交通工程学课程设计.docx

目录

1 引言………………………………………………………………………………………2
2 延误调查概况……………………………………………………………………………2
2.1 调查地点……………………………………………………………………………2
2.2 调查时间……………………………………………………………………………3
2.3 地理位置……………………………………………………………………………3
3 延误相关理论知识………………………………………………………………………3
3.1 延误概念……………………………………………………………………………3
3.2 延误分类……………………………………………………………………………3
3.3 延误调查的目的及意义……………………………………………………………3
3.4 交叉口延误的影响因素……………………………………………………………4
4 延误调查过程……………………………………………………………………………4
4.1 延误调查方法………………………………………………………………………4
4.2 调查过程……………………………………………………………………………4
4.2.1 样本容量……………………………………………………………………4
4.2.2 调查过程及注意事项………………………………………………………4
5 数据整理及分析…………………………………………………………………………5
5.1 数据整理……………………………………………………………………………5
5.2 数据计算……………………………………………………………………………10
5.3 数据分析……………………………………………………………………………13
6 优化方案设计……………………………………………………………………………14
6.1 方案概述……………………………………………………………………………14
6.2 方案可行性理论分析………………………………………………………………15
7 总结………………………………………………………………………………………16
7.1 调查过程总结………………………………………………………………………15
7.2 优化总结……………………………………………………………………………16
7.3 感受…………………………………………………………………………………16
1 引言
城市道路交通的通行能力制约关键在交叉口,信号交叉口延误是评价交叉口的运行效率和服务水平的重要指标。它不仅反映了信号交叉口交通控制、交通设计的合理性,同时也反映了道路使用者的受阻程度和感受的服务质量,以及能源消耗和环境影响等。因此信号交叉口的延误分析对城市道路交通规划、交叉口的信控方案等设计具有很大意义。
本次课程设计针对江苏省徐州市湖东路金山南路信号交叉口，湖南路西向，湖东路北向方向车流的延误情况进行调查与分析，并绘制交叉口平面图，对现有交通配时下交叉口服务水平进行评价，并适当提出改进意见。
2 延误调查概况
2.1 调查地点
本次调查地点位于湖东路，金山东路，金山南路及湖南路交叉口，金山南路与金山东路是连接徐州市第一高校中国矿业大学南湖校区与中国矿业大学文昌校区的重要线路，湖南路与湖东路是通往徐州市重要风景名胜区云龙湖风景区的必经之路，是徐州市西南交通路网的重要组成。湖东路为双向四车道，湖南路为双车道设计，金山南路为双向六车道，金山东路为双向四车道。湖南路车流量主要为进入南湖水街车辆，车流量很小。湖东路，金山东路，金山南路在高峰时客流量很大。车流量均以小型车居多。
2.2 调查时间
调查应在天气条件良好，交通环境正常的情况下进行，虽然周二上午道路稍有积雪，下午观测时积雪消融，对观测不产生任何影响。调查时段选择了15:00为平峰时段，17:00为高峰时段。调查日期为2016年1月12日周二。
2.3 地理位置

