交通工程课程设计报告.docx
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交通工程课程设计报告
华中科技大学土木工程与力学学院
交通工程学课程设计
专业：
交通工程
班级：
1002
学号：
U201014991
姓名：
左康
指导教师：
高健智
日期：
2013年3月5日
一、资料整理
根据表2007年路口机动车顶峰小时流量，计算各路口机动车流量流向比。
根据?
城市道路设计规X?
与?
城市道路交通规划设计规X?
及相关通知，车辆转换系数如下表：
图表1车辆换算系数
车型
小汽车
出租车
大客车
中巴
小货车
摩托车
自行车
系数
1.0
1.0
1.5
1.5
1.0
1.0
0.2
由上表计算该路口机动车的流量流向，如下表：
图表2换算后的路口机动车流量流向〔单位：
辆/小时〕
进口道方向
右转
直行
左转
总计
东进口
331.6
700
970.4
2002
西进口
305.2
817.6
114.4
1237.2
南进口
1209.6
442
64
1715.6
北进口
230
426.6
144.8
801.4
对机动车增长的拟合计算
根据资料，初步整理整理出所需数据。
即可据所得数据绘制出机动车增长曲线。
图表3机动车增长
用线形拟合PHV的时间分布曲线可得到公式
二、通行能力计算
1.机动车通行能力
该路口为十字形穿插口，其设计通行能力等于各进口道设计通行能力之和。
而进口道设计通行能力等于各车道设计通行能力之和。
分析路口现状图，各车道在穿插口处均为双向四车道，可认为各进口道均有一条直左、直右车道，且直左车道中左转车流比例取50%。
由?
城市道路设计规X?
中确定的停车线法，一条直行车道的设计通行能力为：
式中：
——信号周期（s）；
——信号周期内绿灯时间（s）；
——排队后第一辆车启动并通过停车线的时间（s）；
——直行或右转车辆通过停车线的平均时间间隔（s）；
——直行车道通行能力折减系数。
根据给定的信号周期及绿灯时间，东西向进口道通行能力一样，南北向进口道通行能力一样。
1）东西向进口道
直右车道：
其通行能力
。
由
=110s,
=60s,=2.3s,
=3.26s,
=0.8。
代入公式得
直左车道：
其通行能力按公式
计算。
其中，
。
故
=367.19pcu/h。
2）南北向进口道
直右车道：
南北向直右车道的绿灯时间为44s，其余和东西向一样。
故代入公式得：
直左车道：
代入公式计算得
。
3）对面方向左转车辆的折减
根据?
城市道路设计规X?
，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。
东西面进口道：
本面进口道左转车的设计通过量
pcu/h。
未折减本面各种直行车道设计通行能力的对面左转车数为：
因
故采用公式
计算折减后的进口道通行能力。
式中，本面各种直行车道数
，进口道的设计通行能力
。
故计算得折减后的进口道通行能力
。
南北面进口道：
同理，对于南北向进口道
南北面进口道折减后的通行能力
。
故该穿插口折减后的通行能力:
2.非机动车通行能力
经初步验算，该穿插口不同进口道自行车交通不尽一样，西进口自行车量较大，而南进口相对较小。
由道路现状图可以看出，该穿插口四个方向的进口道均为双向四车道，两侧为非机动车道，且之间有隔离设施。
故根据?
规X?
，其推荐值为800~1000veh/（h·m）。
本文取
。
该穿插口的非机动车通行能力
三、流量预测及饱和率确实定
1.流量预测模型
1〕机动车流量预测模型
将顶峰小时流量导入MATLAB进展拟合，发现其随时间呈线性增加趋势，拟合结果如下列图所示：
图表四顶峰小时流量拟合
因此，本文对总量的预测采用时间序列法中的二次指数平滑法。
二次指数平滑是对一次指数平滑的修正，即再作二次指数平滑，利用滞后偏差的规律建立直线趋势模型。
计算公式为：
式中，是一次指数的平滑值，是二次指数的平滑值。
当时间序列{}从某时期开场具有直线趋势时，类似趋势移动平移法，可以用直线趋势模型进展预测：
取=0.2，初始值取为，用MATLAB计算一次和二次指数的平滑值，以及1995-2007年顶峰小时流量的模拟值，如下表所示：
图表5PHV模拟值
年份
t
PHV
一次平滑值
二次平滑值
模拟
1994
1
2500
2500
2500
1995
2
2590
2527
2508.1
2500
1996
3
2710
2581.9
2530.24
2554
1997
4
2800
2647.33
2565.37
2655.7
1998
5
2890
2720.13
2611.8
2764.42
1999
6
2980
2798.09
2667.68
2874.9
2000
7
3040
2870.66
2728.58
2984.39
2001
8
3130
2948.46
2794.54
3073.64
2002
9
3310
3056.93
2873.26
3168.35
2003
10
3500
3189.85
2968.24
3319.31
2004
11
3610
3315.89
3072.53
3506.44
2005
12
3730
3440.13
3182.81
3663.55
2006
13
3860
3566.09
3297.79
3807.72
2007
14
3980
3690.26
3415.53
3949.36
计算模拟值与实际值之间的标准差，可得S=39.12
由于取值的不同决定模拟结果的接近程度,因此分别取
=0.1，0.2，...，0.9进展计算，各次模拟值与实际值之间的标准差列为下表：
图表6不同值时实际值与模拟值之间的标准差
α
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
S
116.9
39.12
48.48
49.73
46.83
