交通管理與控制課程設(shè)計(jì)

1、河南城建學(xué)院交通管理與控制課程設(shè)計(jì)說明書XJ課程名稱:交通管理與控制題目：平頂山建設(shè)路-凌云路交叉口定時(shí)信號配時(shí)設(shè)辻專業(yè):交通工程學(xué)生姓名:李鵬舉學(xué)號:071413220指導(dǎo)教師:劉麗華、張蕾設(shè)計(jì)教 室:10#B609、302開始時(shí)間：2016年01月04日完成時(shí)間：2016年01月08日課程設(shè)計(jì)成績:學(xué)習(xí)態(tài)度及平時(shí) 成績(30)技術(shù)水平與實(shí)際能 力(20)創(chuàng)新(5)說明書撰寫質(zhì)量(45)總分(100)等級年 月曰指導(dǎo)教師簽名:1交通調(diào)查11.1調(diào)查主要內(nèi)容11.2本人負(fù)責(zé)調(diào)查部分?jǐn)?shù)據(jù)處理及分析12 設(shè)計(jì)交通量確定22.1最高10分鐘流率統(tǒng)計(jì) 32. 2設(shè)計(jì)小時(shí)交通量計(jì)算33車道渠化及信號相位

2、方案設(shè)計(jì)43. 1渠化方案設(shè)計(jì)43. 2相位方案設(shè)計(jì)44飽和流率估算54.1復(fù)雜情況下飽和流率計(jì)算54.2飽和流率匯總及對比105各項(xiàng)配時(shí)參數(shù)計(jì)算125.1交叉口信號配時(shí)設(shè)計(jì)流程 125.2確定關(guān)鍵車流和流率比135.3計(jì)算各個(gè)相位黃燈時(shí)間、全紅時(shí)間、綠燈間隔時(shí)間 135.4計(jì)算總損失時(shí)間145.5計(jì)算最佳周期時(shí)間145.6計(jì)算各項(xiàng)配時(shí)參數(shù)146約束條件檢驗(yàn)156. 1周期時(shí)長檢驗(yàn)156.2行人過街時(shí)間檢驗(yàn)157延誤與服務(wù)水平確定167.1交叉口各車道組通行能力 167.2交叉口各車道組飽和度 177.3交叉口各車道組均衡延誤 187.4交叉口各車道組隨機(jī)附加延誤 187.5交叉口各進(jìn)口車道的

3、的延誤 197.6各進(jìn)口道平均信控延誤197.7整個(gè)交叉口的平均信控延誤 20參考文獻(xiàn)211交通調(diào)查1.1調(diào)查主要內(nèi)容（1）現(xiàn)狀交叉口幾何尺寸、信號配時(shí)、行人及自行車通行規(guī)則；（2）機(jī)動車轉(zhuǎn)向交通量；（3）非機(jī)動車轉(zhuǎn)向交通量；（4）行人過街交通量；（5）分析期初始積余車輛、綠燈期間到達(dá)車輛占整個(gè)周期到達(dá)量之比幾1.2本人負(fù)責(zé)調(diào)查部分?jǐn)?shù)據(jù)處理及分析在本次調(diào)查中，我負(fù)責(zé)的任務(wù)主要是現(xiàn)狀交叉口幾何尺寸的調(diào)查，并且由我繪制現(xiàn) 狀交叉口以及渠化后的交叉口設(shè)計(jì)圖（圖1T、圖1-2）o圖1-1原渠化設(shè)計(jì)示意圖圖1-2新渠化設(shè)計(jì)示意圖另外，由于1組的人手不夠，我又幫他們調(diào)查了非機(jī)動車道的交通流量（表1-1）。

4、 簡單分析見圖1-3。表1-1平頂山市交叉口非機(jī)動車進(jìn)口交通流量流向調(diào)查表交叉口名稱：凌云路與_建設(shè)_路交叉口調(diào)查位置：西進(jìn)口觀測人員：李鵬舉觀測日期：2016.1.4下午4： 40-6： 10時(shí)段左轉(zhuǎn)直行右轉(zhuǎn)4： 40-4： 50632544:50-5:00435555： 00-5： 10382555： 10-5： 20584625： 20-5： 305107895: 30-5: 401173525： 40-5： 50482635： 50-6： 00777656： 006： 1067469小計(jì)51646564非機(jī)動車流量左轉(zhuǎn)直行右轉(zhuǎn)圖1-3非機(jī)動車流量由圖表可以看出4:40到6:10有明顯的