3 延误相关理论知识
3.1延误的概念
延误是指车辆在行驶中，由于受到驾驶人无法控制的或意外的其他车辆的干扰或交通设施等的阻碍所损失的时间，以秒/辆或分钟/辆计。
3.2 延误的分类
对于信号控制交叉口，从行程时间延误的范畴，可分为停车延误、减速延误和加速延误。由不同的延误度量范围区分为停车延误、引道延误和控制延误。
停车延误：车辆由于某种原因处于静止状态所产生的延误，包括停车时间和车辆由停止到车辆再次起动时驾驶员的反应时间之和。
引道延误：为引道时间与车辆畅行行驶速度越过引道延误段的时间之差。 控制延误：车辆由于交通信号控制设施引起的延误。为车辆通过交叉口
的实际行程时间与畅行行驶速度越过交叉口的时间之差
3.3 延误调查的目的及意义
进行延误调查，就是为了确定产生延误的地点、类型和大小，评价道路上交通流的运行效率，在交通阻塞路段找出延误的原因，为制定道路交通设施的改善方案，减少延误提供依据。
信号交叉口延误不仅反映了信号交叉口交通控制、交通设计的合理性，同时也反映了道路使用者的受阻程度和感受的服务质量，以及能源消耗和环境影响等。因此信号交叉口的延误分析对城市道路交通规划、交叉口的信控方案等设计具有很大的意义。
3.4 交叉口延误的影响因素
人（驾驶员及行人）；车（车辆类型及车龄，车辆起动，制动和加速性能）；道路及交叉口条件（交通组成，转向车比例及路侧停车等），交通条件，交通负荷，服务水平，道路环境；各入口引道的高峰小时交通量及其流量，宽度，坡度，控制方式；驶进交叉口车辆的车速，车辆类型及组成，行人及非机动车情况。
4 延误调查过程
4.1延误调查方法
本组采用点样本法进行调查。
点样本法就是观测在连续时间间隔内交叉口入口引道上停车的车辆数，进而得到车辆在交叉口入口引道上的排队时间(停车时间)。交叉口每一引道需要3-4名观测员，其中1人为报时员，按照预先选定的时间间隔通知其它观测员。预选时间间隔一般取15s，根据引道交通量大小，可取5s，10s等。对于定周期信号交叉口，选择观测时间间隔应避免能被信号周期长整除而使数据抽样失去随机性。同时调查启动时间避开周期开始时间。1名观测员负责清点停在停车线后面的车数，每到一个预定的间隔时刻就要清点一次。1名观测员负责清点经过停车通过停车线的车辆数(停驶车辆数)和不经过停车通过停车线的车辆数(未停驶车辆数)。当引道交通量较大时，可由两个观测员分别清点，每分钟一小计。
4.2 调查过程
4.2.1 样本容量
N=1-pX2pd2
N－－最小样本数
P——在交叉口入口引道上的停驶车辆的百分率
X——相应于要求的置信度的常数。对于典型情况，置信度95%，X=1.96
d——停车百分比的容许误差，可在0.01至0.10之间选取，精度要求高时取最小值为0.05
4.2.2 调查过程及注意事项
具体调查过程如下
(1)调查人员在入口处用秒表和计数器测定车辆通过交叉口的停车数和累积停车时间。
(2)根据规定时间间隔测定。选择时间间隔(取15s),由调查人员记录在每个规定时间间隔内通过停车线(分为经过停车后通过和未经停车直接通过两类记录)和停在停车线后的车辆数,然后计算延误。
(3)调查结果的分析处理:总延误=总停车数×观测时间间隔,(辆・s)。 (4)每一停驶车辆的平均延误=总延误÷停驶车辆总数,s;交叉口入口
引道上每辆车的平均延误=总延误÷引道交通总量,s;停驶车辆百分率=(停驶车辆总数÷引道交通总量)×100%。
注意事项：
1.当路口停车车辆较多时，记录15s内停车数的人员应尽量跟随停车流并迅速记录车数，减小误差。
2.测量时应注意安全，尽量在人行道处进行数据的搜集
3.在任何情况下所取的样本量应不少于50辆车
4.数个观测周期间应尽量连续，从而更好的反映车流的延误特征
5.每个周期开始的时间应尽量避开红灯（或绿灯）开始的时间
5 数据整理及分析
5.1 数据整理
车道配置及信号灯：
现有信号的方案为：
东西走向——绿灯35S，黄灯3S，红灯50S，周期为88S；
南北走向——绿灯48S，黄灯3S，红灯37S，周期为88S。
现湖东路北直入口共设置了三条车道，一条非机动车道，两条机动车道。两条机动车道中，一条直行右转混合，一条直行左转混合，其中高峰段时右转车辆相对左转车辆比例明显偏小。
现湖东路西直入口共设置一条车道，无非机动车道，由于该道上非机
动车众多，严重影响机动车辆行驶
下页接调查数据表

进口
观测
时间
各时刻在进口引道内的车辆数
引道交通量
0s
15s
30s
45s
停驶车数
未停驶车数
西直口
第一组
数据
15:00-15:01
0
0
0
0
0
1
15:01-15:02
0
0
1
3
3
0
15:02-15:03
3
0
0
0
1
0
15:03-15:04
1
1
1
0
1
2
15:04-15:05
0
1
2
2
2
1
15:05-15:06
0
0
0
0
3
0
15:06-15:07
3
3
1
0
1
1
15:07-15:08
0
2
3
3
3
0
15:08-15:09
3
0
0
0
0
1
15:09-15:10
0
0
0
0
0
2
小计
10
7
8
8
14
8
合计
47
22
西直口
第二组
数据
15:56-15:57
0
0
1
1
1
0
15:57-15:58
0
0
0
0
1
0
15:58-15:59
1
2
3
0
2
2
15:59-16:00
0
0
1
2
2
0
16:00-16:01
0
0
0
0
0
2
16:01-16:02
0
1
1
0
1
4
16:02-16:03
0
1
2
7
7
0
16:03-16:04
4
0
0
0
0
0
16:04-16:05
0
2
0
0
4
0
16:05-16:06
2
3
5
5
3
1
小计
7
9
13
15
21
9
合计
44
30

