交通管理与控制课程设计.doc

成绩

课程设计

课程名称： 交通管理与控制
专 业： 交通工程
班 级： 200901
学 号：
姓 名：
指导教师：
职 称：
日 期： 2012年5月

城市道路交叉口交通信号控制与交通工程设施设计

一、单个交叉口定时信号配时设计
1、内容
（1） 交通信号控制方案设计
包括确定相位数，车道划分，配时设计，绘制配时图、相位图，服务水平评估。
（2） 交叉口范围内必要的交通工程设施设计
包括交叉口渠化设计，交通标线设计，交通标志设计，交通信号灯布置。

2、 设计资料
（1） 道路资料
设计交叉口为设计交叉口为某市中心两条主干路新华路（南北向）和金光大道（东西向）的交叉点。该路口为规则的十字形交叉口，相交道路均为三块板道路。各向进口道均为两车道，出口道为两车道。各道路的纵坡度为0。
交叉口范围内的道路条件是：新华路和金光大道的标准横断面图如图1所示（两条道路一致）。周围分布着市委市政府等机关单位、明珠大厦等商业设施和明珠礼堂等大型公共娱乐设施，是全市地位最为重要的路口。

图1 新华路和金光大道标准横断面示意图
（2）交通资料
交叉口的高峰小时流量和平峰小时流量见表1和2。
表1  高峰小时流量表
进口
机动车（pcu/h）
自行车
（辆/h）
行人
东
左
254
172
—
直
636
538
120
右
276
115
—
西
左
208
156
—
直
588
536
180
右
92
102
—
南
左
148
550
—
直
520
1330
240
右
380
669
—
北
左
244
450
—
直
472
1112
240
右
268
562
—
合计
4086
6292

表2  平峰小时流量表
进口

机动车（pcu/h）
自行车（辆/h）
行人
东
左
170
80
—
直
377
286
100
右
207
83
—
西
左
150
110
—
直
410
302
150
右
80
60
—
南
左
111
231
—
直
310
449
180
右
243
215
—
北
左
175
157
—
直
294
388
190
右
198
176
—
合计
2725
2537

路口为市中心交叉口，禁止大型车辆驶入，只有为数很少的公交车，机动车以小汽车为主，根据观测，统一取大车率为2%。

3、 资料整理
（1） 根据表1中的机动车高峰小时流量（大车率统一取2%），利用公式整理出机动车设计交通量（PHF取0.75），如表3所示。
表3 交叉口各流向流量
进口道

大车率（%）

东进口
左转
254
2
339
直行
636
2
848
右转
276
2
368
总 计
1166

1555
西进口
左转
208
2
277
直行
588
2
784
右转
92
2
123
总 计
888

1184
南进口
左转
148
2
197
直行
520
2
693
右转
380
2
507
总 计
1048

1397
北进口
左转
244
2
325
直行
472
2
629
右转
268
2
357
总 计
984

1311

（2） 根据表1中的自行车高峰小时流量，整理出自行车最高15min交通量的平均流率，如表4所示。
表4 自行车交通量和最高15min交通量的平均流率
进口道

（辆/h）
平均流率（辆/min）
东进口
左转
172
4
直行
538
12
右转
115
3
总 计
825
19
西进口
左转
156
3
直行
536
12
右转
102
2
总 计
794
17
南进口
左转
550
12
直行
1330
30
右转
669
15
总 计
2549
57
北进口
左转
450
10
直行
1112
25
右转
562
12
总 计
2124
47
（3） 各进口行人直行高峰小时流量分为：东，120人/h;西，180人/h;南，240人/h；北，240人/h。

4、 交叉口交通信号控制方案设计
4.1 渠化设计与饱和流量校正计算
第一次试算：初步确定该交叉口的渠化方案（车道功能划分）如图2所示。

图2 初步渠化方案
（1）初设信号周期为80s，采用四相位，相应的相位方案如图3所示。计算总损失时间L和总有效绿灯时间填入附表1顶端的“初设周期”、“相位数”、“计算相位损失时间”、“总损失时间”和“总有效绿”表达式。

