交通管理与控制课程设计.docx
- 文档编号:26072743
- 上传时间:2023-06-17
- 格式:DOCX
- 页数:34
- 大小:243.81KB
交通管理与控制课程设计.docx
《交通管理与控制课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《交通管理与控制课程设计.docx(34页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
交通管理与控制课程设计
河南城建学院
《交通管理与控制》课程设计说明书
课程名称:
交通管理与控制
题目:
平顶山建设路-凌云路交叉口定时信号配时设计
专业:
交通工程
学生姓名:
李鹏举
学号:
071413220
指导教师:
刘丽华、张蕾
设计教室:
10#B609、302
开始时间:
2016年01月04日
完成时间:
2016年01月08日
课程设计成绩:
学习态度及平时成绩(30)
技术水平与实际能力(20)
创新(5)
说明书撰写质量(45)
总分(100)
等级
指导教师签名:
年月日
1交通调查
1.1调查主要内容
(1)现状交叉口几何尺寸、信号配时、行人及自行车通行规则;
(2)机动车转向交通量;
(3)非机动车转向交通量;
(4)行人过街交通量;
(5)分析期初始积余车辆Qb、绿灯期间到达车辆占整个周期到达量之比P。
1.2本人负责调查部分数据处理及分析
在本次调查中,我负责的任务主要是现状交叉口几何尺寸的调查,并且由我绘制现状交叉口以及渠化后的交叉口设计图(图1-1、图1-2)。
图1-1原渠化设计示意图
图1-2新渠化设计示意图
另外,由于1组的人手不够,我又帮他们调查了非机动车道的交通流量(表1-1)。
简单分析见图1-3。
表1-1平顶山市交叉口非机动车进口交通流量流向调查表
交叉口名称:
__凌云__路与___建设___路交叉口调查位置:
□西进口
观测人员:
李鹏举观测日期:
2016.1.4下午4:
40-6:
10
时段
左转
直行
右转
4:
40-4:
50
6
32
54
4:
50-5:
00
4
35
55
5:
00-5:
10
3
82
55
5:
10-5:
20
5
84
62
5:
20-5:
30
5
107
89
5:
30-5:
40
11
73
52
5:
40-5:
50
4
82
63
5:
50-6:
00
7
77
65
6:
00-6:
10
6
74
69
小计
51
646
564
图1-3非机动车流量
由图表可以看出4:
40到6:
10有明显的高峰,其中左转流量少,以直行为主,右转也很多。
2设计交通量确定
设计小时交通量的确定对于单点交叉口定时信号控制设计十分重要,本次设计采用的数据是我们小组的人员在周一下午,在16:
30~18:
10期间,于建设路和凌云路交叉口实际测量所得。
2.1最高10分钟流率统计
根据调查对建设路与凌云路交叉口晚高峰交通量的调查数据,整理汇总后取各进口道各转向的最高10分钟流率,如表2-1所示:
表2-1各进口道、各转向最高10分钟流率
进口方向
转向
最高10min流率(pcu)
西进口
左
52
直
227
右
80
东进口
左
49
直
198
右
40
南进口
左
111
直
95
右
32
北进口
左
37
直
94
右
46
2.2设计小时交通量计算
设计交通量等于最高10min流率的6倍,由此可得出各进口道、各转向的设计小时交通量,如表2-2所示:
表2-2各进口道、各转向设计小时交通量
进口方向
转向
流量(pcu/h)
西进口
左
312
直
1362
右
480
东进口
左
294
直
1188
右
240
南进口
左