44.01
42.67
42.92
44.4
由上表可知，
=0.2时计算得到的模拟值与实际值最为符合。
因此，由
计算得当t=14时，
于是，我们可以得到t=14时的直线趋势方程，即机动车流量预测模型为：
预测2008年，2009年顶峰小时流量为〔单位：
辆/小时〕
2〕非机动车流量预测
非机动车流量的预测采用年增长率的方法建立模型，并取增长率为5%，即：
根据前文非机动车通行能力的计算，初始值取为该穿插口的非机动车通行能力值3600veh/（h·m）。
由此预测2008年，2009年的非机动车流量为：
2.饱和年确实定
在前文的穿插口通行能力的计算中，我们得到该穿插口的机动车通行能力值为2749.32pcu/h。
可以认为该值为饱和年的机动车流量。
再对照历年机动车顶峰小时流量表，即可确定该穿插口在1996年就已经到达饱和。
3.机动车流量流向预测
因为假设路口机动车流量流向比例不发生变化，根据预测的2008年，2009年，即可得到这两个年份的流量流向分布。
计算结果见下表：
图表72008年流量流向分布预测值
2008年预测
进口道方向
右转
直行
左转
总计
东进口
236.289512
498.8017442
691.4817323
1426.572988
西进口
217.4775605
582.6004372
81.51845648
881.5964542
南进口
861.929414
314.9576728
45.6047309
1222.491818
北进口
163.8920017
303.9840344
103.1807037
571.0567397
总计
4101.718
图表82009年流量流向分布预测
2009年预测值
进口道方向
右转
直行
左转
总计
东进口
243.2956147
513.5914666
711.9845131
1468.871594
西进口
362.3501541
599.874833
83.93551968
907.7362321
南进口
887.4860543
324.296326
46.95693409
1258.739314
北进口
361.255356
312.9973138
106.2400634
587.988859
总计
4223.336
四、饱和年信号配时
1.饱和年流量流向分布预测
前文已得出，饱和年为1996年，且假设该路口机动车的流量流向分布比例不变，故可预测饱和年的流量流向分布，结果见下表：
图表8饱和年交通流量流向预测
饱和年预测〔1996〕
进口道方向
右转
直行
左转
总计
东进口
158.3628783
334.3004065
463.4358778
956.0991626
西进口
145.7549772
390.4628748
54.63423787
590.8520899
南进口
577.6711025
211.0868281
30.5646086
819.3225392
北进口
109.8415621
203.7322192
69.15242695
382.7262083
2749
2.饱和年信号配时方案
周期长度及红灯、绿灯时间根据穿插口总交通量、两相交道路交通量确定。
黄灯时间根据穿插口的大小确定，一般为3~5s。
根据穿插口现状图，比拟适宜的配时方案为四相位，如下列图：
图表9穿插口相位设计
前文已预测出饱和年穿插口流量流向分布，但设计资料给出的数据中未包括公交车和货车数量，故只能粗略的计算。
1）穿插口等量交通量：
首先计算各进口等效交通量，采用以下公式：
式中
——等效交通量（pcu/h，直行）；
V——穿插口实际交通量（pcu/h）；
H——公交车、货车车辆数（pcu/h）;
L——左转车车辆数（pcu/h）;
n——进口道有效车道数。
=649.36pcu/h,
=450.26pcu/h
=max（
）=649.36pcu/h
=234.51pcu/h
=256.44pcu/h
=max（
）=256.44pcu/h
故穿插口等量总交通量为：
2）周期长度计算：
周期长度、相位数、等效交通量之间有以下关系：
式中T——周期时间〔s〕；
P——相位数；
——等效交通量。
故计算得周期长度为：
T=13330*4/（1333-905.8）=124.8s
取周期长度为130s，黄灯时间为4s，那么总绿灯时间为：
G=T-4*黄灯时间=118s
那么按照各个相位的等效交通量比例所分配的绿灯时间为：
图表10绿灯时间分配
相位
一〔东西直行〕
二〔东西左转〕
三〔南北直行〕
四〔南北左转〕
绿灯时间〔s〕
50
37
27
4
五.分流渠化
前文已经计算，每个方向进口道在顶峰小时一个信号周期进入穿插口的左转车辆多于4辆，因此每个穿插口均应增设左转车道；同时，为了方便疏导右转车流，对每个进口道增设右转专用车道。
1.进口道拓宽
条件允许时，应拓宽穿插口，以增加进口道车道数，提高穿插口的通行能力。
穿插口拓宽的主要方式有：
●拓宽右转车道；
●缩减分隔带宽度来组成左转车道；
●在狭窄街道利用紧靠的对向车道组成左转车道。
方式的选择主要考虑穿插口的几何条件和周围环境，一般的拓宽措施有：
●取消人行道绿带；
●中断机非分隔带；
●使穿插口附近沿路建筑后退。
在本文研究的穿插口中，由于原进口道行车道宽度是3.5m，机非分隔带宽度是1.5m，因此，可以压缩相邻的对向车道1.5m组成左转车道，形成总宽为9m的进口道行车道，拓宽后每条行车道为3m。
由于该穿插口每个进口道应增设右转和左转专用车道，故拓宽后的三条车道中，一条作为左转专用车道，两条作为直行车道，右转专用车道利用导流岛分隔，与非机动车进展机非混行。
2.渠化段与渐变段长度计算
下面分别对每个方向的进出口道进展渐变段与渠化段长度的计算
1）东进口道
●渐变段长度
根据道路勘测设计中给出的计算渐变段长度的公式
，其中路段平均行驶车速取公交车行驶车速
，车道宽度
，侧移率
。
计算得渐变段长度
，取整为20m.
