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交通工程学课程设计
《交通工程学》课程设计成绩：
《徐州市矿大易初爱莲交叉口信号配时设计》
专业年级：
交运2012-2
姓名
学号：
指导老师：
日期：
2015/01/16
徐州市矿大易初爱莲交叉口信号配时设计
摘要：
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。
此次交叉口信号灯控制配时的调查地点是金山东路和解放南路交叉口。
该交叉口地处市泉山公安分局巡防大队一中队前，属于平面十字型交叉口。
本调查组分为四个小分队，分别在东、西、南、北四个入口通过实际观测的方法测得了道路交叉口各个入口的车道数、车道宽、分流向交通流量、车头时距、信号显示及周期等信息。
进而对现有的信号配时设计进行分析，找出问题，然后再自行设计信号配时，与现有的信号配时进行对比，分析优劣。
对于定时信号的配时方法我国有停车线法和冲突点法等方法。
随着研究不断深入，定时信号的配时方法也在进一步的改进。
本设计采用的方法以停车线法为主。
本次设计本小组分工合作，共采集了车道宽、交通流量、车头时距、信号灯信号显示及周期等数据，并且对数据作出了运算整理。
关键词：
交通流量；交叉口；信号相位；配时
1、交通现状调查...........................................................4
1.1金山东路与解放南路交叉口现状概况...................................4
1.2交叉口几何尺寸调查.................................................5
1.3交通调查及问题分析.................................................6
2、信号相位分析............................................................9
2.1实地观测信号相位数据...............................................10
2.2现有信号配时的问题分析.............................................10
3、改进信号配时的方案.....................................................10
3.1改进方案...........................................................10
3.2流率比分析.........................................................11
3.3相位配时计算.......................................................11
3.4改进后的信号配时（平峰时）.........................................12
4、方案评价...............................................................13
4.1改进后方案的优点...................................................13
4.2改进后方案的缺点...................................................13
4.3方案的进一步优化...................................................13
参考文献.................................................................15
附录.....................................................................16
1、交通现状调查
1.1金山东路与解放南路交叉口现状概况
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。
此次交叉口信号灯控制配时的调查地点是金山东路和解放南路交叉口。
该交叉口地处市泉山公安分局巡防大队一中队前，属于平面十字型交叉口，如下图1-1。
如上图所示，具体的车道分布情况如下表1-1：
改进方案的交叉口车道分布
北进口
南进口
东进口
西进口
