交通信号控制与管理.docx
《交通信号控制与管理.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交通信号控制与管理.docx（82页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
交通信号控制与管理
摘要
随着社会的发展，经济活动日益繁忙，交通事业发展迅猛，传统的道路交通设施已经不能适应现代社会的需要。
当前，我国城市特别是大城市的交通问题，如果不能得到有效解决和根本治理，必将阻碍我国经济的持续、快速、健康的发展。
本论文分析了城市交叉口存在的问题，从渠化及信号控制两方面着手，对交叉口优化改善及通行能力的提高方法等进行了研究，并提出了相应的措施。
在渠化设计方面，总结出适应不同情况下的渠化优化方法及使用条件；信号控制方面，说明了调整好信号相位及周期长度是信号控制的关键所在。
此外，本文对交通管制策略及典型立交设计方案也做了具体分析与研究。
关键词：
交叉口，信号控制，渠化交通，立交
Abstract
Withtheeconomicdeveloping,theeconomicactivitiesbecomeincreasinglyfrequentandcitytraffichasarapidgrowthsothattraditionalroadtransportfacilitiescannotmeettheneedsofmodernsociety.Atpresent,trafficproblemisveryseriousincities,especiallyinbigcities.Ifwecannoteffectivelysettleandfundamentallygovern,therewillbeaseriousthreattoournation'seconomysustained,rapidandhealthydevelopment.
Thispaperanalyzestheproblemsofurbanintersection,fromthechannelandsignalcontroloftwoaspects,onhowtooptimizetoimprovetheintersectiontoimproveintersectioncapacitystudy.correspondingoptimizationmeasures.Inthechanneltrafficdesign,summarizesthedifferentsituationsofcanalizationoptimizationmethodsandconditionsofuse;Inthesignalcontrol,showsagoodsignaltoadjustthephaseandcyclelengthisthekeysignalcontrol.Inaddition,thispaperontrafficcontrolpolicyandtypicalinterchangedesignprovidesdetailedanalysisandresearch.
KeyWords:
Intersection，Signalcontrol，Channelingtraffic，Gradeseparation
目录
摘要I
AbstractII
第一章绪论1
第一节平面交叉路口的规划设计意义1
第二节平面交叉路口规划设计想法的演变2
第三节平面交叉路口的几何构造与交通管制的一致性4
第二章平面交叉口的规划设计5
第一节平交路口规划设计的基本概念5
一、交叉路口的交通特性5
二、平面交叉路口规划设计的意义7
三、平面交叉路口规划设计的基础知识7
四、平面交叉口的几何构造与交通控制的协调9
五、规划设计的原则10
第二节规划设计的步骤与具体的手法17
一、相关标准与规范17
二、步骤与方法19
第三节交通安全与交通组织设计19
一、交通安全措施19
二、交叉口的交通设计20
第三章平面交叉的交通管制22
第一节平面交叉常用的交通管制方法22
一、交通管制的目的22
二、常用的交通管制方法22
第二节交通信号控制24
一、单独交叉交通信号控制的基本形式及控制参数25
二、控制参数设计原理27
第三节交叉口的左转车流变流向措施讨论36
一、禁止左转36
二、立交平做37
三、远引式左转39
第四章渠化交通42
第一节渠化的目的及渠化时应考虑的因素42
一、渠化交通的目的42
二、渠化交通设计应考虑的因素42
第二节渠化交通设计的基本原则及注意事项43
一、渠化交通设计的原则43
二、渠化交通注意事项46
第三节渠化交通的设计方法47
一、收集和测量交叉口有关资料47
二、拟定渠化方案47
三、绘制渠化交通方案图并研究行驶通过条件47
四、拟定渠化用交通岛的几何尺寸47
五、在现场作临时性渠化47
六、修正渠化设计方案直至合理47
第五章立交路口的规划设计48
第一节立交的类型49
