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哈尔滨工业大学
交通管理与控制课程设计任务书
姓名：
吕双系别：
汽车工程学院
班号：
1001501专业：
交通工程
题目
文化西路/吉林路交叉口交通渠化与信号配时（11：
00-12：
00）设计
立题目的和意义：
通过课程设计，培养学生分析问题、解决问题的能力。
使学生掌握交叉口的渠化设计及信号配时工作过程，为参加实际设计工作奠定基础。
技术要求：
参照“交通管理与控制”教材及《交通管理与控制课程设计指导书》要求，掌握交叉口的渠化设计工作，能独立进行交通资料的收集与分析，信号控制方案的制定，信号相位的设计及配时的计算。
工作计划：
1、交叉口相关几何、交通、管控措施等资料搜集整理；
2、现状评价，问题分析与对策；
3、设计路口渠化设计方案，并使用AutoCAD制图；
4、设计路口信号相位方案，画出相位图；
5、进行信号配时计算，填写相应表格，给出信号配时结果；
6、撰写设计说明书。
时间安排：
第一周：
复习设计所需相关知识，制定个人设计详细计划；实地勘查，收集相关资料现状评价，问题分析，数据预处理。
第二周：
进行渠化方案设计及信号配时设计。
撰写设计说明书，打印并装订渠化图、各类表格。
第二周周五：
答辩。
指导教师：
赵韩涛 2013年12月6日
交通管理与控制课程设计说明书
1、背景资料
1.1道路资料
表1道路资料
道路名称
道路等级
车道设置
断面形式
规划红线宽度（m）
备注
文化西路
主干道
双向八车道
三块板
30
吉林路
次干道
双向六车道
一块板
20
1.2交叉口资料
交叉口为东西向的文化西路与南北向的吉林路十字相交，文化西路设有非机动车专用车道。
根据调查获得，11:
00-12:
00时段小时交通量，按高峰小时系数PHF=0.8换算为一小时流率，如表2所示。
表2交叉口小时交通量、
进口道
（pcu/h）
大车率（%）
（pcu/h）
东进口
直
772
7.82
965
左
264
10.00
330
右
112
0.00
140
总计
1148
1435
西进口
直
780
5.41
975
左
232
3.57
290
右
84
10.53
105
总计
1096
1370
北进口
直
112
3.70
140
左
116
11.53
145
右
172
0.00
215
总计
400
500
南进口
直
240
3.45
300
左
68
13.33
85
右
468
10.38
585
总计
776
970
由于设有行人专用相位，故不考虑自行车和行人流量。
2、交叉口渠化设计
2.1初步渠化设计
表3交叉口初步渠化设计表
进口道
车道
渠化方案车道数
车道宽度（m）
总车道数
车道宽度（m）
东
直行
2
3.25
4
3.25
直右
1
3.5
左转
1
3.25
西
直行
2
3.25
4
3.25
左转
1
3.25
直右
1
3.5
南
左转
1
3.25
4
3.25
直左
1
3.25
直行
1
3.25
右转
1
3.5
北
左转
1
3.25
4
3.25
直左
1
3.25
直行
1
3.25
右转
1
3.5
2.2渠化后交通流量数据
根据等排队长度方法，确定每条车道上的设计交通流，并根据等排队长度理论计算直左和直右合用车道的大车率，如表4所示。
此数据为信号配时使用。
表4交叉口渠化设计流量
进口道
车道
渠化方案车道数
设计交通量（pcu/h）
大车率（%）
东
直行
2
737
7.82
直右
1
368
4.85
左转
1
330
10.00
西
直行
2
720
5.41
左转
1
290
3.57
直右
1
360
6.90
南
左转
1
57
13.33
直左
1
128
5.63
直行
1
200
3.45
右转
1
585
10.38
北
左转
1
97
11.53
直左
1
95
7.68
直行
1
93
3.70
右转
1
215
0.00
2.3交叉口渠化设计CAD图
见附图1
3、交叉口信号配时设计方法
到目前为止，定时信号的配时方法在国际上主要有英国的TRRL法（也称Webster法）、澳大利亚的ARRB法以及美国的HCM法等。