右转
左转加调头
直行
直行
直行
右转
直行和右转
直行
直行
左转
左转和调头
直行和右转
直行
左转
左转
右转
左转
左转和调头
直行
直行
1.2交叉口几何尺寸调查
调查方法：
通过学生现场观察的方法，运用米尺等测量工具，得出交叉口基本数据如一、一、东西进口道（早高峰）相关参数表
相关参数表进口道方向：
东、西进口道早高峰
项目
参数
项目
参数
周期时间
132s
人行横道长度
东进口30m
西进口33m
黄灯时间
3s
车道宽度
3.4m
绿灯时间
25s
车道数
东进口4+2
西进口5+4
红灯时间
104s
行人过街绿灯信号时间
无行人过街信号灯
信号灯相位数
4相
人行横道宽度
5m
人行横道距停车线距离
2m
二、南、北进口道（早高峰）相关参数表
相关参数表进口道方向：
南、北进口道
项目
参数
项目
参数
周期时间
132s
人行横道长度
南进口33m
北进口35m
黄灯时间
3s
车道宽度
3.4m
左转绿灯时间
直行绿灯时间
27s
43s
车道数
东进口4+2
西进口5+4
左转红灯时间
直行红灯时间
92s
86s
行人过街绿灯信号时间
无行人过街信号灯
信号灯相位数
4相
人行横道宽度
5m
人行横道距停车线距离
2m
三、东、西进口（平峰）相关参数表
相关参数表进口道方向：
东、西进口道早高峰
项目
参数
项目
参数
周期时间
129s
人行横道长度
东进口30m
西进口33m
黄灯时间
3s
车道宽度
3.4m
绿灯时间
25s
车道数
东进口4+2
西进口5+4
红灯时间
101s
行人过街绿灯信号时间
无行人过街信号灯
信号灯相位数
4相
人行横道宽度
5m
人行横道距停车线距离
2m
四、南北进口道（平峰）相关参数表
相关参数表进口道方向：
南、北进口道
项目
参数
项目
参数
周期时间
129s
人行横道长度
南进口33m
北进口35m
黄灯时间
3s
车道宽度
3.4m
绿灯时间
40s
车道数
东进口4+2
西进口5+4
红灯时间
86s
行人过街绿灯信号时间
无行人过街信号灯
信号灯相位数
4相
人行横道宽度
5m
人行横道距停车线距离
2m
1.3交通调查以及问题分析
对于交通量的调查，本调查组分为两个时段调查，分别是早高峰（7:
30—8:
30和平峰（9:
30-10:
30），每个时段每个入口分流向（直左右）调查交通流量，每隔5min计数，记录。
调查任务结束后，又对各入口车型分类进行交通调查，分货车、公交客车、小汽车，调查时间不少于30分钟，车辆总数不少于200辆。
之后完成车辆进入交叉口车头时距调查，车辆总数不少于100辆。
1.3.1各个交叉口入口交通量调查
表1-3交通量汇总表
进口方向
高峰分流向交通量
高峰交通量
平峰分流向交通量
平峰交通量
东入口
右转
55
643
右转
57
558
直行
332
直行
210
左转
223
左转
262
南入口
右转
388
1763
右转
375
1427
直行
829
直行
723
左转
421
左转
228
西入口
右转
499
1442
右转
295
876
直行
396
直行
251
左转
505
左转
304
北入口
右转
352
1130
右转
332
1103
直行
633
直行
615
左转
69
左转
81
交叉口通过交通量
4978
3964
高峰时段各个入口交通量分布折线图1-2
平峰时段各个入口交通量分布折线图1-3
1.3.2对目前交叉口交通量的分析
由以上交叉口以及交通量调查表格、图形可分析得出以下问题：
①南入口的交通量无论是平峰还是高峰都始终是最大的；而相反，东入口则是最小的；②北入口的左转车流量总是特别少，且北入口的左转车单独占用一个车道；但北入口的直行车流量却总是很多，且远大于左转车流量；
2.信号相位分析
2.1实地观测信号相位数据
2.1.1现有交叉口四相位图2-1
2.1.2现有信号灯设置（平峰时）：
现有信号灯时间分配表2-1
信号灯显示方向
周期时间
绿灯显示时间
黄灯显示时间
红灯显示时间
绿灯间隔时间
南北路左转
129
27
3
99
3
东西路直行
25
3
101
东西路左转
25
3
101
南北路直行
40
3
86
2.2现有信号配时的问题分析：
由分流向交通量调查表格以及交叉口现有信号配时可看出，北入口左转车辆相对来说过少，与南入口的左转车辆数量差距甚大，二者放在同一个相位，总是会出现北入口左转车道车辆行驶完毕，但是南入口的左转车仍然还在继续放行，使得北入口左转车道长时间处于空闲状态。
经过实地观测可发现北入口存在以下问题：
