【正文】 第一章．緒論 5 5 5 6 第二章 交叉口信號(hào)控制概述 7 7 7 8 8 8 10 第三章 混合交通條件下信號(hào)交叉口渠化及信號(hào)相位設(shè)計(jì) 11 11 11 12 12 14 15 第四章 信號(hào)控制交叉口配時(shí)優(yōu)化研究 15 15 16 17 配時(shí)的基本方法 18 18 21 27 第五章 學(xué)院北路與滏河大街交叉口實(shí)例分析 28 5. 1 基礎(chǔ)資料收集整理 28 28 29 37 5. 2概略設(shè)計(jì) 37 及 概略設(shè)計(jì) 37 38 信號(hào)配時(shí)流量比計(jì)算 40 流量匯總 41 5. 3詳細(xì)設(shè)計(jì) 42 42 42 車(chē)道展寬段及漸變段的設(shè)計(jì) 44 車(chē)道展寬段設(shè)計(jì) 44 漸變段設(shè)計(jì) 44 5. 5設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià) 45 參考文獻(xiàn) 46 河北工程大學(xué)本科畢業(yè)論文 2021 年 5 第一章 ． 緒論 研究背景及意義 近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，城市交通得到了相應(yīng)的改善。而城市交叉口正是城市交通網(wǎng)中道路通行能力的“咽喉”，也是城市阻塞和事故的多發(fā)地。由于我國(guó)是一個(gè)非機(jī)動(dòng)車(chē)大國(guó)，機(jī)動(dòng)車(chē)與非機(jī)動(dòng)車(chē)之間的混行一直是困擾我國(guó)城市交通管理和控制的一大問(wèn)題和難點(diǎn)。為了使由機(jī)動(dòng)車(chē)流、非機(jī)動(dòng)車(chē)流和行人流組成的混合交通流能順利安全過(guò)交叉口，需要對(duì)混合交通流進(jìn)行合理的組織、管理和控制。 交通渠化的 實(shí)踐 也 表明交通對(duì)于組織、指揮和控制混合交通流的流向、流量、速度以及保證交通秩序均分重要的作用。特別是中國(guó)城市正處于城市化進(jìn)程不斷加快，由工業(yè)時(shí)代向信息時(shí)代過(guò)渡的特殊時(shí)期，城市人口不斷增加，城市交通擁擠狀況不容樂(lè)觀，而道路交叉口是城市交通系統(tǒng)的卡口和結(jié)點(diǎn)，如何解決交叉口的暢通將是一個(gè)關(guān)鍵性的課題。 國(guó)內(nèi)外研究概況 在本世紀(jì)五十年代初，一些發(fā)達(dá)的資本主義國(guó)家由于二次世界大戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)和發(fā)展，公路交通進(jìn)入了“汽車(chē)化”的時(shí)期。隨后，由于汽車(chē)數(shù)量不斷增加，交通量亦迅速增長(zhǎng)，道路上的車(chē)流仍難以暢行無(wú)阻，公路與城市道路上的交通事故又急劇上升，甚至道路通行能力下降、交通擁擠、堵塞、秩序混亂，而交叉口情況尤為嚴(yán)重，結(jié)果造成了人員傷亡和嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)過(guò)幾十年的努力，在道路交通規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理的理論和建設(shè)等各個(gè)方面都有 了很大的發(fā)展。道路交通渠化（ Traffic Channelization）措施就是上述研究成功之一。 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于交叉口通行能力和延誤分析的理論研究已經(jīng)進(jìn)行了很長(zhǎng)的時(shí)間，各種理論相對(duì)比較成熟。