5、高峰，其中左轉(zhuǎn)流量少，以直行為主，右轉(zhuǎn) 也很多。2設(shè)計(jì)交通量確定設(shè)計(jì)小時(shí)交通量的確定對于單點(diǎn)交叉口定時(shí)信號控制設(shè)計(jì)十分重要，本次設(shè)計(jì)采用 的數(shù)據(jù)是我們小組的人員在周一下午，在16:3018:10期間，于建設(shè)路和凌云路交叉口 實(shí)際測量所得。2.1最高10分鐘流率統(tǒng)計(jì)根據(jù)調(diào)查對建設(shè)路與凌云路交叉口晚高峰交通量的調(diào)查數(shù)據(jù)，整理匯總后取各進(jìn)口 道各轉(zhuǎn)向的最高10分鐘流率，如表2T所示：表2-1各進(jìn)口道、各轉(zhuǎn)向最高10分鐘流率進(jìn)口方向轉(zhuǎn)向最高10min流率(pcu)左52西進(jìn)口直227右80左49東進(jìn)口直198右40左111南進(jìn)口直95右32左37北進(jìn)口直94右462.2設(shè)計(jì)小時(shí)交通量計(jì)算設(shè)計(jì)交通量等于

6、最高10min流率的6倍，由此可得出各進(jìn)口道、各轉(zhuǎn)向的設(shè)計(jì)小時(shí) 交通量，如表2-2所示：表2-2各進(jìn)口道、各轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)小時(shí)交通量進(jìn)口方向轉(zhuǎn)向流量(pcu/h)左312西進(jìn)口直1362右480左294東進(jìn)口直1188右240左666南進(jìn)口直570右192左222北進(jìn)口直562右2763車道渠化及信號相位方案設(shè)計(jì)3.1渠化方案設(shè)計(jì)從交叉口的幾何構(gòu)型設(shè)計(jì)渠化方案如下：建設(shè)路西進(jìn)口為7條車道，分別為2條專 用左轉(zhuǎn)車道、4條直行車道、1條專用右轉(zhuǎn)車道；南進(jìn)口為5條車道，分別為2條左轉(zhuǎn) 專用車道、2條直行車道、1條直右合用車道、一條非機(jī)動車道;東進(jìn)口為5條車道，分 別為1條專用左轉(zhuǎn)車道、3條直行車道、1條專

7、用右轉(zhuǎn)車道；北進(jìn)口為5條車道，分別 為1條專用左轉(zhuǎn)車道、3條直行車道、1條專用右轉(zhuǎn)車道。設(shè)置右轉(zhuǎn)專用車道是考慮到4 個(gè)進(jìn)口道交通量和行人流量較大。則左轉(zhuǎn)車道構(gòu)成1個(gè)車道組、直行車道構(gòu)成1個(gè)車道 組、右轉(zhuǎn)專用車道構(gòu)成1個(gè)車道組。3. 2相位方案設(shè)計(jì)建設(shè)路與凌云路交叉口原信號周期為190s,為四相位信號控制，現(xiàn)狀信號配時(shí)記錄 表如表3T所示、信號配時(shí)如圖3T所示、現(xiàn)狀相位圖如圖3-2所示：表3-1建設(shè)路與凌云路路現(xiàn)狀交叉口信號配時(shí)表單周期信號相位數(shù)：4單周期時(shí)間：190s相位1相位2相位3相位4綠燈時(shí)間（S）50444737黃燈時(shí)間（S）3333紅燈時(shí)間（S）137143140150東西直行綠5O

