交通管理与控制课程设计.docx
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交通管理与控制课程设计
摘要
随着城市化进成的加速，汽车保有量的不断增加，城市交叉口成为了影响道路通行能力的主要因素，通过调查西南路与黄河路的交叉口提出解决方案，优化路口的通行能力。
西南路与黄河路相交，其中西南路直行已经通过高架桥与黄河路实现了空间上的分离，但是西南路南进口道的左转的交通量仍然很大，通过信号配时的方案很难解决西南路南进口道的左转车量的2次排队问题，在高峰时期每个周期只能通过7—8量车，其余车辆不得不2次排队。
另外黄河路的左转交通量也十分大，他沟通沙河口区南北在一个周期内通过的车辆也十分有限，为了提供更加方便的公共交通因此十分有必要对该交叉口的信号配时进行一定的调整和优化，通过使用编写的配时软件可以方便的计算配时结果，通过VB.NET进行计算，得出配时优化结果。
关键词：
信号配时、2次排队、解决方案、韦伯斯特、相位
一交通数据调查
1交叉口线性
黄河路为大连市内东西走向主干路之一，交通量非常大。
该道路路段为双向六车道，在与西南路相交的交叉口处有进口道路拓宽东西进口道均为四车道，其中进口拓宽的长度约为70米。
黄河路东西进口道均设有左转专用车道并且设有左转待转区。
公交车数量很大有一条公交专用车道，但非机动车数量极少；黄河路中央设有宽度为3米的绿化分隔带。
西南路为南北走向的4车道道路，其中直行通过高架桥以于黄河路实现了空间上的分离，其中西南路南进口道有一条左转专用车道和一条右转车道。
但考虑道左转车辆很多高峰小时约为300辆，并且左转车的车辆经常占用右转车的车道，影响了右转车辆的正常行驶。
图1-1交叉口立体形状
2交通量调查
本人负责黄河路左转车量的统计工作，黄河路西进口道的左转交通量非常下，在一个相位27秒的绿灯时间内没有几量车通过。
但是黄河路东进口道的左转交通量非常的大，但是在一个周期内的绿灯时间也只有28秒。
本组13个人调查交叉口的交通量；考虑道数据需要十分精确所以原则上两人统计一条车道的交通量，黄河路上的交通量的潮汐流现象十分明显所以在早高峰时测量黄河路西进口道的交通量，在晚高峰时测量黄河路东进口道的交通量，以十分钟为单位统计交通量。
西南路-黄河路交叉口交通量（pcu/h）表1-1
进口道
早高峰
7：
30-8：
30
晚高峰
17：
00-18：
00
平峰
9：
30-10：
30
黄河路西
左转车辆
161
189
155
直行车辆
1098
844
752
右转车辆
129
122
133
西南路南
左转车辆
226
253
202
右转车辆
487
580
398
黄河路东
左转车辆
349
525
347
直行车辆
804
1375
750
右转车辆
190
200
128
西南路北
左转车辆
166
190
150
右转车辆
236
231
161
注：
中型车的折算系数取1.5，大型车与公交车的折算系数取2.
3交叉口几何外形图
西南路道路宽约29米；黄河路道路路宽约24米。
西南路在交叉口处的高架桥宽约10-11米。
黄河路中间设有5-7米宽的花坛式分隔带
图1-2黄河路与西南路交叉口平面图
二交通现状分析
1信号配时分析
黄河路与西南路的交叉口的周期时间为122S。
其中黄河路直行的交通量十分的大因此该信号的配时的主要绿灯时间分给了黄河路的直行。
另外西南路南进口道的右转交通不受信号灯的影响，可以保持连续的运行。
另外西南路南进口道的左转车辆并不是很多，但是由于左转的交通量对直行的交通的影响十分的大。
因此为少量的西南路南进口道的左转交通分配了27S的绿灯时间，显得浪费了宝贵的绿灯时间。
黄河路与西南路交叉口信号配时现状表1-2
相位
黄灯时间
绿灯时间
绿信比
第一相位
黄河路左右转
3
28
0.23
第二相位黄河路直行
3
52
0.43
第三相位西南路左右转
3
27
0.22
周期时间
122
2交叉口左转交通现状分析
在早高峰时西南路南进口道的交通量超过600量，其中左转为226量，每个周期可以通过7—8辆车，其余必须二次排队，一个小时有30个周期可以通过110—140辆，其余120多量不得不二次排队，特别在高峰时有每周期只有一半的车辆可以一次通过延误十分的大，另外时常发生左转车辆占用右转车道的事件，严重影响了右转车辆的通行，特别是在早高峰的时候，汽车的速度甚至比步行还慢，严重影响了市民的生产生活。
由于黄河路是大连市内的贯穿东西的一条主干道交通量十分大在信号配时是不易过分的压缩主干道的绿灯时间，因此为了解决西南路南进口道的车辆的二次排队问题从时间上不能为其分配过多的通行权，有必要在空间上为其增加通行权，即修建一条下穿试的通道，另外考虑到此交叉口处的行人过街的交通量也十分的大，以及大连市的地铁一号线也将通过此路口，有必要做出整体的统一的长远的规划。
黄河路东进口道的左转交通量也很大高峰时超过540量，并且此处是连接沙河口区南北的重要交叉点，公交车的数量也很大每小时超过40辆，特别是晚高峰时左转高峰小时交通量约为560量，也十分有必要修建下穿式立交，这样即可以保证车辆运行的连续性，又不回影响黄河路的直行车量。
因此有必要将黄河路东进口道的左转与西南路的左转统一的规划以大道整体的最优。
三解决方案
