城市道路信号交叉口通行能力与延误_毕业论文(编辑修改稿)

城市道路信号交叉口通行能力与延误_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

清尾损失时间是车辆不能够利用的时间，因此，启动损失和清尾损失时间是影响每个周期通行能力的重要因素，尤其是定时控制信号交叉口，这种影响表现在车辆延误的时间中。 饱和流 率是指在整个小时都是有效绿灯信号，并且车流不中断的条件下，每小时每条车道通过交叉口的最大车辆数。 这是假设除整个绿灯小时可以利用外，所有进入交叉口的车辆的平均车头时距是 h秒。 现实中一个信号交叉口的实际流量是周期性中断的，每次流量被迫停止，就必须再次启动，并且要经历起动反应和加速损失。 如前所述，前几辆车的车头时距都比 h大。 增量 it 称为起动损失时间。 这些车辆的总的启动损失时间是这些增量之和。 即  n1i itl1 式中：1l— 总的启动损失时间（ s）； it — 车队中第 i辆车损失时间（ s）。 也可由下式计算损失时间：  n1i 11 hnhl 式中： 1h — 排在第 i 位置的车辆平均车头时距； h— 饱和车头时距； n— 为自然数，在上文已观测确定，排在第 n 位置后的排队车辆车头时距为饱和车头时距。 每次车流被迫停止， 还要经历另外一种损失时间。 当一个车流停止时，安全上要求在允许冲突车流进入交叉口之前，要有一些清尾时间。 在此期间，没有车辆使用交叉口，这段时间称为清尾损失时间。 根据此次观测总的起动损失时间在 ～ 3． 5 秒之间，平均起动损失时间为 2． 1秒；清尾损失时间为 2 秒左右。 分析整个周期损失时间会发现，影响整个周期损失时间 本 科 毕 业 论 文 第 8 页 共 29 页 的因素主要有两方面：第一辆车停车位置和饱和度。 根据观测表明，排在第一位置的车辆的车头时距随机性较大，这不仅和司机反应时间有关，还和车辆停车位置有关，当停车线距离交叉口中心很远时，有的车辆会驶过停车线， 而有的车辆则与停车线保持着一定的距离。 排在第一位置的车辆与停车线的距离不总是相同的。 因此，第一辆车对起动损失时问影响较大。 非机动车对通行能力的影响 目前，我国城市信号交叉口大多是自行车与机动车共同行驶，这使得信号交叉口的情况变得更加复杂。 自行车与机动车的行驶特性相差很大，与机动车相比。 自行车是一种灵活的、低速的、不稳定的交通工具。 它所形成的交通流不均匀，特别是在信号交叉口，不像机动车那样呈线性跟随并严格保持一定的横向和竖向距离，而是呈现出一种“集团状”的行驶交通流，即成团的向前行驶，与其他交通流 容易产生冲突，并形成了一个冲突区，左转自行车与机动车的冲突见图 22。 在这个冲突区中，任意一点都可能产生冲突。 图 22 信号交叉口自行车与机动车的冲突区示意图 本 科 毕 业 论 文 第 9 页 共 29 页 由信号交叉口的观察资料得知，自行车在绿灯信号开启后在 0 ~5 秒时段内通过停车线的车辆数占每周期内全部通过车数的 % ~35%，随后迅速下降， 15 秒钟后通过率趋于平缓。 原来在停车线后排队的自行车基本上在 20 秒内可完全通过停车线而进入交叉口内。 图 23 通过停车线的交通量比例随时间变化曲线 图 24所示曲线是根据两个主要信号交叉口主干道方向观测统计资料所绘制。 在同一张图上，绘有同一时刻所观察到的机动车和自行车通过停车线比例的曲线。 机动车在绿灯开启后，需要一定的反应、加速时间，因而在 0— 5 秒内通过率一般较小，不超过6%；此后通过率趋于稳定。 据调查，对于无左转专用相位的信号交叉口，停留在交叉口内左转弯待转区的自行车，一般等待 2030秒后，即显出急躁情绪，力图尽快寻找机动车之间的间隙而横穿过去。 当直行机动车车流内有 68 秒间隙时，待行的左转自行车立即横穿，导致自行车流阻断，阻断时间持续 10 秒以上。 