第3章 交叉口通行能力(信号交叉口)

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D级服务水平，车辆运行时的延误为35s/辆到55s/辆。在D 级服务水平下，拥挤影响变得显而易见。由于绿波不匹配、 周期比较长和V/C比高等因素的组合作用，产生了比较大 的延误。许多车辆停车，不停车的车辆比例下降。信号周 期失效现象增多。 E级服务水平，车辆运行时的延误为55s/辆到80s/辆。这 种大延误通常表示绿波差、周期长和V/C比高。信号周期 失效现象时常发生。 F级服务水平，车辆运行时的延误超过80s/辆。这一服务 水平，通常在过饱和状态下出现，也就是车辆的到达流率 大于车道组的通行能力的时候出现，大多数驾驶员认为不 可接受。该服务水平也可能在V/C比高且单个信号周期失 效的情况下发生。绿波差和周期长也可能是导致延误大的 重要因素。
(W − 3.6) (3.5 − 3.6) fw = 1+ = 1+ = 0.989 9 9 1 1 f HV = = = 0.909 1 + PHV ( PCE HV − 1) 1 + 0.1 × (2.0 − 1)
重型车占比例 重型车折算系数 右转车占比例 1
f RT = 1 − 0.15 PRT = 1 − 0.15 × 0.15 = 0.978
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表4 交叉口高峰小时评价表
进口道 东进口 西进口 南进口 方向 左 直右 直左 直右 左 直右 左 北进口 合计 直左 右 车道组 饱和度 0.32 0.37 0.43 0.59 0.13 0.51 0.5 0.8 0.12 车道组 服务水平 B B B C A C B D A B B 进口道 服务水平 B B A
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饱和流率的修正计算公式：
S = S 0 ⋅ N ⋅ f w ⋅ f HV ⋅ f g ⋅ f P ⋅ f bb ⋅ f a ⋅ f RT ⋅ f LT ⋅ f LPB ⋅ f RPB
S ：在通常条件下，所讨论的车道组的饱和流率； S 0 ：每车道理想条件下的饱和流率，一般取1800pcu/绿灯小时/ln； N ：车道组中的车道数； f w ：车道宽度校正系数；
• 交叉口实际通行能力等于每个进口道通行能力之和
C s = ∑ Ci
i =1 n
4. 延误计算
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在服务水平计算中，对每一车道组估算每辆车的平均延误， 并估计引道和整个交叉口每辆车的平均停车延误。 ① 假设车道组随机到达产生的延误：
0.38t c (1 − g / t c ) 2 d= + 173(V / C ) 2 {[(V / C ) − 1] + [(V / C − 1] 2 + 16(V / C ) / C } 1 − ( g / t c ) ⋅ (V / C )
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交叉口很少发生所有流向在同一天同一时刻达到饱和的情 况，所以交叉口单流向的通行能力往往比整个交叉口的通 行能力重要。 但在研究交叉口通行能力时，特别是在规划设计阶段，考 虑的是整个交叉口的通行能力，以使其能够满足所有流向 到来的车辆都能实现继续直行或转换方向的要求。因此， 规定信号交叉口的通行能力是基于各入口引道通行能力基 础上的，为所有入口断面的通行能力之和。
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3.4.4 通行能力计算
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计算的基本步骤 计算方法:
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国外:美国HCM（Highway Capacity Manual）方法、英 国TRRL、澳大利亚ARRB 国内：中国城市道路设计规范推荐的方法、停车线法、 冲突点法
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3.4.4.1计算的基本步骤
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步骤一，计算资料的准备
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交叉口的平面布局：交叉口的形式、进口道的宽度及 划分方式等； 根据实测资料和规划的要求，确定高峰小时流量、转 弯车辆的比重、车流组成、信号灯配时等。
3.4.3 影响通行能力的主要因素
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主要因素有三个: 行车道条件，即交叉口的基本几何特征。包括交叉口形式、 车道数、车道宽度、坡度和车道功能划分等； 交通信号设计条件，即信号相位方案、信号灯配时的各项 参数（周期、相位、绿信比等）； 交通条件，即交叉口交通流的各项特征。包括各条引道的 交通量、流向（左转、直行、右转）车辆的分布、流向内 的车型分布、在交叉口范围内公共汽车停靠的位置和作用、 行人过街流量、交叉口范围内停放车等情况。
0.95 = 1 1 + 0.05P LT
专用右转车道 共用车道 进口道是单道
设有左转专用车道 共用车道
左转车占比例
f LT
3. 通行能力分析
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信号交叉口通行能力以饱和流量或饱和流率为基础进行 分析。交叉口总通行能力通过对各进口单车道组通行能 力求和获得。每一个车道组通行能力依据其车道功能不 同按下式计算：