在我国有“停车线法”和“冲突点法”等方法。
随着研究的不断深入，定时信号的配时方法也在进一步的改进之中。
这里，在综合研究英国、澳大利亚和美国等国家以及我国现有的配时方法的基础上，结合我国城市交通的特点，讨论定时信号配时的基本方法。
3.1定时信号配时设计流程
单个交叉口定时交通信号配时设计，要按照不同的流量时段来划分信号配时的时段，在同一时段内确定相应的配时方案。
改建、治理交叉口，具有各流向设计交通量数据时，信号配时设计的流程如图1所示。
3.2确定信号相位基本方案
1）对于新建交叉口，在缺乏交通量数据的情况下，十字交叉口，建议先按表1所列进口车道数与渠化方案选取初步试用方案；T形交叉口，建议先用三相位信号；然后根据通车后实际交通各流向的流量调整渠化及信号相位方案。
2）交通信号相位设定
在设定交通信号相位时，应遵循以下原则：
（1）信号相位必须同交叉口进口道车道渠化（即车道功能划分）方案同时设定；
（2）信号相位对应于左右转弯交通量及其专用车道的布置，常用基本方案示于图2；
（3）有左转专用车道时，根据左转流向设计交通量计算的左转车每周期平均到达3辆时，宜用左转专用相位。
（4）同一相位各相关进口道左转车每周期平均到达量相近时，宜用双向左转专用相位，否则宜用单向左转专用相位。
3.3确定设计交通量
确定设计交通量时，应按交叉口每天交通量的时变规律，分为早高峰时段、下午高峰时段、晚高峰时段、早、晚低峰时段、中午低峰时段及一般平峰时段等各时段，然后确定相应的设计交通量。
已选定时段的设计交通量，须按该时段内交叉口各进口道不同流向分别确定，其计算公式如下：
（1）
式中：
——配时时段中，进口道m、流向n的设计交通量（pcu/h）；
——配时时段中，进口道m、流向n的高峰小时中最高15分钟的流率（pcu/15min）。
无最高15分钟流率的实测数据时，可按下式估算：
（2）
式中：
——配时时段中，进口道m、流向n的高峰小时交通量（pcu/h）；
——配时时段中，进口道m、流向n的高峰小时系数；主要进口道可取0.75，次要进口道可取0.8。
图1定时信号配时设计程序
确定配时时段内各进口道各流向的设计交通量
确定各进口道车道渠化方案
确定信号相位方案
估算各相各类车道的设计饱和流量
确定绿间隔时间（I）
Y≤0.9
是
计算最佳周期时间
计算总有效绿灯时间
各相有效绿灯时间
各相绿信比及显示绿灯时间
各显示绿灯时间
满足最短绿灯时间
画出信号配时图
是
否
否
各类车道设计交通量
确定信号总损失时间（L）
确定各相各类车道设计流量比（y）
计算各相最大设计流量比总和（Y）
确定多段式信号配时的时段划分
计算延误
服务水平
满足要求
是
否
新建十字形交叉口建议试用方案表3-1
进口车道数
渠化方案
信号相位方案
5
4
4
4
3
4
2
2
图2信号相位常用基本方案
注：
表示该相位左转车应让直行车先行，即在直行车空档及末尾时允许左转车通行。
3．4饱和流量
饱和流量的定义是：
在一次连续的绿灯信号时间内，进口道上一列连续车队能通过进口道停车线的最大流量，单位是pcu／绿灯小时。
饱和流量随交叉口几何因素、渠化方式、信号配时及各流向交通冲突等情况而异，比较复杂。
因此，应尽量采用实测数据，实在无法取得实测数据时，如新建交叉口设计时，才考虑用以下估算方法。
交叉口进口道经划分车道并加渠化以后，进口道饱和流量随进口道车道数及渠化方案而异，所以必须分别计算各条进口车道的饱和流量，然后再把各条车道的饱和流量累计成进口道的饱和流量。
饱和流量用实测平均基本饱和流量乘以各影响因素校正系数的方法估算。
即：
进口车道的估算饱和流量：
（3）
式中：
——第i条进口车道基本饱和流量（pcu/h）；
——各类进口车道各类校正系数。
1）基本饱和流量
各类进口车道各有其专用相位时的基本饱和流量Sbi，可采用表2数值：
各类进口车道的基本饱和流量（pcu/h）表3-2
车道
Sbi
直行车道
1400-2000
平均1650
左转车道
1300-1800
平均1550
右转车道
1550
注：
进口车道宽度：
3.0m～3.5m。
2）各类车道通用校正系数
（1）车道宽度校正：
（4）
