交通设计课程设计-学位论文.doc

交通工程课程设 计指导老师： 宋辉颖 学 院：能源学院 班 级：交通班10-2 姓 名： 学 号：311002030222关于丹尼斯路口丹尼斯路口是典型的具有交通安全岛的交叉口，位于人民路与塔南路两条主干路交叉处，周围有居民小区，且有丹尼斯生活广场和山阳商城等重大交通吸引点，该路口的良好运行，将关系到叫做市内交通的通畅运行，就目前而言，丹尼斯路口运行现状基本不错，但是在某些高峰时段还是存在一些问题需要改进。本课程设计将试图通过改善其交通信号配时方案河渠线设计的油画等方面对丹尼斯路口进行改进，以提高其现有通行能力及服务水平。 道路几何条件调查路段几何条件调查表项目单位道路名A路B路C路D路道路等级主干道主干道主干道主干道断面形式两块板三块板两块板三块板设计车速Km/h60606060设计车辆车种标准小汽车标准小汽车标准小汽车标准小汽车单向车道车道4343机动车道道宽m27232723非机动车道宽m3.67.53.67.5人行道宽m5555交叉口几何条件调查表项目单位进出口方向ABCD进口道出口道进口道出口道进口道出口道进口道出口道道路等级主干道主干道主干道主干道断面形式两块板三块板两块板三块板设计车速Km/h60606060车道数车道44334433单车道平均宽度m2.63.453.783.733.393.253.783.70车道功能划分左转专用车道直行左转专用车道直行左转专用车道直行左转专用车道直行非机动车道宽m3.67.63.67.5人行道宽m5555道路几何条件分析：1.南北方向： 塔南路是三块板，非机动车没有专用车道，非机动车利用右侧机动车道或行人在同一个平面通行。相向的机动车流分隔行驶，基本消除了对向车流的干扰，进口道内侧是左转专用，所以是中间直行道车速较高。经观察发现，机动车流量较大，非机动车流量较东西方向较大，对行人和机动车有一定影响。2.东西方向： 人民路是两块板，非机动车有专用车道，消除了机非之间以及非机动车与行人之间在道路上的干扰，非机动车行驶较为安全，但是仍然存在机动车与非机动车互占车道的现象。相向机动车之间被绿化带分开，之间干扰基本消除所以内侧车速较高。由于非机动车高峰时段流量较大，所以随着城市机动车化及公共交通的发展，这种道路断面形式将越来越不适应城市交通的发展。交通条件调查 我们小组通过观察确定其早高峰时段是（7：00-9：00）之间，晚高峰时段在（17：0019：00）之间，平峰时段在（12：0014：00）之间，分别统计两个时段的交通流量，整理后的高峰小时及平峰小时流量如下：进口机动车（pcu/h）非机动 东进口左178640直455右533西进口左306531直434右218南进口左260387直781右151北进口左224623直876右299合计47152181 平峰小时流量 平峰各进口流量图 早高峰小时流量 早高峰各进口流量图进口机动车（pcu/h）非机动车（pcu/h）东进口左3271139直563右687西进口左452860直666右134南进口左216799直854右147北进口左2252142直959右527合计57574940 进口机动车（pcu/h）非机动（pcu/h）东进口左148870直542右498西进口左418971直457右220南进口左2181026直1219右181北进口左2421571直760右517合计54204438晚高峰小时流量晚高峰各进口流量图注：由于非机动车与行人混和通过安全岛，不易观察其具体流向所以只统计各进口道非机动车的总数，定性分析非机动车对机动车的影响。机动车流量现状：南北方向：1.在早高峰的时段，发现7：00-7：20之间的车流到达很不均匀，且此时的信号配时没有明显规律，不是高峰配时方案，故计算时将这一段数据舍去，并适当延长调查的时间至9：30。2.从上表看出南北方向的流量在整个交叉口占有相当大的比重，实际观察中其排队长度和延误也是相对较长的，故将南北方向进口道作为本次课程设计的重点改进对象。东西方向：1.西进口在原来渠化的基础上，对中央分隔带进行了压缩，增添了进口车道数，使左转车道数变成两条，但是由于道路几何条件限制，西进口的四条车道的宽度过窄（最短的车道宽度只有2.39m，平均宽度只有2.60m），对进口道的通行量有很大影响。