对 于有左转专用相位的信号交叉口，在左转显示绿灯的同时，停留在交叉口左转弯待转区内的自行车就能迅速起动。 通行能力其他影响因素 由以上分析可知，车辆起动损失时间、清尾损失时间和交通需求对每个周期通行能力有着一定的影响。 此外，对每个周期通行能力有影响的因素还有冲突车流：由于冲突车流的存在，使获得通行权的车辆不能马上起动，延迟了车辆起动时间，使得周期通行能力减小。 行人和自行车流也会造成对机动车流的干扰：部分路口由于道路条件和控制 本 科 毕 业 论 文 第 10 页 共 29 页 等因素的影响，绿灯启亮后，部分行人和自行车滞留在交叉口中央，干扰了冲突方向上车 辆的起动，尤其是靠近外侧车道的车辆起动滞后时间有时长达八、九秒，这在路口较宽的交叉口特别明显。 司机对道路设施的熟悉程度也会对通行能力产生影响，司机对信号交叉口的设置不熟悉会导致通行能力的下降，但这一指标无法量化。 3 体育南大街 — 槐安路交叉口的调查与现状 体育南大街与槐安路交叉口为十字形交叉口，东进口和北进口之间的夹角是 90度。 南北向为主干道，路段上为双向 10 车道，北进口道为三条直行车道、一条专用左转车道、一条专用右转车道，右转车道主要以压缩进口车道和绿化带的宽度来实现。 南 进口道为单向 5车道，其中三条直行车道、一条专用左转车道、一条右转车道；公共汽车主要利用右转车道进行右转。 东西方向为次干道，路段上双向 10 车道，东进口道为三条直行车道、一条右转车道和一条专用左转车道；西进口道为两条直行车道、两条专用左转车道和一条右转车道。 四个进口道各有一条右转专用车道，都有非机动车道。 该交叉口东、西、南、北四个方向的进口道路面均为沥青路面，路况还可以。 交叉口四个方向都具有安全岛，作为行人过街时的停留之地。 这个交叉口位于建成区，附近的建筑比较密集，有银行、酒楼、机关、旅馆、住宅区等，紧邻路 口造价比较高的建筑有位于交叉口西南角的怀特装饰城，其他的主要为普通商用建筑。 调查的地点和时间 交通调查的地点：石家庄市体育南大街与槐安路交叉口，调查时间 :2020 年 5 月2 5月 24工作日、天气晴好的交通高峰与平均时间段。 主要调查内容 •信号交叉口几何条件，包括入口车道数、车道种类、车道宽度以及停车线位置等； •信号控制参数，包括信号控制周期、相位数各相位绿灯、红灯和黄灯时间等； •车辆通过交叉口的运行速度和运行时间，包括公交车、小汽车和非机动车通过信 本 科 毕 业 论 文 第 11 页 共 29 页 号交叉口的 运行速度和运行时间； •车辆在交叉口的延误，包括各入口车道车辆的延误。 调查方法 调查点根据体育南大街与槐安路交叉口的实际情况进行选取，应在每个路口布置，并按不同车道进行数据采集。 每个路口的调查者应记录好各路口交通流（机动车、行人、自行车）停车、启动、穿越的过程，全面记录交叉口的交通流状况，以便于以后的研究分析。 （ 1）交叉口交通量数据采集 近几年，随着槐安路和其南北平行道路两侧城市建设发展，该交叉口的交通量急剧增长，目前这个交叉口机动车的交通量非常大，早高峰小时左 转和直行交通量为4974pcu/h。 下面对各个进口道的交通状况进行详细的说明： 东进道口宽度为约为 10 米，机动车道为 5 车道，三条直行车道、一条左转专用车道和一条右转专用车道。 东进道口的车流量是比较大的一个道口，主要是小轿车。 一个信号周期是 170s，直行绿灯时间是 40s，左转绿灯时间是 30s。 交通流量调查数据如下 : 表 31 东进口调查数据 时间间隔 10min 直行 左转 0010min 146 48 1120min 150 59 2130min 162 57 3140min 149 53 4150min 142 48 5060min 146 52 合计 895 317 南进道口宽度约为 8米，机动车道为 5车道，三条直行车道、一条左转车道和一条右转车道。 