【交叉路口車流量管理的優(yōu)化設(shè)計實例6800字（論文）】

交叉路口車流量管理的優(yōu)化設(shè)計實例目錄TOC\o"1-2"\h\u27483交叉路口車流量管理的優(yōu)化設(shè)計實例 118851緒論 1149551.1研究背景和意義 1161831.2國內(nèi)外現(xiàn)狀研究 2320921.3研究路線 3107481.4本章小結(jié) 4186592交叉口現(xiàn)狀調(diào)查和分析 4122982.1交叉口數(shù)據(jù)調(diào)查 4226412.2交叉口問題分析 823902.3本章小結(jié) 11279803現(xiàn)有的交叉口道路優(yōu)化方案 11160383.1道路渠化方法 11284993.2交叉口信號燈配時優(yōu)化討論 12229894具體的交叉口道路優(yōu)化方案 1394244.1交叉口交通組織優(yōu)化 13257614.2本章小結(jié) 14169155總結(jié)與展望 1553105.1工作總結(jié) 15221845.2展望 16摘要：隨著經(jīng)濟水平上升，我國各地區(qū)的汽車數(shù)量也呈上升趨勢，隨之而來的問題就是，汽車密度較大的城市中交通事故、交通堵塞、排隊延誤等各種交通問題也越來越多，通過新聞數(shù)據(jù)調(diào)查，要保障城市交通安全，處理好交叉路口通行能力成為了道路安全問題的重心。交叉口類型多樣，論文將以紅旗路和冰輪路交叉口作為平面型交叉口的代表。首先，在參考了國內(nèi)外先相關(guān)課題的研究方法和技術(shù)路線的基礎(chǔ)上，結(jié)合人工測量和手機攝影，開展了各項數(shù)據(jù)和各種交通問題的采集，確保真實有效。其次，考慮社會各處對該交叉口的問題反饋，進一步討論交通流量、延誤、通行能力、信號配時等數(shù)據(jù)，綜合分析問題。最后，結(jié)合周邊地區(qū)的實際行車情況、交叉口渠化方案等現(xiàn)狀，用科學的方法結(jié)合仿真模型，合理改善道路現(xiàn)存的問題，保障機動車出行暢通，也為以后的交通路網(wǎng)建設(shè)提供參考。關(guān)鍵詞：交叉口；流量；渠化方案；配時；延誤緒論研究背景和意義研究背景：經(jīng)煙臺市統(tǒng)計局市發(fā)布的社會發(fā)展分析，即使是在2020年新冠肺炎疫情沖擊國民經(jīng)濟的情況下，煙臺地區(qū)的經(jīng)濟運行仍舊穩(wěn)中向好，全市汽車保有量也增長到了187.76萬輛，人民生活水平逐漸提高，要想道路交通安全不被機動車數(shù)量不斷攀升所影響，城市道路建設(shè)與規(guī)劃也應當快速發(fā)展，以解決交通道路堵塞、車輛排隊過長等實際的交通道路問題。而交叉路口作為城市路網(wǎng)的重要節(jié)點，要解決城市道路擁堵的問題，交叉口是關(guān)鍵。本文所研究的是紅旗路與冰輪路的交叉口，地理位置特殊，平日交通壓力也較大，原因是紅旗路是煙臺市東西向的主干道，紅旗路與冰輪路的交叉口更是連接煙臺四區(qū)的重要交叉口之一，交叉口南北側(cè)是科技園，通行的大貨車也較多，路口大貨車限行時段小型車車流量大，其余時間大貨車允許通行時，交叉口交通形式更加嚴峻。目前交叉口針對大小貨車都設(shè)置了通行管理規(guī)定，專項作業(yè)車等大型車在南北口7:00-8:30，16:30-18:30時段禁止通行，東口24小時禁止通行，而西口不限制各種車輛通行。交叉口為保證車輛通行的順暢性還有綠波速度協(xié)調(diào)控制，紅旗路與冰輪路當前均設(shè)有雙向綠波控制，車速分別為55km/h和65km/h，但此速度只針對平峰時段進行研究，存在一定的限制性，經(jīng)過實地考察，路口在早晚高峰時段以及大貨車高峰時段，交通堵塞較為嚴重，希望通過改善后，路口通行能力在任意時段都能得到改善。研究意義：通過觀察，大部分交叉口，特別是在早晚高峰時間段內(nèi)，存在著這樣的一些現(xiàn)象：車輛路口混行、車輛加塞、車流量大導致行車速度緩慢、車輛排隊長隊過長導致停車延誤時間過長、信號燈與人行橫道信號燈配時沖突等實際的問題。