8、S黃3S1137s紅53s綠*黃3s紅90s東西左轉(zhuǎn)紅WCk綠47s黃3s紅40s南北直行南北左轉(zhuǎn)1ni紅150S綠37 s黃3s圖3-1現(xiàn)狀信號配時(shí)圖繼而分析是否需要設(shè)置左轉(zhuǎn)保護(hù)相位，根據(jù)交通管理與控制給出的左轉(zhuǎn)保護(hù)相 位判別條件對各進(jìn)口逐一進(jìn)行判斷：東進(jìn)口：二222200,需要設(shè)置左轉(zhuǎn)保護(hù)相位西進(jìn)口：二264200,需要設(shè)置左轉(zhuǎn)保護(hù)相位南進(jìn)口：二307200,需要設(shè)置左轉(zhuǎn)保護(hù)相位北進(jìn)口： q存二164第一相位第二怕立第三相短第四相位第五相位圖3-2信號相位圖4飽和流率估算4.1復(fù)雜情況下飽和流率計(jì)算嚴(yán)格的流率比分析依賴于車道組飽和流率的確定。直行當(dāng)量法僅是一種粗略的估計(jì) 方法，不適用于對交

9、叉口信號控制的細(xì)致分析。然而，對車道組飽和流率的分析依然是 進(jìn)行交叉口信號控制方案設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。故需要進(jìn)行復(fù)雜情況下飽和流率分析。飽和 流量用實(shí)測平均飽和流量乘以各個(gè)影響因素校正系數(shù)的方法估算，如式4T所示。即進(jìn) 口道的估算飽和流量：（4T） 式中：5,車道組，的飽和流率，pCll/h；一進(jìn)口車道基本飽和流率，pcu/h,在缺乏實(shí)測數(shù)據(jù)時(shí)取值1900/x-w/?；N 車道組/所包含的車道數(shù)；Z-進(jìn)口車道各類校正系數(shù)。首先需要確定交叉口進(jìn)口車道各類校正系數(shù)：（1）車道寬度校正如式4-2所示13.0 IV 3.5=0.4（W 0.5） 2.5 IV 3.5式中：fw車道寬度校正系數(shù);W車道寬度，

10、mo根據(jù)設(shè)計(jì)的渠化方案，確定各個(gè)進(jìn)口道的寬度，各個(gè)進(jìn)口道各車道的寬度如下表4-1 所示。表4-1各個(gè)進(jìn)口道各車道的寬度進(jìn)口方向轉(zhuǎn)向車道寬度(m)左3東直9右3左7西直14右3.5左6南直9右3左3北直9右3由于各個(gè)進(jìn)口方向的進(jìn)口車道的寬度W,都在3.0m到3. 5m的范圍內(nèi)，所以車道寬度的修正系數(shù)fw =10(2)車道縱坡修正系數(shù)如式4-3所示。=l 0.5G(4-3)式中：=車道縱坡校正系數(shù)；G車道縱坡，弧度制。根據(jù)道路線性的情況，四個(gè)進(jìn)口車道縱坡為零，因此，各車道的縱坡修正系數(shù)人二0。(3)大車修正系數(shù)如式4-4所示。1+ PHV(EHV -1)式中：fnv一大車校正系數(shù)；PHV大車在車流

11、中的比例；Ehv大車的小汽車當(dāng)量，無實(shí)測數(shù)據(jù)時(shí)取2.0. 利用式4-4計(jì)算出各車道的大車修正系數(shù)如表4-2所示。表4-2各方向大車校正系數(shù)進(jìn)口方向大車校正系數(shù)東0. 92西南北0. 860. 930. 89（4）行人和自行車修正系數(shù)如式4-5所示fRPb = 1 0 -兒r （1 - 每比）（1 - Prta）fb =1.0-PL7-（l-AphT）（l- PLTA）（4-5）式中：fRph 自行車/行人對右轉(zhuǎn)車流影響的校正系數(shù)；g 自行車/行人對左轉(zhuǎn)車流影響的校正系數(shù)；PrT 車道組中右轉(zhuǎn)車輛所占的比例；PLT 車道組中左轉(zhuǎn)車輛所占的比例；4如一非保護(hù)相位下自行車/行人影響因子；PRTA保護(hù)

