交叉口通行能力计算(HCM)

（三）交叉口流量、延误、信号配时调查与分析
1、交叉口流量、延误、信号配时调查
（1）交叉口流量调查
交叉口的交通状况比较复杂，交叉口交通量调查一般采用人工观测法，也可采用车辆检测器采集数据。

人工观测法在选定的交叉口，在规定的观测时段，记录通过交叉口每个进口道停车线断面的车辆数，一般要对每个进口道分方向(左转、直行、右转3个方向)、分车型进行观测。

分方向、分车型进行交叉口交通量进行观测时，一般需要较多的观测人员。

如果交通量较大，可在每个进口安排5~7名观测员，2人记录左转机动车和非机动车数量并报时，2~3人记录直行机动车和非机动车数量并报时，2人记录右转机动车和非机动车数量。

如果需要保证较高的精度，可适当增加1~2名观测员。

调查时间一般选在高峰时间段内进行，数据记录时至少每隔15min做一次记录，最好每5min记录一次将。

信号交叉口交通量的人工观测和交叉口延误的点样本法综合进行。

交叉口流量观测表见表5。

（2）交叉口延误调查（表6）
（3）交叉口道路条件和信号配时调查（表7）
2、交叉口分析
（1）交通量换算
在实测交通量时，一般分车型计测车辆数，在交通流中不同车型的车辆由于其占有的空间与时间的不同，同一车道的通过数量也不同，而在交通运营中常常需要将其换算成某种单一车型的数量，通称之为交通量换算。

获得交叉口交通量数据后，一般需要进行车型换算，得到每个方向和进口的换算交通量（当量交通量）。

车型换算标准可参考表8、表9。

（2）交叉口交通量汇总表（表10）
（3）交叉口流量流向图
绘制交叉口流量流向图时所采用的交通量为换算交通量，见图1。

（4）交叉口交通改善措施（参考案例二）
表5
注：交叉口类型：①十字形和X形交叉口②T形或Y形交叉口③环形交叉口④多路交叉口④错位交叉口交叉口控制方式：①无信号控制②定时信号控制③感应信号控制
表6 点样本法交叉口延误现场观测记录表
调查日期：天气：___________调查员姓名：
调查地点：路口编号：交叉口类型：
注：交叉口类型：①十字形和X形交叉口②T形或Y形交叉口③环形交叉口④多路交叉口
④错位交叉口
交叉口控制方式：①无信号控制②定时信号控制③感应信号控制
表7 交叉口道路条件和信号配时调查表
表8 《城市道路交通规划设计规范》GB 50220-95中的当量小汽车换算系数
（4）交叉口延误计算
表10 交叉口交通量汇总表
图1 某叉口高峰小时流量流向图
（四）信号交叉口通行能力计算和服务水平分析（HCM2000） 1、输入模型
输入交叉口的几何条件、交通条件和信号条件，最关键的交通特性是每一进口道上车辆的到达类型，有关信号设计的全部资料包括相位图、周期长、绿灯时间和绿灯间隔时间。

2、交通量校正模型 （1）运行交通量的校正
是把每小时交通量转换成高峰小时内15min 周期的流率。

将各流向的交通量除以相应的高峰小时系数，便的高峰流率，即每一进口道或每一流向的高峰流率。

15V/PHF v p
（2）确定供分析用的车道组
是指在交叉口的一个进口道上，服务于一个或几个交通流向的一条或多条车道，把交叉口分成几个车道组时，既要考虑交叉口的几何线形，又要考虑交通的流向分配。

