信号交叉口通过能力计算

《运输组织学》报告学院；交通运输学院指导教师：何世伟题目：__信号交叉口通过能力计算__姓名：董世鑫、严浩南学号：13274002、13274022班级:运输1309班~1~目录原始数据：.......................................................................................................................................1一.问题分析......................................................................................................................................2二．相关数据解释...........................................................................................................................2三．计算交叉口通行能力...............................................................................................................3四．计算该交叉口V/C比...............................................................................................................4五．对于结果的分析.......................................................................................................................4原始数据：我们以交大东路北口的四道口十字路口作为研究对象，在11月14号(周六)下午6:00到7:00进行实地调研与数据记录。以下为我们的数据：表一交叉口各走向信号灯周期信号灯周期（S）绿灯时间(S)黄灯时间(S)红灯时间(S)东西走向13472458南北走向13448482表二大小型车比例（以一个信号周期为间隔）小型车数量（辆）大型车数量（辆）总计（辆）比例18016960.228217990.193387141010.16平均8315.798.70.1843表三各走向车流量统计（以一个信号周期为间隔）南向（辆）北向（辆）东向（辆）西向（辆）总计（辆）11326193694216252738106313202541994930293910751323313097平均12.824.826.236.8101表四东进口左转与非左转车辆数（以一个信号周期为间隔）左转非左转总计左转占比1316190.15792522270.18523520250.24623290.2069~2~5724310.2258平均5．22126.20.1985根据上述实地数据即可进行信号交叉口通行能力计算一.问题分析图一四道口十字交叉口平面示意图如上图为我们所调研地点的平面示意图，南北走向为交大东路和四道口路、东西走向为学院南路。由图可见除东进口外，每个走向都有两条车道，一条为专左车道，另一条为直右车道，东进口包含一条直左车道和直右车道。分别计算专左（直左）车道设计通行能力和直右车道设计通行能力，加上即可得到某个走向的设计通行能力，4个走向的设计通行能力相加即为该信号交叉口的设计通行能力。关于该信号交叉口的相关数据在上面的数据表已经列出，因此可以利用车道的设计通行能力公式计算出相应的设计通行能力。如下为一条直行或右转或左转专用车道的设计通行能力公式：𝐶𝑆或𝐶𝑟或𝐶𝑙=3600𝑇⌊𝑡𝑔−𝑡0𝑡𝑖+1⌋𝜌对于直右车道，其设计通行能力公式为：𝐶𝑠𝑟=𝐶𝑠对于直左车道，其设计通行能力公式为：𝐶𝑠𝑙=𝐶𝑆(1−𝛽𝑙′/2)二．相关数据解释1．观察表一交叉口各走向信号灯周期，可知一个信号灯周期内东西走向的信号灯绿灯时长为72S，而南北走向信号灯绿灯时长为48S，但是对于两个方向，总的信号灯周期是一样的，均为134S。分析解释：我们所调研的地点为四道口十字交叉，在该交叉口东西走向可看做主干道，而南北走向则看做次干道，相应的车流量也明显不同，东西走向~3~车流量大于南北走向车流量。因此在对于信号灯时长的安排设计上，也应该满足这种特点。所以东西走向信号灯绿灯时长大于南北走向信号灯绿灯时长。2.观察表二大小型车数量比例（以一个信号周期为间隔），可知实际中该路口中大型车数量较小型车少很多。这是由于在该路口的大型车仅可能是公交车和大型客车，数量较少。可根据大小型车数量比查表知前后两车连续通过停车线的平均车头时距𝑡𝑖，由于大小型车数量比较为接近于2:8，因此我们考虑取𝑡𝑖=2.65S3.观察表四中东进口左转与非左转车辆数（以一个信号周期为间隔），由于东进口中包括一条直左车道，因此需要记录该车道中左转车的比例来计算该车道的设计通过能力。三．