666
直
570
右
192
北进口
左
222
直
562
右
276
3车道渠化及信号相位方案设计
3.1渠化方案设计
从交叉口的几何构型设计渠化方案如下:
建设路西进口为7条车道,分别为2条专用左转车道、4条直行车道、1条专用右转车道;南进口为5条车道,分别为2条左转专用车道、2条直行车道、1条直右合用车道、一条非机动车道;东进口为5条车道,分别为1条专用左转车道、3条直行车道、1条专用右转车道;北进口为5条车道,分别为1条专用左转车道、3条直行车道、1条专用右转车道。
设置右转专用车道是考虑到4个进口道交通量和行人流量较大。
则左转车道构成1个车道组、直行车道构成1个车道组、右转专用车道构成1个车道组。
3.2相位方案设计
建设路与凌云路交叉口原信号周期为190s,为四相位信号控制,现状信号配时记录表如表3-1所示、信号配时如图3-1所示、现状相位图如图3-2所示:
表3-1建设路与凌云路路现状交叉口信号配时表
单周期信号相位数:
4单周期时间:
190s
相位1
相位2
相位3
相位4
绿灯时间(s)
50
44
47
37
黄灯时间(s)
3
3
3
3
红灯时间(s)
137
143
140
150
图3-1现状信号配时图
继而分析是否需要设置左转保护相位,根据《交通管理与控制》给出的左转保护相位判别条件对各进口逐一进行判断:
东进口:
=222>200,需要设置左转保护相位
西进口:
=264>200,需要设置左转保护相位
南进口:
=307>200,需要设置左转保护相位
北进口:
=164<200,但由于交叉口地形和行人、机动车的影响,也需要设置左转保护相位
考虑到南北方向左转车流量相差很大,可以考虑早启迟断式信号相位。
于是交叉口的相位方案初步确定如下:
相位一(
):
为南北方向左转相位
相位二(
):
为南进口左转相位的延迟相位,同时开启南进口直行
相位三(
):
为南进口直行的延迟相位,同时是北进口的直行相位
相位四(
):
东西进口的左转相位
相位五(Φ5):
东西方向的直行相位,相位图如图3-2:
图3-2信号相位图
4饱和流率估算
4.1复杂情况下饱和流率计算
严格的流率比分析依赖于车道组饱和流率的确定。
直行当量法仅是一种粗略的估计方法,不适用于对交叉口信号控制的细致分析。
然而,对车道组饱和流率的分析依然是进行交叉口信号控制方案设计的重要环节。
故需要进行复杂情况下饱和流率分析。
饱和流量用实测平均饱和流量乘以各个影响因素校正系数的方法估算,如式4-1所示。
即进口道的估算饱和流量:
(4-1)
式中:
——车道组
的饱和流率,
;
——进口车道基本饱和流率,
,在缺乏实测数据时取值1900
;
——车道组
所包含的车道数;
——进口车道各类校正系数。
首先需要确定交叉口进口车道各类校正系数:
(1)车道宽度校正如式4-2所示
(4-2)
式中:
——车道宽度校正系数;
——车道宽度,m。
根据设计的渠化方案,确定各个进口道的宽度,各个进口道各车道的宽度如下表4-1所示。
表4-1各个进口道各车道的宽度
进口方向
转向车道
宽度(m)
左
3
东
直
9
右
3
左
7
西
直
14
右
3.5
左
6
南
直
9
右
3
左
3
北
直
9
右
3
由于各个进口方向的进口车道的宽度W,都在3.0m到3.5m的范围内,所以车道宽度的修正系数
=1。
(2)车道纵坡修正系数如式4-3所示。
(4-3)
式中:
——车道纵坡校正系数;
——车道纵坡,弧度制。
根据道路线性的情况,四个进口车道纵坡为零,因此,各车道的纵坡修正系数
=0。
(3)大车修正系数如式4-4所示。
(4-
4)
式中:
——大车校正系数;
——大车在车流中的比例;
——大车的小汽车当量,无实测数据时取2.0.