这时要遵照下列原则：
①一条或几条专用左转车道应看作独立的车道组，专用右转车道也是如此配置。

②对于有专用左、右转车道的进口道，所有的直行车道视为一个独立的车道组。

③对多于一条车道的进口道，包括左、直混合道，则有必要确定车道使用的平衡状况，并估计是否由
于左转车过多而混合车道变成了专用左转车道。

3、饱和流率模型
在这一模型中，要对每个车道组计算其饱和流率。

饱和流率是假定进口道在全绿灯的条件下，所能通过的最大流量。

0w HV g p bb a RT LT LU Lpb RpbT S S Nf f f f f f f f f f f =
式中：S ——车道组饱和流率(/)pcu h ；
S ——车道组在理想条件下的饱和流率(/)pcu h ；
N ——车道组中车道数；
w
f ——车道宽度修正系数； HV f ——交通流中大中型修正系数；
g f ——引道坡度修正系数； p
f ——停车修正系数； bb
f ——公交车(站台)阻塞系数；
a
f ——地区类型修正系数；
LU f ——车道利用率修正系数；
LT f ——左转修正系数； RT f ——右转修正系数；
修正系数计算： ①车道宽度修正系数
( 3.6)
19
w W f -=+
式中：W ——车道宽度，一般大于2.4米，当车到大于4.8m 时最好采用2车道比较合适。

②重型车修正系数：
1
1(1)
HV HV HV f P E =
+-
HV E ——重型车折算系数，取；
③坡度修正系数
表示无论大型车还是小汽车相比在运行有影响，坡度修正系数g f 满足下面公式：
12g G
f =-
式中：G ——引道坡度，一般取[]G 0.060.10∈-， ④停车次数校正系数
说明了停车对附近车道的摩阻影响，以及由于车辆出入停放区偶尔会对相邻车道有阻塞的影响，停车次数校正系数p f 满足下面公式：
p f =
180.13600m
N N N
--
0180m
N ≤≤
p f = 1 m N =0
式中：N ——车道数，m N ——1h 内的停车数。

一般0.95p f ≥
⑤公共交通阻塞系数，说明了该地区公共交通车辆因上下车而停靠在设置于靠近交叉口前后的公共汽车站对交叉口的影响。

公共交通阻塞系数bb f 满足下式
14.43600B
bb N N f N
-
=
N ——车道数，B N ——1h 内公共车辆的停车数，一般0250B N ≤≤，一般情况下0.95bb f ≥
⑥地区类型系数
在商业区0.90a f =；其它地方，1a f =。

⑦右转修正系数RT f (包括行人流的影响)
专用车道——0.85RT f =； 共用车道—— 1.00.5RT RT f P =-； 单一车道—— 1.00.135RT RT f P =- ⑧左转修正系数LT f
设有左转专用相位且有专用车道时，
0.95LT f =
设有左转专用相位但没有左转专用车道时，
1
10.05LT LT
f P =
+
LT P ——左转车比例
⑨车道利用率修正系数
车道利用率修正主要考虑交通量在包含有多个车道的某一个车道组的几个车道上的不均匀分布，修正系数主要考虑最高流量车道，公式计算如下：
()
N v
v f g g
LU ⨯=
1
g v ——车道组未调整需求流率；
1g v ——最高流量车道未调整需求流率；
N ——车道组车道数。

⑩行人自行车阻塞系数LPb f 和RPb f ，交叉口进口道由于行人或自行车的左右转对交叉口车辆运行的影响，行人、自行车阻塞修正系数LPb f 和RPb f 满足下面公式：
1(1)(1)1(1)(1)
Lpb LT PBT LTA Rpb RT PBT RTA f P A P f P A P =---=---
式中 Lpb f ——左转行人、自行车修正系数；
Rpb f ——右转行人、自行车修正系数；
LT P ——进口道左转行人占进口道总行人的比例； PBT A ——阶段允许调整系数；
LTA P ——行人专用左转绿灯时间占总左转绿灯时间比例； RT P ——进口道右转行人占进口道总行人的比例； RTA P ——行人专用右转绿灯时间占总左转绿灯时间比例；
4、通行能力分析模型
通行能力分析中，前几个模型的计算结果可用来计算关键的通行能力变量，包括： ①每个车道组的通行能力；
首先计算交叉口进口道每个车到组的饱和流率，最后乘以绿信比就可以得到这个车道组的通行能力了。

i i i C S λ=⨯ ()i i g c λ= (/)i i i C S g c =；
式中：i C ——车道组i 的通行能力，pcu/h ；
i λ——绿信比（有效绿灯时间/周期时间）；
i S ——车道组i 的饱和流率，pcu/h 。