西直口平峰段

进口
观测
时间
各时刻在进口引道内的车辆数
引道交通量
0s
15s
30s
45s
停驶车数
未停驶车数
北直口
第一组
数据
15:43-15:44
0
4
12
4
10
6
15:44-15:45
0
0
3
6
7
8
15:45-15:46
7
0
0
0
0
10
15:46-15:47
0
5
5
0
5
16
15:47-15:48
0
0
1
5
8
5
15:48-15:49
8
0
0
0
0
11
15:49-15:50
0
4
4
0
5
6
15:50-15:51
0
0
1
1
1
4
15:51-15:52
0
0
0
0
4
13
15:52-15:53
4
7
14
7
14
12
小计
19
20
40
23
54
76
合计
102
130

北直口
第二组
数据
16:18-16:19
0
13
17
14
18
5
16:19-16:20
0
0
2
10
17
1
16:20-16:21
19
13
0
0
0
8
16:21-16:22
0
0
0
0
0
1
16:22-16:23
0
1
10
13
18
5
16:23-16:24
17
4
0
0
0
7
16:24-16:25
0
0
2
0
2
11
16:25-16:26
0
0
9
15
15
0
16:26-16:27
15
0
0
0
5
9
16:27-16:28
5
5
5
0
6
6
小计
56
36
45
52
81
53
合计
189
134

北直口平峰段

西直口高峰段
进口
观测
时间
各时刻在进口引道内的车辆数
引道交通量
0s
15s
30s
45s
停驶车数
未停驶车数
西直口
第一组
数据
17:00-17:01
0
1
1
2
2
0
17:01-17:02
2
0
0
1
1
2
17:02-17:03
1
0
0
0
0
0
17:03-17:04
0
0
1
2
2
0
17:04-17:05
0
0
1
1
1
3
17:05-17:06
1
0
0
0
0
0
17:06-17:07
0
0
0
2
2
3
17:07-17:08
0
0
0
0
3
2
17:08-17:09
3
4
0
0
2
0
17:09-17:10
1
1
2
2
2
0
小计
8
6
5
10
15
10
合计
29
25

北直口高峰段
进口
观测
时间
各时刻在进口引道内的车辆数
引道交通量
0s
15s
30s
45s
停驶车数
未停驶车数
北直口
第一组
数据
17:15-17:16
0
9
15
22
24
3
17:16-17:17
14
0
0
5
9
7
17:17-17:18
9
11
0
0
2
1
17:18-17:19
0
2
3
3
3
1
17:19-17:20
0
0
0
8
15
7
17:20-17:21
14
17
8
8
14
7
17:21-17:22
12
12
15
20
13
0
17:22-17:23
5
0
0
8
13
13
17:23-17:24
12
5
0
0
0
15
17:24-17:25
0
6
8
1
10
1
小计
66
62
49
75
103
55
合计
252
158
北直口
第二组
数据
17:30-17:31
0
9
12
10
8
0
17:31-17:32
4
0
0
0
0
10
17:32-17:33
6
6
0
0
6
9
17:33-17:34
0
3
7
8
7
6
17:34-17:35
8
0
0
8
8
4
17:35-17:36
14
14
0
0
9
1
17:36-17:37
0
5
7
14
14
2
17:37-17:38
7
5
8
5
16
6
17:38-17:39
12
15
0
0
5
5
17:39-17:40
8
8
8
0
7
2
小计
59
65
42
45
80
45
合计
211
125