12、相位內(nèi)右轉(zhuǎn)通行時(shí)長所占的比例；PLTA保護(hù)相位內(nèi)左轉(zhuǎn)通行時(shí)長所占的比例。由于該交叉口各個(gè)進(jìn)口道都有左轉(zhuǎn)專用車道且設(shè)有左轉(zhuǎn)保護(hù)相位，所以PLTA =1,則 =0.下面開始計(jì)算行人/自行車對右轉(zhuǎn)車流影響的校正系數(shù)。步驟一：計(jì)算綠信號時(shí)間內(nèi)的行人流率。q p通=q/ g 卩）（4-6）式中：QpedS行人通行相位內(nèi)行人的流率，peds/hg ；qped分析時(shí)段內(nèi)的行人交通量，peds/hg ；C信號周期時(shí)長；gp行人通行相位時(shí)長。由表4-2可知該交叉口高峰小時(shí)行人交通量。由實(shí)際調(diào)查得到現(xiàn)有的交叉口信號配 時(shí)方案設(shè)計(jì)如下表4-3所示：表4-3非機(jī)動車與行人高峰小時(shí)流量進(jìn)口方向西東南北非機(jī)動車流量535

13、409601645行人流量183162255148表4-4交叉口原有信號配時(shí)道路方向車道方向紅、綠燈時(shí)間（S）直行綠燈紅燈東西左轉(zhuǎn)綠燈紅燈直行綠燈紅燈南北左轉(zhuǎn)綠燈紅燈所有黃燈周期5013744143471403715012190經(jīng)計(jì)算得各車道組行人通行相位內(nèi)行人的流率如表4-5所示。表4-5各車道組行人通行相位內(nèi)行人的流率方向行人流率方向行人流率東南655西740969北562步驟二：確定機(jī)非沖突區(qū)的行人占用率pcdgOCC 叭 n2000當(dāng)q叭 1000eds/處時(shí)（匚？）0 40 + （耳叭當(dāng) 1/ 力g qpedg 5000peds / 處時(shí) +（10000）式中：OCC叭機(jī)動車與行人沖

14、突區(qū)域的行人占用率；根據(jù)表4-5中計(jì)算得數(shù)據(jù)，利用式4-7,計(jì)算出機(jī)動車與行人沖突區(qū)域的行人占用 率如下：東進(jìn)口 0.327、西進(jìn)口為0.37、南進(jìn)口 0. 48.北進(jìn)口為0.28。步驟三：計(jì)算綠信號時(shí)間內(nèi)的自行車流率及機(jī)非沖突區(qū)自行車占用率計(jì)算公式如下：Qbicg = %c(C/gb)(4-8)式中：務(wù)徐自行車通行相位內(nèi)的流率，bidhg ；qhic分析時(shí)段內(nèi)的自行車交通需求量，bic/hg ；gh 自行車通行時(shí)長。根據(jù)表4-5調(diào)查所得數(shù)據(jù)，由公式4-8計(jì)算的出自行車通行相位內(nèi)的流率為：東、 西進(jìn)口 1653、2162,南、北進(jìn)口 2283、2135。機(jī)非沖突區(qū)的自行車占用率按下式4-9確定

15、：occ(4-9)式中：OCChics機(jī)動車與自行車沖突區(qū)域的自行車占有率。利用自行車通行相位內(nèi)的流率數(shù)據(jù)和式4-9計(jì)算可得機(jī)動車與自行車沖突區(qū)域的自 行車占有率如下東、西進(jìn)口： 0. 820,南、北進(jìn)口： 0.865o步驟四：確定機(jī)非沖突區(qū)域的總占用率OCC,對于直行右轉(zhuǎn)相位下機(jī)非沖突區(qū)域的總占用率的計(jì)算，應(yīng)按照式4T0計(jì)算。OCC, = OCC叭 + OCC血(occ叭occQ(4-10)經(jīng)計(jì)算得，機(jī)非沖突區(qū)域的總占用率OCQ結(jié)果如表4-6所示。表4-6各進(jìn)口道機(jī)非沖突區(qū)域總占用率方向機(jī)非沖突占用率方向機(jī)非沖突占用率東0.632西0.820南0. 865北0.810步驟五：確定非保護(hù)相位下

