交通管理与控制1412.doc

公路与城市道路专业 课程名称：城市道路设计 试卷F答案

1 课程设计目的与背景
交叉口是城市道路网中的瓶颈，是制约道路通行能力的咽喉，决定着城市道路系统通行能力、行程时间、行车延误和营运效率及安全，我国城市的交通拥堵及交通事故主要发生在平面交叉口。在交叉口处，机动车、非机动车、行人之间的干扰较多，交通流通行的顺畅性、安全性都比路段低，道路的运输效率，行车安全、车速、运营费用和通行能力很大程度上取决于交叉口的精心设计，因此,如何科学地规划、设计城市道路平面交叉口，合理地进行交叉口信号配时显得尤为重要。
本设计以某一交叉口为背景，并已知交通流量数据，对信号交叉口的交通进行数据分析，并用所学的方法进行新建交叉口交通控制设计。通过该课程设计，使学生加深对课堂教学内容的理解，掌握交叉口渠化设计与信号配时设计方法，增强学生分析和解决实际交通问题的能力，为在交通工程设计和施工中应用相关知识解决实际问题打下基础。
2课程设计基本要求
1、要求了解和掌握数据分析和处理的基本方法。
2、要求紧密结合交叉口相交道路条件，通过查阅相关资料，分析、计算、比较、论证，制订出合理的设计方案，为今后从事专门技术和科学研究工作打下基础。
3、能初步应用AutoCAD或计算机辅助绘制车道渠化方案图、相位图及信号配时图。
4、能应用VISSIM仿真软件对设计方案进行验算。
5、排版需按规定要求进行。
一·交叉口各流量的计算
1·根据资料所给不同方向一小时交通量及换算系数，将不同车的交通量换算成标准车辆的交通量。
一、 东进口到：左转：
直行：
右转：
西进口到：左转：
直行：
右转：
南进口道：左转：
直行：
右转：
北进口道：左转：
直行：
右转：
大车率的计算
将公交车和大车都计入大车，转化为标准车辆后进行大车率的计算。
1)东进口到：左转：
直行：
右转：
2)西进口到：左转：
直行：
右转：
3)南进口到：左转：
直行：
右转：
4)西进口到：左转：
直行：
右转：
3.最高15min流量换算每小时交通量

1)东进口到：左转：
直行：
右转：
2)西进口到：左转：
直行：
右转：
3)南进口到：左转：
直行：
右转：
4)西进口到：左转：
直行：
右转：
非机动车的交通量和最高15min交通量的平均流率等
1）东进口到：
平均流率：
2）西进口到：
平均流率：
3）南进口到：
平均流率：
4）北进口到：
平均流率：
计算得到下表
交叉口各流向流量
进口道
Qmn（pcu/h）
大车率（%）
qmn（pcu/h）
东进口
直行
255
7.65
340
左转
21
35.71
28
右转
55
4.55
73
总计
331

441
南进口
直行
454
18.17
605
左转
93
5.38
124
右转
72
3.47
96
总计
619

825
西进口
直行
427
31.03
569
左转
36
6.94
48
右转
146
22.26
195
总计
609

812
北进口
直行
285
17.54
380
左转
67
0
89
右转
33
15.62
44
总计
385

513

二、 信号相位方案的确定
由于东西两侧进口车道左转的车比较多，二交叉口进口道上又设有专用左转车道，故考虑采用三相位信号配时方案。如下图

三.渠化设计

四.配时参数计算
1.信号周期时长： 取87s

信号总损失时间：s

式中：-启动损失时间取3s；
A-黄灯时长，取3s；
I-绿灯时间间隔取3s；
k一个周期内的绿灯间隔数。
所以信号周期时长:
总有效绿灯时间：

五.饱和流量的计算

饱和流量用实测平均饱和流量乘以各个影响校正系数方法估算，即进口道的估算饱和流量：

式中：

(1) 基本饱和流量
各类进口车道各有其专用相位的基本饱和流量，可采用下表中的数值。
(2)各类车道通用校正系数
1)车道宽度校正：

式中：W——车道宽度，m
W取3.5m则车道宽度校正系数
2)坡度及大车校正如下：
式中：G——道路纵坡，下坡时取0；
HV——大车率，这里不大于0.5
东进口道：
直左：
已知该进口道的直行设计流量为340辆/h，且打大率为7.65%，右转车辆为73辆/h，左转为28辆/h，则根据进口道的车道功能划分，应用等排队长度理论，该进口道的直左车道设计流量为，于是直左车道中直行车为（147-28）=119辆/h，大车为119*7.65%=9.1辆/h大车率为9.1/147=6.2%
直左：
直行 ：
右转：
南进口道：左转：
直行 ：
右转：
西进口道：左转：
直行 ：
右转：
北进口道：左转：
直行 ：
直右：
已知该进口道的直行设计流量为380辆/h，且打大率为17.5%，右转车辆为44辆/h，左转为136辆/h，则根据进口道的车道功能划分，应用等排队长度理论，该进口道的直右车道设计流量为，于是直右车道中直行车为（186.7-44）=142.9辆/h，大车为142.7*17.5%=24.97辆/h大车率为24.97/186.7=13.4%

3） 直行车道的饱和流量
直行车流受同相位绿灯初期左转自行车影响时，直行车道设计饱和流量除必须做通用的校正外，尚须作自行车影响校正，自行车影响校正系数按下式计算：

式中：j——周期内的相位数；
Ge——总有效绿灯时间
故：东进口道西进口道都有左转专用相位：
南进口道：

北进口道:

