本科交通工程专业 - 交叉口优化设计 - 图文

河北工程大学本科毕业论文 2011年

需要对右转信号相位进行特别设计，具体如下:

(1)当交叉口某一进口方向右转拥有专用进口道，且右转机动车流量300辆/h以上，如果此时垂直进口方向的左转相位中已经提供了保护式左转相位，可相应的设置右转保护式相位。

(2)当非机动车超过500辆/h或人行横道上行人超过800/h时，会对右转车流产生很大的影响，此时，需要对右转车流进行保护式相位设计。

(3)当人行横道上的行人和非机动车综合流量超过170眺时，将会严重干扰右转机动车的运行。如果此时再为右转机动车设计保护式相位，则会进一步加剧行人和非机动车的拥挤。

4)行人及非机动车信号相位的设计

我国信号交叉口行人和非机动车的信号是与机动车信号相位是一致的，常常造成行人、非机动车与机动车产生冲突，或者两相邻相位间潜在冲突经常发生，降低交叉口的运行效率。我们经常可以见到这样的现象:当一个相位即将结束前，行人进入人行横道线，随后信号相位切换，下一信号相位下的机动车迅速到达人行横道，行人陷在人行横道内进退两难，而此时经过的机动车不得不放慢速度，以确保行车安全。因此，在对行人和非机动车信号相位的设计时，不仅要对相互影响的机动车流、非机动车车流和行人进行分离，以提高车辆运行速度、增加交叉口通行能力、减少车辆延误;而且还要考虑它们之间的差异，保证非机动车和行人的安全。行人、非机动车按照流向仍然可以分为:左转、直行和右转。由于行人完成这些运动都在人行道内和人行横道线内，因此，只需考虑行人与主控信号的协调，所以在设计机动车相位方案时可以暂不考虑，待机动车与非机动车相位方案确定后，再专门进行行人过街信号的协调设计。信号交叉口右转的非机动车车流对交叉口内机动车的影响几乎为零，在信号相位设计中可以不予考虑。对于直行的非机动车则可以与直行车流共享通行权，在信号相位中要结合机动车流相位考虑，同时要需要考虑直行非机动车对右转机动车产生的冲突，以便协调右转机动车的相位安排。交叉口内，由左转非机动车引起的可能产生的冲突点最多。左转非机动车对交叉口的行车安全、交通秩序和通行能力的影响很大。在机动车多相位信号控制下，我们可以在机动车相位确定以后采用二次过街的非机动车相位方案，但有些二次过街方案可能需要设置专用的非机动车信号以便协调。

4.1.2交叉口信号相位设计的基本原则

混合交通流信号相位设计原则以分离交叉冲突车流、减少相互干扰、增强交叉口交通安全、提高路口的空间和时间利用率为主要目标。基于我国大多数大中城市自行车出行率高、非机动车流量大、交叉口机动车流与非机动车流有较完善交通隔离等现状，在进行机动车流和非机动车流混合交通的信号相位设计时应重点考虑如下七项基本原则:

l)信号相位的设计需要同时考虑机动车与非机动车车流，又要兼顾到这两种车流在交叉口运行特性的差异，并且需要协调好非机动车与机动车之间的关系，以确保交叉口的交通安全与秩序。对于非机动车与机动车协调，在相位设计时，可以从以下几方面加以考虑： (l)同一方向上的机动车流和非机动车流应尽量安排在同一信号相位;

(2)当某一方向非机动车流量较小时，可以利用相位信号早断来放行非机动车流，但必须有足够的空间和时间保证该流向的非机动车安全通过交叉口; (3)要尽量避免非机动车流对机动车流的影响。

2)在保证最大通行能力或最小延误的前提下，尽可能的减少不同流向交通流之间的冲突，以保证交叉口的安全与秩序。

3)对于一个交通流可以使用两个信号相位来处理，但这两个信号相位必须连续。

4)在对某一个方向进口的交通流按照流向使用信号相位时，各个方向必须保证有专用的进口道。

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5)要重视右转机动车车流以及在出口处对其他机动车车流的影响，可以采用对右转车辆的控制将右转车流和直行非机动车车流在时间上进行分离。

6)为了使驾驶员、骑车人和行人容易理解，最好采用相位数相对简单的信号相位组合。

7)设置行人专用信号，将机动车交通与行人交通完全分离，确保交通安全。行人的信号相位要与机动车、非机动车信号相位相协调。

4.2定时信号配时的基本方法

4.2.1进口道饱和流量

进口道饱和流量是指在一次连续的绿灯时间内，交叉口进口道上车队能够连续通过停车线的折算为标准小汽车的最多车辆数。

近年来的研究表明，交叉口进口道经划分车道渠划交通以后，进口道饱和流量随进口道车道数的增加而增加，而车道饱和流量随道路、交通条件不同而有差异。所以必须分别计算各条车道的饱和流量，然后再把各条车道的饱和流量累计成进口道的饱和流量。