式中：
W——车道宽度（m）。
（2）坡度及大车校正：
=1-（G+HV）（5）
式中：
G——道路纵坡，下坡时取0；
HV——大车率，这里，HV不大于0.50。
3）直行车道饱和流量
直行车流受同相位绿灯初期左转自行车的影响时，直行车道设计饱和流量除须作通用校正外，尚须作自行车影响校正，自行车影响校正系数按下式计算：
（6）
式中：
bL——绿初左转自行车数（辆／周期）。
bL应用实测数据，无实测数据时，可用下式估算：
（7）
式中：
B——自行车流量（辆／周期）；
βb——自行车左转率；
C——周期时长（s），先用初始周期时长计算；
ge——有效绿灯时长（s），无信号配时数据时，按下式粗略确定：
（8）
式中：
j——周期内的相位数。
直行车道饱和流量：
（9）
式中：
——直行车道基本饱和流量，见表2。
4）左转专用车道饱和流量
（1）有专用相位时：
（10）
式中：
——左转专用车道有专用相位时的基本饱和流量，见表2。
（2）无专用相位时：
（11）
左转校正系数：
（12）
式中：
——对向直行车道数的影响系数，见表4-3。
——对向直行车流量（pcu/h）
——绿信比，缺信号配时数据时，按下式粗略估算：
（13）
对向直行车道数的影响系数表3-3
对向直行车道数
1
2
3
4
1.0
0.625
0.51
0.44
5）转专用车道饱和流量
（1）专用相位时：
（14）
式中：
——右转专用车道基本饱和流量，见表2；
——转弯半径校正系数，按下式计算：
（15）
式中：
r——转弯半径（m）。
（2）无专用相位时：
（16）
式中：
——行人或自行车影响校正系数
（17）
行人影响校正系数：
（18）
式中：
——右转绿灯时间中，因过街行人干扰，右转车降低率；
——过街行人消耗绿灯时间（s）；
——右转相位有效绿灯时间（s）；
C——信号周期时长（s）。
按上式估算有困难时，建议按表4取。
行人影响校正系数表3-4
周期（S）
行人少（＜20人／周期）
行人多（＞20人／周期）
0.4
0.5
0.6
0.4
0.5
0.6
60
0.88
0.88
0.87
0.45
0.42
0.40
90
0.87
0.87
0.86
0.40
0.38
0.36
120
0.87
0.86
0.86
0.37
0.36
0.35
自行车影响校正系数fb：
（19）
式中：
gj——周期显示绿灯时长（s）；
tT——直行自行车绿初驶出停车线所占用的时间（s）。
（20）
式中：
bTS——红灯期到达停在停车线前排队的直行自行车的交通量（辆/周期）；
bTD——绿灯期到达接在排队自行车队后直接连续驶出停车线的直行自行车的交通量（辆/周期）；
STS——红灯期到达排队自行车绿初驶出停车线的饱和流量，建议取3600辆/m•h。
STD——绿灯期到达直接驶出停车线自行车的饱和流量，建议取1600辆/m•h。
Wb——自行车道宽度（m）
交通量应用实测数据，无实测数据时只得用简化方法估算tT：
（21）
式中：
bT——直行自行车每周期平均交通量（辆/周期）。
6）直左合用车道饱和流量
（22）
直左合流校正系数：
（23）
（24）
（25）
式中：
——合用车道中直行车交通量（pcu/h）；
——合用车道中左转车交通量（pcu/h）；
——合用车道的直行车当量（pcu/h）；
——合用车道中的左转系数。
7）直右合用车道饱和流量
（26）
直右合流校正系数：
（27）
（28）
（29）
式中：
——合用车道中直行车交通量（pcu/h）；
——合用车道中右转车交通量（pcu/h）；
——合用车道直行车当量（pcu/h）；
——合用车道中的右转系数。
8）直左右合用车道饱和流量
（1）普通相位兼有行人影响取第6）和第7）条计算结果的较小值。
（2）有单向左转相位或单向交通参照第3）条计算。
9）左右合用车道饱和流量（三岔路口）
（30）
左右合流校正系数：
（31）
（32）
（33）
式中：
——合用车道中左转车交通量（pcu/h）；
——合用车道中右转车交通量（pcu/h）；
——合用车道的左转车当量（pcu/h）；
——合用车道中的右转系数。
10）短车道饱和流量校正