f LPB ：左转行人、自行车修正系数；
2. 修正系数
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对车道宽度、重型车、坡度、停车次数、右转、左转车、 行人自行车阻塞等不符合标准条件确定修正系数。
fw = 1+
(W − 3.6) 9
f HV =
1 1 + PHV ( PCE HV − 1)
重型车折算系数 右转车占比例
重型车占比例
f RT
0 . 85 = 1 − 0 . 15 PRT 1 − 0 . 135 P RT
3.4.4.3 国内计算方法——《城市道路设计规范》推荐 的方法
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我国信号交叉口服务水平
北京市市政设计院建议的服务水平
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参考《建设项目交通影响评价技术标准》中对服务 水平的分级规定。
饱和度为实际流量与通行能力之比。对于交叉口而言， 即为进口道实际流量与进口道通行能力之比：
Q v/c = CAP
交叉口进口道实际交通量（pcu/h），根据 交通调查或交通预测获得； 交叉口进口道通行能力（pcu/h），根据通 行能力计算获得。
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步骤二，计算参数确定
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根据实际情况选择适当的计算方法； 确定该种计算方法的各个参数。
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步骤三，通行能力计算
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计算各个进道口的设计通行能力； 验算该进道口的设计通行能力； 计算交叉口的设计通行能力。
3.4.4.2 美国HCM方法
1. 饱和流率模型
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交叉口的通行能力由每个车道确定。它是根据交叉口的几 何形状、各个方向流量的分配，将交叉口的各车道分成若 干组。一个车道组是由具有同样的交通特性（车道功能）， 具有一个共同的停车线，其通行能力由各种交通工具共同 分享的一条或多条车道组成。 饱和流率是假定引道在全绿灯条件下，即绿信比为g/c=1.0 的情况下，所能通过的最大流量值。在实际计算中，先选 用理想的饱和流率，一般取1800pcu/绿灯小时/ln。然后对 该值做各种修正。
f HV ：交通流中重型车辆校正系数；
f g ：引道坡度校正系数；
fP
：临近车道停车情况及该车道停车次数校正系数； ：公共汽车停在交叉口范围内阻塞影响作用校正系数； ：地区类型校正系数； ：车道组中左转车校正系数； ：右转行人、自行车修正系数。
f bb
fa
f LT
f RPB
f RT ：车道组中右转车校正系数；
d ：车道组每辆车的平均延误； t c ：信号周期长(s);
g / c ：该车道组的绿信比；
V / C ：交叉口的拥挤程度；
C ：车道组的通行能力。
② 信号联动校正系数
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许多情况下，车辆到达不是随机的，而是由信号联运及其 他因素决定的。因此常引入信号相位联运校正系数。得到 修正的平均停车延误估算时间。
1 1 = = = 0.993 1 + 0.05PLT 1 + 0.05 × 0.15
左转车占比例
S S = S N = S 0 ⋅ N ⋅ f w ⋅ f HV ⋅ f g ⋅ f P ⋅ f bb ⋅ f a ⋅ f RT ⋅ f LT ⋅ f LPB ⋅ f RPB = 1574
C S = C N = S N λ N = 1574 × 31 = 581( pcu / h) 84
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3. 交叉口总的通行能力：
CC = CW + C E + C S + C N = 2(1684 + 581) = 4530( pcu / h)
国内另外一种通行能力计算方法——冲突点法
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冲突点法，认为计算信号交叉口通行能力应以直行和左转 冲突点为控制断面，即认为车辆只有通过冲突点之后，才 视为通过交叉口，即交叉口通行能力直行和左转车辆通过 冲突点的通行能力与右转通行能力之和。
示例1
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城市某一非商业区2相位信号交叉口，各 进口道都是水平的，没有公交停靠站和 人行道，没有临时停车；东西方向为2车 道，并且设有专用左转车道，车道宽度 为3.5m，南北进口道只有一条直左右混行的车道，车道宽度 为3.73m。信号周期TC=84s，东西走向进口道直行绿灯时间 为47s，黄灯时间为3s，红灯时间为34s，南北进口黄灯时 间为3s，绿灯时间31s，经调查该交叉口进口道重型车比例 为10%，其PCE为2.0，且左右转车辆分别占进口道的15%， 试求此进口道的通行能力？
③ 集合延误估算
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采用加权平均，用车道的流量加权计算引道延误：
d A = ∑ d iVi / ∑ Vi
i i
d A ：引道A的延误（s/pcu）; d i ：引道A上车道组i的延误（s/pcu）; Vi ：车道组i的流量（pcu/h）.