对饱和流量有显著影响的因素主要有：车道位置（靠边车道；非靠边车道）车辆组成；混合行驶车道中转弯车辆所占比例f；转弯车辆转弯行驶路径的半径r（m）；进口道坡度G%；车道宽度W（m）。 4.2.1.1不考虑对向车流影响时的饱和流量

1、车道位置的影响

进口道一条车道直行车的正常饱和流量随车道所处位置的不同而异。实测统计结果表明，右侧最靠边车道的平均饱和流量为1940pcu/h；其他车道平均饱和流量为2080 pcu/h。

2、车辆组成影响

各种车型的车辆折算成小汽车车辆数的折算系数不同，因此不同的车辆组成，饱和流量也不同。据实测统计结果，各种车型的小汽车当量换算系数见下表。

表7－1 当量小汽车换算系数

车种 自行车 二轮摩托车 三轮摩托车 小客车 旅行车 大客车 铰接客车

3、转弯交通的影响

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换算系数 0.2 0.4 0.6 1.0 1.2 2.0 4.0 河北工程大学本科毕业论文 2011年

连续车流临界车头时距，按曲线半径行驶时，一般大于直线行驶。因此，转弯行驶时的饱和流量相应也较小。车流中混有转弯车辆时，转弯车辆对直行车有影响。混有转弯车辆时的饱和流量，受转弯车辆转弯半径r和转弯车辆所占比例f的影响。

转弯车流饱和流量根据实测结果按下式计算：

S(f,r)?2080?140?n1.5f1?r（7－1）

式中：S(f,r)—随转弯半径及转弯车辆比例而异的饱和流量（pcu/h）；

?n—表示车道所处的位置；

?n＝1用于靠边车道；?n＝0用于非靠边车道。

4、进口道坡度的影响

饱和流量受坡度影响的实测数据显示，上坡坡度增加，饱和流量降低，其关系大致是：上坡坡度增加1%，饱和流量减少2%；下坡坡度对饱和流量没有明显的影响。经验公式为：

S(r,f,?n,G)?2080?140?n?42?GG1.5f1?r（7－2）

式中：S(r,f,?n,G)—受r、f、?n、G影响的饱和流量（pcu/h）；

?G＝1时，表示上坡；?G＝0时，表示下坡。

5、车道宽度的影响

车道宽度对饱和流量同样有着很大的影响，根据实测数据，得到如下公式：

S,,?S(1?1.5,,f)?140?n?42?GGr（7－3） 式中：S—校正为直行车流的正常饱和流量（pcu/h）。

再把S同车道宽度（w1－w1）回归，求其相关关系w1是所有观测车道宽度的平均值为3.25。用线性回归模型，得到车道宽度系数是每米100pcu/h。

6、结论

归纳以上分析结果，在不考虑对向车流影响时，一条车道受各种因素影响的饱和流量计算公式如下：

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S(r,f,?n,G,w1)?2080?140?n?42?GG?100(w1?3.25)1.5f1?r （7－4）进口道有n条车道时，进口道饱和流量为：

S??Sii?1n(7?5)

式中：Si—上式中计算得到的各车道饱和流量（pcu/h）。

4.2.1.2考虑对向车流影响时的饱和流量

在基本的两相位控制方案中，同一通车绿灯时间内，还有本向直行车辆与对向直行车辆与对向

左转车辆的冲突，从而使饱和流量也受到影响。主要有以下几点显著的影响因素：

（1）本向车道车流的饱和度； （2）左转弯车辆比例；

（3）交叉口中可停放左转车的车车位数； （4）每小时信号周期数3600/C。

把饱和流量分成两部分：有效率等期间驶离车辆的饱和流量Sg；紧随着有效绿灯末期驶离车辆的饱和流量Sc。

考虑对向车流影响后的饱和流量为：

Sp＝Sg+Sc （7－6）

式中：Sp—考虑对向车流影响后的饱和流量（pcu/h）。

Sg?1850?42?GG?100(w1－w1)1?(T?1)f3600?C （7－7）Sc?(1??(?j?1)Pj)(1?Ns)(fx0)0.2（7－8）

式中：T—转弯车换算为直行车辆数的换算系数。

?j—在车流中j类车辆经折算的小客车数；Pj—相应的j类车辆的比例；

Ns—交叉口中可停放左转车的车位数；x0—饱和度。

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