交通设计课程设计44120418潘昭天

1道路交叉口交通设计合理性分析及方案改进——以凯旋路与铁北二路交叉口为例吉林大学交通学院科目：交通设计课程设计指导教师：席建锋学生姓名：潘昭天学生学号：44120418所属班级：交通工程171204班时间：2016-1-7--2016-1-182概述交通设计上承城市与交通规划，下接交通管理，考虑通畅、安全与节源减排等功能，最佳化分配资源，并可确定各类交通的通行权及其建设与管理方案。道路交叉口是指两条或两条以上道路的相交处。车辆、行人汇集、转向和疏散的必经之地，为交通的咽喉。因此，正确设计道路交叉口，合理组织、管理交叉口交通，是提高道路通行能力和保障交通安全的重要方面。此次交通设计课程设计规划采用题目是道路交叉口交通设计合理性分析及方案改进，主要围绕凯旋路与铁北二路交叉口进行分析，囿于时间限制，采用历史调查的视频数据作为数据支撑。长春市凯旋路与铁北二路交叉口。该交叉口地处长春市宽城区，属于平面十字型交叉口。凯旋路方向道路断面为三幅路，主路段为双向五车道，两侧辅路为单向两车道；铁北二路方向道路断面为单幅路，由交叉口东侧渠化为双向十车道，西侧渠化为双向五车道。周围分布饭店、居民住宅区、写字楼、客运站、火车站等，是一个非常重要的交叉口，并且凯旋路和铁北二路均为主干道。历史信息的采集是通过视频观测方法测得了道路交叉口的交通流量等信息。凯旋车流量同铁北二路车流量均很大，在各路口方向均有左转车流，其中铁北二路自东向西左转向南转入凯旋路的左转交通量较大。另外在该交叉口长途客车和公交车较多且交通量大。3因此对此交叉口进行交通设计合理性分析和方案改进具有一定的必要性。4目录一、交叉口现状调查及历史数据分析1.凯旋路与铁北二路交叉口现状概况……………………………………………42.凯旋路与铁北二路交叉口现状渠化图绘制……………………………………63.交叉口设计交通流量数据…………………………………………………………74.交叉口各进口道大车率……………………………………………………………85.交叉口存在问题分析和探讨……………………………………………………10二、信号交叉口信号合理性分析1.交叉口信号配时设计流程………………………………………………………122.信号配时方案原理………………………………………………………………133.信号配时计算……………………………………………………………………154.交叉口信号相位图………………………………………………………………165.交叉口信号配时表………………………………………………………………156.该交叉口信号设置合理性分析…………………………………………………17三、信号交叉口交通设计措施改进1.交叉口现有交通标志状况………………………………………………………182.交叉口交通标志改进措施………………………………………………………193.交叉口交通标线改进措施………………………………………………………224.交叉口其他亟待改进事项…………………………………………………23四、设计总结…………………………………………………24参考文献……………………………………………………………………………245一、现状交通调查及历史数据分析1、凯旋路与铁北二路交叉口现状概况长春市凯旋路与铁北二路交叉口地处长春市宽城区。铁北二路为长春站北口前东西走向的重要道路，联接亚泰大街与凯旋路，同长白路、辽宁路共同构成长春火车站环状圈。分别坐落在长春市火车站以东和以西下穿铁路线的原亚泰大街、凯旋路是沟通长春市中心城区与北城区的重要干线，同时也兼具铁路、公路客货运集散的重要任务。交叉口现状图如下：图1凯旋路与铁北二路交叉口现状图近年来，由于长春市政府大力推动北城区城市建设现代化发展以及长春站北口商业圈日渐形成，长春市北城区居住人口有了较大的6提高。随着近年来长春火车站全面改造工作的推进，火车车站对乘客的重点吞吐方向发生改变，逐渐完成有南出口向北出口转移的过程。