②引道和交叉口的实际通行能力
引道实际通行能力等于每个车道组通行能力之和，交叉口的际通行能力等于每个引道（进口道）通行能力之和。

n
A 1
i i C C ==∑
4
1
s i i C C ==∑
式中：A C 、Cs ——分别为引道和交叉口的通行能力，pcu/h ；
Ci ——车道组i 或引道i 的通行能力，pcu/h ； n ——引道的车道组数；
③每个车道组的v/C 比值：i i i C v X /= ④整个交叉口的v/C 极限比值：[(/)
]/()c ci
X v S c c L =⨯-∑
5、服务水平模型
在服务水平模型中，对每个车道组估算每辆车的平均停车延误，并估算各进口道和整个交叉口每辆车的平均停车延误。

①假定车辆是随机到达，可用下列公式计算每个车道组每辆车的平均停车延误。

23i d d PF d d =++（）
均匀延误：2
10.5(1-/)1min(,1.0)
c g c
d X =-
附加延误：2900(1)d T X ⎡=-⎣
初始排队附加延误：()3360018001min 1,1800u Q b T x C
d t Q b T C ⎧--⎡⎤⎪⎣⎦⎪=⎨⎪⎪⨯⎩
()2
311PA P f PF d
d g
c
-=
++-
b ．集合延误的估算
使用延误估算程序可以得到每个车道组每辆车的平均停车延误，集合这些数值后可得到交叉口一个进口及整个交叉口的平均延误。

∑∑=
i
i
i A v v d d /
进一步将各进口道延误加权平均，得到交叉口的平均延误：
∑∑=
A A
A I v v d
d /
b ． 服务水平的确定
交叉口服务水平与每辆车的平均停车延误有关。

一旦估算出每个车道组的延误，便可汇集出每一进口道以及整个交叉口的平均延误。

信号交叉口的服务水平用延误来衡量。

延误是反映驾驶员不舒适、受阻、油耗和行驶时间损失的指标。

服务水平标准用15min 分析期间内每辆车的平均停车延误来表示。

美国信号交叉口服务水平标准
北京市市政设计院建议的服务水平
6、运行分析结果说明
运行分析将产生两个必须考虑的关键成果： ①每个车道组及整个交叉口的v/C 比；
②每个车道组和进口道及控制交叉口的平均停车延误以及对应的服务水平；
若极限比C /v 小于，但某些车道组的C /v 比却大于时，一般是由于绿灯时间分配不合理所致，应对现有的相位重新配时。

若极限比C /v 大于，表明整个信号和交叉口的几何线形设计对现装货规划的流量没有提供足够的通行能力。

改进这种状况可考虑下列各点：
①根本改变交叉口几何线形设计（车道数目及车道的使用）； ②延长信号周期； ③改变信号相位方案。

还应注意，若v/C 比接近于，表明很少有可利用的通行能力来承担增长的交通流量。

特别是当使用设计交通量时，设计中的一般性误差就可能引起所设计交叉口的运行接近通行能力甚至过饱和。

4．提高交叉口通行能力的对策
以减轻、缓解交叉口拥挤为主要目的的交叉口优化，首先要知道该交叉口能够处理多大的交通量，这里处理交通量的能力称为交通容量。

交通容量因道路的幅宽、车道的使用方法、信号控制方法等而不同，如果到达交叉口的交通量超过交通容量，则发生交通拥挤现象。

因此，要从各个角度探讨研究在现有条件下增大交通量的方法：
（1）交叉口的面积在保证需求的条件下尽量小； （2）将左、右转交通和直行交通分离；
（3）注意交叉口的几何结构与交通控制方法的匹配； （4）注意相位数不可增加过多；
（5）进口道的车道数一般应小于或等于出口道的车道数；
（6）在交叉口进口道有左转道有左转交通，要尽可能设置左转专用相位和左转专用车道；（7）信号周期长度不要设计过长；
（8）在设计信号相位方案时，要考虑到确保交通流的连续性，并且使驾驶员容易看懂；（9）人行横道尽量与车道成直角设置；
（10）设置与车道分离的人行道。