交叉口通行能力

交通工程结课论文题目：信号交叉口通行能力
学院：土木工程学院
班级：道桥102班
学号: 101270
姓名：杨成艳
指导老师：李巧茹
2013年 6 月 3 日
信号交叉口通行能力
摘要:随着我国经济建设的快速发展，城市交通拥挤现象日趋严重，特别是最近几年城市面积的扩大和城市人口的增长，迫使我们必须对道路规划做出相应的调整，而在调整中交叉口是最为关键的问题。

提高交叉口通行能力，减少交通拥挤一直是学术界的焦点。

交叉口通行能力与信号配时、入口车道数量和交通特性有很大的关系。

本文明确了信号交叉口通行能力的概念；并阐述了其影响因素；同时总结了国内常用的两种计算信号交叉口通行能力的方法；最后总结了信号交叉口五种渠化设计的方案，扩展其通行能力。

关键词:信号交叉口通行能力计算方法对策
正文:
一、引言
交叉口是车辆、行人汇聚、转向和疏散的必经之地，是道路交通的咽喉，同时是交通阻塞和事故的多发地。

在道路交叉口交通流量不大时，交叉口的通行秩序可以由交通主体自行组织，此时交叉口交通流运行顺畅，服务水平较高；当交叉口的交通量达到一定限度时，可以通过设置交通信号加以组织疏导，提高交叉口的通行能力和服务水平；如果交叉口交通量很大，无法通过信号控制提高交叉口的通行能力，需要设置立体交叉来解决平面交叉口通行能力不足的问题。

目前中国平面交叉口延误占总延误的比例高达80%以上，由此可见，对交叉口通行能力的分析与研究十分重要。

二、信号交叉口的通行能力
（一）交叉口通行能力的基本概念
道路交叉口分平面交叉口和立体交叉口两类。

平面交叉口存在冲突点，这是由于车辆的行驶方向不同，在通过平面交叉口时，相互交叉形成的。

冲突点越多，平面交叉口的交通安全和通行能力越低。

通常采用交通信号灯组织交通来提高交叉口的通行能力。

当两条或者两条以上的道路在同一平面相交称为平面交叉，两条不同方向的车流通过平交路口时产生车流的转向、交汇与交叉，平交路口可能通过此相交车流的最大交通量就是平面交叉口的通行能力。

对于城市信号交叉口来讲，其通行能力主要与道路和交通设置设施的几何特征、信号配时，以及交叉口的交通特性相关。

(二)交叉口通行能力影响因素
如上所述，信号交叉口通行能力是指在正常的交通条件、道路条件、信号设计条件下所能通过交叉口的最大小时流量。

信号交叉口的通行能力首先是对每一引道规定的，它是在一定的交通、车行道和信号设计条件下，某一指定入口引道单位时间内通过的最大流量。

我们在计算交叉口的通行能力时，要注意规划设计
阶段，考虑的整个交叉口的通行能力，以使其能够满足所有流向的车辆能够满足直行和转换方向的要求。

因为交叉口的通行能力是基于各个引道通行能力之和，各个引道的通行能力也不尽相同，因此在计算中要注意。

由此看出，影响信号交叉口通行能力的因素包括：
（1）路口的道路条件，包括车道的数量、车道宽度、路肩宽度、侧向系宽、设计车速、平面线型、纵面线型。

（2）路口的交通条件，包括车型分布、交通量的大小、车流在不同车道上的分布。

（3）信号条件，信号相位、信号配时、控制类型等。

（4）周边交通环境，包括相邻路口间距、相邻路口的交通控制方式、相邻路口的交通条件和道路条件、相邻路口的摩阻。

（5）其他因素，包括路口交通管理方式、路口的控制方式、交通参与者的交通意识、交通参与者的法律意识、交通流在路口内通行时的冲突程度、天气状况、路口环境的愉悦性、交通参与者参与交通的公平性。

三、计算信号交叉口通行能力的方法
目前，国内外计算信号交叉口通行能力的常用方法有六种，分别为：美国HCM法、英国TRRL法、澳大利亚ARRB法、中国《城市道路设计规范》推荐方法(简称“规范法”)、停车线法和冲突点法。

我国计算用来交叉口通行能力方法主要是停车线法和冲突点法。

（一）交叉口通行能力分类
交叉口通行能力大体分为三类：基本通行能力、可能通行能力、实际通行能力。

（1）基本通行能力
基本通行能力是指道路与交通处于理想情况下，每一条车道(或每一条道路)在单位时间内能够通过的最大交通量。

公式如下：
N max=3600/t0=1000v/l0 （veh/h）
其中：v—行车速度(km／h)；t0—车头最小时距(S)；l0—车头最小间隔(m)。

（2）可能通行能力
可能通行能力的计算是在基本通行能力再乘以此修正系数得可能通行能力：
N k=N maxγ1γ2γ3γ4γ5γ6
①车道宽度修正系数γ1；②侧向净空的修正系数γ2；③纵坡度修正系数γ3；
④视距不足修正系数γ4；⑤沿途条件修正系数γ5；⑥条件修正系数γ6。