尤其是多相位渠化路口，在 國(guó)內(nèi)該渠化方式近幾年才興起，因此這方面的資料也相對(duì)較少。到 1918年，在美約街頭出現(xiàn)了紅、黃、綠三色信號(hào)燈。到上個(gè)世紀(jì) 60 年代，世界各始研究控制范圍較大的信號(hào)聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，建立模擬各交叉口交通流狀數(shù)學(xué)模型，以解決信號(hào)配時(shí)的優(yōu)化問(wèn)題。近年來(lái)，交通工程和系統(tǒng)工程等領(lǐng)域的學(xué)者們對(duì)交通管制問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究工作，其研究?jī)?nèi)容主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 :(l)關(guān)于交叉口信號(hào)控制的研究。對(duì)于單點(diǎn)控制主要的方法有 WebstCobber 提出的 EV/ 法和美國(guó)的 HCM法。 我國(guó)對(duì)城市交通管理與控制的研究起步較晚，對(duì)于交叉口的優(yōu)化控制研究更多的局限于理論研究方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)城市交通管理控制的研究成果有：陸化普《城市交通現(xiàn)代化管理》、楊佩昆等《交通管理與控制》以及周晶《城市交通系統(tǒng)分析與優(yōu)化》等。這些理論結(jié)合系統(tǒng)優(yōu)化等各方面的知識(shí)對(duì)城市交通管理控制理論體系進(jìn)行了全面綜合的研究，具有重要的學(xué)術(shù)意義。在實(shí)際應(yīng)用中，我國(guó)城市道路交通控制系統(tǒng)方面的工作起步較晚，八十年代以來(lái)，城市道路交通問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，國(guó)家一方面進(jìn)行以改善城市市中心交通為核心的 UISM 技術(shù)研究 ，另一方面采取引進(jìn)與開(kāi)發(fā)相結(jié)合的方針，建立了一些城市道路交通控制系統(tǒng)，如 NUTCS。但這些控制系統(tǒng)在運(yùn)行中表現(xiàn)不足，首先是機(jī)動(dòng)車(chē)與非機(jī)動(dòng)車(chē)控制模式尚不完善，車(chē)流相互影響仍大量存在，限制了系統(tǒng)效果，再就是優(yōu)化目標(biāo)未充分考慮提高通行能力，同時(shí)，這些系統(tǒng)軟件在實(shí)際中的應(yīng)用與理論有很大差距。通過(guò)應(yīng)用這些理論，從而定量化 城市道路交叉口的渠化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行相關(guān)軟件的開(kāi)發(fā) 。 5. 各典型渠化模型下的無(wú)控交叉口、環(huán)型交叉口、信號(hào)交叉口延誤分析； 6. 基于通行能力最大、延誤最小的優(yōu)化模式上提出交通流量―典型渠化模式的最佳匹配； 7. 結(jié)合交通流量－典型渠化模式的最佳匹配進(jìn)行相關(guān)的軟件開(kāi)發(fā)。研究?jī)?nèi)容包括 ： 1 傳統(tǒng)交叉口信號(hào)配時(shí)優(yōu)化方法的局限性分析，考慮混合交通的影響下 河北工程大學(xué)本科畢業(yè)論文 2021 年 7 傳統(tǒng)信號(hào)配時(shí)算法進(jìn)行改進(jìn)。 3 結(jié)合以前的科研成果，對(duì)交叉口信號(hào)控制的總體內(nèi)容及信號(hào)管制條件下的各種延誤進(jìn)行分析和總結(jié)，這將對(duì)配時(shí)優(yōu)化以及交通質(zhì)量評(píng)價(jià)起到支撐和深入的作用。 