交通設(shè)計(jì)案例

1、交通設(shè)計(jì)案例 選擇河北省邢臺(tái)市兩條主干路中興路和新華路的交叉口為交通設(shè)計(jì)案例。該交叉口為規(guī)則十字型交叉口，東西向中興路為三塊板道路，北向新華北路為三塊板道路，南向新華南路為一塊板道路，路段上均為雙向四條機(jī)動(dòng)車道。南、北、東三進(jìn)口處將車道劃分改變?yōu)槿M(jìn)一出；西進(jìn)口處禁止左轉(zhuǎn)，保持兩進(jìn)兩出。本交叉口地處最繁華的地段，相交道路為，是全市最為重要的路口，周圍分布著新世紀(jì)商業(yè)廣場(chǎng)、市百貨大樓、客運(yùn)總公司、順德賓館等大型交通吸引點(diǎn)。 該交叉口車輛組成以小汽車和自行車為主。自行車交通量非常大，機(jī)動(dòng)車中摩托車所占比例很大。西進(jìn)口禁止左轉(zhuǎn)，信號(hào)控制采用兩相位控制。非機(jī)動(dòng)車在交叉口內(nèi)二次過街。交通流量見表1。 表

2、1 晚高峰小時(shí)交通流量 進(jìn)口方向 機(jī)動(dòng)車（pcu/h） 非機(jī)動(dòng)車（veh/h） 普通機(jī)動(dòng)車（pcu/h） 摩托車(veh/h) 合計(jì)（pcu/h） 東 左 228 211 312 2015 直 441 445 619 2126 右 195 47 213 94 西 左 0 0 0 822 直 453 344 590 1685 右 322 179 394 722 南 左 138 144 195 534 直 351 234 445 1931 右 225 302 346 444 北 左 178 73 207 890 直 271 141 327 1080 右 401 272 509 771 合計(jì) 320

3、02392415713114晚高峰時(shí)段 17:3018:30 1 改善前的問題點(diǎn) 采用兩相位控制信號(hào)，直行機(jī)動(dòng)車與對(duì)向左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車沖突嚴(yán)重，不利于安全。 非機(jī)動(dòng)車通行采用二次過街，但渠化設(shè)計(jì)不夠規(guī)范，非機(jī)動(dòng)車通行空間過大，致使機(jī)動(dòng)車通行空間太小。 右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車行駛軌跡穿過左轉(zhuǎn)自行車停車區(qū)，右轉(zhuǎn)車與同向的行人和非機(jī)動(dòng)車沖突嚴(yán)重，形成交通事故隱患。 摩托車與普通機(jī)動(dòng)車行駛特性不同，在交叉口區(qū)域內(nèi)的混行導(dǎo)致相互干擾嚴(yán)重。 進(jìn)口道車道數(shù)不足，交叉口的可能通行能力不夠。2 實(shí)施的對(duì)策 采用多相位控制； 在交叉口內(nèi)部將非機(jī)動(dòng)車通行空間壓后，以增加機(jī)動(dòng)車通行空間； 對(duì)右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車進(jìn)行適當(dāng)控制； 各進(jìn)口道均設(shè)置摩托

4、車專用通道，在機(jī)動(dòng)車停車線前設(shè)置摩托車待行區(qū)； 在各進(jìn)口道處占用小部分非機(jī)動(dòng)車道增設(shè)一機(jī)動(dòng)車道。 3 改善前后對(duì)比 將兩相位控制改為四相位控制，避免了直行機(jī)動(dòng)車與其對(duì)向左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車之間的相互干擾； 將非機(jī)動(dòng)車通行空間適當(dāng)壓后，使機(jī)動(dòng)車通行空間得以增大，又設(shè)置了左右轉(zhuǎn)導(dǎo)流線，使機(jī)動(dòng)車行駛軌跡線比較平順； 由于對(duì)右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車進(jìn)行信號(hào)控制，使右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車在通行時(shí)間上得以分離，在保證右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車延誤增加不多的前提下，有效地解決了右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車之間的沖突問題； 通過摩托車專用通道和摩托車待行區(qū)的設(shè)置，將大部分摩托車交通流從機(jī)動(dòng)車交通流中分離出來，明顯提高了交通的有序性、安全性和通行效率； 通過增