利用式4-4计算出各车道的大车修正系数如表4-2所示。
表4-2各方向大车校正系数
进口方向
大车校正系数
东
0.92
西
0.86
南
0.93
北
0.89
(4)行人和自行车修正系数如式4-5所示
(4-5)
式中:
——自行车/行人对右转车流影响的校正系数;
——自行车/行人对左转车流影响的校正系数;
——车道组中右转车辆所占的比例;
——车道组中左转车辆所占的比例;
——非保护相位下自行车/行人影响因子;
——保护相位内右转通行时长所占的比例;
——保护相位内左转通行时长所占的比例。
由于该交叉口各个进口道都有左转专用车道且设有左转保护相位,所以
=1,则
=0.下面开始计算行人/自行车对右转车流影响的校正系数。
步骤一:
计算绿信号时间内的行人流率。
(4-6)
式中:
——行人通行相位内行人的流率,
;
——分析时段内的行人交通量,
;
——信号周期时长;
——行人通行相位时长。
由表4-2可知该交叉口高峰小时行人交通量。
由实际调查得到现有的交叉口信号配时方案设计如下表4-3所示:
表4-3非机动车与行人高峰小时流量
进口方向
西
东
南
北
非机动车流量
535
409
601
645
行人流量
183
162
255
148
表4-4交叉口原有信号配时
道路方向
车道方向
红、绿灯
时间(s)
东西
直行
绿灯
50
红灯
137
左转
绿灯
44
红灯
143
南北
直行
绿灯
47
红灯
140
左转
绿灯
37
红灯
150
所有黄灯
12
周期
190
经计算得各车道组行人通行相位内行人的流率如表4-5所示。
表4-5各车道组行人通行相位内行人的流率
方向
行人流率
方向
行人流率
东
655
西
740
南
969
北
562
步骤二:
确定机非冲突区的行人占用率
(4-7)
式中:
——机动车与行人冲突区域的行人占用率;
根据表4-5中计算得数据,利用式4-7,计算出机动车与行人冲突区域的行人占用率如下:
东进口0.327、西进口为0.37、南进口0.48、北进口为0.28。
步骤三:
计算绿信号时间内的自行车流率及机非冲突区自行车占用率
计算公式如下:
(4-
8)
式中:
——自行车通行相位内的流率,
;
——分析时段内的自行车交通需求量,
;
——自行车通行时长。
根据表4-5调查所得数据,由公式4-8计算的出自行车通行相位内的流率为:
东、西进口1653、2162,南、北进口2283、2135。
机非冲突区的自行车占用率按下式4-9确定:
(4-9)
式中:
——机动车与自行车冲突区域的自行车占有率。
利用自行车通行相位内的流率数据和式4-9计算可得机动车与自行车冲突区域的自行车占有率如下——东、西进口:
0.820,南、北进口:
0.865。
步骤四:
确定机非冲突区域的总占用率
对于直行右转相位下机非冲突区域的总占用率的计算,应按照式4-10计算。
(4-10)
经计算得,机非冲突区域的总占用率
结果如表4-6所示。
表4-6各进口道机非冲突区域总占用率
方向
机非冲突占用率
方向
机非冲突占用率
东
0.632
西
0.820
南
0.865
北
0.810
步骤五:
确定非保护相位下自行车/行人影响因子ApbT
非保护相位下自行车/行人影响因子按下式4-11确定:
(4-11)
式中:
——左转车或右转车流的出口到数量;
——左转车流或右转车流在进口到的数量。
综合以上数据,可以求得非保护相位下自行车/行人影响因子的数值如下:
东、西方向为0.621,南、北方向为0.514。
据设计的交叉口渠化方式得知右转有专用的车道,所以车道组中右转车辆所占的比例为1。
转车一直放行,没有保护相位,所以保护相位内右转通行时长的比例为0。
根据以上计算与调查数据,利用式4-6计算得各进口道自行车/行人对右转车流影响的校正系数如表
4-7。
表4-7各进口道自行车/行人对右转车流影响的校正系数
方向
机非对右转影响系数
方向
机非对右转影响系数
东
0.912
南
0.924
西
0.781
北
0.900
根据以上校正系数,利用式4-1计算得各车道组复杂情况下的饱和流率,其结果如表4-8示。
表4-8各车道组复杂情况下的饱和流率
进口方向
西
东
南
北
车道数
2
4
1
1
3
1
2
3
1
1
3
1
转向
左
直
右
左
直
右
左
直
右
左
直
右
饱和流率
1634
1634
850
1748
1748
524
1678
1610
1643
1606
1691
820
4.2饱和流率汇总及对比
进而结合复杂情况下设计饱和流率对比分析,对比统计表如表4-9所示、对比分析图如图3-1所示:
表4-9各类饱和流率汇总表
进口车道名称
复杂情况计算法(pcu/h)
实测值(pcu/h)
东进口左转
1748
东进口直行
1748
1565
东进口右转
524
西进口左转
1634
西进口直行
1634
1497
西进口右转
850
南进口左转
1678
南进口直右
1643
1665
北进口左转
1606
北进口直行
1691
1658
北进口右转
820
为了更加直观表达直行当量法计算的设计饱和流率、复杂情况下设计饱和流率以及实际饱和流率之间的关系,由表4-9做对比分析图如图4-1所示:
图4-1设计饱和流率对比分析图
由上图可以看出,对于个各进口车道饱和流率总体来看:
复杂情况下计算出来的饱和流率比实际测得值大。
5各项配时参数计算
5.1交叉口信号配时设计流程
图5-1WEBSTER法信号配时流程图
5.2确定关键车流和流率比
根据设计相位方案以及复杂情况下的饱和流率,绘制关键车流分析示意图,如图5-2所示。
Ring1Ring2
图5-2关键分析示意图
利用图5-2所示的数据以及复杂情况下饱和流率,计算流率比y如下表5-1所示:
表5-1各相位的流率比
相位
流率比
相位
流率比
相位一
0.137
相位二
0.045
相位三
0.097
相位四
0.127
相位五
0.165
各相位的关键流率比之和为Y=y+y4+y5=0.279+0.127+0.156=0.571<0.9,满足要求,可以进行下一步设计。
5.3计算各个相位黄灯时间、全红时间、绿灯间隔时间
应用式5-1计算黄灯时长和全红时长。
分析时,东西进口车道的车速采用设计车速限制值45km/h,南北进口车道的车速采用设计车速限制值40km/h计算。
由于各进口道的设计车速相同,故各相位具有相同的黄灯时长,计算结果如下:
(5-1)
式中:
——黄灯信号时长,s;
——驾驶员反应时间,s,一般取值为1s;
——85%车速,或合理的速度限制值,m/s;
——汽车减速度,
;
——坡度,用小数表示;
19.6——2倍重力加速度值,
。
计算结果得,
=2.08s。
为计时方便,对黄灯时长取整
=3s
全红时长与交叉口道路宽度有关,因此,相位一,二,三相同,相位四,五相同。
考虑到该交叉口有中等行人过街交通需求,因此,全红时长的确定应考虑人行过街横道的宽度,给予过街行人充分的保护。
(5-2)
式中:
——全红信号时长,s;
——从停车线到远端对向冲突车道的距离,m;
——汽车标准长度,通常取5~6m;
——15%车速,m/s;
——从停车线到远端冲突行人过街横道的距离,m。
利用式5-2计算全红时长为r1、2、3=2.86s,r4、5=3.953s。
为计时方便,对全红时长取整,全红r=4s。
因此,计算得各相位的绿灯间隔时间为:
I1、2、3=6s,I4、5=7s。
5.4计算总损失时间
一个周期的信号损失时间由所有相位的启动损失及全红时间组成。
实测数据启动损失为3.13s,为计时方便,取整为3s。
于是各相位的信号损失如下:
L1,2、3=6sL4、5=7s
一个周期的总信号损失时间为:
L=L1+L2+L3+L4=26s
5.5计算最佳周期时间
(5-3)
式中:
——最佳信号周期,s;
——信号总损失时间,s;
——周期内所有相位的关键车道组的流率比之和
利用式5-3和上述数据计算最佳信号周期为Co=102.56s。
为计时、计算方便,对最佳周期进行取整,则取最佳周期时间
=110s做为交通信号周期时长。
5.6计算各项配时参数
利用下式5-4以及5-5进行计算各相位的有效绿灯时长,各相位的有效绿灯时长如下表5-1所示:
(5-4)
式中:
——i相位有效绿灯时间,s;
——周期时长,s;
——信号总损失时间,s;
——
相位流量比;
——流量比总和。
(5-5)
表5-2各相位的有效绿灯时长以及绿灯显示时间
相位
有效绿灯时长(s)
绿灯显示时间(s)
相位一
20.10
20
相位二
6.67
7
相位三
14.27
14
相位四
18.68
19
相位五
24.27
24
6约束条件检验
6.1周期时长检验
为避免绿灯显示时间取整过程中产生的误差,对绿灯显示时间、黄灯时间和全红时间进行累加,检验是否与周期长相等。
经检验,五个相位绿灯显示时间加黄灯时间和全红时间等于周期时长。
检验结果符合要求,进行下一步设计。
6.2行人过街时间检验
相位二、相位三和相位五期间,存在行人过街需求,因此,需要对二、相位三和相位五的绿灯显示时间进行检验。