2.东进口道渠化与隔离带设计良好，各车道的设计宽度能够满足交通需求，经观察发现东进口的右转车流量很大，早高峰时右转流量占60.31%，晚高峰时占57.24%，平峰时已经占到了83%。所以在右转车流与南进口的直行车流汇合时，必定会与直行车发生冲突，可能导致在一个周期内，南进口的直行车不能一次全部通过，故需要对东进口的右转车流进行改进。交叉口交通控制状况丹尼斯路口采用的是四相位的信号控制，对于早晚高峰及平峰时段，其信号配时方案略有不同，调查其周期，相位，相序如图所示：早晚高峰时期配时方案：相位周期261s 相位1 相位2 相位3 相位4 89s 49s 62s 49s平峰时期配时方案： 相位周期231s 相位1 相位2 相位3 相位4 89s 39s 47s 4s 信号配时问题：从上图表可以发现高峰期周期261s，平峰周期有231s，查阅资料得知信号周期时长易取40s-180s，高峰期间不应大于120s，具体情况要根据交叉口进行改进和设置。所以初步判断该交叉口信号周期过长。计算验证:绿灯间隔时间 I= z/v+ t=28/6 +2 =6.7 s 取 7 s.信号总损失时间 L=( Ls + I - A)=4x(3+7-3)=28s信号最短周期时长 Co=L/(1-Y)=28/(1-0.8)=140s信号最佳周期时长 Co=1.5L +5/(1-Y)=(1.5x28+5)/(1-0.8)=235s对于信号周期时长的分析：通过计算得知该路口的周期时间的确太长，在一定的道路条件下，信号控制交叉口的通行能力受信号周期时长的影响。在正常的周期时长范围内，周期时长越长，通行能力越大，但是车辆延误及油耗等也就随之增加。当延长信号周期所增加的通行能力远大于交通需求时，及饱和度很小时，对通车状况并没有太大好处，却会增加车辆延误和排队长度。所以对于该路口的信号配时可以适当减少，而关键在于确定一个最优的周期时长，让通行能力稍微高于实际的交通需求，从而使进口道的排队，延误，停车次数，油耗降到最低。现场踏勘 实物图 平面图 结合该路口的实物图及平面图发现以下的一些问题: 1.西出口和南出口处由于道路没有渠化，相应的路上没有对车流的标线引导。1. 东西方向人行横道过长，但是没有设置人行二次过街的安全岛，所以行人有时为了尽快过街，会闯红灯。2. 对于左转待行区任然有一些司机由于不知道其功能，不会正确使用，影响了左转车流快速通过交叉口，甚至造成了二次停车的现象。3. 交叉口附近有丹尼斯大型商场，不远处有山阳商城，周围还有两个居民区，对交叉口的影响比较大 4. 在早晚高峰时段，南北进口到的左转车流中有部分左转掉转车流，在交叉口转向时对左转车流有干扰，造成很大延误。5. 南进口与西进口的标记标线是在原来的基础上进行改进的，但是没有完全清除先前的标记标线，对车辆有一定的误导作用。6. 需要二次过街的行人很多时候不按绿灯指示，提前出行。很多电动车也是抢道行驶，不在规定的地方停车，不遵守交通规则，有时窜到机动车道上，对主干道车流造成影响。7. 每个进口道的有专转车与行人都有不同程度的冲突，而且又占用非机动车车道的现象，存在很大安全隐患。8. 东进口的右转车流很大，对南进口的直行车有很大干扰，影响车速的提高，不利于车流快速驰离交叉口。9. 南进口道的拓宽不足，高峰时段部分右转车辆被直行排队车队挡在专右车道外边，不能顺利通行，造成更大延误。10. 高峰时段，非机动车与行人数量激增，而安全岛的驻足区面积过小不足以容纳非机动车数量，非机动车堵在右转专用车道上，影响右转车通行。11. 非机动车与行人混行过街时，由于其自身的膨胀特性，过街宽度要比现有的人行过街横道宽，应当对横道进行适当拓宽。12. 交叉口附近五大银行的停车场距离交叉口太近，停车场出来的车辆直接汇入主干道，经常发生局部性拥堵，对交叉口的正常运行有很大影响，需要改进设计。13. 南北进口道宽度太小，而两侧的非机动车道及绿化带宽度有多余部分，可以用来对进动车道进行改进。经过观察和计算发现，丹尼斯路口的有效绿灯时间占整个信号周期的比例高达95%，所以通过延长周期时长和提高绿信比来提高交叉口的通行能力很困难，效果也不是很大，于是采用增加车道数的方法对交叉口进行改进。现状评价分析（1）定性评价该交叉口非机动车，尤其是电动车较多，在交叉口内行驶秩序混乱。