5、設(shè)機(jī)動(dòng)車道，使機(jī)動(dòng)車通行能力有明顯的提高； 中央駐足島的設(shè)置使行人過街安全性大大提高，同時(shí)，也使行人過街所需最小綠燈時(shí)間減小。 評(píng)價(jià)指標(biāo)前后對(duì)比見標(biāo)2 表2 現(xiàn)狀渠化和信號(hào)控制方案評(píng)價(jià)（晚高峰時(shí)段） 進(jìn)口方向通行能力（pcu/h）流量（pcu/h）飽和度單車平均延誤（s）最大排隊(duì)長(zhǎng)度（pcu）東左3443120.91606直6886190.905812右1,2002130.1800西左直6885900.864912右1,2003940.3310南左2851950.69325直5694450.784110右1,2003460.2900北左2852070.73355直5693270.57258右1

6、,0785090.4732總計(jì)810741570.5130總計(jì)（不考慮右轉(zhuǎn)）3,4292,6950.79交通流基礎(chǔ)理論（通行能力計(jì)算案例） 該部分選擇一個(gè)信號(hào)控制交叉口通行能力的計(jì)算作為案例。預(yù)測(cè)通車時(shí)交叉口各流向高峰時(shí)段高峰小時(shí)Qmn（直行車大車率：東西路4%，南北路2%；左、右轉(zhuǎn)大車率為0）、最高15分鐘流率換算的小時(shí)交通量qdm(PHF取0.75)如下表：進(jìn)口道 Qmn(pcu/h) 大車率（%） qdm(pcu/h) 西進(jìn)口 直行 555 4 740 左轉(zhuǎn) 124 0 166 右轉(zhuǎn) 64 0 86 總計(jì) 743 992 東進(jìn)口 直行 574 4 766 左轉(zhuǎn) 187 0 250 右轉(zhuǎn)

7、120 0 160 總計(jì) 881 1176 北進(jìn)口 直行 486 2 648 左轉(zhuǎn) 46 0 62 右轉(zhuǎn) 58 0 78 總計(jì) 590 788 南進(jìn)口 直行 570 2 760 左轉(zhuǎn) 64 0 86 右轉(zhuǎn) 61 0 82 總計(jì) 695 928 預(yù)測(cè)高峰時(shí)段高峰小時(shí)自行車交通量Qmn（估計(jì)左轉(zhuǎn)率北進(jìn)口為25%，其他進(jìn)口為10%；右轉(zhuǎn)率均為15%）、最高15分鐘交通量的平均流率如下表： 進(jìn)口道 Qmn（輛/h） 平均流率（輛/min） 西進(jìn)口 1260 28 東進(jìn)口 1350 30 北進(jìn)口 900 20 南進(jìn)口 1215 27 估計(jì)各向行人流量為600人/h。 按最短綠燈時(shí)間的要求，定計(jì)算周期時(shí)長(zhǎng)

8、為60s，結(jié)果見表13。 交通調(diào)查與分析 1 交通調(diào)查與分析 以上海市典型信號(hào)控制交叉口的車頭時(shí)距調(diào)查與分析作為案例。在現(xiàn)有的道路幾何條件與交通條件下，對(duì)信號(hào)控制交叉口直行車道的車頭時(shí)距進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理，得出飽和車頭時(shí)距的分布、初始時(shí)距的分布、飽和流率的估算值及其單個(gè)周期內(nèi)的啟動(dòng)延誤估計(jì)。1.1 飽和車頭時(shí)距的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定 在調(diào)查過程中，采用了“變停車線”的方法采集數(shù)據(jù)，即在紅燈期間停車線前第一輛車前車輪所在地為所謂的“變停車線”，綠燈啟亮后，第一輛車啟動(dòng)時(shí)調(diào)查人員摁下秒表，依次記錄下在紅燈期間排隊(duì)等待通行的車輛通過“停車線”的時(shí)刻，直到認(rèn)定的最后一輛車開出“停車線”?？紤]到每個(gè)

9、周期紅燈切換為綠燈后，車輛啟動(dòng)必然引起啟動(dòng)延誤，所以在所有采集得到的數(shù)據(jù)中，一般頭四輛車頭時(shí)距是不飽和的，因此計(jì)算飽和車頭時(shí)距所用的數(shù)據(jù)都是剔除掉每周期前四輛車的車頭時(shí)距后得到的。下面以中山北一路（南進(jìn)口內(nèi)側(cè)直行）大連西路，車道寬度為2.7米的直行車道上調(diào)查的數(shù)據(jù)為例進(jìn)行如下分析：（1） 飽和車頭時(shí)距觀測(cè)值的統(tǒng)計(jì)直方圖和經(jīng)驗(yàn)分布曲線 圖1 飽和車頭時(shí)距觀測(cè)值的統(tǒng)計(jì)直方圖 （2）飽和車頭時(shí)距的特征參數(shù) 表1 飽和車頭時(shí)距的特征參數(shù)飽和時(shí)距 N Minimum Maximum 樣本均值 樣本標(biāo)準(zhǔn)差 180 1.28 3.94 2.2836 0.5619 Valid N (listwise) 180