1下穿式立体交叉的特点
1）占地小，构造物对视线和周围景观影响较小
2）排水困难，施工难度大，养护费用高
3）多用于用地紧张的市区
另外由于大连市的地铁一号线也将经过此交叉口，可以将地铁路线与两条左转线路统一设计，并且合理的考虑行人的过街问题，在预算资金允许的情况下充分考虑将来的10—20年的发展规划及汽车的增长速度，修建地下行人过街通道。
2下穿式交叉口设计
1）下穿式立交的几何参数计算
设汽车的行驶速度为30KM/H，西南路左转速度定为15KM/H，黄河路左转速度定为15KM/H，减速度取1M/（S*S），加速度取1M/（S*S），u-i的值取0.035设车道宽3.2米.。
（1）渐变段长度计算
Ld=B*va/（3.6J）
（2）减速所需长度和加速所需长度的计算
Lb或La=（Va*Va-Vb*Vb）/26a
（3）计算渐变段长度：
Ld=B*va/（3.6J）
Ld=（3.2*30）（3.6*1）
Ld=27M
计算减速车道长：
Lb=（Va*Va-Vb*Vb）/26a
Lb=（30*30-15*15）/（26*1）=25m
计算加速车道长：
La=（Va*Va-Vb*Vb）/26a
La=（30*30-15*15）/（26*1）
La=25m
Lr=Ld+Lb=27+25=52m
Lp=Ld+La=27+25=52m
（4）转弯半径计算
R=V*V/（127（u-i））
R=V*V/（127（u-i））
R=15*15/（127*0.035）
R=50M
2）参数校正
考虑道同时为西南路与黄河路左转设计左转地下通道，设车高为3米，则两层车道高度为6米。
最大下挖深度超过6米，由于黄河路左转的交通量大于西南路的左转交通量，所以让黄河路的左转车辆走地下通道的上层，则黄河路的左转坡度为i=3/52=0.058,西南路的左转坡度为i=6/52=0.115,西南路左转的坡度过大可以适当的延长地下通道的开始点从交叉口起点向后量取120M作为西南路的左转的地下通道的起点此时坡度i=6/120=0.05。
黄河路东进口道的地下通道起点从进口道的拓宽车道的起点开始也就是从交叉口起点80-90M左右作为黄河路左转的地下通道的起点。
左转后的加速车道可以适当的加长大于52M选择适当的地点与主路汇合。
四计算调整后的信号配时
经过调整后的交通量如下表所示，其中---代表没有交通量。
当修建了两条下穿式的立交后黄河路东进口道的左转和西南路南进口道的左转车辆都已经通过下穿式的通道运行。
由于黄河路西进口道的左转交通量很小，因此可以把此交叉口调整为两相位的交叉口，以提高黄河路的直行车俩的通行能力，减少排队及延误。
西南路-黄河路交叉口调整后交通量表1-3
进口道
早高峰
7：
30-8：
30
晚高峰
17：
00-18：
00
平峰
9：
30-10：
30
黄河路西
左转车辆
161
189
155
直行车辆
1098
844
752
右转车辆
129
122
133
西南路南
左转车辆
--
--
--
右转车辆
487
580
398
黄河路东
左转车辆
--
--
--
直行车辆
804
1375
750
右转车辆
190
200
128
西南路北
左转车辆
166
190
150
右转车辆
236
231
161
1根据韦伯斯特计算调整后的信号配时
（1）确定设计交通量
已选定时段的设计交通量，需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：
q=4
Q15
q——设计交通量，pcu/h
Q15——高峰小时中最高15min的流率，pcu/15min
（2）计算饱和流量
利用实际测得的各相位各进口道饱和车头时距，确定其饱和流量的计算公式如下：
S=3600/ho
S——饱和流量（pcu/h）
ho——饱和车头时距（s）
（3）计算流量比总和
（i=1,2,3,……）Y
0.9
Y——组成周期的全部信号相位的各个最大流量比ymax之和
y——流量比
计算Y值大于0.9时，须改进进口道设计或信号相位方案，重新设计。
（4）信号总损失时间
L=
k
Ls——启动损失时间，应实测，无实测数据时可取3s
A——黄灯时长，可定为3s
I——绿灯间隔时间，s
k——一个周期内的绿灯间隔数
（5）信号配时
①最佳周期时长
②总有效绿灯时长
③各相位有效绿灯时间
④各相位的实际显示绿灯时间gi=gei－Ai＋li
li——第i相位启动损失时间
⑤最短绿灯时间gmin=7+
lp——行人过街道长度，m
Vp——行人过街步速，取1.0m/s
I——绿灯间隔时间，s
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。
⑥各相位绿信比
2信号配时软件简介
使用该软件可以计算二相位及三相位的信号配时，需要输入每个相位进口道中大的交通量，通过韦伯斯特法计算个个参数。
包括周期时间，个个相位的绿灯时间，绿信比。
并且通过信号演示按钮可以显示个个车道的通行情况，循环显示。
图1-3程序运行前的界面输入交通量
3使用程序计算运行配时
由于黄河路左转和西南路南进口道的左转已经通过地下通道通过，所以在输入界面没有那两个相位的交通量，计算结果如图所示。
图1-4计算调整后的信号配时结果
