交通管理與控制課程設(shè)計

河南城建學(xué)院交通管理與控制課程設(shè)計說明書課 程 名 稱: 交通管理與控制 題 目:平頂山建設(shè)路-凌云路交叉口定時信號配時設(shè)計專 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 教 室: 10#B609、302 開 始 時 間: 2016 年 01 月 04 日完 成 時 間: 2016 年 01 月 08 日課程設(shè)計成績：學(xué)習(xí)態(tài)度及平時成績（30）技術(shù)水平與實際能力（20）創(chuàng)新（5）說明書撰寫質(zhì)量（45）總 分（100）等級指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日目 錄1 交通調(diào)查11.1 調(diào)查主要內(nèi)容11.2 本人負責(zé)調(diào)查部分數(shù)據(jù)處理及分析12 設(shè)計交通量確定32.1 最高10分鐘流率統(tǒng)計42.2 設(shè)計小時交通量計算43車道渠化及信號相位方案設(shè)計53.1 渠化方案設(shè)計53.2 相位方案設(shè)計54 飽和流率估算64.1 復(fù)雜情況下飽和流率計算64.2 飽和流率匯總及對比115 各項配時參數(shù)計算125.1 交叉口信號配時設(shè)計流程125.2 確定關(guān)鍵車流和流率比135.3 計算各個相位黃燈時間、全紅時間、綠燈間隔時間135.4 計算總損失時間145.5 計算最佳周期時間145.6 計算各項配時參數(shù)146 約束條件檢驗156.1 周期時長檢驗156.2 行人過街時間檢驗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附加延誤187.5 交叉口各進口車道的的延誤197.6 各進口道平均信控延誤197.7 整個交叉口的平均信控延誤20參考文獻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、行人及自行車通行規(guī)則； （2）機動車轉(zhuǎn)向交通量； （3）非機動車轉(zhuǎn)向交通量； （4）行人過街交通量； （5）分析期初始積余車輛Qb、綠燈期間到達車輛占整個周期到達量之比P。1.2 本人負責(zé)調(diào)查部分數(shù)據(jù)處理及分析 在本次調(diào)查中，我負責(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)計圖（圖1-1、圖1-2）。圖1-1 原渠化設(shè)計示意圖 圖1-2 新渠化設(shè)計示意圖另外，由于1組的人手不夠，我又幫他們調(diào)查了非機動車道的交通流量（表1-1）。簡單分析見圖1-3。表1-1平頂山市交叉口非機動車進口交通流量流向調(diào)查表 交叉口名稱：_凌云_路與_建設(shè)_路交叉口 調(diào)查位置：西進口觀測人員：李鵬舉 觀測日期：2016.1.4下午4：40-6：10時 段左轉(zhuǎn)直行右轉(zhuǎn)4：40-4：50632544:50-5:00435555：00-5：10382555：10-5：20584625：20-5：305107895：30-5：401173525：40-5：50482635：50-6：00777656：00-6：1067469小計51646564圖1-3 非機動車流量由圖表可以看出4:40到6:10有明顯的高峰，其中左轉(zhuǎn)流量少，以直行為主，右轉(zhuǎn)也很多。2 設(shè)計交通量確定設(shè)計小時交通量的確定對于單點交叉口定時信號控制設(shè)計十分重要，本次設(shè)計采用的數(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際測量所得。2.1 最高10分鐘流率統(tǒng)計根據(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)，整理匯總后取各進口道各轉(zhuǎn)向的最高10分鐘流率，如表2-1所示：表2-1 各進口道、各轉(zhuǎn)向最高10分鐘流率進口方向轉(zhuǎn)向最高10min流率（pcu）西進口左52直227右80東進口左49直198右40南進口左111直95右32北進口左37直94右462.2 設(shè)計小時交通量計算設(shè)計交通量等于最高10min流率的6倍，由此可得出各進口道、各轉(zhuǎn)向的設(shè)計小時交通量，如表2-2所示：表2-2 各進口道、各轉(zhuǎn)向設(shè)計小時交通量進口方向轉(zhuǎn)向流量（pcu/h）西進口左312直1362右480東進口左294直1188右240南進口左666直570右192北進口左222直562右2763車道渠化及信號相位方案設(shè)計3.1 渠化方案設(shè)計從交叉口的幾何構(gòu)型設(shè)計渠化方案如下：建設(shè)路西進口為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、一條非機動車道;東進口為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；北進口為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個進口道交通量和行人流量較大。