（3）实际通行能力
实际通行能力N s计算是可能通行能力乘以给定服务水平的服务交通量与通
行能力之比,是道路规划和设计的依据。

Ns=N k×服务交通量÷通行能力(veh/h)
（二）信号交叉口通行能力的计算方法
国内常用的计算方法是停车线法、冲突点法。

方法一：停车线法
该方法是由北京市政设计院提出的。

它以进口处车道的停车线作为基准面,认为凡是通过该面的车辆就已通过交叉口,所以称为停车线法。

停车线法不同于前三种方法与某一具体的信号配时方法结合在一起(这些配时方法在各自的适用范围内,优化的控制参数能使得信号交叉口取得较好的交通效益,相应地信号交叉口通行能力也较采用其他控制参数时要高一些。

这实际上是计算不同交通状态下的最佳实际运行通行能力),它所关心的是信号交叉口在既定的几何条件和信号控制条件下(控制参数先确定,但不论该控制参数设置是否合理)所能达到的通行能力。

（1)一条专用直行车道的通行能力：
Nz=3600*(t l—t s)/(T z*t j)
式中：T z—信号灯周期时间，t j—前后两车通过停车线的平均间隔时间，t l—
每个周期内绿灯时间，t s—一个周期内的绿灯损失时间，包括起动、加速时间，通常只计算加速时间损失t加=v/2a，经验取平均值2.3s；v—直行车辆通过交叉口的平均车速，通常取13～15km/h；a—平均起动加速度，中小车0.6～0.7，中型车0.5～0.6，大型车0.4～0.5。

（2)一条右转专用车道的通行能力：
N y=3600/t y(veh/h)
式中：t y—前后两右转车辆连续驶过停车线断面的间隔时间。

（3)一条左转车道的通行能力（设左转信号灯）：
N L=n×3600/T z(veh/h)
式中：n—在一个周期内允许左弯的车辆数。

（4)直、左混合行驶时一条车道的通行能力：
N zz=N z﹝1-4βl/3﹞*K(veh/h)
式中：βl—该车道中左转车比例；K—折减系数，取0.7～0.9。

（5)直、右混行一条车道的通行能力(N zy)：
右转车时间一般为直行车时间的1.5倍。

以n y表示右转车所占百分率，则：
N zy=N y﹝1−βr/2﹞*K(veh/h)
式中：βr—该车道中右转车比例；K—折减系数，取0.7～0.9。

整个信号交叉口的通行能力为各个进口的直行、左转、右转各项通行能力之和。

方法二：冲突点法
我国学者根据对车辆通过信号交叉口实际运行状态的分析,提出了计算车辆通过冲突点的信号交叉口通行能力分析方法——冲突点法。

冲突点法中一个重要的方面就是确定“可穿越空挡”的次数。

一般的计算方法是根据直行车流量按空挡的概率分布算得的。

由于我国城市道路的车流离散系数较大,车流呈现的无规律性强,而影响我国城市道路车流离散规律的因素又很多,很难用简单的模型来描述车流的运动规律,因此,用概率分布求得的“可穿越空挡”次数只是一个近似值,并不能精确反映实际交通状况。

但这种方法对于我国混合交通环境下的信号交叉口通行能力计算还是十分有效的。

综合各种情况，统一公式为：最后，一个交叉口1h的通行能力为：
N=3600/Tc*Σn(veh/h)
（四）饱和流率修正模型
交叉口的通行能力由每个车道组决定。

饱和流率是假定某车道组在全绿灯条件下，所能通过的最大车流量，单位：辆／有效绿灯时间。

修正计算公式：
S=S0×N×f w×f HV×f g×f p×f a×f bb×f LT×f RT
式中：S0—车道组在理想条件下的饱和流率；S—车道组饱和流率；N—车道组中车道数；f HV—交通流中大中型车修正系数；f g—引道坡度修正系数；f p—停车修正系数；f bb—公交车在交叉口范围内阻塞影响作用的修正系数；f a—地区类型修正系数；f RT—车道组右转车辆修正系数；f LT—车道组左转车辆修正系数；本公式不考虑行人和自行车。

