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交叉路口信号配时方案

1. 课程设计的目的与背景

通过对既有现场观测资料的分析,对信号交叉口的交通进行数据分析和现状评价,并用所学的方法进行交叉口交通设计。
以中山北路上的部分交叉口为背景,并已知交通流量数据,要求以此为基础,用所学的方法进行交叉口交通设计。
本设计采用中山北路花园路口的交叉口现状及早高峰流量数据进行新建交叉口的信号配时设计。 
 

2.交叉口现状概述及初始流量数据

交叉口为中山北路与花园路十字相交,其中中山北路为位于内环高架路下方,道路中央有较宽分隔带,机动车道外侧有分隔开的非机动车道;花园路为双向三车道,由西向东单行,两侧各有较窄的非机动车道。路口状况如下图所示:
 
 
交叉路口
 


图1  中山北路/花园路口
 
早高峰时机动车、非机动车流量如下表所示(其中南北方向为中山北路,东西方向为花园路):
 
 
 
花园路口 转向 大车 中车 小车 公交车 合计
南进口 左转 3 2 29 0 34
直行 103 75 442 100 720
右转 4 17 70 7 98
西进口 左转 0 1 16 0 17
直行 5 9 141 0 155
右转 3 1 51 0 55
北进口 左转 38 5 65 37 145
直行 122 159 511 131 923
右转 0 4 14 0 18
交叉口 总计 278 273 1339 275 2165
 
表1  早高峰机动车流量
 
位置
东进口 278 542 351
南进口 158 895 350
西进口 266 330 343
北进口 158 129 317
 
表2  早高峰非机动车流量
 

3.交叉口信号配时

3.1  交叉口渠化设计与相位初定

根据当前交叉口道路条件,将各进口道按下图进行车道功能划分:
 
 
渠化方案
 
 
 
图2  初步渠化方案
 
初定相位
 

图3  初定相位
方位 车道转向 宽度(m)
西进口 机动车 直左 3.1
直右 3.1
非机动车 1
南进口 机动车 左转 3.1
直行 3.1
右转 3.1
非机动车 3.5
北进口 机动车 左转 3.4
直行 3.4
右转 3.4
非机动车 3.5
 
表3  车道宽度设置 
初设信号周期为60s,相应的相位方案为基本相为加南北左转专用相位共3个相位。相应总损失时间、总有效绿灯时间等参数见“饱和流量参数计算表”。
 

3.2  进口道大车率计算

标准小汽车(pcu)折算系数:将表  中大车和公交车按2.0计算,中车按1.5折算。将大车与公交车作为大车统计大车率。
 
花园路口 转向 大车率 pcu/h
南进口 左转 0.088235 38
直行 0.327419 960.5
右转 0.120879 117.5
西进口 左转 0 17.5
直行 0.032258 164.5
右转 0.054545 58.5
北进口 左转 0.694444 222.5
直行 0.319444 1255.5
右转 0 20
交叉口 总计 0.292593 2854.5
 
表4 大车率计算
 
由于在西进口道设置直左、直右车道,北进口道设置直右车道,需要根据等排队长度理论计算直左和直右合用车道的大车率。(表4)
 
花园路 转向
(车道)
流量pcu/h 大车率 转向
(车道)
流量pcu/h 大车率
西进口 SL 120.25 0.027564 SR 120.25 0.043101
S(SL) 102.75   S(SR) 61.75  
S(SR) 61.75   S(SL) 102.75  
北进口   SR 318.875 0.299409  
S(SR) 298.875    
S(S) 956.625    
 
表5 大车率计算
 

3.3  饱和流量校正系数与校正饱和流量计算

3.3.1  按照周期60s,相位数j=3,总损失时间L=9s,总有效绿灯时间Ge=51s计算饱和流量校正系数
见附表1
3.3.2  根据附表1各项计算结果,计算各项校正饱和流量。
见附表2
得到的流量比总和为0.85,虽然小于0.9,但仍显偏高。
3.3.3  调整进口道设置
注意到Y较大的主要问题在于北进口道流量较大,1根左转车道不能满足要求。调整进口道设置,将北进口道左转车道由1根调整为2根,直行车道由3根调整为2根(图3)。相位保持不变。重新计算饱和流量校正系数与各项校正饱和流量。
 
修改渠化方案
 

  
图4  修改渠化方案
 
见附表3、附表4
得到的流量比总和为0.71,小于0.9,可以进行下一步信号配时计算。
 

3.4  信号配时计算

 
3.4.1  计算得到的总损失时间为L=9s,从而Co=31.06s。计算出各相位的实际显示绿灯时间。
见附表5
最小绿灯时间计算。按照原有交叉口图中的几何尺寸,在花园路设置人行横道一次过街,在中山北路利用高架下较宽的中央分隔带,设置二次过街。计算得最小绿灯时间,比较可以看出不能满足行人过街要求。
3.4.2  按照最短绿灯时间要求,将周期时长定为100s。其中第一相位东西通行时间满足行人二次过街穿越中山北路要求,其他两相位按饱和度分摊。得到信号配时参数(见附表6)。可以看到,饱和度除北进口道直右车道较大外均较小。

3.5  延误及服务水平估算

 
3.5.1  按新建交叉口计算有关延误(见附表7),可以得到该交叉口延误水平服务水平为C级。不符合规范要求。
3.5.2  在保证第1相位行人过街最短时间的前提下,调整第二、三相位时间,周期为103s。重新计算信号配时参数(见附表8)。
重新计算有关延误(见附表9),可以得到该交叉口延误水平服务水平为B级,符合规范要求。
 
 

4.信号相位图与配时图

按照3.5.2确定的最终方案,信号相位与配时见下图
第一相位:西进口道花园路通行;
第二相位:南北进口道中山北路左转;
第三相位:南北进口道中山北路直行。
 
信号相位图
 

图5  信号相位图
 
信号配时图
 

图6  信号配时图

5.结论

本路口比较特殊,东西向道路花园路为由东向西机动车单向行驶,非机动车双向行驶,且流量相对南北向中山北路而言较小。控制该相位的是保证中山北路过街行人的最短绿灯时间。
最后确定的车道划分如下:
 
路口车道划分
 

图7  路口车道划分
 
车道宽度如下表,可以看出,机动车道宽度均大于3m:
 
方位 车道转向 宽度(m)
西进口 机动车 直左 3.1
直右 3.1
非机动车 1
南进口 机动车 左转 3.1
直行 3.1
右转 3.1
非机动车 3.5
北进口 机动车 左转 3.4
直行 3.4
右转 3.4
非机动车 3.5
 
表6  车道宽度设置 
 
综上所述,将最后一次试算结果作为该交叉口进口道的渠化与配时设计方案。
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