交通运输组织学交通设施通过能力实验报告Word格式文档下载.docx
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⑤车头时距:
在同一车道上行驶的车辆队列中,两连续车辆车头端部通过某一断面的时间间隔。
⑥信绿比:
有效绿灯时间与周期长度之比,即一个周期内可用于车辆通过时间的比率。
2.2基本计算公式
由于交叉口的每一个进口道,对于每一类型车道的通行能力的计算除了受直行及左右转车比例、大小车比例、其他交通条件等因素影响外,更为直接的影响因素是信号的相位和相序。
据此本文采用的计算公式有如下几个:
(1)直行计算公式:
(2.1-1)
C:
一条直行或者右转或者或者左转专用道的设计通过能力,pcu/h;
T:
信号灯周期,s;
tg:
信号每周期内的该车道绿灯时间,s;
t0:
绿灯亮后第一辆车启动、通过停车线的时间,s;
ti:
前后两辆车连续通过停车线的平均车头时距;
:
折减系数,可用0.8
(2)对于右转专用道,该交叉口的车辆行驶不受信号灯控制,则可认为
(1)的式子中
t0=0,tg=T,此时
(1)中的式子可以简化为如下形式:
(2.1-2)
(3)T形交叉口设计通行能力为各进口道通行能力之和。
2.3各进口具体分析
2.3.1东进口
东进口由专用右转车道和专用左转车道组成。
且右转车不受信号灯控制,左转车道受信号灯控制。
(1)右转专用车道设计通过能力采用(2.1-2)所示式子计算。
(2)左转专用道设计通过能力用(2.1-1)式计算。
2.3.2南进口
南进口由直行道、掉头车专用道、右转专用道组成。
因为我们在所有资料中都未找到专用掉头车道的计算方法,而该交叉口的掉头车道为向左转掉头,我们把该掉头专用道看做专用左转车道进行计算,此时采用《城市道路设计规范》中规定进口道设有专用左转与专用右转车道时,设计通行能力应按照本面车辆左、右转比例计算。
先计算本面进口道的设计通行能力,再计算专用左转及专用右转车道的设计通行能力。
具体计算方法如下
(1)进口道设计通行能力应按下式计算:
Celr=ΣCs/(1-β1-βr)
式中Celr:
设有专用左转与专用右转车道时,本面进口道的设计通行能力(pcu/
h);
ΣCs:
本面直行车道设计通行能力之和(pcu/h);
β1:
左转车占本面进口道车辆的比例;
βr:
右转车占本面进口道车辆的比例。
(2)专用左转车道设计通行能力应按下式计算:
C1=Celr·
β1
式中C1:
专用左转车道的设计通行能力(pcu/h)。
(3)专用右转车道设计通行能力
Cr=Celr·
βr
式中Cr:
专用右转车道的设计通行能力(pcu/h)。
另外直行车道先用(2.1-1)式计算,再根据实测数据考虑《城市道路设计规范》中对向进口道每个信号周期的左转车是否超过3~4pcu,超过时用如下方法计算:
在一个信号周期内,对面到达的左转车超过3~4pcu时,应折减本面各种直行车道
(包括直行、直左、直右及直左右等车道)的设计通行能力。
当Cle>Cle’时,本面进口道的设计通行能力按下式折减:
Ce’=Ce-ns(Cle-Cle’)
式中Ce’:
折减后本面进口道的设计通行能力(pcu/h);
Ce:
本面进口道的设计通行能力(pcu/h);
ns:
本面各种直行车道数;
Cle:
本面进口道左转车的设计通过量(pcu/h);
Cle=Ce·
βl
Cle’:
不折减本面各种直行车道设计通行能力的对面左转车数(pcu/h)。
当交叉口小时为3n,大时为4n,n为每小时信号周期数。
2.3.3北进口
北进口由直行车道和左转及掉头混用车道组成。
其中,直行车道由公交车专用道和一般直行道构成。
我们将左转及掉头混用车道看作左转车道,用左转专用车道的计算公式计算。
由于左转混用车道车头时距测量比较难以实现,在此我们采用了国外车头时距预测的经验公式如下:
式中:
ti:
表示混用车道的车头时距
表示掉头车辆在左转车道中所占比例
、:
分别表示掉头和左转交通量
2.4信号控制交叉口服务水平评价
国外关于信号控制交叉口服务水平的研究成果主要有:
美国采用控制延误作为信号交叉口服务水平的评价标准;
日本规定以车流量与通行能力的比值(V/C)来划分服务水平等级等。
由于国情的不同,美国的延误模型并不完全适用于我国,模型中的一些参数值的设定需要考虑我国交通的自身特性。
我国信号交叉口服务水平基本上均处于美国等级划分中的C、
D、E三个等级。
日本的评价方法主要是ft自经济方面的考虑,注重投资效益。
近几年来,国内学者也对相关问题进行了一定的研究,研究成果体现ft了综合评价的思想。
服务水平的影响因素错综复杂,有的因素可以用数字和公式来描述,而大量的因素都是无法准确度量的。
评价指标的作用是对所要评价的对象进行科学、准确、全面和客观的描述,同时又要求所选取的指标具有实用的价值,便于应用。
我们认为在进行指标选取时,应遵循以下原则:
使用综合指标、定性与定量相结合、具有可行性、便于计算与分析。
我国的服务水平标准是参考美、日两国的标准制定的。
我国城市道路运行评价标准
评价等级
路段
信号化交叉路口
区间速度(km/h)
V/C
延误时间(sec)
域区干
路
快速路
正常运
行
高峰时
1
>
20
40
<
0.8
30
2
15
0.9
30-180
30-360
3
10
1.0
180
360
4
我国标准中的l级相当于美国标准中的A、B两级:
而4级相当于美国标准的E,F两级;
2级和3级则分别相当于美国标准的C级和D级.