由于进出口工作重心的转移，承担乘客集散任务的道路也由辽宁路、长白路改变为铁北二路。自2012年起，长春市政府提出“两横三纵”计划，建立城市快速路网。亚泰大街作为中间关键的一“纵”，在整个干线沿线建设高架跨线桥，并在亚泰大街与黑水路、南京大街、长白路及下穿铁路线处打造综合交叉口与北部快速路与亚泰大街立体交叉体系联通。这一起沟通长春市中心城区与北城区联系重要作用的中心式大型交通枢纽施工，与同时由北城区居住人口增长带来的出行交通需求和火车站改造带来的转移交通需求，给同样起沟通长春市中心城区和北城区的凯旋路尤其凯旋路与铁北二路交叉口是带来巨大的交通压力。长春市凯旋路和铁北二路交叉口情况又比较复杂：凯旋路向南，下穿铁路线和轻轨线同时联通辽宁路；出口即华正商贸与太阳城家具商贸圈，交通情况复杂；向前不足百米，即为72中学，学生上下学更增加此处交通情况的复杂程度；同时，72中学毗邻西广场，作为火车站南部的两个广场，西广场是一个典型的五路环形交叉口，其承担了分散火车站方向公交线路的重要任务；因此，交叉口南部方向交通状况十分复杂，交通形势十分严峻。铁北二路向西折而向南同铁北一路相连，重要出口为铁路与城市道路平交道口。由于该铁路支线作为为沈阳铁路局长春列车段铁路调车、编组场站和中国北车集团长春客车厂与长春火车站联接的重要7通路，即铁北二路道路在交叉口以西方向通行能力受该铁路道口临时调度影响较大。铁北二路向东，作为长春市重点规划道路，以服务长春火车站、凯旋路客运站兼顾万达广场商业中心，承担了大量的交通量。当大量交通量涌向交叉口，给交叉口带来严峻的压力。由此可见，在暂时无法更改既有道路的情况下，凯旋路与铁北二路交叉口信号配时设计及优化即解决当前复杂问题的唯一办法。2、凯旋路与铁北二路交叉口现状渠化图绘制根据百度地图以及百度街景测量出凯旋路与铁北二路交叉口具体车道数量及其相关参数，计入表1：交叉口车道分布与设计表进口道凯旋路南进口凯旋路北进口铁北二路东进口铁北二路西进口车道数（单向）5563车道数（双向）99105直行车道数3321直行车道宽度（m）2.82.824右转车道数1111右转车道宽度（m）2.22.224左转车道数1131左转车道宽度（m）2.82.824表1交叉口车道分布与设计表运用AutoCAD绘图软件，按1:200比例绘制交叉口渠化图：8图2凯旋路与铁北二路交叉口渠化示意图（制图人：潘昭天）其中，凯旋路为三幅路，分隔车道为绿化带，绿化带宽度为4m，道路交叉口只具备斑马线和少数渠化区域（其中斑马线为补充绘制，实际已模糊不清）。3.交叉口设计交通流量数据为分析验证交叉口信号及相位设置的合理性，根据历史信息统计得到数据，求平均值，获得稳定的交通流量数据[1]，得到交叉口车辆流量流向数据如下：流量表（pcu/h)汇集流量表（pcu/h)进口左转直行右转总计出口总计东进口9102361981344东出口1390[1]具体统计办法和详细数据处理表格见附表三9西进口11523579429西出口589南进口21114199692599南出口2405北进口18614171421745北出口1732表2交叉口流量流向数据表根据交叉口流量流向表数据，使用AutoCAD软件绘制流量流向图，流量流向图如下：图3凯旋路与铁北二路交叉口流量流向图（制图人：潘昭天）4.交叉口各进口道大车率对历史数据进行整理，对误差进行消除，根据计算大车率公式（以10便于下文进一步验证信号配时方案）：计算各进口车的大车率[2]，列表如下：东进口大车率HV直行0.038033左转0.08971右转0.064516西进口大车率HV直行0.099448左转0.089947右转0.0625南进口大车率HV直行0.111782左转0.104464右转0.075604北进口大车率HV直行0.091216左转0.08967右转0.102222表3各车道各方向大车率计算表5.