电动车，行人不遵守交通规则，不按信号灯通行。交叉口较开阔，不存在遮挡视线的问题，东西方向的交通给南北主干路通行能力带来很大影响。交叉口通行效率较低，满意度低。南北方向车辆排队较长，信号控制存在一定的问题。交叉口渠化不到位，道路资源未得到充分有效的利用，交叉口车道功能不明确，渠化不完善，交叉口内冲突点较多，有极大的提升空间。（2）定量评价 采用上海市工程建设规范城市道路平面交叉口规划与设计规程提供的方法，交叉口现状评价的结果如下： 交叉口现状评价表进口 通行能力（CAP）饱和度延误排队绿信比东左3320.68106160.188直4200.6793190.238西左2920.77111170.188直3690.90113270.238南左3320.65107150.188直6020.71103280.341北左3320.68121160.188直6020.80101330.341其中服务水平采用美国2000年版通行能力手册中的规定，其规定如表所示服务水平标准服务水平每车停车延误（s）A5.0B515C1525D2540E4060F60现状分析：从上表可以看出个各进口道的饱和度都在0.7左右，个别进口道接近饱和，相应的排队长度及延误过大。该交通路口的南北向路为塔南路，交通流量特别的大，通行能力较大，南北两进口的服务水平都为C。而东西路口的交通量本身就不大，其所需要的通过条件也就与南北路无可比。从上表可得出，各个路口的饱和度分布比较均衡，延误在南进口出比较大，早上高峰小时，为了不影响南北直行的车辆，及时疏散在塔南路与民主路交叉口的车辆。从整体上看，此交叉路口的南北向需要提高服务水平，减少排队；从安全的角度考虑，我认为应加强对电动车的管理，保证各路口的行车与行人的安全；在交叉路口有红绿灯的影响，车速都不高；受到公交车的影响，只要有公交在停车线上排队，就必然会大大增加排队的长度。交叉口存在问题及改进对策通过对交叉口现状调查，南北走向的塔南路路幅较宽，东西走向的民主路宽度较窄，同时大量的行人和非机动车过街严重影响了主干路的通行能力。目前的交叉口存在大量安全隐患，行人和非机动车的安全应予以保障。交叉口西出口道只有一股车道，而且是机非混行，非机动车流量较大，机动车汇入有较大困难，车速较低，延误较大。丹尼斯路口在观测时段内南北进口道交通量最多，而东西进口道之间，东进口道非机动车辆多于西进口道，西进口道机动车交通量多于东进口，尤其是右转车流占有很大比重。 交叉口南北向进口道目前虽然是双向六车道，但车道宽度较窄，车辆汇入有些拥挤，交叉口内没有渠化，没有标线引导，容易引起交通混乱，南北出口道方向路幅本来就窄，还设有路边停车，更加影响道路通行能力。行人和非机动车过街设置不当，距离进口道停车线很近，且绿灯信号时行人和非机动车混合行驶，给行人带来安全隐患。该路口电动自行车数量较多，与机动车争抢道路现象严重。交叉口电动车和行人混合行驶，无分离，不仅交通通行速度慢，而且不安全。非机动车和行人通常不严格遵守交通规则，机动车停车线设置不合理，不让行行人和非机动车。人行横道设置不合理，间距不符合要求。出口道展宽不足，没有标线渠化。南北出口道方向的公交停靠站（山阳商城站）采用港湾式，距交叉口不足百米，且占用了机动车道，影响了机动车的通行。行人为节约时间，侥幸心理，从众心理等违章，为解决行人违章问题应从以下着手。通过各种形式的宣传教育，强化人们的交通安全意识，目前交通安全教育形式单一、内容简单，没能针对行人的需求开展与之相适应的安全教育，大多简单重复宣传交规或者一些血淋淋的场景，人性化教育不足。在调查中发现，大多数违章行人能够意识到自己的违章行为，因此教育的重点不在于了解交通法规，而在于了解遵守交规的意义。遵守交通法规不仅为别人更是为自己，再则加派警力和交通协管人员减少行人违章行为的发生，调整交通信号配时，使其更为合理。改善前问题点：1) 人行横道位置不当，相距不能满足待行一辆汽车的长度。2) 停车线位置不当，进口道展宽不足，没有渠化标线。3) 东西进口道机非混行，车道功能不清楚，车速较低，安全性差。4) 人行道不能满足舒适和顺畅的要求。5) 公交停靠站占用了机动车道宽度。6) 车到功能划分不合理，道路资源未得到充分利用7) 路口行人过街通道上有障碍 ，没有安全岛。