当进口车道实际供排队长度小于要求排队长度时，进口车道属短车道，须作短车道饱和流量校正。
（34）
式中：
——经各类校正后的饱和流量（pcu/h）；
——有效绿灯时长（s）；
——排队中一辆小轿车的平均占位长度，一般取6m。
（1）左转专用与右转专用车道短车道校正系数
专用车道本身的校正系数：
（35）
专用车道相邻车道的校正系数：
（36）
（37）
式中：
——使用专用车道的车辆比率。
（2）合用车道短车道校正系数
（38）
（39）
3.5配时参数计算
1）信号周期时长须选用最佳周期时长，按下式计算：
（40）
2）信号总损失时间，按下式计算：
（41）
式中：
——起动损失时间，应实测，无实测数据时可取3s；
——黄灯时长，可定为3s；
——绿灯间隔时间（s）；
k——一个周期内的绿灯间隔数。
3）绿灯间隔时间，按下式计算：
（42）
式中：
——停车线到冲突点距离（m）
——车辆在进口道上的行驶车速（m/s）
——车辆制动时间（s）
当计算绿灯间隔时间I<3s时，配以黄灯时间3s；I>3s时，其中3s配以黄灯，其余时间配以红灯。
4）流量比总和，按下式计算：
；（≯0.9）（43）
式中：
——组成周期的全部信号相位的各个最大流量比值之和。
j——一个周期内的相位数
——第j相的流量比
——设计交通量（pcu/h）
——设计饱和流量（pcu/h）
计算Y值大于0.9时，须改进进口道设计或/和信号相位方案，重新设计。
5）总有效绿灯时间：
每周期的总有效绿灯时间按下式计算：
（44）
6）各相位有效绿灯时间：
各相位的有效绿灯时间按下式计算：
（45）
7）各相位的绿信比：
各相位的绿信比按下式计算：
（46）
8）各相位显示绿灯时间：
各相位的实际显示绿灯时间按下式计算：
（47）
式中：
lj——第j相位起动损失时间。
9）最短绿灯时间
（1）最短绿灯时间按下式计算：
（48）
式中：
——行人过街道长度（m）；
——行人过街步速，取1.2m/s；
——绿灯间隔时间（s）。
（2）计算的显示绿灯时间小于相应的最短绿灯时间时，应延长计算周期时长（以满足最短绿灯时间为度），重新计算。
10）信号配时图
以上信号配时设计结果，可用信号配时图集中表达，如图3所示：
绿灯间隔时间
第二相位
第一相位
东西向
南北向
周期时长
红灯
黄灯
绿灯
黄灯
红灯
绿灯
图3信号配时图
3．6信号交叉口通行能力与饱和度
1）一般表达式：
道路交通通行能力表征道路交通设施能够处理交通的能力。
其通用定义是：
道路交通设施中，在要考察的地点或断面上，单位时间内能够通过的最多交通单元。
是交通规划、交通工程设计与交通管理等交通工程有关各领域中必不可少的一个重要指标。
信号交叉口通行能力分别按交叉口各进口道估算，一般以小车当量单位计；信号交叉口一条进口道的通行能力是此进口道上各条进口车道通行能力之和；一条进口车道的通行能力是该车道饱和流量及其所属信号相位绿信比的乘积，即进口道通行能力：
（49）
式中：
——第i条进口车道的通行能力（pcu／h）；
——第i条进口车道的饱和流量（pcu／h）；
——第i条进口车道所属信号相位的绿信比；
——该信号相位的有效绿灯时间（s）；
——信号周期时长（s）。
2）直行车道：
（50）
3）左转专用车道：
（1）有左转专用相位时：
（51）
（2）无左转专用相位时：
（52）
4）右转专用车道：
（1）有专用相位时：
（53）
（2）无专用相位时：
（54）
5）直左合用车道：
（55）
当左转车每周期平均达2辆时，宜增设左转专用车道；增设左转专用车道有困难时，宜采用单向左转相位。
此时，直左合用车道通行能力可按直行车道通行能力计算。
6）直右合用车道：
（56）
7）直左右合用车道：
（1）普通相位兼有行人影响时
（57）
这种情况只适用于左转车交通量每周期平均不超过1辆。
左转车交通量每周期平均达2辆时，宜增设左转专用车道；增设左转专用车道有困难时，宜采用单向左转专用相位。
（2）有单向左转相位或单向交通
直左右合用车道通行能力可按直行车道通行能力计算。
8）左右合用车道通行能力（三岔交叉口）
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