則左轉(zhuǎn)車道構(gòu)成1個車道組、直行車道構(gòu)成1個車道組、右轉(zhuǎn)專用車道構(gòu)成1個車道組。3.2 相位方案設(shè)計建設(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)狀信號配時記錄表如表3-1所示、信號配時如圖3-1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)狀交叉口信號配時表單周期信號相位數(shù)：4 單周期時間： 190s相位1相位2相位3相位4綠燈時間(s)50444737黃燈時間(s)3333紅燈時間(s)137143140150圖3-1 現(xiàn)狀信號配時圖繼而分析是否需要設(shè)置左轉(zhuǎn)保護相位，根據(jù)交通管理與控制給出的左轉(zhuǎn)保護相位判別條件對各進口逐一進行判斷：東進口：=222200，需要設(shè)置左轉(zhuǎn)保護相位西進口：=264200，需要設(shè)置左轉(zhuǎn)保護相位南進口：=307200，需要設(shè)置左轉(zhuǎn)保護相位北進口：=164200，但由于交叉口地形和行人、機動車的影響，也需要設(shè)置左轉(zhuǎn)保護相位考慮到南北方向左轉(zhuǎn)車流量相差很大，可以考慮早啟遲斷式信號相位。于是交叉口的相位方案初步確定如下：相位一（）：為南北方向左轉(zhuǎn)相位相位二（）：為南進口左轉(zhuǎn)相位的延遲相位，同時開啟南進口直行相位三（）：為南進口直行的延遲相位，同時是北進口的直行相位相位四（）：東西進口的左轉(zhuǎn)相位相位五（5）：東西方向的直行相位，相位圖如圖3-2：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算嚴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方法，不適用于對交叉口信號控制的細致分析。然而，對車道組飽和流率的分析依然是進行交叉口信號控制方案設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。故需要進行復(fù)雜情況下飽和流率分析。飽和流量用實測平均飽和流量乘以各個影響因素校正系數(shù)的方法估算，如式4-1所示。即進口道的估算飽和流量： （4-1）式中：車道組的飽和流率，； 進口車道基本飽和流率，在缺乏實測數(shù)據(jù)時取值1900； 車道組所包含的車道數(shù)； 進口車道各類校正系數(shù)。首先需要確定交叉口進口車道各類校正系數(shù)：（1）車道寬度校正如式4-2所示 （4-2） 式中：車道寬度校正系數(shù)； 車道寬度，m。 根據(jù)設(shè)計的渠化方案，確定各個進口道的寬度，各個進口道各車道的寬度如下表4-1所示。表4-1各個進口道各車道的寬度進口方向轉(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由于各個進口方向的進口車道的寬度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)=1。（2）車道縱坡修正系數(shù)如式4-3所示。 （4-3）式中：車道縱坡校正系數(shù)； 車道縱坡，弧度制。根據(jù)道路線性的情況，四個進口車道縱坡為零，因此，各車道的縱坡修正系數(shù)=0。（3）大車修正系數(shù)如式4-4所示。 （4-4）式中：大車校正系數(shù)； 大車在車流中的比例； 大車的小汽車當(dāng)量，無實測數(shù)據(jù)時取2.0.利用式4-4計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)進口方向大車校正系數(shù)東0.92西0.86南0.93北0.89（4）行人和自行車修正系數(shù)如式4-5所示 （4-5）式中：自行車/行人對右轉(zhuǎn)車流影響的校正系數(shù)； 自行車/行人對左轉(zhuǎn)車流影響的校正系數(shù)； 車道組中右轉(zhuǎn)車輛所占的比例； 車道組中左轉(zhuǎn)車輛所占的比例； 非保護相位下自行車/行人影響因子； 保護相位內(nèi)右轉(zhuǎn)通行時長所占的比例； 保護相位內(nèi)左轉(zhuǎn)通行時長所占的比例。 由于該交叉口各個進口道都有左轉(zhuǎn)專用車道且設(shè)有左轉(zhuǎn)保護相位，所以=1，則=0.下面開始計算行人/自行車對右轉(zhuǎn)車流影響的校正系數(shù)。 步驟一：計算綠信號時間內(nèi)的行人流率。 （4-6） 式中：行人通行相位內(nèi)行人的流率，； 分析時段內(nèi)的行人交通量，； 信號周期時長； 行人通行相位時長。由表4-2可知該交叉口高峰小時行人交通量。