8) 右转车与行人和非机动车冲突严重，形成交通事故隐患。9) 交叉口内及车道变化处缺少必要的导行线。10) 行人在非机动车道上行走，有时非机动车占用机动车道。对策制定1.合理设置交叉口区域内非机动车通行空间及行人过街横道2调整人行横道的位置，设置行人过街安全保护区3.设置导流线4.较少冲突面积，指引汽车行驶方向，减少交通流在交叉口的冲突范围，减少车辆和行人过街时发生碰撞的危险性。 概略设计问题对策及概略设计针对现场踏勘和交叉口发现的问题，提出以下该概略设计方案（1） 机动车道设计南北进口道是三块板的断面设计，且两侧绿化带宽度有9米，考虑到南北进口道重交通流量性质，需要对车道进行拓宽和增加车道数，所以可以对两侧的非机动车道及绿化带进行适当的压缩，具体方案是南北方向分别增加一个左转车道，以提高其通行能力，进口道车数和功能划分如下图所示： 增加左转机动车道绿化带（2） 非机动车道设计该交叉口各进口道上，非机动车与行人不在同一个平面通行，所以之间的干扰较小，非机动车辆在高峰时段的数量很大，在其他时间内来车率并不高，在时间上分布很不均匀，造成道路资源空间上很大浪费，可以在不影响非机动车通行和安全的前提下，压缩车道，并用标志标线进行引导，改善车流。（3） 人行过街横道设计高峰时段，行人和非机动车混行过街时，宽度不够需要进行拓宽（4） 信号控制方案通过分析发现该交叉口的相位方案很合理，根据机动车道与非机动车道的概略设计方案，采用原来的相位方案不变。相位，相序设置如图：信号配时初步检验通过流量比来计算检验概略设计方案。饱和流量的计算采用城市道路平面交叉口规划与设计规程中提供的方法。（1）各车道修正系数1.车道宽度的校正= 2.自行车的修正系数由于存在左转专用相位，同时对右转机动车进行了控制，同时自行车和机动车同相位 过街，因此自行车对机动车干扰基本消失，在饱和流量修正时，取自行车的修正系数均为1.3.大车修正系数该路口为市中心交叉口，禁止大型车辆驶入，只有很少数的公交车，机动车以小汽车为主，根据规则，统一取大车概率为2%，则大车修正系数=98%。4.转弯半径校正系数交叉口路沿石半径为35m，右转车道转弯半径校正系数=1.（2）各进口道的饱和流量计算由于丹尼斯路口是具有安全岛式的十字交叉口，设置有右转专用道路，所以右转车流直接从右转车道离开交叉口，所以在信号配时计算中没有单独计算，而是量化分析。基本饱和流量1800pcu/h，1800pcu/h 进口道 饱和流量S东左直西左直南左直北左直（3）汇总通过对四个进口道流量流向计算，该交叉口的设计流量比如图所示：进口道东西南北yY左直左直左直左直车道数122212120.80.8交通量327563452666216854225959饱和流量17641764155215521764176417641764流量0.1850.1600.1460.2150.1220.2420.1280.272相位10.2420.2720.272相位20.1220.1280.128相位30.1600.2150.215相位40.1850.1460.185注：Y=0.80.9，可以认为该概略设计方案满足实际交通需求，进入详细设计阶段。详细设计的流程图 机动车道组织设计 非机动车道组织设计 人行横道位置设计 交叉口内部渠化设计 其他附属设施设计 控制方案的生成 进口道设计车道展宽段设计车道展宽段长度根据各进口道排队长度N进行确定，计算公式如下： =10N计算得展宽段长度为60m。渐变段设计渐变段长度按下式计算式中进口道设计车速v取 km/h，横向偏移取 m。代入计算的 =40m渐变段宽度设计如图所示。进口道长度Ls展宽渐变Ld进口道长度La东西进口道左转掉头设计东西进口的中央分隔带的宽度大于4米，且东西进口道上的左转车流中有一部分左转调头车辆，有必要在绿化带上设置左转调头出口，以减少左转车辆的排队及延误左转掉头设置非机动车道右转专用车道的设计西进口到的右转车辆数量很大，与主干道直行车冲突，宜采取适当渠化和限制措施，如设置隔离桩，避免右转车高速汇入主线车流，设计如图所示：隔离桩设计行人过街横道设计措施1：对东西进口道的人行横道需要进行拓宽处理,且将行人与非机动车分离。措施2：东西进口道的人行横道太长，行人一次过街困难，故需要设置行人过街安全岛措施3：机动车道的停车线距离人行横道过近，有安全隐患，需要将机动车道的停车线 后移.