16、自行車/行人影響因子ApbT 非保護(hù)相位下自行車/行人影響因子按下式4-11確定:(4-11)J OCCN=N叭 1-0.60OCC耳式中：7_左轉(zhuǎn)車或右轉(zhuǎn)車流的出口到數(shù)量；N麗左轉(zhuǎn)車流或右轉(zhuǎn)車流在進(jìn)口到的數(shù)量。綜合以上數(shù)據(jù)，可以求得非保護(hù)相位下自行車/行人影響因子的數(shù)值如下:東、西方 向?yàn)?.621,南、北方向?yàn)?.514o據(jù)設(shè)計(jì)的交叉口渠化方式得知右轉(zhuǎn)有專用的車道，所以車道組中右轉(zhuǎn)車輛所占的比 例為1。轉(zhuǎn)車一直放行，沒有保護(hù)相位，所以保護(hù)相位內(nèi)右轉(zhuǎn)通行時(shí)長的比例為0。根據(jù)以上計(jì)算與調(diào)查數(shù)據(jù)，利用式4-6計(jì)算得各進(jìn)口道自行車/行人對右轉(zhuǎn)車流影 響的校正系數(shù)如表4-7。表4-7各進(jìn)口道自行車/

17、行人對右轉(zhuǎn)車流影響的校正系數(shù)方向機(jī)非對右轉(zhuǎn)影響系數(shù)方向機(jī)非對右轉(zhuǎn)影響系數(shù)東0.912南0. 924西0. 781北0.900根據(jù)以上校正系數(shù)，利用式4T計(jì)算得各車道組復(fù)雜情況下的飽和流率，其結(jié)果如 表4-8示。表4-8各車道組復(fù)雜情況下的飽和流率進(jìn)口方向西東南北車道數(shù)241131231131轉(zhuǎn)向左直右左直右左直右左直右飽和流率1634163485017481748524167816101643160616918204. 2飽和流率匯總及對比進(jìn)而結(jié)合復(fù)雜情況下設(shè)計(jì)飽和流率對比分析，對比統(tǒng)計(jì)表如表4-9所示、對比分析 圖如圖3T所示：表4-9各類飽和流率匯總表進(jìn)口車道名稱復(fù)雜情況計(jì)算法（pcu/h

18、）實(shí)測值（pcu/h）東進(jìn)口左轉(zhuǎn)1748東進(jìn)口直行17481565東進(jìn)口右轉(zhuǎn)524西進(jìn)口左轉(zhuǎn)1634西進(jìn)口直行16341497西進(jìn)口右轉(zhuǎn)850南進(jìn)口左轉(zhuǎn)1678南進(jìn)口直右16431665北進(jìn)口左轉(zhuǎn)1606北進(jìn)口直行16911658北進(jìn)口右轉(zhuǎn)820為了更加直觀表達(dá)直行當(dāng)量法計(jì)算的設(shè)計(jì)飽和流率、復(fù)雜情況下設(shè)計(jì)飽和流率以及 實(shí)際飽和流率之間的關(guān)系，由表4-9做對比分析圖如圖4T所示：進(jìn)口車道名稱:夏雜情況計(jì)算法（Pcu/h） 實(shí)測值（pc”h）圖4T設(shè)計(jì)飽和流率對比分析圖由上圖可以看出，對于個(gè)各進(jìn)口車道飽和流率總體來看：復(fù)雜情況下計(jì)算出來的飽 和流率比實(shí)際測得值大。5各項(xiàng)配時(shí)參數(shù)計(jì)算5.1交叉口信號

19、配時(shí)設(shè)計(jì)流程圖5-1 WEBSTER法信號配時(shí)流程圖5.2確定關(guān)鍵車流和流率比根據(jù)設(shè)計(jì)相位方案以及復(fù)雜情況下的飽和流率，繪制關(guān)鍵車流分析示意圖，如圖5-2 所示。q4=inax 132,222)=222q5=inax289,265)=289Ringl R i ng2q=max (307+165), (164+170) =307+165)=472圖5-2關(guān)鍵分析示意圖利用圖5-2所示的數(shù)據(jù)以及復(fù)雜情況下飽和流率，計(jì)算流率比y如下表5-1所示:表5T各相位的流率比相位流率比相位流率比相位一0. 137相位二0. 045相位三0. 097相位四0. 127相位五0. 165各相位的關(guān)鍵流率比之和為Y