由實際調(diào)查得到現(xiàn)有的交叉口信號配時方案設(shè)計如下表4-3所示：表4-3 非機動車與行人高峰小時流量進口方向西東南北非機動車流量535409601645行人流量183162255148表4-4 交叉口原有信號配時道路方向車道方向紅、綠燈時間（s）東西直行綠燈50紅燈137左轉(zhuǎn)綠燈44紅燈143南北直行綠燈47紅燈140左轉(zhuǎn)綠燈37紅燈150所有黃燈12周期190經(jīng)計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655西740南969北562步驟二：確定機非沖突區(qū)的行人占用率 （4-7）式中：機動車與行人沖突區(qū)域的行人占用率；根據(jù)表4-5中計算得數(shù)據(jù)，利用式4-7，計算出機動車與行人沖突區(qū)域的行人占用率如下：東進口0.327、西進口為0.37、南進口0.48、北進口為0.28。步驟三：計算綠信號時間內(nèi)的自行車流率及機非沖突區(qū)自行車占用率計算公式如下： （4-8）式中：自行車通行相位內(nèi)的流率，； 分析時段內(nèi)的自行車交通需求量，； 自行車通行時長。根據(jù)表4-5調(diào)查所得數(shù)據(jù)，由公式4-8計算的出自行車通行相位內(nèi)的流率為：東、西進口1653、2162，南、北進口2283、2135。機非沖突區(qū)的自行車占用率按下式4-9確定： （4-9）式中：機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計算可得機動車與自行車沖突區(qū)域的自行車占有率如下東、西進口：0.820，南、北進口：0.865。 步驟四：確定機非沖突區(qū)域的總占用率 對于直行右轉(zhuǎn)相位下機非沖突區(qū)域的總占用率的計算，應(yīng)按照式4-10計算。 （4-10）經(jīng)計算得，機非沖突區(qū)域的總占用率結(jié)果如表4-6所示。表4-6 各進口道機非沖突區(qū)域總占用率方向機非沖突占用率方向機非沖突占用率東0.632西0.820南0.865北0.810步驟五：確定非保護相位下自行車/行人影響因子ApbT非保護相位下自行車/行人影響因子按下式4-11確定： (4-11)式中：左轉(zhuǎn)車或右轉(zhuǎn)車流的出口到數(shù)量； 左轉(zhuǎn)車流或右轉(zhuǎn)車流在進口到的數(shù)量。綜合以上數(shù)據(jù)，可以求得非保護相位下自行車/行人影響因子的數(shù)值如下:東、西方向為0.621，南、北方向為0.514。據(jù)設(shè)計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，沒有保護相位，所以保護相位內(nèi)右轉(zhuǎn)通行時長的比例為0。根據(jù)以上計算與調(diào)查數(shù)據(jù)，利用式4-6計算得各進口道自行車/行人對右轉(zhuǎn)車流影響的校正系數(shù)如表4-7。表4-7 各進口道自行車/行人對右轉(zhuǎn)車流影響的校正系數(shù)方向機非對右轉(zhuǎn)影響系數(shù)方向機非對右轉(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4-1計算得各車道組復(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而結(jié)合復(fù)雜情況下設(shè)計飽和流率對比分析，對比統(tǒng)計表如表4-9所示、對比分析圖如圖3-1所示：表4-9 各類飽和流率匯總表進口車道名稱復(fù)雜情況計算法（pcu/h）實測值（pcu/h）東進口左轉(zhuǎn)1748東進口直行17481565東進口右轉(zhuǎn)524西進口左轉(zhuǎn)1634西進口直行16341497西進口右轉(zhuǎn)850南進口左轉(zhuǎn)1678南進口直右16431665北進口左轉(zhuǎn)1606北進口直行16911658北進口右轉(zhuǎn)820為了更加直觀表達直行當(dāng)量法計算的設(shè)計飽和流率、復(fù)雜情況下設(shè)計飽和流率以及實際飽和流率之間的關(guān)系，由表4-9做對比分析圖如圖4-1所示：圖4-1 設(shè)計飽和流率對比分析圖由上圖可以看出，對于個各進口車道飽和流率總體來看：復(fù)雜情況下計算出來的飽和流率比實際測得值大。5 各項配時參數(shù)計算5.1 交叉口信號配時設(shè)計流程圖5-1 WEBSTER法信號配時流程圖5.2 確定關(guān)鍵車流和流率比根據(jù)設(shè)計相位方案以及復(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。q=max（307+165），（164+170） =307+165=472q4=max132,222=222q5=max289,265=289Ring1 Ring212345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，計算流率比y如下表5-1所示：表5-1 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=y+y4+y5=0.279+0.127+0.