10、 極差 （3）有統(tǒng)計(jì)直方圖可以看出飽和車頭時(shí)距近似地服從正態(tài)分布，為此作正態(tài)概率分析圖如下： 圖2 飽和車頭時(shí)距的正態(tài)概率分析圖 可以看到，實(shí)際數(shù)據(jù)值與假設(shè)正態(tài)分布的數(shù)值非常吻合，為此假定飽和車頭時(shí)距 ，可以得出 和 的10.05的置信區(qū)間分別為2.2010 , 2.3663 、0.3754 ,0.7460。因此， 2.2836， 0.7460。4、對(duì) 進(jìn)行 擬和檢驗(yàn) 經(jīng)檢驗(yàn)得在置信度為95的水平下 。 1.2 飽和流率的近似計(jì)算 利用公式 來計(jì)算飽和流率。 v/h/lane1.3 啟動(dòng)車頭時(shí)距的統(tǒng)計(jì)分析 （1）啟動(dòng)車頭時(shí)距觀測(cè)值的統(tǒng)計(jì)直方圖和經(jīng)驗(yàn)分布曲線 圖3 啟動(dòng)車頭時(shí)距觀測(cè)值的統(tǒng)計(jì)直方圖

11、 對(duì)其進(jìn)行單樣本的KS檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)車頭時(shí)距不滿足正態(tài)分布，而是近似的滿足 分布。（2） 啟動(dòng)車頭時(shí)距的特征參數(shù)表2 啟動(dòng)車頭時(shí)距的特征參數(shù) 啟動(dòng)車頭時(shí)距 N Minimum Maximum 樣本均值 樣本標(biāo)準(zhǔn)差 90 1.53 6.58 2.9191 1.0796 Valid N (listwise) 90 極差 1.4 每周期啟動(dòng)延誤的近似計(jì)算 每一周期內(nèi)的啟動(dòng)延誤可以分為兩部分：綠燈啟亮后頭車的反應(yīng)延誤時(shí)間和后四兩車以非飽和車頭時(shí)距通過“停車線”所造成的損失時(shí)間。即綠燈啟亮后頭車的反應(yīng)延誤時(shí)間；一般取2s后四輛車以非飽和車頭時(shí)距通過“停車線”所造成的損失時(shí)間，等于到 。 因此 14*（2

12、.9191-2.2836） 3.542秒交通控制案例 選擇廊坊市市中心兩條主干路新華路和金光道的交叉點(diǎn)為交通控制案例。該路口為規(guī)則的十字形交叉口，相交道路均為三塊板道路。交叉口100米范圍內(nèi)的機(jī)非分隔帶已經(jīng)拆掉，各向進(jìn)口道均為三車道，出口道為兩車道。交叉口范圍內(nèi)的道路條件是：各方向的行車道（包括自行車道）均為30米，機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車以分隔欄隔離。周圍分布著市委市政府等機(jī)關(guān)單位、明珠大廈等商業(yè)設(shè)施和明珠禮堂等大型公共娛樂設(shè)施，是全市地位最為重要的路口。1 交通量調(diào)查 交通流量通過在交叉口的高峰時(shí)間和平峰時(shí)間各觀測(cè)2小時(shí)獲得，整理后的高峰小時(shí)流量和平峰小時(shí)流量見表1和2。表1 高峰小時(shí)流量表 進(jìn)口

13、 機(jī)動(dòng)車（pcu/h） 自行車（輛/h） 行人 東 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 合計(jì) 4086 6292 表2 平峰小時(shí)流量表 進(jìn)口 機(jī)動(dòng)車（pcu/h） 自行車（輛/h） 行人 東 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

14、 310 449 180 右 243 215 北 左 175 157 直 294 388 190 右 198 176 合計(jì) 2725 2537 圖1 現(xiàn)狀相位相序圖2交叉口控制狀況調(diào)查 該交叉口為四相位信號(hào)控制，信號(hào)周期為122s，相位、相序如圖1所示：3 現(xiàn)狀評(píng)價(jià)分析 采用上海市工程建設(shè)規(guī)范城市道路平面交叉口規(guī)劃與設(shè)計(jì)規(guī)程提供方法，交叉口現(xiàn)狀評(píng)價(jià)結(jié)果見表3。表3 交叉口現(xiàn)狀評(píng)價(jià)表 進(jìn)口 通行能力（pcu/h） 飽和度 延誤 排隊(duì)長(zhǎng)度 東 左 295 0.86 52 11 直 607 1.05 66 15 西 左 295 0.71 49 7 直 607 0.97 45 10 南 左 295 0

