5514合计79.5 故VC=79.5Cs总5T3600=0.244.3.3.2直左车道调查时间段内东进口所有直左车道车流量（折算后）直行车道车流量周期小汽车115.5212313414.5513合计68 故VC=68Csl总5T3600=0.634.3.3.3右转车道调查时间段内东进口所有右转车道车流量（折算后）直行车道车流量周期小汽车11121331441259合计59 故VC=59Cr总5T3600=0.104.3.3.4东进口由以上数据得调查时间段内通过南进口的所有车流量为5

25、9+68+79.5=206.5pcu，故VC=206.5C东总5T3600=0.214.3.4西进口V/C比4.3.4.1直行车道调查时间段内西进口所有直行车道车流量（折算后）直行车道车流量周期小汽车18.5211.537411.5511合计49.5故VC=49.5Cs总5T3600=0.154.3.4.2直左车道调查时间段内西进口所有直左车道车流量（折算后）直左车道车流量周期小汽车112.521437.5412515合计61 故VC=61Csl总5T3600=0.564.3.4.3右转车道调查时间段内西进口所有直左车道车流量（折算后）：右转车道车流量周期小汽车117217.538.5413513合计69 故VC=69Cr总5T3600=0.134.3.4.4西进口由以上数据得调查时间段内通过南进口的所有车流量为69+61+49.5=179.5pcu，故VC