5 綜合運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)工程、交通規(guī)劃與管理學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，結(jié)合國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目、國(guó)家杰出青年基金項(xiàng)目、“暢通工程”項(xiàng)目，利用數(shù)學(xué)工具建立模型，研 究信號(hào)控制交叉口信號(hào)配時(shí)優(yōu)化方法及交通質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。交叉口單點(diǎn)信號(hào)控制理論和方法經(jīng)過(guò)近四十年的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)完善，但仍有不足之處，本文主要研究混合交通條件下多相位信號(hào)控制方案設(shè)計(jì)技術(shù)及配時(shí)優(yōu)化方法。因此，配時(shí)方案的設(shè)計(jì)，尤其是最優(yōu)配時(shí)方案的選擇，是提高交叉口 運(yùn)行效率的關(guān)鍵，也是交叉口車(chē)輛安全通行的保障。信號(hào)控制是最為常用的一種時(shí)間分離措施，信號(hào)燈按一定的順序給各個(gè)行駛方向的車(chē)流和人流分配通行權(quán)，車(chē)流和人流通行權(quán)的時(shí)序就稱(chēng)為信號(hào)相位。 F?韋伯斯特 B?柯布理論的基本點(diǎn)是：車(chē)輛通過(guò)交叉口時(shí)， 以其受阻延誤時(shí)間作為 衡量 指標(biāo)，然后進(jìn)行信 號(hào)配時(shí)及優(yōu)化。 交通信號(hào)設(shè)置的理論 基礎(chǔ) 目前，對(duì)交叉口進(jìn)行信號(hào)控制主要應(yīng)考察兩個(gè)因素：交叉口通行能力和延誤。因此，主要道路上的交通幾乎不受相交道路交通的影響，如忽略左、右轉(zhuǎn)彎車(chē)輛的影響，則可認(rèn)為主要道路在這種交叉口進(jìn)口道上的通行能力幾乎和路段的通行能力一樣。即根據(jù)計(jì)算主要道路車(chē)流中可供次要道路車(chē)輛穿越的空檔數(shù)來(lái)求出次要道路可以通行的最大交通量。 這里關(guān)鍵是要確定計(jì)算 t、 h。較詳細(xì)的資料表明：小轎車(chē)的臨界空檔時(shí)距，隨各種條件，在 － 10s之間變化。 按前述假設(shè)，式中得到的計(jì)算結(jié)果，只是次要道路車(chē)輛穿越一條主要道路車(chē)流的最大通過(guò)量。 （ 2） 延誤 當(dāng)次要道路交通量接近最大通過(guò)量時(shí)，次路交通已嚴(yán)重?fù)頂D，延誤大增。 交通量與延誤是考察交叉口該用什么控制方式的主要定量分析的依據(jù)，當(dāng)然不是唯一的依據(jù)，還需根據(jù)當(dāng)?shù)氐哪承┚唧w條件與特殊因素，進(jìn)行綜合分析與決策。 控制參數(shù)的 分類(lèi)與意義 信號(hào)相位和飽和度 信號(hào)相位的確定 河北工程大學(xué)本科畢業(yè)論文 2021 年 9 信號(hào)相位是指在一個(gè)交叉口某個(gè)方向的交通流（或幾個(gè)交通流的組合）同時(shí)得到的通行權(quán)或被分配得到這些通行權(quán)的時(shí)間帶。如果因左轉(zhuǎn)車(chē)數(shù)量 多，需要設(shè)置左轉(zhuǎn)相位時(shí)再加相位 2而成為三個(gè)相位。 