而美国的各级服务水平的一般描述如下:
服务水平A:
交通量很小,车流为自由流,使用者不受或基本不受交通流中其他车辆的影响,驾驶自由度大,可自由地选择所期望的速度,为驾驶员和乘客提供的舒适便利程度极高。
服务水平B:
交通量较服务水平A有所增加,车流处于稳定流的较好部分。
在交通流中,开始易受其他车辆的影响,选择速度的自由度相对来说还不受影响,驾驶自由度比服务水平A稍有下降。
由于其他车辆开始对少数驾驶员的驾驶行为产生影响,因此所提供的舒适和便利程度较服务水平低一些.
服务水平C:
交通量大于服务水平B,车流处在稳定流范围的中间部分,但车辆间的相互影响变大。
选择速度受到其他车辆的影响,驾驶时需要相当留心其他车辆,舒适和便利程度有明显下降.
服务水平D:
交通量进一步增大,车流处于稳定交通流的交叉部分。
速度和驾驶自由度受到
严格约束,舒适和便利程度低下。
当接近这一服务水平下限时,交通量的少量增加就会导致运行ft现问题。
服务水平E:
车流常处于不稳定状态,接近或达到最大交通量时,如果交通量有小的增加,或交通流内部有小的扰动就将产生大的运行问题,甚至发生交通中断。
该水平内所有车速降到一个较低的但相对均匀的值,驾驶自由度极低,舒适和便利程度也非常低,驾驶员受到很大的抑制。
该服务水平下限时的最大交通量即为基本通行能力(对理想条件而言)或可能通行能力(对实际道路而言)。
服务水平F:
车流处于强制流状态,车辆经常排队,跟着前面的车辆停停走走,极不稳定。
在该服务水平中,交通量与速度同时由大变小,直到为零为止,而交通密度则随交通量的减少而增大。
本文从便于实际调查的角度ft发,充分考虑到我国信号控制交叉口的交通状况,最后
(V/C)作为评价指标。
而在我国的信号化交叉口中,没有把V/C考虑在里面的标准评价方法,故采用的是我国道路的评价方法。
服务交通量与通行能力之比(V/C),它是反映交叉口运行特征的重要参数。
V/C一般在(O,1)之间变化,V/C值接近1时,表示交通饱和,近于零时表示车辆很少,处于零散状态;
如果V/C值大于1,意味着路口交通量超ft了其所能承担的通行能力,处于超饱和状态。
当交通量接近于通行能力时,交叉口可能ft现比较拥挤的局面,同时,较大的流量会使车辆间产生更多的磨擦而增加延误。
当V/C超过0.95时,交叉口的运行变得不稳定,因此,应该控制V/C在0.95以下。
三、具体观测报告
为了实现大慧寺路与中关村南大街的通行能力计算,我们进行了实地调查。
3.1各数据测量方法
对计算公式分析后,我们对需要调查的数据的调查方法进行了确定如下:
(1)车流量:
每个流向(直行、左转、右转、U型转)安排1-2名观测员,以一小时为基本单位,对不同进口不同流向的车流量按大车和小车分别计数并记录。
(2)等待车辆数:
每个流向(直行、左转、右转、U型转)安排1到2名观测员,以一个信号灯周期为基本单位,统计并记录每一周期内不同进口不同流向的停驶车辆数,共统计五个信号灯周期的数据。
(3)信号灯周期:
每个信号灯安排2观测员,任意选择信号灯的一种颜色(红、黄、绿)作为计时零点,信号灯每变色一次圈记一次,待信号灯颜色再次变为计时零点对应的颜色时,为一个信号灯周期。
以此类推,每人观测6个信号灯周期,最后取平均值。
(4)t0:
每个流向安排一名观测员,在一个信号灯周期中,当信号灯颜色变为绿色时开始计时,待停在停车线后的第一辆机动车的前轮完全通过停车线时计时停止。
观测多个信号灯周期取平均值。
(5)ti:
方法一:
按照不同流向,当信号灯颜色变为绿色时,观测等待车辆数相邻的前后两辆车前轮通过停车线的时距。
从第一辆等待车辆前轮经过停车线时开始计时,每辆车前轮通过停车线时圈记一次,直到最后一辆等待车辆经过,求平均值。
方法二:
调查各车道每小时的大小车比例,根据各车道的大小车比例再根据如下表确定ti
的值。
混合车队的ti值
大车:
小
车
2:
8
3:
7
4:
6
5:
5
6:
7:
8:
ti(s)
2.65
2.96
3.12
3.26
3.30
3.34
3.42
3.2调查过程简介
(1)调查时间:
对于一个交叉口,不同时段的数据不同,本组选取了三个具有代表性的时段进行调查,分别是双休日、工作日高峰期、工作日非高峰期。
具体时间为10月26号(周六)13:
30-16:
00、10月28日(周一)16:
10-18:
00、11月4日13:
00-14:
30。
(2)具体调查内容:
1)分不同时段调查东进口、南进口、北进口不同流向不同车型(分为大车和小车)的车流量、不同流向等待车辆数、信号灯周期及各信号配时。
2)车头时距ti、绿灯延迟时间t0。
(3)具体调查过程:
1)调查人员分别于上述时间到达调查地点,分工后进行调查,首先进行车流量的调查,每次数车一个小时,统计各进口道的大车数、小车数。
2)在调查人员足够的情况下,以之同时进行的是等待车辆数的调查,分别数ft各车道每个红灯时间内的等待车辆数;
在调查人员不足的条件下,将该部分调查内容放于第一个步骤后进行。
3)在完成上述两个步骤之后,进行信号灯周期及配时调查,为了减小因为个人反应时间不同造成的误差,每个信号灯安排两名同学进行观测,再取平均值。
4)对各流向的车头时距进行测量。
5)对t0进行测量。
6)数据的统计整理及原始数据录入。
注:
第4、5部分的调查只在这三个时段中选择了一个时段进行调查。
具体调查报告见附录
四、具体计算过程
4.1双休日通过能力计算
4.1.1计算数据统计
根据调查对计算所需数据进行整理如下:
t0:
2.369秒
工作日高峰期交叉口信号配时统计表
北进口直
南进口直
北进口左
转
南进口U型转
东进口左
绿灯
1分40秒
1分24秒
44秒
31秒
45秒
信号周期
3分15秒
ti:
直接实测车头时距方法二:
按大小车比例计算
工作日高峰期ti及车辆总数统计表
南进口
北进口
东进口
U型
直行
(三车道)
右转
U型转
直行
(三车道)
(公交车专用道)
左转
方法一确定的
2.475
2.47
方法二确定的
2.5
2.14
(按前面所列公式计算)
3.5
2.6
车辆总
数
138
1494
124.