图3 信号相位方案
（2）计算通用校正系数、填入附表1相应“通用校正”栏。由道路资料可知，车道宽度均满足规划要求，故都为1。由交通资料可知，大车率统一取为2%，故都为0.98。
（3）计算自行车影响校正系数，因为有左转专用相位，所以都为1，计算结果填入附表1相应“直行车道自行车校正”栏。
（4）计算右转校正系数，因为转弯半径均满足规划要求，所以都为1，计算结果填入附表1相应“右转校正”栏。
备注：因为设有左转专用相位，所以不用计算左转校正系数；因为没有设置直左、直右合用车道，所以不用计算直左、直右合流校正系数。
（5） 根据上述计算结果，计算各项校正饱和流量，并填入附表2相应“校正饱和流量”栏中；计算各车道流量比、各相位最大流量比和最大流量比总和，计算结果分别填入附表2相应“流量比”栏和“流量比总和”栏。
本次试算的总流量比Y=0.633<0.9，进行下一步的配时计算。

4.2 信号配时计算
计算得到总损失时间L=12s，从而。然后计算出各相位的实际显示绿灯时间，填入附表2的相应栏。
最小绿灯时间验算：在路中央设置行人过街安全岛，行人分两次过街，过街宽度大约就是人行横道的一半。计算最小绿灯时间填入附表2的相应栏。但从计算结果看，由于周期时长偏小，各相位的显示绿灯时间均小于最短绿灯时间。因此，无法满足行人过街所需的最短时间，需扩大周期时长重新进行计算。
第二次试算：按最短绿灯时间的要求，将周期时长定为60s，保持第一次试算中的设计方案，重新计算有关信号配时参数，填入附表3的相应栏。根据最后得到的信号配时参数（附表3）重新计算饱和流量校正系数，计算结果填入附表4的相应栏。据此结果，计算饱和流量、通行能力和饱和度，计算结果填入附表5的相应栏。由表可知，总流量比为Y=0.633<0.9。

4.3 延误及服务水平估算
根据相关公式计算有关延误，根据计算结果查得该交叉口的服务水平等级，有关结果填入附表5。由表可知，交叉口延误为34.33s/pcu，服务水平为C级，符合治理交叉口的要求。
故将第二次试算的结果作为该交叉口进口道的渠化与配时设计方案：信号周期60s；相位方案为四相位，具体如图3所示；各相位显示绿灯时间分别是：相位一13s，相位二12s，相位三13s，相位四10s，信号配时如图4所示。行人过街采用二次过街方案。交叉口渠化图如图2所示，交叉口范围内必要的交通工程设施设计见附图 交叉口设计图。

图4 信号配时图

二、 干道双向绿波控制设计
1、 内容
双向绿波控制方案设计，可以采用图解法、数解法。说明：由于未掌握图解法，故本设计只采用数解法。

2、 设计资料
某一干道上的5 个交叉口进行双向绿波控制。已知相邻路口间距分别为：路口1 至路口2 的距离为456 米、路口2至路口3 的距离为534 米、路口3 至路口4 的距离为498 米、路口4 至路口5 的距离为521 米；各路口主干道方向绿信比依次为：65%、60%、52%、62%、57%；初选线控公共信号周期时长为110秒；通过带速度为36 公里/小时。