计算交叉口通行能力由原始数据可知T=134S，𝑡𝑔南北=48𝑆,𝑡𝑔东西=72𝑆，𝑡0=2.3𝑆,𝑡𝑖=2.65𝑆,𝜌=0.8，𝛽𝑙′=0.1985(1)南进口车道设计通行能力直右车道设计通行能力如下：𝐶𝑠𝑟=𝐶𝑆=3600𝑇⌊𝑡𝑔−𝑡0𝑡𝑖+1⌋𝜌=3600134[48−2.32.65+1]×0.8=392（pcu/h）左转车道设计通行能力如下：𝐶𝑙=3600𝑇⌊𝑡𝑔−𝑡0𝑡𝑖+1⌋𝜌=3600134[48−2.32.65+1]×0.8=392(pcu/h)因此南进口设计通行能力为：𝐶𝑆~=𝐶𝑠𝑟+𝐶𝑙=784(pcu/h）(2)北进口车道的设计通行能力与南进口车道一致为：𝐶𝑛=𝐶𝑆~=784(pcu/h)(3)西进口车道设计通行能力如下：直右车道设计通行能力如下：𝐶𝑠𝑟=𝐶𝑆=3600𝑇⌊𝑡𝑔−𝑡0𝑡𝑖+1⌋𝜌=3600134[72−2.32.65+1]×0.8=586（pcu/h）左转车道设计通行能力如下：𝐶𝑙=3600𝑇⌊𝑡𝑔−𝑡0𝑡𝑖+1⌋𝜌=3600134[72−2.32.65+1]×0.8=586(pcu/h)因此西进口设计通行能力为：𝐶𝑤=𝐶𝑠𝑟+𝐶𝑙=1173(pcu/h）(4)东进口车道设计通行能力如下：直右车道设计通行能力如下：𝐶𝑠𝑟=𝐶𝑆=3600𝑇⌊𝑡𝑔−𝑡0𝑡𝑖+1⌋𝜌=3600134[72−2.32.65+1]×0.8=586（pcu/h）直左车道设计通行能力如下：𝐶𝑠𝑙=𝐶𝑆(1−𝛽𝑙′/2)=586×(1−0.5×0.1985)=527(pcu/h）因此东进口设计通行能力为：𝐶𝑒=𝐶𝑠𝑟+𝐶𝑠𝑙=1113(pcu/h）(5)交叉口设计通行能力为：C=𝐶𝑒+𝐶𝑤+𝐶𝑛+𝐶𝑆~=3854(pcu/h）~4~四．计算该交叉口V/C比观察表三各走向车流量统计（以一个信号周期为间隔），可知一个信号灯间隔(134s)内车流量为101辆,因此可以求出一小时内车流量V。如下V=101/134∗3600=2713(pcu/h）因此V/C=2713/3854∗100%=70.4%五．对于结果的分析从所得V/C来看，我们计算所得数值为70.4%，说明该十字交叉口的通行能力，应是能满足高峰小时交通量，且有一部分能力富余的，然而我们结合实际道路十字交叉口情况，却发现许许多多拥堵的情况。经过我们的调查与分析，造成这种情况应有如下两点原因：信号灯设置不合理在排除少部分人不遵守交通规则，闯红绿灯过马路的情况下，我们仍发现，该十字交叉口的通行能力还是远小于实际的高峰小时交通量。尤其是学院南路由东至西与由西至东方向的行车流量极大，拥堵的情况也是最严重的，如下图：该图中造成拥堵的直接原因，是学院南路由东至西的左转车辆与对面由西至东的直行车辆的流线存在交叉，上图中的公交车，被一条庞大的车流截住了，直到绿灯过后依旧没能左转进入交大东路。同样的问题也出现在交大东路与四道口路的车流中，同样也是左行车流流线与对向直行车流流线存在交叉。通行效率非常低下。而进过我们的调查、分析，造成该十字交叉路口拥堵的根本原因，是其信号灯设置不合理所致。该十字交叉路口的信号灯同时开通学院南路由东至西和由西至东两条对向通道，学院南路的信号灯转红后，立刻同时开通交大东路和四道口的两条对象通道。此举造成了持续不断的流线交叉，极易造成车辆拥堵在交叉路口中~5~间，一旦在一个信号周期过后，依然有车辆停滞在交叉路口中间，就会发生多点流线交叉，整个十字交叉路口很可能陷入瘫痪的状态。由于信号灯的设置问题，造成车辆拥堵的情况，在计算通行能力公式中是无法体现的。该公式中默认在有限的绿灯时间内，到达路口的车辆都能在除车速以外的限制条件下，畅通的通过十字交叉路口。所以我们计算所得数据虽然并没有数学概念上的错误，但是用来解决实际问题显然是不合适的，存在一些因素是数学公式没有考虑或是无法涵盖的，所以我们在学习理想概念的同时，在实际操作中，实地考察是不可或缺的一个环节，有时甚至比理论推算更加重要。改进措施：①改边信号灯的周期设置，使其错时开通互为对向的通道，这样可以消除流线交叉，但是信号周期势必延长，计算出的交叉口通行能力会降低，实际通行能力能否提高需大量的数据分析和因素考虑才能得出。②在不改变信号灯设置的情况下，我们可以在采取增设左转待转车道的方式，鉴于南北走向道路面积狭小，施工较为困难，建议学院南路由东至西的左转车道设置左转待转车道，如此可以提高该方向的通行能力，上图中公交车左转困难的情况也能得到一定的缓解。部分司机不遵守交通规章我们通过调查发现，在十字交叉路口中，学院南路上设有违章监控摄像头，下图所示：而在四道口路与交大东路上却没有设置违章摄像头，这就导致了有部分司机不遵守交通规章，把专左车道当做直行车道行车，这种情况在我们调研时出现过多次，那么会对我们的结果产生什么影响呢？我们以交大东路口为例：~6~从图中我们可以明显的看出该路口有一条专左车道，我们在交叉路口通行能力计算中把该车道作为专左车道计算，即：𝐶𝑙=3600𝑇⌊𝑡𝑔−𝑡0𝑡𝑖+1⌋𝜌然而在实际过程中，因为存在部分司机违章情况，通过该车道直行，所以该车道实际承担了直左车道的通过能力，而直左车道的通过能力应为：𝐶𝑠𝑙=𝐶𝑆(1−𝛽𝑙′/2)在相同情况下，直左车道的通行能力在数值上要小于专左车道的通行能力。在计算V/C时，考虑这部分因素会使V/C增大，更贴近我们调研所遇到的真实情况。