交通信号控制与管理_毕业设计论文(编辑修改稿)

交通信号控制与管理_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

取措施，具体可采用以下几种方法：① 实行交通管制，即在交叉路口设置交通信号灯（或由交通警察指挥），是发生冲突的车流从通行时间上错开。 如十字路口实行信号控制后，交叉冲突点由 16 个减至 两个，分、兰州交通大学毕业设计（论文） 7 合流冲突点由 8个减至 4 个。 若实行禁止左转的交通管制措施，则可以完全消除交叉冲突点。 ② 采用渠化交通，即在交叉路口内合理布置交通岛、交通标志和标线，或增设车道灯，引导个方向车流眼一定路径行驶，减少车辆间的相互干扰。 如环形平面交叉可消除交叉冲突点。 ③ 修建立体交叉将相互冲突的车流从通行空间上分开，使其互不干扰。 当交叉路口的交通需求超过一定标准时可以考虑修建立体交叉。 二、平面交叉路口规划设计的意义 在平面交叉路口，由于不同方向的包括机动车、非机动车和行人的多种交通流利用同一个平面，因此容易使通行能力降低， 产生交通拥堵。 平面交叉路口通行能力低下，交通事故多发，是道路网络中的瓶颈。 平面交叉路口的合理规划、设计以及运用，对于保障道路交通的通畅和安全具有十分巨大的意义。 交叉口作为路网的节点被一条条道路连接起来。 在道路网的形成以及道路交通中，交叉口都发挥着巨大作用。 国内外的实践经验表明，通过对现有的平面交叉路口的构造以及交通管理方法进行适当的改善，可以达到减少交通事故、提高通行能力、保证整个路网畅通的目的。 立体交叉在大多数情况下可以缓和通行能力上的问题，但是建设费用庞大，还受到用地的限制，另外还有 可能带来影响日照、造成颠簸障碍等问题。 因此城市中不可能大量建设立体交叉口。 交叉路口规划设计的主要任务集中在平面交叉路口的规划设计，包括改良，其难度也远大于立交路口的规划设计。 三、平面交叉路口规划设计的基础知识 （一）通行能力与交通需求的关系 在进行平面交叉路口的设计时，首先应该正确理解通行能力和交通需求的关系。 通行能力是某个地点可能通过的交通量的最大值，交通需求是准备通过的交通量，通常两者的单位都是“辆 /h”。 交通需求小于通行能力时，不会发生交通堵塞。 反之交通需求超过通行能力时，交通堵塞就会发生。 交通堵塞通常会在通行能力较低的地点，也就是瓶颈处发生。 平面交叉路口就是很有代表性的瓶颈地点。 另外，铁路道口以及合流地点等都会成为瓶颈。 图22 所示为某地交通需求与通行能力的关系，当某一时刻交通需求超过通行能力时，就会发生交通拥堵，直接表现是排队长度加长，延误时间加长。 兰州交通大学毕业设计（论文） 8 图 22 交通需求与通行能力的关系 （二）平面交叉口的通行能力 如图 21 所示，在平面交叉路口由于纵横交叉的交通存在，会出现许多冲突点。 这些冲突点的交通使平面交叉路口成为路网中的瓶颈。 为了安全处理这 些冲突的交通流，最简单有效的方法就是利用交通信号机，通过对通行时间进行分隔，从时间上减少冲突点。 由于时间被分割了，所以与简单路段或是立体交叉相比，平面交叉路口的通行能力会降低。 如表 22 所示，由于平面交叉路口处的通行权受到时间分割，同时存在着交叉冲突和分。 合流冲突，所以与简单路段。 立体交叉相比，通行能力要小。 因此在平面交叉路口的规划、设计、运用管理中，应该在避免引起堵车上下功夫。 表 22 通行能力的比较 项目 简单路段 立体交叉 平面交叉 通行权 不受限 不受限 时间分隔 交通冲突 无 分合流，交织 交叉，分合流 通行能力 大 大 小 兰州交通大学毕业设计（论文） 9 平面交叉路口的通行能力，可以通过利用饱和交通流率针对各个流入口分别算出。 所谓饱和交通流率，是指绿灯时间连续的情况下，单位时间内某个断面可以通过的最大交通流量，其单位是“辆 /绿灯小时”。 交叉路口的进口道的通行能力可以通过饱和交通流率乘以绿灯时间的比率来计算。 即： 交叉路口流入口的通行能力 =饱和交通流率 该进口道绿灯时间的比率 （ 21） 四 、平面交叉口的几何构造与交通控制的协调 平面 交叉口的畅通与安全，与交通信号、停车让行、单向通行、禁左等 交通管理的方式及其内容密切相关，另外与公交站点的设置等交通运用（交通管理）方面的措施有很大关系。 