d1 = ∑ d AV A / ∑ V A
A A
d1 ：交叉口每辆车的平均延误（s/pcu）; V A ：引道A的流量（pcu/h）.
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分析
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1. 西进口的通行能力分析
S = S 0 ⋅ N ⋅ f w ⋅ f HV ⋅ f g ⋅ f P ⋅ f bb ⋅ f a ⋅ f RT ⋅ f LT ⋅ f LPB ⋅ f RPB
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（1）计算折减系数
S = S 0 ⋅ N ⋅ f w ⋅ f HV ⋅ f g ⋅ f P ⋅ f bb ⋅ f a ⋅ f RT ⋅ f LT ⋅ f LPB ⋅ f RPB
3.4.2 服务水平划分
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服务水平是描述交通流内的运行条件与乘客对其感受质量 的标准。 服务水平描述的参数很多，但对每种服务设施，最能说明 其运行质量的只是一项或某几项参数。（效率度量） 交叉口是交通延误的主要场所，国内外常用平均延误时间 作为评价信号交叉口的交通服务水平
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美国《通行能力手册》中规定的信号交叉口服务水平
第3章 交叉口通行能力分析
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概述 无信号交叉口通行能力分析 环形交叉口通行能力分析 信号交叉口通行能力分析
3.4 信号交叉口通行能力分析
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信号灯对减少交叉口交错点作用 服务水平划分 影响通行能力的主要因素 通行能力计算 示例
3.4.1 信号灯对减少交叉口交错点作用
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车流经过交叉口时，形成汇合点、冲突 点和分离点（统称为交错点）。事故统 计及交通管理经验表明，交错点是交通 事故发生及影响交叉口通行能力的焦点 所在。因此满足条件的交叉口通过设置 交通控制信号，以减少交叉口交错来达 到改善交叉口运行条件，从而减少交通 事故的发生，提高交叉口通行能力。
CW = SW λW = 3007 × 0.56 = 1684( pcu / h)
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2.同时可求得：东、南、北的通行能力
C E = CW = 1684( pcu / h)
f RT = 1 − 0 . 135 PRT = 1 − 0 . 135 × 0 . 15 = 0 . 980
右转车占比例
f LT
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A级服务水平，车辆运行延误很小，最大到10s/辆。在绿 波信号非常令人满意，且大多数车辆在绿灯相位期间到达 的情况下，出现A级服务水平。许多车辆根本不用停车。 若周期长度短，则产生很小延误。 B级服务水平，车辆运行时的延误为10s/辆到20s/辆。在 绿波较好或短周期的情况下，或两者兼有的情况下，出现 B级服务水平。 C级服务水平，车辆运行时的延误为20s/辆到35s/辆。这 种较高的延误值缘于只是一般的绿波控制、周期较长，或 两者兼有的情况。在该级服务水平，个别信号周期可能开 始出现失效。当排队车辆不能在给定的绿灯相位通过时， 出现剩余排队车辆，信号周期失效。在C级服务水平，尽 管许多车辆仍旧不停车通过交叉口，但也有一定数量的车 辆停车。
f LT = 0.95
设置专用左转
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西进口实际流率：
S = S 0 ⋅ N ⋅ f w ⋅ f HV ⋅ f g ⋅ f P ⋅ f bb ⋅ f a ⋅ f RT ⋅ f LT ⋅ f LPB ⋅ f RPB = 3007
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（2）西进口绿信比
λW = 47 / 84 = 0.56
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Байду номын сангаас
（3）西进口道的通行能力