交叉口存在问题分析和探讨针对凯旋路与铁北二路交叉口的目前交通设计中存在的问题进行分析：（1）从卫星图中明显看出，部分人行横道道路标志线已经模糊不清，其中铁北二路人行横道道路标志线已经无法辨识；（2）由于信号交叉口交通标志标线的规划与信号控制方式息息[2]详细计算方法和处理过程见附表二11相关，对于既有的交通相位规划应当根据交通信号相位合理性进行讨论分析，这将在本文下一步进行探讨；（3）通过实地观测，发现交叉口没有设置行人信号灯；（4）交叉口交通标志设置不够完全（针对交通标志将在下文详细介绍）；（5）关于该交叉口慢行交通情况在交通标志标线等处缺乏相关的建设；二、信号交叉口信号合理性分析在信号交叉口，交通标志标线的设计和施划具需建立在合理的信号控制之上。因此，针对凯旋路与铁北二路交叉口的交通标线进行合理性分析就必须要先对该交叉口原有的信号配时方案进行验证，判断原交叉口的信号控制状况是否符合该交叉口的实际情况。如果交叉口信号控制状况满足交叉口交通需求，则认为交叉口标线施划基本满足交叉口行车要求，若交叉口信号控制状况可以得到更深层次的优化，则该交叉口的标志标线应当根据交叉口信号配时优化后的优化方案另行设置。为实现信号控制状况的合理性分析，我们应当采用一定的方法对该信号交叉口进行优化配时验证。若优化结果与原有状况区别不大，则认定为原有信号控制方案为合理，若优化结果与原有状况差别较大，则认定为原有信号控制方案设置为不合理，需进一步配合信号优化方案对交通标志标线进行重新调整。合理性验证采用的信号优化方法以英国的WEBSTER法为主。其12信号配时设计流程图和信号相位基本方案如下：1.信号配时设计流程由于本信号配时设计采用Webster法，因此设计流程如图4所示：图4Webster法信号配时流程图132.信号配时方案原理（1）计算饱和流量，公式如下：S=S×[F]S---进口道的估算饱和流量（pcu/h）；S ---第i条进口车道基本饱和流量（pcu/h）（i取T,R,L）;[F]—各类进口车道对应校正系数；基本饱和流量：车道S直行车道1400-2000平均1650左转车道1300-1800平均1550右转车道1550表4基本饱和流量表（制图人：潘昭天）（2）各类车道通用校正系数①车道宽度校正系数：= 1 （3.0≤W≤3.5) 0.4(W−0.5) (2.7≤W≤3.0)0.05(W+16.5) W3.5 W---车道宽度（m）；②坡度及大车校正系数：=1−（+HV)---道路纵坡，下坡时取0；HV---大车率，这里，HV不大于0.50；③自行车校正系数：14由于统计时不存在自行车，因此不用考虑自行车影响校正系数问题，此处不做说明；（3）各车道流量计算公式[3]：①直行车道饱和流量计算：S=S××S---直行车道饱和流量（pcu/h）；S---直行车道基本饱和流量（pcu/h）；②左转车道饱和流量计算：S=S××S---有左转专用相位左转车道饱和流量（pcu/h）；S---有左转专用相位左转车道基本饱和流量（pcu/h）；③右转车道饱和流量计算：S=S××S---有右转专用相位右转车道饱和流量（pcu/h）；S---有右转专用相位右转车道基本饱和流量（pcu/h）；（4）最佳信号周期时长：C=.式中有关符号见（6）（7）；（5）流量比计算：y=qs⁄q---配时时段中进口道设计交通量（pcu/h）；[3]由于各个车道均具有其自身专用相位，因此不考虑混合车道情况15（6）流量比总和计算：=∑maxy，y‘，……=∑max，’，……q---设计交通量（pcu/h）；s---设计饱和交通量（pcu/h）；（7）启动损失时间：L=∑(L+I−A)A---黄灯时长，可定为3s；I ---绿灯间隔时间，可暂定为3s；（8）总有效绿灯时间计算：G=C−L（9）各相位有效绿灯时间计算：g=G，‘，……（10）各相位绿信比计算：λ=（11）各相位显示绿灯时间：g=g−A+---第j相位启动损失时间,暂定为