四、交叉口的渠化设计
研究表明：对道路平面交叉口进行系统渠化改造，可使路网整体容量提高4O%～6O%。

增加进口车道的数量和增加总体宽度；缩小进口车道宽度，可由3.5m 减至2.6m的极限宽度；合理利用分隔带的面积；适宜偏移路中线。

出口道车道数应与上游车流数相匹配，按交叉口各流向交通量优化选择，使交叉口通行能力最大，若平均每周期到达左转车超过2～3辆应设左转专用车道。

（一）压缩车道并适当增加车道数
在交叉口改造中，由于地形的限制，部分地段无法拓宽用地，因此可以适当压缩车道来增加车道数。

按《城市道路设计规范》（CJJ37-90）规定，小型车道宽度为3.25米/条，大型车道宽度为3.75米/条，多指的是路段行车道，而车道宽度与车身宽度、侧向距离和行车速度有关，而路口导向车道处车速一般较低。

则压缩车道可达到两个目的：一是可强制降低车速，保证车道通过路口时的交通安全；二是可以增加路口进口导向车道数量，提高路口通行能力。

但也不能无限制的增加导向车道，在路口渠化时，应根据交叉口实际情况进行合理地分析，适当增加导向车道数，这样既提高了路口通行能力，又能有效地控制投资。

（二）冲突点的合理控制
交通冲突是产生交通延误和交通事故的根源，因此，采用空间分离、时间分离和管理控制相结合的方式来进行冲突点控制。

冲突点的空间分离一般采用交通渠化的方法，把随机冲突点固定下来，利用路口的导流带、导向线、导向车道以及停止线、人行横道等交通标线，缩小路口冲突范围，隔离不同车种、不同流向的交通流，把空间上冲突点的个数降至最低。

(1)机动车车道设置
对于左转或右转交通流量较大的交叉口，合理渠化交叉口，布置交通安全岛、规范车辆在交叉口内的运行轨迹，在交通安全岛与人行道之间设置右转专用车道，分离不受信号灯控制的右转弯车辆；设置专门的左转弯车道，按流向纯化交通流，提高交叉口能力。

左转或右转交通量较小时，才考虑直左或直右车道，以提高进口道的利用率。

并可通过路网，让左转或右转的车辆提前转向，既不加行车路程，又可以将交叉口的转向车道改为直行车道，充分利用交叉口的车道资源，大大增加交叉口的机动车通行量。

(2)非机动车左转二次过街
近几年来，虽然来大力发展公共交通，但非机动车出行在交通出行中仍占有很大的比例，因此，要充分考虑非机动车的交通组织问题，在交叉口改造中应尽量减少非机动车对机动车的干扰，实行快慢交通分离，可采用左转非机动车二次过街的形式。

非机动车不允许与机动车一起左转，而需要通过人行横道通过二次过街完成，虽然非机动车出行受到一定的约束，但消除了左转非机动车与机动车之间的干扰，可以提高非机动车与机动车通过交叉口的运行速度与通行能力，减少左转非机动车与直行车辆的冲突点，却大大增强了非机动车的安全性。

（三）合理分配信号相位
对空间渠化以后仍然无法消除的冲突点，可以采用信号控制的方式，在冲突点的通过时间上进行分离，明确不同流向、不同种类交通流通过路口的时间路权。

应该说，多相位信号控制可以减少或消除冲突点。

交叉口改造首先要对现状交叉口进口道的高峰时间和平峰时间交通量进行细致的调查，在合理分析后，通过计算得到合理的信号配时结果。

（四）完善行人过街安全设施
行人是交通弱者，在现代交通秩序管理需以人为本，为行人过街安全和方便创造良好条件。

在交叉口的设置渠化岛，减少行人过街的长度和时间，如无条件设置渠化岛，可在人行横道中间利用中央隔离带设置行人安全岛，则一次信号灯未能完成过街的行人可在安全岛等候二次绿灯，对行人的安全起到很好的保护作用。

在人流密集、路幅较宽的交叉口有条件还可设置立体人行过街天桥或地下人行过道，实现人车分流，消除了大部分的人车冲突，从而更能保证步行者的安全，间接地减少了车辆的不必要的延误，增加通行能力。

（五）左转车道远引
将原交叉口中专用左转车道改为直行车道,即:不允许车辆在交叉口左转。

左转车辆通过交叉口后在路段中利用中央分隔带实现掉头,再次进入交叉口后右转达到车辆左转的目的。

车道设置如图3-1所示。

图3-1左转车道远引示意图
五、结语
平面信号交叉口是道路交通的咽喉，同时是交通阻塞和事故的多发地。

本文明确了信号交叉口通行能力的概念；并阐述了其影响因素；同时总结了国内常用的两种计算信号交叉口通行能力的方法；最后总结了通过信号交叉口的渠化设计的五种方案来扩展其通行能力。

不足之处在于，没有结合实际案例，也没有将五种信号交叉口通行能力的扩展方案付诸实践，以证其可行性。

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