416.5
1452
150
224
134
4.1.2具体计算过程
东进口:
右转右转比例为0.048所以取ti=2.5s所以利用Cr=3600/2.50.8=1152pcu/hV/C=134/1152=0.12
左转Cl
将数据代入公式
方法一得到Cl=3600/195×
[(45.35-2.369)/2.65+1]×
0.8=254.07pcu/hV/C=224/254.07=0.88
方法二得到Cl=3600/195×
[(45.35-2.369)/2.6+1]×
0.8=258.64pcu/hV/C=224/258.64=0.87
东进口总的设计通行能力
方法一C1=Cr+Cl=1406.07
方法二C2=1410.64pcu/h
南进口:
利用公式
利用方法一车头时距ti=2.475代入数据Cs=1505.97
方法二ti=2.5Cs=1491.27
βl=0.081βr=0.067
由于一个信号周期内,对面到达的左转车数为5.98>
3pcu所以需要折减,折减公式Ce’=
Ce-ns(Cle-Cle)。
根据方法一折减后的数据为Ce’=1504.23pcu/hCl=1504.23×
0.081=121.84pcu/h
Cr=100.78pcu/h
左转的V/C=1.13
右转的V/C=1.24
直行的V/C=1.17
根据方法二Ce’=1486.98pcu/hCl=120.45pcu/h
Cr=99.63pcu/h左转的V/C=1.15右转的V/C=1.25直行的V/C=1.18北进口:
代入数据所以左转的ti=2.14
直行的车道Ns=1776.49pcu/h
V/C=0.82公交专用道Cg=427.12pcu/hV/C=0.35
左转及掉头车道直接利用得Cl=302.09pcu/hV/C=416.5/302.09=1.38
北进口总的设计通行能力:
C=2505.7pcu/h。
4.2高峰期通过能力计算
4.2.1计算数据统计
T0:
实测得:
2.369秒
双休日交叉口信号配时统计表
北进口直行
南进口直行
转与U型转
东进口左转
2分
1分45秒
51秒
35秒
50秒
3分45秒
所需的ti实测值如下:
双休日ti及车辆总数统计表
(三
(三车
(公交
车道)
道)
车专用
101
1432
411
278.5
1629
144
231.
172
4.2.2具体计算过程
方法与双休日计算方法相同,代入数据不同东进口:
右转车道Cr=3600/2.5×
0.8=1152pcu/hV/C=172/1152=0.15
左转车道方法一得到Cl=254.07pcu/hV/C=0.91
方法二得到Cl=258.64pcu/hV/C=0.67
方法一总设计通行能力C1=1406.07pcu/h方法二总设计通行能力C2=1410.64pcu/h南进口:
直行道方法一Cs=1505.97pcu/h方法二Cs=1491.27pcu/hβl=0.052βr=0.211
方法一Ce=2043.39pcu/h(总设计通行能力)Cr=431.16pcu/h
Cl=106.26pcu/h
方法二Ce=2023.44pcu/h(总设计通行能力)
折减后:
方法一Ce’=1868.61pcu/hCl’=97.16pcu/h
Cr’=394.28pcu/h所以左转的V/C=1.04右转的V/C=1.04
直行的V/C=1432/1377.17=1.04
方法二Ce’=1848.66pcu/h
Cl’=96.13pcu/hCr’=390.07pcu/h所以左转的V/C=1.05右转的V/C=1.05
直行的V/C=1432/1362.46=1.07
北进口:
左转的Put=0.66ti=2.14直行的车道Cs=2149.17pcu/hV/C=0.67
公交专用道Cg=427.12pcu/hV/C=0.34
左转及掉头车道直接利用得Cl=313.07pcu/hV/C=0.89
北进口总设计通行能力C=2889.36pcu/h
4.3工作日非高峰期
4.3.1计算数据统计
工作日非高峰期交叉口信号配时统计表
南进口U型
由于前面两种方法的计算ft结果都相差较小,故在此我们只选取了一种方法进行计算。
工作日非高峰期ti及车辆总数统计表
直行(三
直行(公
交车专用道)
2.136(按
前面所列公式计算)
车辆
总数
80
1306
358
193
1194
86
157
218
4.3.2具体计算过程
右转车道
Cr=3600/2.5×
0.8=1152pcu/h
V/C=358/1152=0.31
将数据代入公式方法一得到Cl=252.36pcu/hV/C=157/252.36=0.62
方法二得到Cl=256.93pcu/hV/C=157/256.93=0.61
方法一C1=Cr+Cl=1404.36
方法二C2=1408.93pcu/h
由于方法二和方法一结果都较为接近,所以只采用方法一,即实测车头时距的方法利用方法一车头时距ti=2.475代入数据Cs=1505.97pcu/h
βl=0.046βr=0.205
由于一个信号周期内对面到达的左转车数为4.06pcu>
3pcu所以需要折减折减公式Ce’=Ce-ns(Cle-Cle’)根据方法一折减后的数据为Ce’=1877.17pcu/h
Cl=1877.17×
0.046=86.35pcu/h
Cr=384.82pcu/h
左转的V/C=0.93
右转的V/C=0.93
直行的V/C=1306/1406=0.93
这里采用方法二,比例所得车头时距。
左转的Put=0.61ti=2.136
直行的车道Cs=1776.49pcu/hV/C=1194/1776.49=0.67
公交专用道Cg=427.12pcu/hV/C=86/427.12=0.2
左转及掉头车道直接利用得
Cl=3600/195[(44-2.369