①北入口的左转车道车辆特别少，利用不充分，但北入口直行车数量较多且排队的长度较长；②北入口的左转车每次到达交叉口排队等候的几率几乎达100%，这主要是由于左转车较少而信号周期较长以及相位组合不是很合理的原因所导致。
3.改进信号配时的方案：
3.1改进方案：
由以上交叉口的交通量及信号配时的问题分析可以将交叉口的相位组合进行调整，同时车道也必须做相应的调整，调整后的车道分布图如下表格3-1，即将北进口的左转车道改为直行加左转放在最左侧车道。
同时调整后的相位组合为：
第一相位为北进口直行和左转；第二相位为东西直行；第三相位为东西左转；第四相位为南进口直行和左转。
相位组合图如下图3-1
改进方案的交叉口车道分布
北进口
南进口
东进口
西进口
右转
直行
直行
直行
直行和左转及调头
右转
直行和右转
直行
直行
左转
左转和调头
直行和右转
直行
左转
左转
右转
左转
左转和调头
直行
直行
表3-1
3.1.2改进后的相位组合：
第一相位：
北进口直行加左转第二相位：
东西直行
第三相位：
东西左转第四相位：
南进口直行加左转
图3-1
3.2流率比分析
流率比是车道（组）的实际实际交通量或设计交通量与该车道（组）的饱和流率比值。
根据定义，确定流率比需首先确定车道（组）的饱和流率。
由于很难进行实测，饱和流率公式计算比较复杂。
因此我们采用较为简单的直行当量计算法。
直行当量计算法的思路是将左转车和右转车转化为等效直行车流量。
等效直行车流量=左转车流量×直行当量系数
饱和流率：
式中：
3.3相位配时计算
改进后各个进口分方向车道流量直行当量如下表：
进口方向
转向
流量
直行当量
平均单车道直行当量
东进口
直/右
382
382
191
左
323
340
170
西进口
直
396
396
198
左
505
530
265
南进口
直
830
830
278
左
421
442
221
北进口
直/左
633
706
176
左
69
73
73
3.3.1关键车流分析
第一相位：
第二相位：
第三相位：
第四相位：
3.3.2饱和流量的计算：
北进口左转和直行的饱和流率值1800veh/h,东西直行的饱和流率为1750veh/h,东西左转弯的饱和流率为1750veh/h,南进口左转和直行的饱和流率为1800veh/h。
3.3.3各相位的关键流率比计算如下：
y1=q1/S1=176/1800=0.098y2=q2/S2=198/1750=0.113
y3=q3/S3=265/1750=0.151y4=q4/S4=278/1800=0.154
Y=Σyi=0.516
由于0.516<0.90,顾道路条件满足要求。
3.3.4信号配时计算过程：
实用周期时间公式：
L为一个周期内损失时间，等于黄灯时间加上全红时间。
黄灯时间取整数3s，全红时间由确定。
通常取整为2s.车辆前损失时间可有车头时距测量得到，约为3秒。
因此L=（3+2+3）×4=32s
代入公式，计算得最小周期为：
为便于控制，可将周期设定为115s。
各相位有效绿灯时长可由公式计算得出：
g1=15.95s；g2=19.01s；g3=23.28s；g4=25.06s
故绿灯时间可设定为：
g1=16s；g2=20s；g3=24s；g4=26s
3.4改进后的相位配时（平峰时）
信号灯显示方向
周期时间
绿灯显示时间
黄灯显示时间
红灯显示时间
绿灯间隔时间
北入口直行和左转
115
16
3
96
3
东西路直行
20
3
92
东西路左转
24
3
88
南入口直行和左转
26
3
86
4.方案评价
4.1改进后的方案的优点：
①改进后的交叉口信号周期缩短，车辆延误比原有的要小很多；
②改进后北入口直行车的通行能力明显加大，将左转车道并入直行车道，使车道的利用比原有的更加充分；
③改变相位组合之后，每个相位绿灯时间的利用更加充分高效，从根本上缩短信号周期时间。
4.2改进后方案的缺点：
①由于周期缩短，绿灯时间变小，行人过街的时间减少，故对行人过街的效率有更高的要求；
②由于更改相位组合导致车道的更改，使得南北入口的左转车道在紧靠分隔带的内侧，左转车辆以及调头车辆行驶不是很方便。
4.3方案的进一步优化：
鉴于更改后的方案存在以上两个缺点，提出几点建议：
①增加交叉口人行横道的宽度，增大人行横道的行人通过能力用以弥补绿灯时间的减少所带来的行人过街的影响，同时要加强对于交叉口机动车车速的控制管理；
②缩短交叉口南北进口处的分隔栏，留出空隙以便于左转以及调头车辆的行驶；
③在实地调查时我们发现，在短短的几个小时之内出现了3起交通小事故，全部为非机动车过街时与机动车发生冲突导致，因此建议在每个人行道对面设置红绿灯，用以警告非机动车和行人过街时注意提高警惕。
附表.