具体设计效果如图所示：绿化带非机动车行人安全区改进后的人行横道非机动车交通的处理丹尼斯路口已经将主干道机动车与非机动车分离，消除之间的干扰，但是右转车与非机动车仍然有严重冲突，这也是安全岛式的交叉口固有的缺陷，为了将安全隐患降到最低，提出以下措施：1.交叉口各进口道处的绿化带高度降低到1.2米以下，保证行车的视距要求。2.交叉口各个右转专用车道的出口的宽度不得小于15米，保证足够的反应距离。3.在非机动车流与右转车冲突处设置警告标志。行人信号灯的细节处理为了避免在行人绿灯信号的末尾还有行人进入过街横道的情况发生，建议在行人信号灯显眼的地方设置行人过街信号的倒计时显示装置（或特殊的语音提示，方便盲人过街），明确告诉行人还有几秒绿灯时间，便于决定是否过街交叉口内改善设计措施1：.为了方便非机动车及行人平稳通过交叉口，将安全岛与道路交接处的路缘石去掉。措施2：调查中发现西出口道路面不平整，在雨天有大量积水，妨碍交通运行。且南进口道处的出现了大面积的坑洼，降低了车流通过的速率，需要及时修缮，平时应注意路面的保养工作。信号控制方案设计 高峰小时配时方案绿灯间隔时间I 取I=7 s 信号损失时间L各相位流量比Y 最短周期时长信号最佳周期时长总有效绿灯时间信号配时相位1 取70s相位2 取34s相位3 取56s相位4 取48s显示绿灯时间各相位绿灯显示时间 分别是70s 34s 56s 48s70s 34s 56s 48s行人过街最短时间检验25.3s信号配时图对改进方案的评价定量评价本次课程设计选用的定量评价的指标有通行能力、饱和度、信号延误、排队长度。通行能力CAP及饱和度X的计算公式通行能力CAP 饱和度X 注-第i条进口道的饱和流量（pcu/h）-第i条进口道所属信号相位的绿信比-第i条车道的实测交通流量（pcu/h）-第i条车道的有效绿灯时间s各车道计算结果如下 进口 西 东 南 北 车道功能 左直 左 直 左 直 左 直通行能力CAP317370360420255638255638 饱和度X0.7130.9000.6300.6880.4230.6690.4430.752信号延误的计算公式平均信控延误d平均延误d1随机附加延误d2初始附加延误d3延误计算结果如下西 东南 北 左直左直左直左直d1100.886.36105.999.32101.2 91.1108.387.30d20.4020.3030.8952.2470.3010.2550.4020.520d35.1036.773.75911.185.0411.5711.712.9d106.393.44110.5112.7106.5103.0120.5100.7排队计算公式平均排队长度上周期剩余车辆数红灯到达车辆数注道路通行能力车道饱和度周期时长绿信比设计或需求交通量排队长度计算结果如下：西 东南 北 左直左直左直左直0.5560.5111.133.380.4250.7180.5561.4615.3218.4715.5623.1114.4926.9115.1731.00 15.8718.98 16.6926.79 14.9127.6415.7433.00汇总 改善后道路的各项指标 进口通行能力（CAP）饱和度延误排队长度绿信比东左3600.63093140.204直4200.66885170.238西左3170.71397140.204直3700.900103240.238南左2550.4239660.145直6380.66989270.362北左2550.44310970.145直6380.75286330.362平峰和晚高峰时段的改进方案由于早高峰方案设计时已经对道路进行拓宽改进，所以平峰及晚高峰的改进主要是针对其信号配时进行优化设计。