当单击配时演示按钮后将进行配时演示，根据周期及绿灯时间的不同，分别演示个个车道的通行情况。
图1-5第一相位黄河路直行的通行情况
图1-6第二相位黄河路左转相位
图1-7西南路左右转相位
图1-8相位配时图
五调整前后的数据比较
延误对比分析
用韦伯斯特延误模型对此次所做的信号配时结果和实际信号相位分别进行延误计算。
韦伯斯特延误公式：
（4—1）
式中：
——每辆车的延误
——周期时间
——绿信比
——进口道实际到达的交通流量
——饱和度
将所做信号配时结果的数据和实际信号时间带入公式4—1，得：
将所做信号配时结果的数据和实际信号时间带入以上公式，得：
调整前每车延误
1=42s，调整后每车延误
2=28s。
由上述数据可知调整后的方案明显优于调整以前的方案。
六小结
信号配时不是万能的，但是没有交通信号灯是不可想象的，只有通过各种交通组织与管理方式相结合，才可以使道路通行路通行能力最大、经济效益最高、交通事故最少、公害程度最低，当然通过信号灯的配时成本是最低的也是使用最为广泛的，但是在某些交通量接近设计饱和流量的地方可以通过修建下穿式的立交来实现各个流向的交通在空间上的分离，并且充分考虑过街行人，在资金允许的情况下修建行人过街通道，以保证行人的安全。
与城市的中长期的发展与规划联系起来。
参考文献
1吴兵.李晔.交通管理与控制.人民交通出版社.2009
2徐吉谦.交通工程总论.人民交通出版社.2002
3段里仁.城市交通概论[M].北京出版社.1984
4沈建武.吴瑞麟.城市交通分析与道路设计.武汉大学出版社.2008
5任福田.刘小明..交通工程学.人民交通出版社.2004
6崔晓文.城市轨道交通特点.2006
7任福田.交通工程总论.2006
附录
程序主要源码
PublicClassForm1
DimC,Ge,Gehz,Gehl,Gexn,Vhz,Vhl,Vxn,Ra,L,Y,YellowAsDouble
DimiAsInteger=0
DimccAsBoolean=True
PrivateSubForm1_Load（ByValsenderAsSystem.Object,ByValeAsSystem.EventArgs）HandlesMyBase.Load
EndSub
PrivateSubButton2_MouseClick（ByValsenderAsObject,ByValeAsSystem.Windows.Forms.MouseEventArgs）HandlesButton2.MouseClick
TextBox1.Text=""
TextBox2.Text=""
TextBox3.Text=""
TextBox4.Text=""
TextBox5.Text=""
Label7.Text="信号配时结果为:
"
EndSub
PrivateSubButton1_MouseClick（ByValsenderAsObject,ByValeAsSystem.Windows.Forms.MouseEventArgs）HandlesButton1.MouseClick
Label7.Text="信号配时结果为:
"
Dima,b,u,d,fAsInteger
DimwAsInteger=1
a=Val（TextBox1.Text）
b=Val（TextBox2.Text）
u=Val（TextBox3.Text）
d=Val（TextBox4.Text）
f=Val（TextBox5.Text）
Y=（a+b）/4300++（d+f）/3000
L=（3+5-3）*3*3
C=Int（L/（1-Y））
IfC<0Then
w=0
MsgBox（"你输入的交通量信息有误,请重新输入",MsgBoxStyle.OkOnly）
TextBox1.Text=""
TextBox2.Text=""
TextBox3.Text=""
TextBox4.Text=""
TextBox5.Text=""
Label7.Text="配时方案显示:
"
ElseIfC>300Then
w=0
MsgBox（"你输入的交通量信息有误,请重新输入",MsgBoxStyle.OkOnly）
TextBox1.Text=""
TextBox2.Text=""
TextBox3.Text=""
TextBox4.Text=""
TextBox5.Text=""
TextBox13.Text=""
Label7.Text="配时方案显示:
"
EndIf
Ifw=1Then
Ge=C-L
Gehz=Int（（（（a+b）/4850）*Ge）/Y）
Gehl=Int（（（u/1550）*Ge）/Y）
Gexn=Int（（（（d+f）/3200）*Ge）/Y）
Vhz=Gehz/C
Vhl=Gehl/C
Vxn=Gexn/C
Vhz=Int（Vhz*100+0.5）/100
Vhl=Int（Vhl*100+0.5）/100
Vxn=Int（Vxn*100+0.5）/100
Ra=2
Yellow=3
Label7.Text=Label7.Text+Chr（10）+Chr（13）+"周期时长为：
"+CStr（C）+Chr（10）+Chr（13）+"全红时间为：
2s黄灯时间为：
3s"+Chr（10）+Chr（13）+"黄河路直行绿灯时间为：
"+CStr（Gehz）+"绿信比为：