1分车道交通量
1.1高峰时段
北入口
时间
右
直
左
合计
7：
30~7：
35
20
30
3
53
~7：
40
10
65
3
78
~7：
45
29
54
6
89
~7：
50
23
53
1
77
~7：
55
36
56
4
96
~8：
00
18
60
5
83
~8：
05
43
57
1
101
~8：
10
34
54
5
93
~8：
15
49
31
3
83
~8：
20
23
58
7
88
~8：
25
39
61
21
121
~8：
30
28
54
10
92
合计
352
633
69
1054
南入口
时间
右
直
左
合计
7：
30~7：
35
16
75
18
109
~7：
40
20
75
35
130
~7：
45
29
66
44
139
~7：
50
19
80
60
159
~7：
55
39
65
45
149
~8：
00
36
86
37
159
~8：
05
34
64
33
131
~8：
10
41
65
31
137
~8：
15
42
55
27
124
~8：
20
43
84
20
147
~8：
25
54
51
51
156
~8：
30
15
63
20
98
合计
388
829
421
1638
东入口
时间
右
直
左
合计
7：
30~7：
35
1
29
21
51
~7：
40
4
18
16
38
~7：
45
3
20
12
35
~7：
50
4
27
12
43
~7：
55
6
54
12
72
~8：
00
8
32
28
68
~8：
05
4
37
28
69
~8：
10
10
15
8
33
~8：
15
5
19
15
39
~8：
20
3
20
20
43
~8：
25
1
25
29
55
~8：
30
6
36
22
64
合计
55
332
223
610
西入口
时间
右
直
左
合计
7：
30~7：
35
41
30
40
111
~7：
40
50
38
54
142
~7：
45
26
42
37
105
~7：
50
43
26
36
105
~7：
55
43
25
37
105
~8：
00
32
20
52
104
~8：
05
39
29
58
126
~8：
10
59
33
43
135
~8：
15
40
33
53
126
~8：
20
46
30
26
102
~8：
25
47
33
34
114
~8：
30
33
57
35
125
合计
499
396
505
1400
1.2平峰时段
北入口
时间
右
直
左
合计
9：
30~9：
35
28
35
10
73
~9：
40
41
53
13
107
~9：
45
29
74
11
114
~9：
50
30
46
7
83
~9：
55
29
49
1
79
~10：
00
32
52
9
93
~10：
05
33
53
4
90
~10：
10
34
44
11
89
~10：
15
18
60
2
80
~10：
20
7
46
1
54
~10：
25
20
36
3
59
~10：
30
31
67
9
107
合计
332
615
81
1028
南入口
时间
右
直
左
合计
9：
30~9：
35
40
57
18
115
~9：
40
27
57
18
102
~9：
45
20
75
13
108
~9：
50
24
56
32
112
~9：
55
19
46
14
79
~10：
00
28
73
23
124
~10：
05
24
40
20
84
~10：
10
38
62
15
115
~10：
15
33
79
13
125
~10：
20
53
56
39
148
~10：
25
42
57
10
109
~10：
30
27
65
13
105
合计
375
723
228
1326
东入口
时间
右
直
左
合计
9：
30~9：
35
2
13
26
41
~9：
40
1
20
26
47
~9：
45
4
20
16
40
~9：
50
7
24
18
49
~9：
55
9
17
23
49
~10：
00
5
19
23
47
~10：
05
2
17
27
46
~10：
10
10
18
16
44
~10：
15
1
15
17
33
~10：
20
5
18
24
47
~10：
25
3
16
21
40
~10：
30
8
13
25
46
合计
57
210
262
529
西入口
时间
右
直
左
合计
9：
30~9：
35
27
13
23
63
~9：
40
15
32
29
76
~9：
45
29
14
22
65
~9：
50
29
24
27
80
~9：
55
24
22
31
77
~10：
00
24
18
32
74
~10：
05
20
14
19
53
~10：
10
32
25
33
90
~10：
15
17
24
19
60
~10：
20
30
27
24
81
~10：
25
26
24
24
74
~10：
30
22
14
21
57
合计
295
251
304
850
2.分车道分车种交通量
东入口
时间
小汽车
公交客车
货车
合计
10:
45-10:
50
30
3
2
35
10：
50-10:
55
40
1
1
42
10:
55-11:
00
26
0
3
29
11:
00-11:
05
43
4
6
53
11:
05-11:
10
54
1
1
56
11:
10-11:
15
40
2
1
43
11:
15-11:
20
43
4
1
48
11:
20-11:
25
32
0
0
32
11:
25-11:
30
合计
308
15
15
338
西入口
时间
小汽车
公交车
货车
合计
10:
45-10:
50
52
2
1
55
10：
50-10:
55
50
3
1
54
10:
55-11:
00
71
2
1
74
11:
00-11
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