20、二y+g+ys二0. 279+0. 127+0. 156=0. 571 21 S,相位五行人過街要求的最短綠燈顯示時(shí)間gmm=20. 4s24so由計(jì)算結(jié)果可知：相位二和相位三的綠燈顯示時(shí)間不能夠滿足行人過街要求的最短 綠燈顯示時(shí)間，相位五的綠燈顯示時(shí)間能夠滿足行人過街要求的最短綠燈顯示時(shí)間。由 于交通量過大，導(dǎo)致周期時(shí)長較長，無法重新規(guī)劃周期時(shí)長，否則該交叉口的延誤時(shí)間 和服務(wù)水平無法計(jì)算。因此只能采用此信號周期時(shí)長，對于不滿足行人過街時(shí)間的相位 二和相位三，只好在相應(yīng)的人行橫道處設(shè)置行人過街安全島。設(shè)置行人過街安全島后行 人則可以通過二次過街安全通過交叉口。7延誤與服務(wù)水平確定7.1交叉口

21、各車道組通行能力交叉口各車道組通行能力的計(jì)算公式如下式所示：CAPt = Sx(7-1)式中：CAP：i車道組通行能力，pcu/h；S、 i車道組復(fù)雜飽和流率，pcu/h；Ai車道組綠信比。綠信比是指一個(gè)信號周期內(nèi)某信號相位的有效綠燈時(shí)長與信號周期時(shí)長的比值。 人=險(xiǎn)(7-2)C式中：一有效綠燈時(shí)長，so而綠燈有效時(shí)間的計(jì)算公式如下所示：gE = g + A-l(7-3)式中：g綠燈顯示時(shí)間，s；A黃燈時(shí)長，s；/啟動損失時(shí)間，So利用上述公式綜合計(jì)算得到各車道組的綠信比如下表7-1所示：表7T各進(jìn)口道各車道組綠信比進(jìn)口方向轉(zhuǎn)向有效綠燈時(shí)長(S)綠信比左190. 173東直360. 281右一

22、直放行0.9左190. 173西直240. 281右一直放行0.9左270. 245南直右210. 191左270. 245北直140. 127右一直放行0.9周期110根據(jù)以上公式以及數(shù)據(jù)得到各進(jìn)口道各車道組通行能力計(jì)算過程及結(jié)果如下表7-2 所示：表7-2各進(jìn)口道各車道組通行能力計(jì)算過程及結(jié)果進(jìn)口車道組通行能力左轉(zhuǎn)CAP 東/左P748X (19/110) =302. 4pcu/h東進(jìn)口直行CAP /m=1748X (24/110) =381.1pcu/h右轉(zhuǎn)CAP 東/右=524X (0.9) M91.6pcu/h左轉(zhuǎn)CAP S/s=1634X (19/110) =282. 7pcu/h

23、西進(jìn)口直行CAP a/M=1634X (24/110) =356. 2pcu/h右轉(zhuǎn)CAP 右=850X (0.9) =765pcu/h南進(jìn)口左轉(zhuǎn)CAP m/s=1678X (27/110) =411. 1 pcu/h直右CAP610X (21/110) =307. 5pcu/h左轉(zhuǎn)CAP Jt/s=1606X (27/110) =393. 5pcu/h北進(jìn)口直行CAP dt/B=1691X (21/110) =214. 8pcu/h右轉(zhuǎn)CAP 北，右二820X (0.9) =738pcu/h7.2交叉口各車道組飽和度各進(jìn)口道各車道組飽和度計(jì)算過程及結(jié)果如下表7-3所示，計(jì)算公式如下式所示:X=-(7-4)1 CAP,式中：XjQi一/車道組飽和度；一,車道組設(shè)計(jì)交通量。表7-3各進(jìn)口道各車道組飽和度計(jì)算過程及結(jié)果進(jìn)口車道組飽和度左轉(zhuǎn)X 東/左=222/302. 4=0. 734東進(jìn)口直行X 東広=288. 7/381.1=0. 757右轉(zhuǎn)X 東佑=195/471.6=0. 413左轉(zhuǎn)X 酣左=264/282. 7=0. 934西進(jìn)口直行X 西濁=264/356. 2=0. 743右轉(zhuǎn)X 瓦右=405/765=0. 529南進(jìn)口左轉(zhuǎn)X 南/左=307/4