【正文】 43 43 44 24 25 29 24 38 44 46 41 21 35 33 23 39 51 37 40 29 36 24 25 43 39 42 38 32 33 32 28 42 47 49 32 41 31 31 26 51 42 36 35 28 28 28 31 48 56 28 26 33 25 31 30 52 42 34 41 26 36 34 26 46 51 Total 455 423 356 368 358 312 521 544 . 27 (周六 ) 15:00 15:30 41 40 35 36 25 33 47 54 32 41 26 28 38 36 48 46 35 32 25 26 36 42 46 42 39 36 29 38 23 35 48 39 43 33 35 35 36 23 43 48 46 30 31 34 28 28 35 56 38 31 37 36 22 29 42 52 35 38 28 21 21 37 44 46 28 42 33 36 39 26 40 42 32 33 34 25 34 24 51 38 44 32 28 36 32 36 46 46 46 38 32 31 33 38 46 51 Total 459 426 373 382 367 387 536 560 道路交叉口車頭時(shí) 距 記錄左轉(zhuǎn)車流或右轉(zhuǎn)車流通過進(jìn)道口停車線的車頭時(shí)距，即車頭通過進(jìn)道口停車線的時(shí)間間隔。每個(gè)路口連續(xù)記錄 20 輛，算出平均值如表 26，為下文計(jì)算到路口道路通行能 力 做準(zhǔn)備。 表 26 交叉口各方向車頭時(shí)距 單位：秒 路口 A B C D TR TL TR TL TR TL TR TL 0 (周日 ) 8： 30 9:00 安徽工業(yè)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院 第 25頁 共頁 AVG 信號燈時(shí)序圖 觀測道路交叉口的信號燈變化，統(tǒng)計(jì)信號變化周期。本課題研究的路口采用四相位信號燈，各相位圖如圖 22，各相位綠燈持續(xù)時(shí)間如表 27，黃燈持續(xù)時(shí)間統(tǒng)一為 4s，計(jì)算得信號周期 T=120s。 表 27交叉口各相位綠燈持續(xù)時(shí)間統(tǒng)計(jì)表 單位：秒 相位 相位一 相位二 相位三 相位四 黃燈時(shí)間 綠燈時(shí)間（ s） 32 20 32 20 4 圖 22：道路交叉口信號燈相位圖 故在相位圖基礎(chǔ)上作出該道路交叉口的紅綠燈時(shí)序圖如圖 23： 圖 23：信號燈時(shí)序圖（未優(yōu)化） 安徽工業(yè)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院 第 27頁 共頁 道路交叉口存在的問題分析 經(jīng)過對馬鞍山市江東大道與雨山東路交叉口的調(diào)研分析，發(fā)現(xiàn)該道路交叉口在交通組織的實(shí)施、交通設(shè)施等交通資源的合理利用上面有待優(yōu)化，主要存在以下幾個(gè)方面的問題。 （ 1）道路口設(shè)施布置、渠化設(shè)計(jì)有待優(yōu)化。該道路交叉口的車道設(shè)計(jì)并沒有考慮到均衡車流量的情況，每個(gè)車輛進(jìn)出路口的設(shè)計(jì)是一模一樣的。同樣是進(jìn)車道是四條車道進(jìn)而匯成標(biāo)準(zhǔn)三車道；出車道是五車道，兩條左轉(zhuǎn)、兩條直行、一條右轉(zhuǎn)或者兩條右轉(zhuǎn)、兩條直行、一條左轉(zhuǎn)。這樣的車道設(shè)計(jì)雖然對稱美觀，但是并沒有考慮到車流量不均衡的問題。有些車道承擔(dān)的車流量比較大可能需要三條直行或者三條左轉(zhuǎn)車道。有些流量小的路口可能一條左轉(zhuǎn)道就可以了，而不需要兩條車道。這些需要在后續(xù)的優(yōu)化改善。 （ 2）紅綠燈持續(xù)時(shí)間不合理。經(jīng)過觀測和統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)該道路交叉口 的四條人行橫道的綠燈持續(xù)時(shí)間都是 33s。但是路口人行橫道的路寬并不同。 AB 向?qū)?24m， CD 向?qū)?28m。所以應(yīng)對人行橫道的紅綠燈持續(xù)時(shí)間做出改進(jìn)。 （ 3）道路交叉口的交通組織方式并沒有實(shí)施好。雖然該道路交叉口采用的是信號燈配合道路渠化設(shè)計(jì)的組織方式，并讓機(jī)動車和非機(jī)動車分離的交通組織方式。這種交通組織方式雖然很好，能讓車輛和行人能有條不紊的通過路口，但是顯然該路口由于一些司機(jī)不遵守規(guī)則破壞了這種組織方式。有些機(jī)動車從非機(jī)動車道走，也有非機(jī)動車從機(jī)動車道搶行。結(jié)果是交通秩序混亂。 本課題對交通組織及資源的優(yōu) 化的研究主要是對馬鞍山市江東大道與雨山東路的十字型道路交叉口進(jìn)行優(yōu)化研究，主要從道路交叉口交通組織模式、設(shè)施布局、紅綠燈配時(shí)優(yōu)化幾個(gè)方面進(jìn)行研究優(yōu)化。 道路交叉口交通組織 道路交叉口的交通組織方法 世界各地城市化發(fā)展至今，道路交叉口的研究已經(jīng)很深入了，對于不同的交叉口發(fā)展出了各種不同的交通組織模式。目前世界上存在的交叉口組織模式主要有以下幾種： （ 1）無交通管制：容易發(fā)生交通沖突，秩序混亂，現(xiàn)在一般在城市交叉口都不采用這種方式，僅適用于交通量很小的次要道路交叉口，比如經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對較落后的鄉(xiāng)鎮(zhèn)道路交叉口。 （ 2）采用渠化交通：即在道路上施劃各種交通管理導(dǎo)流線和導(dǎo)流島，用以指導(dǎo)不同類型、不同方向的車流分道，互不干擾通過交叉口。適用于交通量較小的次要交叉口、交通組織復(fù)雜的異型交叉口和城市邊緣地區(qū)的道路交叉口。在交通量很大的交叉口配合信號燈組織渠化交通，有利于交叉口的交通秩序，增大交叉口的通行能力?，F(xiàn)在城市的大部分道路交叉口基本上都是采用渠化交通配合信號燈 的混合組織模式，這樣既保證了 交叉口車輛穩(wěn)定有序的通過道路交叉口，又大大提高了道路交叉口的通行效率。 （ 3）實(shí)施交通指揮（信號燈控制和交警指揮）：常用于一般平面十字交叉口。這種交通模式的優(yōu)點(diǎn)是能保證道路交叉口各種車輛各行其道，交通秩序有條不紊。缺點(diǎn)是占用了警力資源，需要交通警察時(shí)刻維持秩序。 （ 4）設(shè)置立體交叉：適用于快速有連續(xù)交通要求的大交通量交叉口。這種交通組織模式擁有特大的交通通行能力，在大型城市的交通流量特別巨大的道路交叉口往往采用這種交通模式。但是缺點(diǎn)就是投資巨大，需要耗費(fèi)大量的資源。 在馬鞍山江東 大道與雨山東路的交叉口采用的交通信號燈配合渠化交通的交通組織模式。這種路口的交通流量狀況下采用這種交通模式基本上是合適的。但是這種交通模式的實(shí)施情況比不是很完美，首先，道路口存在機(jī)動車非機(jī)動車混行的情況。有些非機(jī)動車搶占機(jī)動車道，這樣大大降低了道路口的通行能力。其次，是紅綠燈配時(shí)不合理。最后是渠化設(shè)計(jì)不合理。這些將在接下來的研究中得到改善。 道路交叉口交通組織原則 道路交通如果按照一定的交通組織原則往往能較大程度地提高交通通行能力，交通組織原則是城市化交通發(fā)展進(jìn)程的產(chǎn)物，也是交通實(shí)踐中總結(jié)出來 的實(shí)用經(jīng)驗(yàn)。下面對目前交通組織過程中采用的一些基本原則進(jìn)行整理，同時(shí)對比課題研究的 A道路交叉口，發(fā)現(xiàn)道路交叉口存在的問題。 （ 1）交通分離原則。 即通過法規(guī)分離和物理分離途徑將不同流向、不同種類的交通流在時(shí)間或空間上分離，避免交通沖突。 （ 2）流量均衡原則。 即通過調(diào)配時(shí)、調(diào)車道、調(diào)流向、禁限車種等方式，對路網(wǎng)交通流科學(xué)調(diào)控，在通行空間上控密補(bǔ)疏，在通行時(shí)間上削峰填谷，達(dá)到各交通節(jié)點(diǎn)負(fù)荷均分。 （ 3）交通連續(xù)原則。即保證交通流在時(shí)間和空間上平順銜接、不產(chǎn)生間斷。 （ 4）總量削減原則 。即通過減少交通構(gòu)成、縮短運(yùn)行時(shí)間稀釋交通密度，提高通行效率。 （ 5）排障導(dǎo)流原則。即排除道路通行障礙，使之暢通無堵，是組織交通的基礎(chǔ)和難點(diǎn)。 本課題研究的道路交叉口在交通組織原則方面存在諸多不足，有待改進(jìn)。雖然有交通設(shè)施滿足實(shí)行的條件，但是往往執(zhí)行不到位，是這些組織原則沒有得到很好的落實(shí)。在目前該道路交叉口的交通設(shè)施資源的基礎(chǔ)上完全有能力滿足交通分離、流量均衡的原則，但是這些都沒有得到體現(xiàn)。 （ 1）交通分離原則。原則上是想通過設(shè)置機(jī)動車、非機(jī)動車道，實(shí)現(xiàn)機(jī)動車和非機(jī)動車分道行駛。但是該道路交叉口雖然有非 機(jī)動車道、機(jī)動車道，但往往會出現(xiàn)機(jī)動車、非機(jī)動車混行的混亂交通狀況。 （ 2）流量均衡原則。從現(xiàn)場的調(diào)研數(shù)據(jù)來看，該道路交叉口存在明顯的交通流量不均衡的情況。本課題擬采用優(yōu)化紅綠燈配時(shí)，來解決這個(gè)問題。 安徽工業(yè)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院 第 29頁 共頁 道路交叉口通行能力計(jì)算 通行能力計(jì)算的理想條件 本課題通過借鑒美國道路通行能力手冊 HCM2021 關(guān)于交叉口引道理?xiàng)l件的描述，結(jié)合國城市道路設(shè)計(jì)的現(xiàn)行規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)和我國道路通行能力的甲酸方法，列出了計(jì)算信號交叉通行能力理想條件，具體如下： （ 1）車道寬 ； （ 2）坡度為零； （ 3）交叉口引道上沒有路邊停車： （ 4）交通流中只有小客車； （ 5）沒有行人、自行車的干擾； （ 6）沒有掉頭車輛； （ 7）駕駛員選擇任一條車道的概率完全隨機(jī)。 道路交叉口通行能力計(jì)算 本課題研究對象的道路通行能力計(jì)算，采用我國的停車線法。停車線法以各進(jìn)口道的停車線為基準(zhǔn)面，在單位時(shí)間內(nèi)（通常為一小時(shí)）信號交叉口各進(jìn)口道通過該基準(zhǔn)面的最大車輛數(shù)之和即為信號交叉口的通行能力。采取如下方法確定通行能力： （ 1） A1 道直行道路 通行能力： 由公式： = . =932 直行車道通行能力（ pcu/h）； 直行綠燈時(shí)間（ s）； 綠燈損失時(shí)間，一般取 ； 前后兩輛車通過進(jìn)口道停車線的平均時(shí)間（ s）； T信號周期（ s）。 （ 2） A1 道 右轉(zhuǎn)車道的通行能力 由公式： = = 3600/ = 1229 （輛 /小時(shí)） 右轉(zhuǎn)車道通行能力（ pcu/h）； 右轉(zhuǎn)車流通過進(jìn)口道停車線的平均車頭時(shí)距，由于受到車型比例的影響以及非 機(jī)動車和行人干擾，該值的變化范圍較大，可以通過實(shí)地觀測進(jìn)行標(biāo)定（ s）； （ 3） A1 道一條 左轉(zhuǎn)專用車道的通行能力： 由公式： = . 左轉(zhuǎn)車道通行能力（ pcu/h）； 左轉(zhuǎn)綠燈時(shí)間（ s）； 左轉(zhuǎn)車流的速度（ m/s）； a平均啟動加速度（ m/s2）； 左轉(zhuǎn)車流以車隊(duì)形式通過進(jìn)口道停車線的平均車頭時(shí)距（ s）。 