5.2 数据计算
公式：总延误=总停驶车辆数*抽样时间间隔
每一停驶车辆的平均延误=总延误/停驶车辆数
入口车辆的平均延误=总延误/入口交通量
停驶百分比=停驶车辆数/入口交通量*100%
计算结果：
西直口平峰段：
总延误=总停驶车辆数 X 抽样时间间隔
=47 X 15
=705（辆*S）
停止车辆每台平均延误=总延误/停止车辆台数
=705/14
=50.4S
驶入交叉口车辆每台平均延误=总延误/驶入车辆台数
=705/22
=32.0S
停止车辆比例=停止车辆数/驶入车辆数
=14/22
=63.6%
总延误=总停驶车辆数 X 抽样时间间隔
=44 X 15
=660（辆*S）
停止车辆每台平均延误=总延误/停止车辆台数
=660/21
=31.4S
驶入交叉口车辆每台平均延误=总延误/驶入车辆台数
=660/30
=22.0S
停止车辆比例=停止车辆数/驶入车辆数
=21/30
=70.0%
北直口平峰段：
总延误=总停驶车辆数 X 抽样时间间隔
=102X 15
=1530（辆*S）
停止车辆每台平均延误=总延误/停止车辆台数
=1530/54
=28.3S
驶入交叉口车辆每台平均延误=总延误/驶入车辆台数
=1530/130
=11.8S
停止车辆比例=停止车辆数/驶入车辆数
=54/130
=41.5%
总延误=总停驶车辆数 X 抽样时间间隔
=189 X 15
=2835（辆*S）
停止车辆每台平均延误=总延误/停止车辆台数
=2835/81
=35.0S
驶入交叉口车辆每台平均延误=总延误/驶入车辆台数
=2835/134
=21.2S
停止车辆比例=停止车辆数/驶入车辆数
=81/134
=60.4%
西直口高峰段：
总延误=总停驶车辆数 X 抽样时间间隔
=29 X 15
=435（辆*S）
停止车辆每台平均延误=总延误/停止车辆台数
=435/15
=29S
驶入交叉口车辆每台平均延误=总延误/驶入车辆台数
=435/25
=17.4S
停止车辆比例=停止车辆数/驶入车辆数
=15/25
=60%
北直口高峰段：
总延误=总停驶车辆数 X 抽样时间间隔
=252 X 15
=3780（辆*S）
停止车辆每台平均延误=总延误/停止车辆台数
=3780/103
=36.69S
驶入交叉口车辆每台平均延误=总延误/驶入车辆台数
=3780/158
=23.92S
停止车辆比例=停止车辆数/驶入车辆数
=103/158
=60.2%
总延误=总停驶车辆数 X 抽样时间间隔
=211 X 15
=3165（辆*S）
停止车辆每台平均延误=总延误/停止车辆台数
=3165/80
=39.56S
驶入交叉口车辆每台平均延误=总延误/驶入车辆台数
=3165/125
=25.32S
停止车辆比例=停止车辆数/驶入车辆数
=80/125
=64.0%
5.3 数据分析
信号交叉口服务水平和延误关系表
服务水平
每辆车延误时间
运行情况
A
≤5.0
自由交通流(通畅)
B
5.1-15.0
稳定车流（稍有延误）
C
15.1-25.0
稳定车流（能接受的延误）
D
25.1-40.0
接近不稳定车流（能忍受的延误）
E
40.1-60.0
不稳定车流（拥挤，不能忍受的延误）
F
≥60.0
强制性车流（阻塞）

西直口平峰延误分别为50.4S，31.4S分属于E等级与D等级，相差较大。因该路段平峰期间车流较小，导致数据相差个位数，结果却截然不同的情况。
西直口高峰段延误为29.0S，与平峰差距不大，符合湖南路主要作为城市景区道路的功能，城市早晚高峰的车流对其并没有大的影响。
由西直口驶入车辆平均延误柱状图，西直口驶入车辆平均延误随着时间的推延而逐渐减小，符合湖南路作为景区功能道路的车流情况。