交叉口平峰一般不存在車輛擁擠、交通事故等道路交通事件，如果一開始就從某交叉口早晚高峰入手，增設(shè)一些道路交通管理辦法控制車輛通行、優(yōu)化交叉口配時解決人車同行的矛盾、設(shè)置有效的路口交通建設(shè)緩解通行壓力、與相鄰交叉口聯(lián)動調(diào)整區(qū)域路網(wǎng)的道路負荷情況等一系列辦法，那么將會使交通道路問題得到改善，進而使得城市交通網(wǎng)的有效運行。不過應當注意的是，交叉口車輛行駛方向比較復雜，要想在高峰時段，通過道路渠化、信號燈配時優(yōu)化等方法對交叉口進行優(yōu)化，應當考慮全面，如：交叉口的區(qū)位特性、交通流量、物理特性、服務對象、運行特點等，這樣才能綜合確定最適合紅旗路與冰輪路交叉口的優(yōu)化方法，優(yōu)秀的交通運輸方案可以最大化道路通行能力，也能為社會民眾提供日常出行的安全保障。國內(nèi)外現(xiàn)狀研究1926年英國出現(xiàn)了第一臺自動交通信號燈，二十世紀中，加拿大設(shè)立了自動控制交通信號系統(tǒng)，城市交通研究又邁進了一大步。道路交通發(fā)展到現(xiàn)在，國內(nèi)外都有很多交叉路口的相關(guān)文獻作為參考，以下部分將對他們進行討論。國外現(xiàn)狀研究1960年前后，美國開始了智能交通系統(tǒng)（以下簡稱ITS）研究，這一研究間接發(fā)展了經(jīng)濟，綜合全面地服務于國家的交通運輸系統(tǒng)，主要目標是充分有效利用現(xiàn)有的交通資源來緩解交通擁擠、減少交通事故，ITS通過提供各種有選擇的信息服務，使出行者選擇路徑后，使路網(wǎng)負荷達到均化，這一方法也在導航系統(tǒng)中普遍運用。道路交通發(fā)展到現(xiàn)在，國外對交叉口的交通燈研究也越來越多，AbdoosMonireh2021年最新發(fā)表的研究交通信號燈長期以及短期記憶分層的交通信號優(yōu)化一文中，在相鄰交叉口優(yōu)化方面涉及到交通信號與智能系統(tǒng)相結(jié)合，與AI這種朝陽行業(yè)關(guān)聯(lián)，這一方法可以在需要對路網(wǎng)交通信號燈進行分布時，讓智能運輸系統(tǒng)自動進行建模，相互聯(lián)系的信號燈作為智能交通系統(tǒng)的一部分，互相影響著，隨著各部分路網(wǎng)的實時流量區(qū)分和計算，實現(xiàn)多個區(qū)域的交通信號控制。國內(nèi)現(xiàn)狀研究其實國內(nèi)外對交叉口的信號配時都進行了優(yōu)化研究，在對國外交叉口優(yōu)化等方法有了一定的了解后，國內(nèi)作者袁泓濤通過預測短時交通流量來對信號燈配時進行優(yōu)化，這種方法可以對一個區(qū)域內(nèi)的所有交叉口進行聯(lián)動協(xié)調(diào)優(yōu)化并且解決了運用繁瑣的公式計算求解信號燈配時優(yōu)化從而導致的時間成本較大的問題，在單點交叉口信號燈優(yōu)化方面，可以利用函數(shù)精度更高的模型對符合道路實際情況的信號配時方案進行求解。另外，針對國內(nèi)道路交通現(xiàn)狀和平面型交叉口渠化設(shè)計普遍存在的問題，宋博文、王吉昌、徐嘉誠三人在平面交叉口渠化設(shè)計要點中提到，可以通過VISSIM仿真軟件總結(jié)路段不同渠化方式所適用的路口形式并剖析其結(jié)果優(yōu)劣，或者在系統(tǒng)中使用綠波帶來增強道路通行能力和道路安全性。研究路線本文主要依托于綜合閱讀參考文獻、實地調(diào)研、數(shù)據(jù)分析、資料分析、假設(shè)法，以交叉口優(yōu)化設(shè)計為中心，展開研究，最終得出可行的優(yōu)化方案。簡單來說就是研究：交叉口存在的利弊是什么-交叉口為什么會出現(xiàn)這些問題-問題怎樣解決-總結(jié)研究成果，具體研究任務如圖1.1。圖1.SEQ圖1.\*ARABIC1本章小結(jié)第一章在第一小節(jié)簡單介紹了課題研究的背景和意義，第二小節(jié)對國內(nèi)外現(xiàn)有的路口優(yōu)化方法進行了簡單描述，最后第三小節(jié)介紹了主要準備工作和論文重要組成。