交叉口信号配时设计与分析

《交通工程》课程设计成绩：

交叉口信号配时设计与分析

专业年级：交通运输2014-02班

姓名：杨银江

学号：01140244

指导老师：顾正洪

日期：2017年1月2日

摘要

随着城市汽车数量的快速增长，城市道路拥堵问题也日益凸显，在解决道路拥堵问题上，除了不断改进现有道路交通设施设备外，设计交叉口良好的信号配时也是尤为重要的。交叉口的信号配时能很好的对来自不同方向的车辆进行分流，缓解交通拥堵，同时减少交通事故的发生。本文基于徐州市矿大老校区易初莲花交叉口交通量、交叉口几何尺寸以及现有信号配时的调查数据，分析了交叉口的运行状况和服务水平。针对现有信号控制方案存在的问题，本文进行了相关的信号配时设计。

关键词：平面交叉口；交通量；通行能力；信号配时；最佳周期

目录

1.交叉口现状 (4)

1.1道路状况 (4)

1.2交叉口现有信号配时方案 (5)

1.3设计意义 (6)

2.信号配时计算方法 (6)

2.1相同流量交叉路口信号配时 (6)

2.2不同交通流量交叉路口信号配时 (7)

2.3行人过街时间 (7)

3.交叉口运行状况的调查 (8)

3.1数据收集 (8)

3.2数据处理与分析 (9)

3.2.1交通量的计算 (9)

3.2.2通行能力的计算 (10)

3.2.3交叉口服务水平分析 (11)

3.3交叉口存在的问题 (12)

4.信号配时方案设计 (13)

4.1信号相位的确定 (13)

4.2最佳周期 的计算 (13)

4.3绿灯时间的分配 (14)

4.4行人过街时间 (14)

4.5信号配时方案 (15)

5.信号配时方案评价 (16)

5.1通行能力的计算 (16)

5.2交叉口服务水平 (17)

5.3设计信号配时方案总评 (18)

6.总结与心得 (18)

参考文献： (19)

1.交叉口现状

1.1道路状况

交叉口位于徐州市主要城区内，南向为中国矿业大学主要出口，两侧商店较多，人流量大，还是重要的公交枢纽站，公交车数目较多。同时南北方向是连接车市中心区域的重要通道，主要的进城方向的车流与公交车在此经过。车流量数据较大。东西向是三环南路的一部分，是徐州过境交通的主要通过节点，三环南路的畅通对过境交通的通行具有重要意义。此交叉路口是重要的徐州市重要交叉口之一，研究此路口的信号配时方案设计对提高交叉口的通行能力，缓解此处交通拥堵问题具有重要意义。

交叉口是典型的十字交叉口。北进口由两个直行，一个左转，一个直右，一个右转车道组成；南进口由两个直行两个左转，一个公交专用道，一个右转组成；东进口由三个直行，一个左转，一个右转组成；西进口由两个直行，两个左转，一个右转组成。详细的车道分布情况见图1。

图1交叉口交通环境CAD模拟草图

1.2交叉口现有信号配时方案

交叉口交通信号灯采用四相信号控制，分为东西直行、东西左转、南北直行和南北左转四个相位。黄灯时间为3s，平峰时段信号周期为137s,高峰时段信号周期为140s。同时晚高峰时段内的南北直行和南北相位之间设有6s的信号全红时间，用以清空交叉口内的车辆，便于下一相位车流的进入和通过。详细信号配时见图2和图3。

图2交叉口平峰时段相位图

图3交叉口高峰时段相位图

1.3设计意义

城市交叉口作为中断车流的重要节点，对整个的路段的通行能力、交叉区域的车流冲突情况具有重要意义。在现有交叉口道路宽度，车道数目一定的情况下，改进不同方向车道数目，以及调整信号周期配时，将对城市道路通行能力的提升具有重要作用，对于道路拥堵问题的解决具有一定帮助。

2.信号配时计算方法

周期时间就是红绿灯信号显示一个周期所需要的时间，为信号阶段的一个完整的系列。在交通信号控制系统中，周期时间又可具体分为最佳周期、最小周期与最大周期等，本文研究信号配时介绍最佳周期的计算。

最佳周期时间（ ）是使交叉路口各方向车辆通过路口的总延误最小的周期时间，亦即最优的周期时间，在周期运行时间内信号发挥最高的效率，车辆的总延误最小。

2.1相同流量交叉路口信号配时

对于一个独立、交通流量稳定，各进口流量相等，到达的时间为随机的路口，据英国TRRL的实验研究证明，使车辆延误最小的最佳周期时间可由下式计算：

晦䁪 砀䁪 t h t t 㘴

式中：L———一个周期内总的延误时间（s），一般取黄灯总时长;

Y———路口各相位y值的总和，y是流量与饱和流量的比值，Y ∑y。

由于y值是按按平均流量算出的，而每个周期到达路口的流量是变化的，因此当周期时间稍大于最佳周期时，延误增长较小；当周期稍小于最佳周期时间，延误增长较大，故实际应用时的周期时间，应稍大于最佳周期时间。

得出最佳周期 后，按等饱和度原则分配绿灯时间：

t t t t t㘴

式中： t——各相位有效绿灯时间（s）;

tth ——各个相位的最大流量比。

2.2不同交通流量交叉路口信号配时

对于不同交通流量路口所需周期长度，可用下式计算周期长度：

于于于 通

于于于t t t于㘴

式中： ——信号周期时间长度；

P——信号灯的相位数；

——对每一相位中，交通流量负荷最大的单车道入口引道总的车流当量（辆/h），对于总流量中有公共车和货车辆数（H）,左转车辆数（L）的N条进口车道则应换算为等效车流量。

对于每个相位的不同方向：

V砀 晦䁪H砀 晦6L t t 㘴

即公共汽车与货车增加50%，左转车增加60%。每个相位取最大值max ,求和后得到 ,即下式：

j P th

t t䁪㘴

计算得到最佳周期后，按每相位max 分配绿灯时间：

t th t t t6㘴

2.3行人过街时间

城市信号交叉路口的信号配时除了考虑车辆外，还需要考虑行人。信号各个相位的配时应和行人的过街时间相对应，也就是说，机动车通行的绿灯时间不能小于同时间开放的人行横道上行人能全部安全通过的时间。行人过街绿灯信号时间的计算如式2-7。

行 砀h砀t t t tͳ㘴

——行人过街绿灯时间；

式中：

行

R———行人反应时间，一般取2~3s;

N———一个信号周期内在斑马线上的行人过街排数，N t 于6 ，C为行人交通量，T 为信号周期，d为行人肩宽，考虑行人间隔取0.6m，L为人行横道宽度；