当然，平面交叉口的几何构造随着控制方式以及管理措施的不同也会发生变化。 平面交叉路口的交通控制，与作为道路构造的交叉口本身一样具有同等的重要性。 两者如同软件与硬件的关系，只有两者形成有机的一体，才形成了交叉口。 交叉口交通控制的好坏，很大程度上影响着通行能力、延迟时间、事故发生率等表示交叉口好坏的指标。 通常交叉口越是大型、复杂，道路构造与交通控制的相互关联就越紧密，需要对两者同时进行一体化、整合的规划设计。 平面 交叉口的规划设计中需要假设并探讨交通运用，然后确定与之对应的几何构造。 换句话说，在没有假设交通运用方法的情况下，无法进行平面交叉的规划、设计。 相反，无视几何构造的交通运用，其效果甚微，有时甚至会降低安全性，还会增加延迟。 也就是说平面交叉的几何构造与交通控制有着紧密的相互制约、相互依存的关系，无法单独处理其中之一。 例如，从安全的角度出发需要设置左转弯专用相位时，必然需要左转弯车道。 还有，同一个方向有两个车道的道路上采用停车让行或减速让行的管理措施通常是危险的，因此次要方向道路如需加宽路幅时，就必须设置信号机 进行控制。 有时，相邻的交叉口的设置、交叉角度、多枝交叉的枝数的设置，需要与单行或是指定方向通行外禁止通行等交通管制措施相结合，通过研究如何对其综合处理，最终从保证安全以及提高通行能力角度加以确定。 另外，使用停车让行或减速让行措施的路口达到通行能力极限值时，可以选择改为信号机控制，或是在主道路上设置中央分隔带把交通需求转移到其他交叉路口。 兰州交通大学毕业设计（论文） 10 因此，平面交叉路口设计无论是新建还是改造，必须把几何构造与交通控制同时考虑，作为组合进行交叉口的设计。 这一点尽管十分重要，但是目前在我国城市道路的建设属于市政部门，交通管理 与控制是交警部门，这样就需要两个行政部门的管理者加强沟通与合作才能真正把交叉口的问题解决好。 五 、规划设计的原则 （一）服务水平与设计交通量 平面交叉路口的服务水平表示利用该交叉路口的人们所能得到的服务的质量的高低，可以使用通过所需时间、延迟时间、停止时间、停车次数或是停车概率、焦躁程度等指标进行衡量。 服务水平，顾名思义就是衡量和评价使用中的交叉路口的服务质量的尺度，通常把交叉路口的服务水平分为若干个等级。 服务质量的高低，除此之外还在新建或是改造时作为设计条件使用。 在用于规划设计时 ，“服务水平”被称为“规划水平”。 用规划水平1 来进行设计，就是说交叉路口的规划、设计，应该满足服务水平 1。 我国没有在有关规范中规定交叉路口的服务水平。 日本在《道路构造令》中根据信号的周期长度对规划水平进行了划分（见表 23）。 表 23 平面交叉口规划水平 规划水平 信号周期长（ s） 规划水平 信号周期长（ s） 1 70 以下 3 100 以上 2 70~100 对于没有信号控制的交叉路口，上述的以周期长度作为指标的服务水平则无法使用。 因此，可以认为无信号交叉路口的服务水平为 1。 作为规划水平 使用时，规划水平 3 原则上不适用于新坚实的规划设计。 规划水平 2 只适用于城市干线道路相互间的平面交叉。 其他情况宜适用规划水平 1。 如果能够恰当地选择信号周期长度，整体的服务水平应该能得到提高。 美国的 HCM2020 中，以每辆车平均延迟时间作为指标，把信号交叉口的服务水平分为 A~F 六级，如表 24所示。 HCM2020 还给出了每辆车平均延迟时间的计算公式，详细内容可以参考 HCM2020。 兰州交通大学毕业设计（论文） 11 表 24 HCM2020 信号交叉口的服务水平 服务水平 平均延迟时间（ s/辆） 服务水平 平均延迟时间（ s/辆） A 10 以下 D 35~55 B 10~20 E 55~80 C 20~35 F 80 以上 平面交叉有两条以上的道路相交叉，各自随着时间变动的交通量朝着各自的方向行进，设计交通量的取值与简单路段相比更为复杂。 作为平面交叉的设计交通量，使用各个方向（直行、左右转）、各个车种的小时交通量。 除了特殊情况，一般使用大型车和其他车辆（分为两类），有时加上摩托车（分为 3类）。 步行者与非机动车的交通量可以用来确定非机动车道、人行横道的宽度。 对于行人交通量较大的路口可以按照《城市道路交通规划设计规范》的规 定，通过设置人行天桥或地下通道来处理。 