交叉口現(xiàn)狀調(diào)查和分析交叉口數(shù)據(jù)調(diào)查交叉口幾何數(shù)據(jù)調(diào)查及信號配時的確定交叉口幾何數(shù)據(jù)、交通流量、信號配時、車輛延誤等數(shù)據(jù)，都是交通運輸問題研究中的重要影響參數(shù)，我們可以通過調(diào)查相關(guān)數(shù)據(jù)和參數(shù)，對道路交通進行客觀的真實性的分析。幾何數(shù)據(jù)調(diào)查內(nèi)容：各向通道進出口的車道數(shù)、車道寬、人行橫道長度、機非分隔帶寬、非機動車道寬等，具體數(shù)據(jù)如表2.1。調(diào)查項目單位進出口方向東西南北進口道出口道進口道出口道進口道出口道進口道出口道規(guī)定車速km/h70706060交通管理辦法/重中型24小時全天限行重中型7:00～8:30+16:00～18:30限行車道數(shù)車道43434353車道寬m33.533.833.833.8中央分隔帶寬m0.850.851.01.0機非分隔帶寬m0.170.170.170.17非機動車道寬m無機動車道4.50.74.51.51.5人行道寬m34.4534.4534.453人行橫道長度m33+0.933+1.433+1.837*1.3+1.8合計m33.934.434.849.9人行橫道距路緣位置m0.450.70.90.9表2.SEQ表2.\*ARABIC1交叉口幾何數(shù)據(jù)調(diào)查方法：人工觀測法，幾何數(shù)據(jù)調(diào)查需要通過實地調(diào)研以及借助卷尺測量獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。信號配時方案調(diào)查方法：實時觀測結(jié)合搜集的資料獲取。短時目測后了解到交叉口信號控制主要是對稱流放行相位，有四個如圖2.1。圖2.SEQ圖2.\*ARABIC1交叉口信號相位圖交叉口車輛延誤以及流量調(diào)查交叉口各時段車流量獲取主要使用手機攝像，錄取視頻后整理數(shù)據(jù)，既節(jié)省時間，也便于后續(xù)檢查實地調(diào)研的準確性，主要調(diào)查時段是交叉口小型車較多的早晚高峰和大貨車較多的平峰。此外車輛延時主要采用觀察法結(jié)合秒表的計時功能，記錄下目標車輛的車型，測量結(jié)束后再次整合數(shù)據(jù)，統(tǒng)一到表2.2、表2.3、表2.4、表2.5，便于后期分析和計算，其中不同車輛的折算系數(shù)為，小型車：中型車：大型車：重型車=1:2:2:3。入口直行左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)小型車中大型車重型車合計車流量小型車中大型車重型車合計車流量小型車中大型車重型車合計車流量東5061905441732017725730263西19510021580008012310125南3850038524010242521054北4331043532310325381040表2.SEQ表2.\*ARABIC2交叉口7:30-8:00早高峰流量表入口直行左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)小型車中大型車重型車合計車流量小型車中大型車重型車合計車流量小型車中大型車重型車合計車流量東219101342641008418641197西2142502647140791013023230南122352215861241112408056北9841132191306014282012表2.SEQ表2.\*ARABIC3交叉口8:45-9:00平峰流量表入口直行左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)小型車中大型車重型車合計車流量小型車中大型車重型車合計車流量小型車中大型車重型車合計車流量東33123035786409429370307西158110180413047267143南17428132695420094323038北25455738529950309641066表2.SEQ表2.