3、 双向绿波控制方案设计
数解法
路口1、2、3、4、5相邻的间距列于表5第二行中，路口1、2的间距为456m，路口2、3的间距为534m，路口34的间距为498米，路口4、5的间距为521m。初选线控公共信号周期时长为110s，各路口的绿信比列于表6第四行，相应的系统带速为v=10m/s。
（1）计算a列。先计算vC/2=10*110/2=550m。将vC/2的数值在实用允许范围内变动，逐一计算寻求协调效果最好的各理想信号的位置，以求得实际信号间协调效果最好的双向时差。以550+100作为最适当的vC/2的变动范围，即450~650，将此范围填入表5左边的a列内。
表5 数解法确定信号时差
路口
1
2
3
4
5

a

间距
456
534
498
521
b
450
6
90
138
209
241
460
456
70
108
169
287
470
456
50
78
129
327
480
456
30
48
89
367
490
456
10
18
49
407
500
456
490
488
9
447
510
456
480
468
489
456
520
456
470
448
449
448
530
456
460
428
419
419
540
456
450
408
389
389
550
456
440
388
359
359
560
456
430
368
329
329
570
456
420
348
299
299
580
456
410
328
269
269
590
456
400
308
239
239
600
456
390
288
209
209
610
456
380
268
179
179
620
456
370
248
149
164
630
456
360
228
119
174
640
456
350
208
89
184
650
456
340
188
59
194
(2) 计算a列各行。以a=450的一行为例，路口1、2的间距为456，同理想信号间距450的差值是6，填入12间的一列内。意即2同其理想信号点的错移距离为6，即2前移6m就可同1正好组成交互式协调。
路口2、3原间距为534，则6+534-450=90，即3同其理想信号的错移距离为90，将90填入23间的一列内。
路口3、4原间距为498，则90+498-450=138。路口4、5原间距为521，则138+521-450=209。
以下再计算a列内a=460~650各行，同样把计算结果记入相应的位置内。
（3） 计算b列。仍以a=450一行为例，将实际信号位置与理想信号位置的挪移量，按顺序排列（从小到大），并计算各相邻挪移量之差，将此差值之最大者计入b列。a=450一行的b值为241，计算方法如下。
1 2 3 4 5 1
0 6 90 138 209 450
6 84 48 71 241
以此类推，计算a=460~650之b值。
（4）确定最合适的理想信号位置。由表5可知，当a=510时，b=456为最大值。取b为最大值时，对应的a值，即可得到1~5各信号到理想信号的挪移量最小，即当vC/2=510m时，可以得到最好的系统协调效率。易知1~2同理想信号间的挪移量之差最大，为456，则理想信号同1间的挪移量为，也即各实际信号距理想的挪移量最大为27。理想信号距路口1为27米，即自1前移27m即为第一理想信号，然后依次每510m间距将各理想信号列在各实际信号间。
（5）作连续行驶通过带。把理想信号依次列在最靠近的实际信号下面（表6第二行），再把各信号（1~5）在理想信号的左、右位置填入表6第三行。
把各路口的绿信比列入表6第4行。因实际信号与理想信号位置不一致所造成的绿时损失（%）以其位置挪移量除以理想信号的间距（即a=510）表示，列入表6第5行。
从各路口的绿信比减去其绿时损失即为各路口的有效绿信比，列入表6第6行，则连续通过带的带宽为左、右两端有效绿信比最小值的平均值。由表6可知，本设计中连续通过带的带宽为路口1的有效绿信比与路口3的有效绿信比的平均值，（59.71+51.41）/2=55.56%。
（6） 求时差。本设计中各实际信号间都用交互式协调，时差为50%-0.5%。表6第7行为求得的时差值。
表6 计算绿时差
路 口
1
2
3
4
5
理想信号No
A
B
C
D
E
各信号位置
右
左
左
左
左
绿信比（%）
65
60
52
62
57
损失（%）
5.29
5.29
0.59
2.94
0.78
有效绿信比（%）
59.71
54.71
51.41
59.06
56.22
绿时差（%）
17.5
20
24
19
21.5
如保持原定周期时长，则系统带速须调整为：

以上计算结果，用时间—距离图示于图5。

图5 时间-距离图

三、设计依据
1、《交通管理与控制》（第四版）吴兵 李晔，人民交通出版社，北京，2009年1月
2、《交通信号灯设置与安装规范》GB14886-2006
3、《道路交通标志与标线》GB5768－1999
4、《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（DGJ08-96-2001）》

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