这个道口车流中公交车占有一部分比例，因为 7 26 路等公交车都从这个 本 科 毕 业 论 文 第 12 页 共 29 页 道口过。 一个信号周期内直行绿灯时间是 50s，左转绿灯时间是 18s，交通流量调查数据如下： 表 32南进口调查数据 时间间隔 10min 直行 左转 0010min 176 49 1120min 180 54 2130min 179 59 3140min 184 55 4150min 165 45 5060min 160 43 合计 1044 305 西进道口宽度约 8 米，单向 5车道，其中有 2 条左转专用车道、 2条直行车道和一条右转车道。 这个道口左转的车辆比较多，要占到 40%左右。 一个信号周期内直行绿灯时间为 50s，左转绿灯时间是 35s，交通量调查数据如下： 表 33西进道口调查数据 时间间隔 10min 直行 左转 0010min 95 90 1120min 87 88 =2130min 92 101 3140min 99 94 4150min 94 91 5060min 88 82 合计 555 546 北进道口宽度约为 8 米，机动车道为 5 车道，其中 3 条直行车道、一条右转专用车道和一条左转专用车道。 这个道口直行的车流量一直很大，在调查的后期车流也没有 本 科 毕 业 论 文 第 13 页 共 29 页 减少。 一个信号周期内直行绿灯时间为 50s，左转绿灯时间是 18s，交通量调查数据如下： 表 34北进道口调查数据 时间间隔 10min 直行 左转 0010min 163 53 1120min 167 49 2130min 172 56 3140min 174 58 4150min 159 49 5060min 165 47 合计 1000 312 通惠桥交叉口的交通流以公共汽车和小轿车为主，其中合计有 15 路约占总流量的17%的公共汽车通过这个交叉口。 公共汽车的行驶方向主要集中在南进口和北进口两个道口，其中南进道口有 6路、 39 路、 26路、快 177 等公交车通过，北进道口有 77路、177 路、 26 路等公交车 通过。 东西方向也有公交车通过，不过数量相对较少。 小轿车主要由私人小轿车和出租车组成，约占总流量的 80%。 虽然该交叉口大部分是公交车和小轿车，但是车辆组成却比较复杂。 这个交叉口的机动车交通量比较大，但其非机动车和行人的交通量相对较小，因而对行人交通将只考虑他们通过交叉口的安全问题。 （ 2）交叉口机动车行车速度 据调查，南二环 —— 通慧桥这一路段中， 2020 年日平均速度 ，在交叉口附近因为各种原因要减速行驶，其日平均速度约为 13km/h，而对于比较拥堵的通慧桥交叉口来说其日平均速度。 具体到每一个进口道的行车速度，据观察，东进口道的行车速度最快，南北进口道的行车速度次之，西进口道的行车速度最慢。 4 体育南大街与槐安路交叉口的分析与评价 1 机动车通行能力的计算方法 本 科 毕 业 论 文 第 14 页 共 29 页 国内外通行能力的计算方法大多是根据本国交通流的特点研究出来的，所考虑的方面和所依托的原理不完全相同，应用最为广泛的是美国的饱和流率模型。 根据我国交通流特性、交叉口基础设施、信号设计条件及行车道条件，国内学者提出许多计算信号交叉口通行能力的方法，较为普遍应用的方法主要有三种：《城市 道路设计规范》中介绍的方法、停车线法、冲突点法。 为了设置左转待行区（冲突线法对左转待行区无效），在本论文中选用停车线法计算体育南大街 槐安路路口现状道路、交通、控制条件下的机动车通行能力。 停车线法以进口处车道的停车线为基准面，认为凡是通过该面的车辆就已经通过交叉口。 1）一条直行车道的设计通行能力计算公式 在我国现行《城市道路设计规范》以及交通工程参考书中 ,信号交叉口通行能力按进口车道功能根据停车线法原理 可以得到 一条直行车道的设计通行能力计算公式具体形式如下： 13600 ( 1)gsssttC Tt  其中。