其中，車流速、加速度，由查閱相關(guān)資料，得出平均值， =，加速度取 米每二次方秒。代入公式計(jì)算得 = = 1680 （輛 /時(shí)） 由以上計(jì)算公式，分別計(jì)算出各個(gè)路口的通行能力如表 31： 表 31交叉口各方向道路通行能力統(tǒng)計(jì)表 單位： pcu/h 路口 A B C D 左轉(zhuǎn) 右轉(zhuǎn) 直行 左轉(zhuǎn) 右轉(zhuǎn) 直行 左轉(zhuǎn) 右轉(zhuǎn) 直行 左轉(zhuǎn) 右轉(zhuǎn) 直行 通行能力 414 1229 932 554 1714 861 490 2647 984 440 1722 693 每個(gè)路口有五條出道口，計(jì)算各路口總的通行能力如表 32： 表 32交叉口各方向綜合通行能力統(tǒng)計(jì)表 單位： pcu/h 路口 A B C D 通行能力 2363 2208 1994 交叉口某進(jìn)口道左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和直行車道的通行能力之和，即為該進(jìn)口道的通行能力。而各個(gè)進(jìn)口道的通行能力之和，即為整個(gè)交叉口的通行能力。由調(diào)研數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得各路口車流量如下表 33： 表 33交叉口各方向?qū)嶋H通行能力統(tǒng)計(jì)表 單位： pcu/h 安徽工業(yè)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院 第 31頁 共頁 路口 A B C D A1（出） A2（進(jìn)） B1（進(jìn)） B2（出） C1（出） C2（進(jìn)） D1（進(jìn)） D2（出） MAX 1072 884 934 936 852 977 1465 1244 MIN 455 415 327 368 347 312 510 544 經(jīng)車流量數(shù)據(jù)與道路通行能力對比可知，本課題研究路口的通行能力完全能夠滿足車流量得需求。 排隊(duì)論概述 排隊(duì)論是研究服務(wù)系統(tǒng)因需求量大而產(chǎn)生排隊(duì)的現(xiàn)象以及合理協(xié)調(diào)服務(wù)供需關(guān)系 的數(shù)學(xué)理論和方法，又稱隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)理論，是運(yùn)籌學(xué)中以概率論為基礎(chǔ)的一個(gè)重要分 支。其目的旨在滿足顧客需要的同時(shí)，使服務(wù)機(jī)構(gòu)的投入最少，即要使顧客與服務(wù)機(jī)構(gòu) 二者的利益達(dá)到某種平衡。 20 世紀(jì)初月一麥電話工程師愛爾朗在研究電話通話時(shí)，提出了排隊(duì)論的基本思想，并將該思想應(yīng)用于電話自動交換機(jī)的設(shè)計(jì)。第二次世界大戰(zhàn)后排隊(duì)論廣泛應(yīng)用于交通領(lǐng) 域，如研究車輛延誤、通行能力、信號配時(shí)以及停車場、收費(fèi)站、加油站等交通設(shè)施的 設(shè)計(jì)與管理等。生活中隨處可見排隊(duì)現(xiàn)象，如車輛排隊(duì)通過交叉口、汽車到加油站等待 加油等均可歸視為顧客與服務(wù)窗之間的一種互動關(guān)系，等待被服務(wù)的顧客構(gòu)成了等候隊(duì) 列。車輛排隊(duì)系統(tǒng)一般由如下三部分組成 : (1)車輛的到達(dá)規(guī)律 :道路系統(tǒng)中，車輛的到達(dá)一般滿足某種分布，如泊松分布。 (2)排隊(duì) 規(guī)則 :車輛在道路系統(tǒng)中的排隊(duì)規(guī)則一般為等待制，在交叉口處多采用 FIFO 規(guī)則。 (3)服務(wù)方式 :將道路系