晚高峰的改进设计首先对晚高峰现状进行评价评价指标的计算通行能力CAP及饱和度X 进口 西 东 南 北 车道功能 左直 左 直 左 直 左 直通行能力CAP317370360420255638255638 饱和度X0.7130.9000.6300.6880.4230.6690.4430.752延误计算结果如下西 东南 北 左直左直左直左直d196.0485.6104.892.5101.3692.24108.982.53d20.1520.270.6750.4270.3100.500.5080.223d32.946.303.042.945.14319.8113.97.00d99.1492.2108.695.89106.8112.5123.489.76排队长度计算结果如下：西 东南 北 左直左直左直左直-0.090.4070.7450.3160.4521.8810.8290.3549.50917.6814.2114.8414.6433.3216.5023.13 9.4118.0914.9615.1515.0935.2017.3323.49交叉口晚高峰现状评价结果表进口通行能力（CAP）饱和度延误排队长度绿信比东左3320.4469990.188直4200.64592180.238西左2920.716109150.188直3690.62196150.238南左3320.657107150.188直6020.831113350.341北左3320.729123170.188直6020.63190230.341根据早高峰流量比的计算方式重新对晚高峰的流量比进行计算，结果如下：晚高峰流量比计算表进口道东西南北yY左直左直左直左直车道数122212120.7交通量1485424184572181000242760饱和流量17641764155215521764176417641764流量比0.0840.1540.1350.1470.1240.2830.1370.215相位10.2830.2150.283相位20.1240.1370.137相位30.150.1470.150相位40.0840.1350.135注：Y=0.70.9，可以认为该概略设计方案满足实际交通需求， 所以早高峰的交叉口道路改善和信号配时是合理的，能够满足晚高峰的交通需求，可以进行详细设计方案。晚高峰详细设计方案晚高峰机动车组织设计，非机动车组织设计，交叉口渠化与早高峰方案一样，主要从信号配时方面进行改进设计。信号配时方案计算绿灯间隔时间I 取I=7 s 信号损失时间L各相位流量比Y 信号最佳周期时长总有效绿灯时间信号配时相位1 取80s相位2 取32s相位3 取36s相位4 取31s显示绿灯时间各相位绿灯显示时间 分别是80s 32s 36s 31s70s 34s 56s 48s行人过街最短时间检验25.3s晚高峰配时方案交叉口晚高峰改进后评价结果表进口通行能力（CAP）饱和度延误排队长度绿信比东左2670.4468380.151直3100.64583180.176西左2350.71690150.151直2730.62182150.176南左2750.3288150.156直6880.83186250.390北左2750.3659260.156直6880.63167170.390平峰时段的改进设计首先对平峰时段现状进行评价评价指标的计算通行能力CAP及饱和度X 进口 西 东 南 北 车道功能 左直 左 直 左 直 左 直通行能力CAP317370360420255638255638 饱和度X0.7130.9000.6300.6880.4230.6690.4430.752延误计算结果如下西 东南 北 左直左直左直左直d186.4475.4189.2383.1593.0276.2297.0872.80d20.2190.1770.2960.3730.5830.1930.3920.348d33.524.881.8162.718.149.5711.599.47d90.1880.4891.3586.23101.785.99109.082.6排队长度计算结果如下：西 东南 北 左直左直左直左直0.090.4070.7450.3160.4521.8810.8290.3549.50917.6814.2114.8414.6433.3216.5023.13 9.4118.0914.9615.1515.0935.2017.3323.49交叉口平峰现状评价结果表进口通行能力（CAP）饱和度延误排队长度绿信比东左3320.53690100.190直4200.54380130.203西左2920.5249190.190直3690.58886130.203南左3320.783102170.169直6020.65086210.385北左3