相 位 1 相位 2 相位 3 確定信號(hào)相位時(shí)需要考慮以下幾點(diǎn)： （ 1） 交通安全 交叉口內(nèi)發(fā)生的交通事故中，與轉(zhuǎn)彎車(chē)有關(guān)的較多。 （ 2） 交通效率 一般來(lái)說(shuō)增加相位數(shù)，減少同一相位中不同方向交通流的數(shù)量，可以提高安全性，但是其副作用是降低通行能力和交通效率。此外，也增加了綠信號(hào)開(kāi)始車(chē)輛啟動(dòng)時(shí)引起的損失時(shí)間。 飽和度的計(jì)算 以交叉口的一條進(jìn)口道 j 為例，我們把相位 i 時(shí)實(shí)際進(jìn)入進(jìn)口道 j 的交通量 ijq （交通需求）與進(jìn)口相位圖相位 1 相位 2河北工程大學(xué)本科畢業(yè)論文 2021 年 10 道 j 的飽和流量 jS （交叉口上游有充分的需求量時(shí)，單位綠燈時(shí)間的最大通過(guò)數(shù)）的比值稱(chēng)為該進(jìn)口道的飽和度 ij? ，飽和度是交通控制中的一個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。交叉口所有相位的飽和度 i? 之和稱(chēng)為該交叉口的飽和度 ? 。 （ 1） 周期長(zhǎng) 周期時(shí)長(zhǎng)是信號(hào)燈各種燈色輪流顯示一次所需的時(shí)間，即各種燈色顯示時(shí)間之總和，或是從某主要相位的綠燈啟亮開(kāi)始到下次該綠燈再次啟亮之間的一段時(shí)間。 （ 2）綠信比 相位 i的有效綠燈時(shí)間 iG （有效使用的綠燈時(shí)間）除以周期長(zhǎng) C 所得到的值 稱(chēng)為綠信比 gi 。把此式代入上式，得 ????? CLgi i 1 由此可以得到滿(mǎn)足交通 需求得最小周期長(zhǎng) minC 如下： min1 CLC ??? ? （ 2－ 2） 周期長(zhǎng)、綠信比、飽和度是信號(hào)控制交叉口相位方案生成及配時(shí)過(guò)程中的主要參數(shù)，在交叉口信號(hào)控制中起著舉足輕重的作用。采用這樣一些措施在道路上組織交通通常稱(chēng)為渠化交通或道路交通渠化。綜合起來(lái)有如下八條原則 ： (l)簡(jiǎn)單易懂 進(jìn)行交叉口渠 化設(shè)計(jì)的基本思路是盡量使交叉口簡(jiǎn)單、明確，使駕駛員及行人等道路使用者容易理解交叉口設(shè)計(jì)的意圖。站在道路使用者的角度，進(jìn)行交叉口渠化設(shè)計(jì)，使得方案簡(jiǎn)單易懂是進(jìn)行交叉口渠化設(shè)計(jì)的一個(gè)重要原則。 (3)有利安全 不同車(chē)種、不同流向、不同速度的交通流應(yīng)盡可能采用劃線(xiàn)或 設(shè)置隔離墩 (柱 )或設(shè)島的方法，使其分道行駛，以減少相互干擾或碰撞，以利于行車(chē)安全。 (5)保證視距 平面交叉口渠化應(yīng)充分保證各方向、各車(chē)道的車(chē)輛和行人視距，交叉口附近的所有綠化植物和街道上的公用市政設(shè)施均應(yīng)以不阻擋視線(xiàn)、不妨礙視線(xiàn)為原則，凡是妨礙視線(xiàn)的建筑或綠化均應(yīng)拆除或砍伐以確保行車(chē)視距要求。 (7)便于認(rèn)識(shí) 平面交叉口的渠化方案要盡可能的簡(jiǎn)單明確，一般采用比較集中的大島。 (8)位置合理 各種交通島的位置應(yīng)設(shè)置在沒(méi)有車(chē)流通過(guò) (或者通過(guò)比較少 )的死點(diǎn)處，既不妨礙交通，又能限制車(chē)輛的活動(dòng)范圍，減少?zèng)_突區(qū)。 (2)保證交通流以正確角度和有利的地點(diǎn) 進(jìn)行合流、分流和交叉。 (4)通過(guò)渠化設(shè)計(jì)給予各種交通流所分配的路線(xiàn)以清楚明晰的指示。 (6)為行人或非機(jī)動(dòng)車(chē)在交叉口的安全島提供區(qū)域。 機(jī)動(dòng)車(chē)的渠化優(yōu)化 l)左轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)車(chē)的渠化 當(dāng)行車(chē)道寬度不足時(shí)，可對(duì)交叉口進(jìn)口道的左側(cè)進(jìn)行拓寬，利用中央分隔帶偏移道路中心線(xiàn)占用對(duì)向 的車(chē)行道部分寬度，增設(shè)左轉(zhuǎn)彎車(chē)道，拓寬方式如下 (l)車(chē)道中心線(xiàn)的移動(dòng)和車(chē)道寬度的減少 將交叉口進(jìn)口道的中心線(xiàn)向左移，騰出左轉(zhuǎn)車(chē)道的寬度。 河北工程大學(xué)本科畢業(yè)論文 2021 年 13 (2)壓縮中央分隔帶設(shè)置左轉(zhuǎn)車(chē)道 當(dāng)信號(hào)交叉口相交道路有較寬的中央分隔帶時(shí)，可壓縮中央分隔帶的寬度辟為左轉(zhuǎn)車(chē)道， 如圖所示： (3)左轉(zhuǎn)彎待轉(zhuǎn)區(qū)設(shè)置 對(duì)于先放直行后放左轉(zhuǎn)的多相位信號(hào)路口，專(zhuān)用左轉(zhuǎn)車(chē)道前端可劃設(shè)左轉(zhuǎn)彎待轉(zhuǎn)區(qū)，如圖所示。 (1)當(dāng)行車(chē)道寬度不足，且右轉(zhuǎn)交通量較小時(shí)，可對(duì)交叉口進(jìn)口道的右側(cè)進(jìn)行拓寬，增設(shè)右轉(zhuǎn)彎車(chē)道，設(shè)置右轉(zhuǎn)車(chē)道后，右轉(zhuǎn)車(chē)進(jìn)入交叉口之前即可駛?cè)胗肄D(zhuǎn)車(chē)道，使后續(xù)的直行車(chē)輛不受右轉(zhuǎn)車(chē)的影響，如圖所示。右轉(zhuǎn)匝道一般由減速車(chē)道、匝道及加速車(chē)道組成。 河北工程大學(xué)本科畢業(yè)論文 2021 年 14 非機(jī)動(dòng)車(chē)的渠化優(yōu)化 對(duì)于機(jī)非混行平面交叉口的空間設(shè)計(jì)，一般通常 可采用自行車(chē)停車(chē)線(xiàn)前移和非機(jī)動(dòng)車(chē)左轉(zhuǎn)二次過(guò)街的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行改善交叉口各種交通流的運(yùn)行秩序。紅燈期間自行車(chē)在機(jī)動(dòng)車(chē)前方待行，綠燈亮?xí)r，非機(jī)動(dòng)車(chē)先駛?cè)虢徊婵冢杀苊庾孕熊?chē)主流同機(jī)動(dòng)車(chē)同時(shí)過(guò)街，相互擁擠與干擾。綠燈啟亮后左轉(zhuǎn)非機(jī)動(dòng)車(chē)隨直行非機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行至前方左轉(zhuǎn)候車(chē)區(qū)內(nèi)，待另一方 向的綠燈亮?xí)r再前進(jìn)，即變左轉(zhuǎn)為兩次直行。消除了左轉(zhuǎn)非機(jī)動(dòng)車(chē)與機(jī)動(dòng)車(chē)之間的干擾 。 (3)非機(jī)動(dòng)車(chē)右轉(zhuǎn)彎專(zhuān)用車(chē)道 利用現(xiàn)有的路面開(kāi)辟專(zhuān)門(mén)用于右轉(zhuǎn)彎的非機(jī)動(dòng)車(chē)道。右轉(zhuǎn)彎專(zhuān)用車(chē)道要求交叉口較寬，要求騎車(chē)人嚴(yán)格遵守各行其道的原則，在非機(jī)動(dòng)車(chē)流量較大的交叉口可以采用這種方法。因此，應(yīng)對(duì)行人交通進(jìn)行合理渠化，具體渠化方法如下 :