直行车饱和流量：
式中：——直行车道饱和流量，pch/h；
——直行车道的基本饱和流量pch/h
表二 各类进口车道的基本饱和流量
直行车道
左转车道
右转车道
1650
1550
1550

东进口道：
南进口道：
西进口道：
北进口道：
左转专用车道饱和量
①有专用相位时：

式中：—有左转专用相位时左转专用车道饱和流量,pcu/h；
—左转专用车道有专用相位时的基本饱和流量，pcu/h。
南进口道：
北进道口：

②无专用相位时
左转校正系数：
式中：—无左转专用相位时左转专用车道饱和流量,pcu/h；
——左转校正系数；
——对向直行车道数的影响系数，见下表；
——对向直行车流量，pch/h；
——绿信比，缺信号配时数据时，按下式粗略估算:

对向直行车道数的影响系数

查表可知：东进口道： 西进口到：
由对向直行车道数为一则

则：东进口道：
西进口到：
所以:
东进口道：
西进口到：
5） 无右转专用车道饱和流量

转弯半径校正系数

式中：r---转弯半径，m
转弯半径按5m，所以
2. 行人或自行车影响校正系数
查表可得出
自行车影响校正系数

式中:

式中：

故：所以
东进口：
西进口：
南进口：
北进口：
6） 直左合用车道饱和流量

为直左合流校正系数，(东进口道)

式中；

7）
为直左合流校正系数，（北进口道）

式中；

流量比总和，按下式计算：
式中：Y-组成周期的全部信号相位的各个最大流量比、值之和；
j-一个周期内的相位数；
、-第j相的流量比；
-设计交通量，hpcu/；
-设计饱和流量，hpcu/。
设计Y值小于9.0，方案不用重新设计。

各进口到的相位流量比：
东进口道：

南进口道：

西进口道：

北进口道：

综合上式可得：

将各相位的值相加得到整个交叉口的值：

信号配时计算：
总损失时间：L=43=12s;
信号周期时长：
总有效绿灯时间：
有效绿灯时间：
4.19s;
3.13s
4.04s
3.04s
实际显示绿灯时间等于有效绿灯时间。
最小绿灯时间验算：
根据车道渠化，人行横道的长度至少在30m以上，所以采用路中央设置行人过街的安全岛的方法。
最小绿灯时间：=>4.19s,无法满足行人过街的最短时间，所以考虑扩大周期，将周期扩大到100s。
第二次试算：
总损失时间：L=43=12s;
总有效绿灯时间：
变动后需要改变的数据：
右转校正系数
转弯半径均设大于15m.所以
行人校正系数：500/36=14（人/周期）<20，所以,，故；
直行自行车影响校正系数：
西进口：
=（202/36）/0.75=7.481（辆/h）
=

东进口：=9.259（辆/h） =1.299,0.941,0.88
北进口：=15.074（辆/h） =2.056,0.907,0.88
南进口：=17.963（辆/h） =2.449,0.889,0.88
只有南进口的的发生了变化。
南进口：
=
=

则 =
交通流量比的变化：
南北进口直右：
可见交通流量比与原来的一样。<0.9,符合要求。
则变化后的有效绿灯时间：
25s
19s
25s
19s
实际显示绿灯时间等于有效绿灯时间。
绿信比：
1=， 2=0.19， 3=0.25， 4=0.18。
4.5 服务水平估算
通行能力，单位pcu/h。
西进口： 东进口：
15610.26=406（辆/h） 15280.26=398（辆/h）
14320.26=373（辆/h） 14540.26=378（辆/h）
15500.19=295（辆/h） 15500.19=295（辆/h）
南进口： 北进口：
15560.25=389（辆/h） 15800.25=395（辆/h）
15220.25=381（辆/h） 13640.25=341（辆/h）
15500.18=279（辆/h） 15500.18=279（辆/h）
饱和度
西进口： 东进口：
=0.451 =0.583（辆/h）
=0.480 =0.613（辆/h）
=0.271 =0.624（辆/h）
南进口： 北进口：
=0.584（辆/h） =0.529（辆/h）
=0.596（辆/h） =0.604（辆/h）
=0.637（辆/h） =0.297（辆/h）
平均信号控制延误时间
1、 均匀延误,单位s/pcu
西进口：直行31.01s
直右31.28s 左转34.58s
东进口：直行32.27s
直右32.57s 左转37.22s
南进口：直行32.93s
直右33.04s 左转37.97s
北进口：直行32.41s
直右33.12s 左转35.51s
2、 随机附加延误
，单位s/pcu
西进口直行：
直行
直右=4.37， 左转=1.78
东进口：直行=6.12，直右=7.24，左转=3.96
南进口：直行=6.28，直右=6.72，左转=10.62
北进口：直行=5.00，直右=7.72，左转=2.54
3、总延误，单位s/pcu
西进口：直行d=34.6， 直右d=35.65，左转d=36.36
东进口：直行d=38.39，直右d=39.81，左转d=41.18
南进口：直行d=39.21，直右d=39.76，左转d=48.59
北进口：直行d=37.41，直右d=40.84，左转d=38.05
4、 各进口道的平均信控延误，单位s/pcu
西进口： 35.16
东进口：39.34
南进口：40.0
北进口：38.44
5、 整个交叉口的平均信控延误
，单位s/pcu
27.634s
，超过B级服务水平，进行第三次试算。(省略)
4.6信号相位图与配时图
相位图：

配时图：