\*ARABIC4交叉口16:00-16:30平峰流量表入口直行左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)小型車中大型車重型車合計車流量小型車中大型車重型車合計車流量小型車中大型車重型車合計車流量東4441804801012010533250342西2864029473408121400214南2121102341106012212820132北3533035934430350911093表2.SEQ表2.\*ARABIC5交叉口16:50-17:20晚高峰流量表由表結(jié)合實際調(diào)查結(jié)果分析，四個方向的進口道都會發(fā)生二次停車現(xiàn)象，所以一定要重新分配交叉口空間上的資源，使路口擁堵現(xiàn)象得到改善。交叉口問題分析幾何數(shù)據(jù)分析根據(jù)表2.1畫出二維平面圖2.2圖2.SEQ圖2.\*ARABIC2交叉口幾何示意圖經(jīng)過對路口的分析，可能存在的問題有：東進口道未設(shè)置非機動車道，導致非機動車可能占用右轉(zhuǎn)車道從而發(fā)生交通擁堵；南北左轉(zhuǎn)車車流量較大，可以考慮改善。信號配時分析人工觀測過后測得交叉口信號相位配時表2.6相位信號方向綠燈時間（s）黃燈時間（s）信號周期（s）第一相位南北左轉(zhuǎn)342160第二相位東西直行443160第三相位東西左轉(zhuǎn)342160第四相位南北直行383160表2.SEQ表2.\*ARABIC6交叉口信號相位配時參數(shù)表查閱網(wǎng)絡(luò)資料得到交叉口部分時間段不同的信號配時圖2.3作為路口交通擁堵等實際問題的參考。圖2.SEQ圖2.\*ARABIC3交叉口不同時間段的信號配時方案車輛延誤和排隊長度分析入口直行左轉(zhuǎn)東6.25.0南5.06.5西6.04.2北5.66.6表2.SEQ表2.\*ARABIC7各進口道車輛相位延誤平均值（s）入口直行左轉(zhuǎn)東120202南67.5104.8西94.868.0北204.4252表2.SEQ表2.\*ARABIC8交叉口各車道車輛停車延誤平均值（s）車輛延誤和排隊長度是評價交叉口通行能力的重要標準，車輛延誤主要取決于信號燈相位時間，甚至在高峰時期車流量加大時會出現(xiàn)二次停車的現(xiàn)象，由于車輛啟動時間不一致也會導致延誤時間的變長，表格發(fā)現(xiàn)車輛啟動時延誤的時間可由相位延誤減去相應的黃色信號燈時長得到。分析表格北進口道交通壓力偏大，車輛左轉(zhuǎn)直行延誤時間較其余路口均較長，故分析交叉口交通問題時，選擇北進口道作為參考。本章小結(jié)交叉口交通流是離散的，為了減緩道路交通壓力，提高路口通行效率，人車均享有舒適的出行環(huán)境，就要規(guī)范交通道路建設(shè)搭建起車輛排隊框架，使車道車輛以最大飽和流率釋放，達到這一目標的方法就是對交叉口進行渠化設(shè)計和信號配時的比較計算。現(xiàn)有的交叉口道路優(yōu)化方案道路渠化方法常見的道路渠化方法及優(yōu)勢合理的道路渠化方案，對保障道路交通安全和提升交叉口通行能力均有顯著效果。在進行路口渠化設(shè)計時為避免車流之間相互干擾的情況，應當使用引導線參與機非分離、車道分離、人車分離的設(shè)計，此外還需注意，不同行駛方向的車輛要用行駛方向相應的車道進行疏導，不同的路段使用對象要進行空間上的分配。通過展寬路口、壓縮車道寬度、削減綠化帶等方法，可以增加進出口車道，合理分配交叉口斷面，保證交叉口各進口道車道數(shù)與路段通行能力相當。通過調(diào)查交通流量，確定路口是否需要設(shè)置專門的轉(zhuǎn)彎車道、右轉(zhuǎn)車道是否存在盲區(qū)、左轉(zhuǎn)車輛待行區(qū)引導線設(shè)計等，合理劃分車道功能，保證了交叉口通行車輛的快速分離。