15、.5 47 8 直 455 1.14 北 左 295 0.83 51 10 直 455 1.04 67 13 合計(jì) 3304 0.94 注：由于未對(duì)右轉(zhuǎn)車進(jìn)行控制，故對(duì)右轉(zhuǎn)車的評(píng)價(jià)未列入表中。 由表中數(shù)據(jù)可以看出，各進(jìn)口直行車道已過飽和，相應(yīng)的排隊(duì)長(zhǎng)度和延誤過大；同時(shí)車道的飽和度很不均勻。4 交叉口問題分析 結(jié)合現(xiàn)狀踏勘與定量評(píng)價(jià)，交叉口存在問題主要是： 由于將直行相位放于左轉(zhuǎn)相位之前，有部分左轉(zhuǎn)自行車隨直行自行車駛?cè)虢徊婵?，在?duì)向人行道前待行；當(dāng)左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車放行時(shí)，橫向直行駛出交叉口，此時(shí)與對(duì)向的左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車發(fā)生沖突； 進(jìn)口道只設(shè)一個(gè)直行車道，無法滿足高峰時(shí)的交通需求，高峰期間直行車排隊(duì)較長(zhǎng)；

16、由于未對(duì)右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車進(jìn)行信號(hào)控制，右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車與自行車的沖突與干擾在每一相位的綠燈初期比較嚴(yán)重； 路口行人過街通道上缺乏無障礙設(shè)計(jì)，未考慮殘疾人、老人等交通弱者的需求； 交叉口內(nèi)及車道變化處缺少必要的導(dǎo)行線，導(dǎo)致左轉(zhuǎn)自行車與機(jī)動(dòng)車的行車軌跡不明確； 信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)及綠燈時(shí)間分配不合理，導(dǎo)致飽和度不均勻。5 概略設(shè)計(jì) 圖2 設(shè)計(jì)相位相序圖 依據(jù)機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車概略設(shè)計(jì)方案，采用四相位的信號(hào)控制方案；結(jié)合上述問題分析，相位相序設(shè)置如圖2。6 信號(hào)配時(shí)初步檢驗(yàn) 通過流量比計(jì)算來檢驗(yàn)概略設(shè)計(jì)方案。進(jìn)行飽和流量的計(jì)算采用城市道路平面交叉口規(guī)劃與設(shè)計(jì)規(guī)程中提供的方法。 基本飽和流量： =1800pcu/h， =

17、1800 pcu/h， =1650 pcu/h。 由于對(duì)右轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車進(jìn)行了控制，同時(shí)自行車分方向與機(jī)動(dòng)車同相位過街，因此自行車對(duì)機(jī)動(dòng)車的干擾基本消失，在飽和流量修正時(shí)，取自行車的修正系數(shù)均為1。 該路口為市中心交叉口，禁止大型車輛駛?cè)?，只有為?shù)很少的公交車，機(jī)動(dòng)車以小汽車為主，根據(jù)觀測(cè)，統(tǒng)一取大車率為2%。 交叉口坡度取0，進(jìn)口道寬度可先按3米計(jì)，寬度修正系數(shù)fW=1。 交叉口路緣石半徑為35米， 右轉(zhuǎn)車道轉(zhuǎn)彎半徑校正系數(shù) =1。 1）東進(jìn)口道 直行車道： ； 左轉(zhuǎn)車道： ； 右轉(zhuǎn)車道： ； 2）西進(jìn)口道 直行車道： ； 左轉(zhuǎn)車道： ； 右轉(zhuǎn)車道： ； 3）南進(jìn)口道 直行車道： ； 左轉(zhuǎn)車道：

18、； 右轉(zhuǎn)車道： ； 4）北進(jìn)口道 直行車道： ； 左轉(zhuǎn)車道： ； 右轉(zhuǎn)車道： 。 5）匯總 通過對(duì)四個(gè)進(jìn)口各流向車道飽和流量的計(jì)算，該交叉口設(shè)計(jì)流量比見表4。 表4 流量比計(jì)算表 進(jìn)口道 東 西 南 北 左 直 右 左 直 右 左 直 右 左 直 右 車道數(shù) 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 1 飽和 流量 1764 1764 1617 1764 1764 1617 1764 1764 1617 1764 1764 1617 交通量 339 848 368 277 784 123 197 693 507 325 629 357 流量比 0.192 0.240 0.157 0.222