北直口平峰延误为28.3S,35.0S均为D等级，接近不稳定车流（能忍受的延误）符合旧建道路的服务水平，道路基本处于通畅状态
北直口高峰延误为36.69S，39.56S，虽仍为D等级，但车流较平峰已发生很大增长，由于无左转专用信号灯，即使车流左转率较小，在高峰时段仍易发生拥挤（北向车道问题更为明显），应对信号灯进行优化。
由北直口驶入车辆平均延误柱状图，可知湖东路方向车流随着时间的推延由平峰逐渐到达下午高峰时段，车流逐渐增加，符合城市一般道路车流变化规律
6.优化方案设计
6.1方案概述
针对湖东路，金山东路，金山南路及湖南路交叉口的具体交通情况，建议采用可变车道的方式对该交叉口进行优化方案设计。
可变车道，又称“潮汐车道”，是指利用交通流随时间变化特点，依据不同时段的交通量动态调整某些车道上的行车方向或行车种类的一种交通组织方式，可设于交叉口和路段。可变车道的设置具有两方面作用：首先是适应潮汐交通流特征，以利于充分利用道路空间；其次，通过通行能力的差异有目的地实现快进慢出，作为调整区域交通出入的手段。
金山南路，为市区通向京台高速与中国矿业大学的主要道路，京台高速车辆随时间无明显变化，而中国矿业大学方向，教职工与学生车流随时间变化呈现出明显的“潮汐性”，即早、中、晚高峰车流会突然增大，之后减小趋于平缓。但高峰时期车辆绝大多数为直行(左转后进入湖南路，湖南路为景区道路)。可在高峰时期将左转道变更为左转直行道，右转道变为右转直行道，提高道路的通行能力。
湖东路与金山南路相连，“潮汐性”亦然明显。湖东路为双向四车道，直行进入金山南路，为市区通往中国矿业大学、京台高速方向车流，左转进入金山东路，为西南市区通往东部市区道路，但左转率并不高，因此信号灯并未设置左转专用信号。高峰时期，应将对向车道的一侧变更为可变车道，为湖东路左转专用道（只可在信号灯为红灯时作为左转专用道，其余时间不可占用），便于左转车辆通过路口，提高直行车道的通过能力。又因左转率并不高，对对向直行车辆并不会产生影响（此方案只适用于一般早晚高峰，节假日不包括在内）
6.2 方案可行性理论分析
可变车道方案实施的理论条件：
(1)道路上机动车车道数为三车道以上（湖东路为双向四车道，符合该条件）
(2)交通量方向分布系数最低为2/3
(3)设置可变车道的道路上不存在中央分隔道
7.总结
7.1 调查过程总结
本次课程设计的调查地点选取为湖东路，湖南路，金山南路，金山东路交叉路口，调查天气情况良好，调查结果有效。调查方法使用点样本法，一名人员为报时记录员，负责15s报时与1分钟小计。一名人员记录每隔15s在停车线后的停车数，一名人员记录每隔1分钟在停车线后的停车数，一名人员记录每隔一分钟直接通过停车线的车辆数，总共4人，测量时段为15:00至17:30，共测出7组数据。
点样本法各个样本独立，选择观测时间不与信号周期时间同步，可以观测车辆的各种停车状态。点样本法适用于信号周期过长或相位阶段过多的信号交叉口。
观测途中的一些问题：
1.当车道为多车道时，要想利用点样本法获得多车道的延误，需要增加观测小组和观测人员。我们小组由于人员限制，多车道统计上难免出现误差。
2.高峰时间车辆拥堵过长，使用点样本法难以在15s之内清点出全部停在出入口的车辆数，从而产生一定误差。
3.有些车辆在遇到交叉路口是红灯时，选择减速慢行，但是并没有停车，观察员可能会有视觉误差，将这类型的车辆也统计进去，对最终的数据结果产生一定的影响。
4.观测高峰时间过早，未能统计到最高峰时刻交叉口延误数据，不够全面。
通过对数据的搜集、统计、计算、分析，得出湖东路与湖南路的道路服务等级为D等级，湖东路平峰高峰时段车流变化明显，车辆行驶延误也显著增大，接近拥堵状态，高峰时段时现有道路承载能力有限，需要对其进行优化。而湖南路主要为景区功能道路，平峰高峰期间车流变化不大，高峰时没有拥堵或者延误增加的现象，不需要进行优化。
7.2优化总结
对湖东路与金山南路方向信号灯与车道进行优化。
湖东路为双向四车道，两侧非机动车道都很狭小，人行道外即为云龙湖景区，因此道路拓宽优化暂不考虑。通过一下午对湖东路车流情况进行统计，发现湖东路左转车辆偏少，高峰时左转率仍偏少，因此信号灯未设置左转专用信号灯。但高峰时期因对向直行车辆占大多数部分，左转车辆会对对向直行车流产生阻碍，从而会使整个交叉路口车辆延误偏大。因此，高峰时期将湖东路路口附近对向侧的一侧车道作为可变车道，仅可在信号灯为红灯时驶入，绿灯时按平峰规则进行行驶。使用这种方法，可以减小绿灯开始时左转车辆进入左方道路的转弯半径，从而提高左转车辆的通行速度，为整条道路腾出空间，间接提高了湖东路的通行能力。
金山南路为双向六车道，高峰时段平峰时段绝大多数车辆为直行，高峰时段车辆较多，车辆通过交叉口的延迟会显著增大。因此，高峰时段应将左转专用道、右转专用道改为直左混合道、直右混合道，为直行车流腾出空间，提高交叉口的通过能力。另外，建议将右转车道变为右转提前车道，距离路口100-200m处右转车进入非机动车道提前右转，为直行车辆通过交叉路口腾出空间。
7.3 感受
本次课程设计作业，让我学到了很多知识，了解到了点样本法的具体实施方法，掌握了点样本法的测量步骤。通过对湖东路交叉口的延误分析，了解到了城市道路通行方面的不足。通过对湖东路交叉口的优化设计，了解了潮汐车道的概念以及设置条件。
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