觀察路口是否有需要在時間和空間上對非機動車與機動車道分離、機動車道是否存在非機動車的盲區(qū)、設(shè)計非機動車道和人行道時應當進行空間上的合理分配、非機動車等待行駛時是否有安全停車區(qū)域等，非機動車的渠化設(shè)計合理，交通道路安全才會得以解決。當然，行人也是交通管理的重要環(huán)節(jié)，要有一個舒適、快速、安全的通行環(huán)境，以行人為設(shè)計中心展開研究也不會出錯。過街行人是道路交通安全的弱勢群體，人行橫道的設(shè)置應當在機動車駕駛員清楚的視線范圍內(nèi)，并且盡可能取斷面寬最短，以縮短行人過街的時間，另外，由于右轉(zhuǎn)車輛存在視線盲區(qū)容易產(chǎn)生交通安全事故，所以人行橫道線應當退后3-4米進行設(shè)置。從對路段進行渠化措施的各種方法可以知道，面對路口不同的服務對象，針對交叉口渠化設(shè)計存在的問題，都可以由合適的渠化方案解決。針對紅旗路和冰輪路口優(yōu)化時，要根據(jù)路口實際交通情況做出相應的渠化方案，改善交通環(huán)境。交叉口信號燈配時優(yōu)化討論信號燈設(shè)置條件信號配時優(yōu)化設(shè)計主要目的是提升交通運行效率，在保證各路口交通需求的基礎(chǔ)之上，優(yōu)化信號交通節(jié)省車輛出行時間，基本內(nèi)容包括兩部分：信號相位方案和信號基本控制參數(shù)。已知紅旗路與冰輪路交叉口是四相位方案交叉口，周期時長為160s，綠信比μ

μ其中，C-周期時長，s；ge-有效綠燈時長，s各相位理想狀態(tài)下綠信比如表3.1，也就是忽略車輛啟動損失時間下的綠信比。相位信號方向綠燈時間（s）信號周期（s）綠信比第一相位南北左轉(zhuǎn)341600.21第二相位東西直行441600.27第三相位東西左轉(zhuǎn)341600.21第四相位南北直行381600.24表3.SEQ表3.\*ARABIC1各相位理想狀態(tài)綠信比由于車輛啟動損失和綠燈將要結(jié)束時車輛減速等候時間的實際存在，而有效綠燈時長是車輛實際用于通行的綠燈時間，所以會用信號燈綠燈時間減去車輛啟動損失時間得到有效綠燈時長，一般車輛啟動的時間損失為3s。配時參數(shù)計算方法綜合第二章表格數(shù)據(jù)，選擇東北方向信號配時作為設(shè)計基礎(chǔ)，計算新的配時方案，對比優(yōu)劣后應用到交叉口信號配時方案中。計算公式參考圖3.1圖3.SEQ圖3.\*ARABIC1具體的交叉口道路優(yōu)化方案交叉口交通組織優(yōu)化交叉口新渠化方法實際調(diào)查結(jié)果結(jié)合第二章數(shù)據(jù)的分析，為交叉口設(shè)置了五個新的渠化方案：建議1：通過加強交通標志線的清晰程度，分離出車道，便于不同行駛方向的車輛明確行駛軌跡，使道路通行的人車能夠各行其道。建議2：由于東進口非機動車流量較大，加上東進口大型車流量不超過10%，所以將東進口車道壓縮到2.75，為非機動車留出一米的車道寬，便于非機動車通行，也減少了機非混行時，由于右轉(zhuǎn)車輛視野盲區(qū)導致的交通事故發(fā)生。建議3：由于路幅寬度較窄，西北進口車道早晚高峰的直行方向車流量均較大所以選擇重新劃分車道功能：西和北進口道的右轉(zhuǎn)專用車道設(shè)置為直行與右轉(zhuǎn)合并車道，這樣可以緩解一定的道路通行壓力。建議4：經(jīng)過觀察交叉口東西方向通行的非機動車流量也較大，所以在機非分隔帶處設(shè)置一米左右的欄桿，使非機動車道在空間上與機動車道進行分離。建議5：加強對左轉(zhuǎn)向交通流的控制，調(diào)查發(fā)現(xiàn)任意時期的左轉(zhuǎn)車流量南北向較多，且延誤時間較長，所以縱向延長南北左轉(zhuǎn)待行區(qū)，使得道路車輛通過率得到提高。信號配時的優(yōu)化討論由于紅旗路與冰輪路交叉口屬于單點交叉口，不考慮相鄰交叉口的交通流影響，優(yōu)化路口信號燈配時的時候，以最小化高峰期停車延時和最大化高峰期交通量為目標，也就完成了交叉口排隊長度最小化的任務，達到了一個信號燈周期內(nèi)車輛通過率最大化的狀態(tài)。由公式3-1~3-4計算得出新的配時方案如表4.1：入口最