●渠化段长度
根据道路勘测设计，渠化段长度计算公式为：
其中
为一次红灯受阻的直行车辆数，可按下式计算：
本文取直行等候车车辆所占长度为
，代入相关数据得到东进口道渠化段长度为
，取整为65m。
2）西进口道
●渐近段长度
同东进口道，渐变段长度为
，取整为20m.
●渠化段长度
根据计算公式及上文所得数据，
，取整为60m.
3）南进口道
●渐近段长度
同上，渐变段长度为
，取为20m。
●渠化段长度
根据公式及以上所得数据得，
为保证车辆能够全部通过，取整为20m。
4）北进口道
●渐近段长度
同上，渐近段长度取为20m。
●渠化段长度
根据公式及以上所得数据得，
为保证车辆能够全部通过，取整为50m。
图表13进口道渐变段设计参数
进口道方向
渐近段长度
渠化段长度
东进口道
20
65
西进口道
20
60
南进口道
20
20
北进口道
20
50
六、公交站停靠设计
1.停靠站通行能力计算
根据所给数据，东西向上有两路公交车开通。
15路公交发车时间间隔为2分钟，16路公交发车时间间隔为3分钟。
顶峰小时内，15路公交车总发车量为
，16路公交车总发车量为
。
故顶峰小时公交的通行能力为
。
2.停靠站设计
根据?
城市道路设计规X?
，公交停靠站采用港湾式，设计图如下：
图表11港湾式公交停靠站
港湾式停靠站出入口的缘石应当圆顺，在停靠站X围内，纵坡度应小于等于2%，地形困难路段应小于等于3%。
因为所给的设计资料中并没有具体相关的数据，仅仅给出了公交设计车速，故我们根据该车速直接查询?
城市道路设计规X?
，得出对应的公交站的数据。
公交站的设计参数如下表:
图表12公交站设计参数
参数
减速段
站台
加速段
总长度
数值
10m
20m
15m
45m
七、标志、标线与管理措施设计
1.管理措施
渠化后的穿插口设置了专用左转和专用右转车道，其中专用左转车道通过压缩进口道车道宽获得，专用右转车道设计为与非机动车混行。
因此，该穿插口的根本管理措施为：
1〕左转车和直行车受到信号灯控制；
2〕信号灯设置为四相位，分别单独控制直行车辆和左转车辆，将左转车和直行车流分开，防止冲突点的产生；
3〕右转车通过非机混行的右转专用车道行驶，不受信号灯控制，但机动车在行驶时，必须给非机动车和行人让行，减速慢行。
2.交通标线
在该穿插口设计中，本文使用了如下几种主要的交通标线：
1〕中心黄色双实线
该标线用于该穿插口，表示严格制止车辆跨线超车或压线行驶，并分隔上下行方向各有两条或两条以上机动车道而没有设置中央分隔带的道路。
2〕停车线
由于该穿插口不是垂直正交，因此停顿线设计成阶梯式，表示红灯时停车的位置。
3〕白色虚线
本文用白色虚实线作为分隔同向行驶的车辆。
将其设置在拓宽进口道直行与右转专用车道之间，表示机动车可以跨线进入右转专用车道，与非机动车混行。
4〕白色实线
本文用白色实线分隔同向行驶的车辆，并表示车辆不可随意调换车道。
3．交通标志
1〕指路标志
本文在进口道及进口道拓宽带分别使用了直行、左转、右转、直左、直右指路标线，提醒驾驶员每条行车道在穿插口处的行车方向，方便驾驶员根据自己的行车目的选择正确的行车道。
2〕减速标志
在进入穿插口的进口道上设置菱形的减速标志，提醒驾驶员前方是穿插口，并有人行横道，须减速慢行。
3〕穿插口提示标志
设置在进口道的渐近段前面，提醒驾驶员前方有穿插口，须减速慢性，以及根据自己的出行目的选择相应的行车道，并注意观察前方是否有人行道及红绿灯。
4〕注意非机动车
设置在每条进口道右转专用车道以前，提醒驾驶员该处为非机动车与机动车混行，注意减速和避让。
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