采用下式6-1计算满足行人过街要求的最短绿灯显示时间。
(6-1)
式中:
——最短绿灯时间,s;
——行人过街道长度,m;
——行人过街步行速度,m/s;
——绿灯间隔时间,s。
其计算结果如下:
相位二和相位三行人过街要求的最短绿灯显示时间
=31s>21s,
相位五行人过街要求的最短绿灯显示时间
=20.4s<24s。
由计算结果可知:
相位二和相位三的绿灯显示时间不能够满足行人过街要求的最短绿灯显示时间,相位五的绿灯显示时间能够满足行人过街要求的最短绿灯显示时间。
由于交通量过大,导致周期时长较长,无法重新规划周期时长,否则该交叉口的延误时间和服务水平无法计算。
因此只能采用此信号周期时长,对于不满足行人过街时间的相位二和相位三,只好在相应的人行横道处设置行人过街安全岛。
设置行人过街安全岛后行人则可以通过二次过街安全通过交叉口。
7延误与服务水平确定
7.1交叉口各车道组通行能力
交叉口各车道组通行能力的计算公式如下式所示:
(7-1)
式中:
CAPi——i车道组通行能力,pcu/h;
——i车道组复杂饱和流率,pcu/h;
——i车道组绿信比。
绿信比是指一个信号周期内某信号相位的有效绿灯时长与信号周期时长的比值。
(7-2)
式中:
——有效绿灯时长,
。
而绿灯有效时间的计算公式如下所示:
(7-3)
式中:
——绿灯显示时间,s;
——黄灯时长,s;
——启动损失时间,s。
利用上述公式综合计算得到各车道组的绿信比如下表7-1所示:
表7-1各进口道各车道组绿信比
进口方向
转向
有效绿灯时长(s)
绿信比
左
19
0.173
东
直
36
0.281
右
一直放行
0.9
左
19
0.173
西
直
24
0.281
右
一直放行
0.9
左
27
0.245
南
直右
21
0.191
左
27
0.245
北
直
14
0.127
右
一直放行
0.9
周期
110
根据以上公式以及数据得到各进口道各车道组通行能力计算过程及结果如下表7-2所示:
表7-2各进口道各车道组通行能力计算过程及结果
进口
车道组
通行能力
东进口
左转
CAP东/左=1748×(19/110)=302.4pcu/h
直行
CAP东/直=1748×(24/110)=381.1pcu/h
右转
CAP东/右=524×(0.9)=491.6pcu/h
西进口
左转
CAP西/左=1634×(19/110)=282.7pcu/h
直行
CAP西/直=1634×(24/110)=356.2pcu/h
右转
CAP西/右=850×(0.9)=765pcu/h
南进口
左转
CAP南/左=1678×(27/110)=411.1pcu/h
直右
CAP南/直右=1610×(21/110)=307.5pcu/h
北进口
左转
CAP北/左=1606×(27/110)=393.5pcu/h
直行
CAP北/直=1691×(21/110)=214.8pcu/h
右转
CAP北/右=820×(0.9)=738pcu/h
7.2交叉口各车道组饱和度
各进口道各车道组饱和度计算过程及结果如下表7-3所示,计算公式如下式所示:
(7-4)
式中:
——
车道组饱和度;
——
车道组设计交通量。
表7-3各进口道各车道组饱和度计算过程及结果
进口
车道组
饱和度
东进口
左转
X东/左=222/302.4=0.734
直行
X东/直=288.7/381.1=0.757
右转
X东/右=195/471.6=0.413
西进口
左转
X西/左=264/282.7=0.934
直行
X西/直=264/356.2=0.743
右转
X西/右=405/765=0.529
南进口
左转
X南/左=307/411.1=0.747
直右
X南/直右=226/307.5=0.735
北进口
左转
X北/左=164/393.5=0.417
直行
X北/直=165/214.8=0.768
右转
X北/右=251/738=0.340
7.3交叉口各车道组均衡延误
交叉口各车道组均衡延误计算公式如下所示:
(7-5)
式中:
——
车道组均衡延误,s/pcu;
——周期时长,s;
——所计算车道的饱和度;
各进口道各车道组均衡延误计算过程及结果如下表7-4所示:
表7-4各进口道各车道组均衡延误计算过程及结果
进口
车道组
均衡延误s/pcu
东进口
左转
d1=43.09
直行
d1=36.12
右转
d1=0.88
西进口
左转
d
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 交通管理 控制 课程设计