19、0.112 0.196 0.184 0.178 yi Y 相位1 0.192 0.157 0.192 0.812 相位2 0.240 0.222 0.240 相位3 0.112 0.184 0.184 相位4 0.196 0.178 0.196 注：Y=0.8120.9，可以認(rèn)為概略設(shè)計(jì)方案滿足交通需求，進(jìn)入詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。 7 信號(hào)配時(shí)詳細(xì)設(shè)計(jì) 1）高峰時(shí)段信號(hào)配時(shí)方案 l 綠燈間隔時(shí)間的確定 車輛在進(jìn)口道上的行駛車速ua取6 m/s，此時(shí)對(duì)應(yīng)的車輛制動(dòng)時(shí)間ts取2s。根據(jù)相位的排序，從停車線到?jīng)_突點(diǎn)距離z取20m，綠燈間隔時(shí)間 ，取I=5s。 l 信號(hào)總損失時(shí)間 。 l 信號(hào)最佳周期時(shí)長(zhǎng) ，

20、取 =110s。 l 信號(hào)配時(shí) 總有效綠燈時(shí)間 ； 相位1： ， 取 ； 相位2： ， 取 ； 相位3： ， 取 ； 相位4： ， 取 。 各相位顯示綠燈時(shí)間 相位1： ； 相位2： ； 相位3： ； 相位4： 。 l 對(duì)行人過街最短時(shí)間的檢驗(yàn) 最短綠燈時(shí)間按下式計(jì)算： 行人在2、4相位通行，綠燈時(shí)間滿足最短時(shí)間要求。 2）平峰時(shí)間的信號(hào)配時(shí)方案 l 信號(hào)相位、相序的確定： 平峰時(shí)間的交通量較小，可采用兩相位的信號(hào)控制方案，信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)需重新計(jì)算。 l 飽和流量修正： 基本飽和流量： =1800pcu/h， =1800 pcu/h， =1650 pcu/h。 該路口為市中心交叉口，禁止大型車輛

21、駛?cè)?，只有為?shù)很少的公交車，機(jī)動(dòng)車以小汽車為主，根據(jù)觀測(cè)，統(tǒng)一取大車率為2%。 交叉口坡度取0，進(jìn)口道寬度可先按3米計(jì)，修正系數(shù) =1。 a） 東進(jìn)口道： 直行車道： 自行車影響校正系數(shù)按下式計(jì)算： ； 左轉(zhuǎn)車道： 左轉(zhuǎn)校正系數(shù) 右轉(zhuǎn)車道： 交叉口路緣石半徑為35米， 轉(zhuǎn)彎半徑校正系數(shù) =1； 行人影響校正系數(shù) ：查表取 自行車影響校正系數(shù)fb： b）西進(jìn)口道： 直行車道： 自行車影響校正系數(shù)按下式計(jì)算： ； 左轉(zhuǎn)車道： 左轉(zhuǎn)校正系數(shù) 右轉(zhuǎn)車道： 交叉口路緣石半徑為35米， 轉(zhuǎn)彎半徑校正系數(shù) =1； 行人影響校正系數(shù) ：查表取 自行車影響校正系數(shù)fb： c）南進(jìn)口道： 直行車道： 自行車影響校正系數(shù)按下式計(jì)算： ； 左轉(zhuǎn)車道： 左轉(zhuǎn)校正系數(shù) 右轉(zhuǎn)車道： 交叉口路緣石半徑為35米， 轉(zhuǎn)彎半徑校正系數(shù) =1； 行人影響校正系數(shù) ：查表取 自行車影響校正系數(shù)fb： d）北進(jìn)口道： 直行車道： 自行車影響校正系數(shù)按下式計(jì)算： ； 左轉(zhuǎn)車道： 左轉(zhuǎn)校正系數(shù) 右轉(zhuǎn)車道： 交叉口路緣石半徑為35米，轉(zhuǎn)彎半徑校正系數(shù) =1； 行人影響校正系數(shù) ：查表取 自行車影響校正系數(shù)fb： l 流量比計(jì)算 計(jì)算結(jié)果見表5。 表5 平峰時(shí)段流量比計(jì)算表 進(jìn)口道 東 西 南 北 左 直 右 左 直 右 左 直 右 左 直 右 車道數(shù) 1 2 1 1 2