"+CStr（Vhz）+Chr（10）+Chr（13）+"黄河路左转绿灯时间为：
"+Str（Gehl）+"绿信比为：
"+CStr（Vhl）+Chr（10）+Chr（13）+"西南路左右转绿灯时间：
"+CStr（Gexn）+"绿信比为：
"+CStr（Vxn）
EndIf
EndSub
PrivateSubButton3_MouseClick（ByValsenderAsObject,ByValeAsSystem.Windows.Forms.MouseEventArgs）HandlesButton3.MouseClick
Timer1.Start（）
EndSub
PrivateSubTimer1_Tick（ByValsenderAsObject,ByValeAsSystem.EventArgs）HandlesTimer1.Tick
DimAbAsInteger=1
i=i+1
TextBox6.Text=i
IfiAb=1
ElseIfiAb=2
ElseIfiAb=3
EndIf
IfAb=1Then
TextBox12.BackColor=Color.Green
TextBox13.BackColor=Color.Green
TextBox14.BackColor=Color.Green
TextBox16.BackColor=Color.Green
TextBox17.BackColor=Color.Green
TextBox20.BackColor=Color.Green
TextBox21.BackColor=Color.Green
TextBox22.BackColor=Color.Green
TextBox24.BackColor=Color.Green
TextBox30.BackColor=Color.Green
TextBox25.BackColor=Color.Green
TextBox15.BackColor=Color.Green
TextBox7.BackColor=Color.Green
TextBox9.BackColor=Color.Green
TextBox10.BackColor=Color.Green
TextBox13.BackColor=Color.Red
TextBox26.BackColor=Color.Red
TextBox28.BackColor=Color.Red
TextBox29.BackColor=Color.Red
TextBox31.BackColor=Color.Red
TextBox33.BackColor=Color.Red
TextBox34.BackColor=Color.Red
TextBox19.BackColor=Color.Red
ElseIfAb=2Then
TextBox19.BackColor=Color.Green
TextBox13.BackColor=Color.Green
TextBox30.BackColor=Color.Green
TextBox25.BackColor=Color.Green
TextBox33.BackColor=Color.Green
TextBox34.BackColor=Color.Green
TextBox29.BackColor=Color.Green
TextBox28.BackColor=Color.Green
TextBox12.BackColor=Color.Red
TextBox14.BackColor=Color.Red
TextBox15.BackColor=Color.Red
TextBox24.BackColor=Color.Red
TextBox22.BackColor=Color.Red
TextBox21.BackColor=Color.Red
TextBox31.BackColor=Color.Red
TextBox26.BackColor=Color.Red
ElseIfAb=3Then
TextBox25.BackColor=Color.Green
TextBox26.BackColor=Color.Green
TextBox30.BackColor=Color.Green
TextBox31.BackColor=Color.Green
TextBox12.BackColor=Color.Red
TextBox13.BackColor=Color.Red
TextBox14.BackColor=Color.Red
TextBox15.BackColor=Color.Red
TextBox19.BackColor=Color.Red
TextBox21.BackColor=Color.Red
TextBox22.BackColor=Color.Red
TextBox24.BackColor=Color.Red
EndIf
EndSub
PrivateSub文件ToolStripMenuItem_Click（ByValsenderAsSystem.Object,ByValeAsSystem.EventArgs）Handles
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