对于自行车大量存在的路口，可以在根据机动车进行信号配时的基础上对信号控制交叉口配时流程进行修正。 设定设计交通量时，已有交叉路口的改良，与规划道路上新设交叉路口的情况不同，需要采用完全不同的方法。 已有交叉路口改良时，通常使用观测交通量。 但是，需要实施立体交叉时，交通形式发生很大变化，有时使用推定交通量。 新建道路时，有时交通量很难把握，对于推定的设计交通量应考虑一些富裕进行规划设计，在投入使用后适当的时期进行调查，有必要时予以修正。 （二）设计车辆与通行方法以及设计速 度 平面交叉路口的规划、设计，特别是几何构造设计中，首先应该确定什么样的车辆，以什么样的速度，如何左右转弯等基本条件，然后加以对应。 《城市道路设计规范》对设计车辆的规定见表 2 26。 也就是说，在道路设计中所使用的机动车辆为小型汽车、普通汽车和铰接车三种。 在交叉口规划设计中需要把这三种车辆作为设计车辆。 兰州交通大学毕业设计（论文） 12 表 25 机动车设计车辆外廓尺寸（ m） 车辆类型 项 目 总长 总宽 总高 前悬 轴距 后悬 小型汽车 5 普通汽车 12 铰接车 18 及 表 26 非机动车设计车辆外廓参考尺寸（ m） 车辆类型 项 目 总长 总宽 总高 自行车 三轮车 板车 兽力车 设计车辆，应该结合在交叉口处车辆的通行方式加以选择。 所谓交叉口的规划、设计阶段的车辆的通行方式的选择，是确定车辆在左右转弯时需要占用车行道的哪些部分。 比如，小型车右转弯时，可以从最右侧的车道右转直接进入最右侧的车道，普通汽车，尤其是铰接车可能会占用道路的右侧，或是占用整个道路才能够右转。 由于通行方式的选择在很大程度上影响着交叉口的安全性和通行能力，因此原则上应该按照无需侵占他车道即可左右转的原则进行设计。 把交叉口设计成铰接车也无需侵占他车道左右转是可行的，但是这不一定是最好的选择。 因为这样在设计中需要加大转弯半径以及车道宽度，不仅不经济，而且会造成右转车辆速度过大，威胁行人的安全。 另外过宽的转弯部还会导致车辆并行进入，诱发侧面接触事故以及其他事故的增加。 因此确定设计车辆与通行方式的组合时，应该在综合考虑道路的特点、功能、地区特性。 沿途状况、行人等的基础上，作出适当的决定。 交叉口处的设计速度，原则上应该与各自方向的路段的设计速度一致。 但是，当主道路与次道路的优先关系十分明确时，次道路一侧连接交叉口部分的速度最好比路段低一些。 特别是当交叉角度很小时，与以高的设计速度交叉相比，把连接部速度降低，插入一段曲线段，让交叉角度接近直角的做法更为合理。 在平面交叉路口，左右转车道等附加的车道通常都需要加宽路面宽度，为此，在可兰州交通大学毕业设计（论文） 13 能的条件下需要压缩中央隔离带一件绿化带。 但是，如果任然没有足够的空间时，就需要考虑把车道宽度变窄。 这时，包括左右转交通，平面交叉全体的同行能力有所提高，但是，随着车道变窄，车辆之间侧向刮蹭事故可能会增加。 过去的研究表明，即使交叉口处的车道很窄，交叉口处的车速与前后路段的速度相比，其差值也不会超过 10km/h。 因此，减小车道宽度的渠化措施应该在对其优缺点进行分析的前提下慎重考虑。 在交叉口连接处采用低于路段的速度时，过大的速度差将会在连接部产生剧烈的速度变动，使交通流紊乱，对交通安全造成威胁。 因此这一速度差值应控制在 20km/h 左右，同时在交叉口连 接部与路段之间（幅宽变化的衔接、曲线部的缓和曲线，以及视距等）的设计中，应该注意让驾驶员能够做到自然减速。 （三） 规划阶段的一些原则事项 确定平面交叉的形状、支数、交叉角度、间隔等交叉口的基本形态是在交叉路口设计阶段之前的规划阶段进行的。 这些基本的交叉形态，对于交叉路口的安全性与交通处理能力有着决定性的影响。 在这个基本的阶段如果留下错误或是缺陷，在设计以及改造的阶段几乎难以弥补，会出现交通处理能力降低、事故发生等让使用者和管理者双方头痛的事情。 因此在新建规划阶段必须对交叉形态作出合理恰当的规划，如果规划中有缺 陷需要及时变更规划加以修正。 平面交叉原则上不能为 5枝以上。 平面交叉的交通流的交叉、合流、分流冲突点的数量随着枝数的增加迅速增加（表21），驾驶员需要很高的注意力以及增加判断，危险性大为增加。 另外为了应对复杂的交通流，需要把信号的相位加以细分，由于各个相位的绿灯时间减少，交通处理能力也随之迅速下降。 注意事项如下： （ 1）。