一、按照结构物分类49
二、按照交通功能和匝道布置方式分类49
第二节立交的选型和适用条件58
一、立体交叉的选型原则58
二、立体交叉基本形式的交通特点及适用条件59
第三节立交设计60
一、立体交叉的计算行车速度61
二、立体交叉的平面线形61
三、立体交叉引道和匝道的最大纵坡度61
四、立体交叉的横断面设计61
五、立体交叉范围内的视距61
六、两个相邻互通式立体交叉之间最小净距61
七、变速车道的设计61
八、集散车道的设计61
第六章交叉口优化设计实例62
第一节广场西口改造62
一、通行率提高62
二、智能化什字62
三、左转弯等待区62
四、花坛划分车道63
五、安装智能交通信号灯63
六、广场西口改造图63
第二节费家营十字设计改造63
一、对各进口道进行渠化63
二、将部分绿化带改为护栏63
三、完善各进口标志标线64
四、费家营十字现状图64
五、费家营十字改造图64
第三节七里河黄河桥设计优化64
一、直行从地下通过64
二、左右转设为高架64
三、七里河桥现状图64
四、七里河桥改造图64
结论65
致谢66
参考文献67
第一章绪论
交叉口是城市道路网中的瓶颈，是制约道路通行能力的咽喉。
在交叉口处，机动车、自行车、人流之间的干扰较多，交通流通行的顺畅性、安全性都比路段低。
我国的城市交通堵塞主要发生在平面交叉口，交通流的中断也主要发生在平面交叉口。
为减缓交叉口交通堵塞状况，行人过干路交叉口的时间缩短。
行人、自行车、机动车流互相抢道，行人、自行车，尤其是老人、儿童等交通弱势群体过交叉口很不方便，也不安全。
这导致我国城市交通安全形势不容乐观。
另外，我国城市立交建设经验表明，立交不是万能的，有时因建大立交而使城市交通状况更加混乱，并且公交乘客在立交处换乘很不方便，因此从道路设施规划建设管理面向“人本位”、人车分流、交通系统高效等角度讲，非常有必要重新深入研究城市道路交叉口规划。
第一节平面交叉路口的规划设计意义
在整个道路网中，平面交叉路口成为通行能力与交通安全上的卡口。
日常交通阻塞，大部分是由于平面交叉路口的通行能力不足造成的。
与平面交叉路口有关的交通事故（指在平面交叉路口内及附近30m范围发生的人身事故）在日本达到58%；城市达到66%；郊区公路达到40%（1976年）。
上述事实表明，就道路交通的安全与畅通而论，平面交叉路口的合理规划、设计以及合理的使用时非常重要的工作。
只有用平面交叉路口把各条道路联接起来，形成网络才能发挥道路的功能，解决面得交通需要。
在道路网的形成与道路交通的影响上，平面交叉路口所起的作用是非常重要的。
尽管如此，有时对有关道路的几何构造的调查、研究、规划等，都是以路段为中心。
在概念上海不太注重平面交叉路口的规划、设计，认为平面交叉路口只不过是两条以上道路偶尔交会而出现的，但是，由于多种原因在某种程度上又不得不提高认识。
认识到平面交叉路口的重要性，从而开始进行规划设计的研究。
如果把所有平面交叉路口都立体化，将其中存在的问题全部解决。
如此，认为平面交叉路口只有立体化才是唯一出路，那么将来道路交通的技术工作者就不必认真进行平面交叉的复杂的设计。
可是，只要稍微思考即可清楚这种认识是不正确的。
第一，所有的平面交叉路口都立体化，不用说经济上不可能，而且每个城市的街道功能和周围地物的各异也决不能统一采用这种做法。
随着地形的高低用地立体化，出入道路也要受到限制，因而这样设想是不现实的。
第二，交叉路口立体化时，其代表的型式就是菱形立体交叉，在大多数情况下，是伴随着平面交叉而保留着难于处理的大量的右、左转弯车辆交通处理上还有许多问题。
如果能消除上面的问题，在城市里大量采用苜蓿叶式及其他型式的完全立体交叉，是不现实的。
第三，常希望适当的设计平面交叉路口，不一定将平面交叉路口立体化。
因为在城市内的立体交叉结构，使地区被分割开，高架结构妨碍日照、干扰电波，使沿线居民受到损害。
而且纵坡变陡，妨碍视线，缩短交织长度，会损害相邻交叉路口的安全与通行能力。
再者，因为提高了主交通流速度，交通流没有间隙，附近交通横穿困难或危险，对当地地理情况的驾驶员就容易迷路，或易引起交通事故等，这些问题也是不能忽视的。
如从几何构造及交通控制方面讲，平面交叉路口的设计一般也远比立体交叉设计麻烦，完成这项工作需要有熟练的技术以及对情况的了解。
由于用地和投资的不同，可采用将交叉交通流用立体交叉分开或根据平面的几何构造与交通管制等方式。
总之，设计人员必须考虑如何保证安全与交通的畅通。
平面交叉的规划与设计，首先应着眼在交通量、速度、交通组成、道路网上交通的分布以及将来交通量增长等。
而改善现有平面交叉路口时，应明确现有平面交叉路口的缺点（应当改善的问题），仔细研究、探讨交通事故的记录也是不可缺少的。
一般平面交叉路口的规划、设计，必须是结合各个平面交叉路口的具体条件，诸如，可利用土地的范围与价格、建设费用以及周围地区的影响等。
由于平面交叉路口是道路网、道路交通的联结点，反映地区土地利用情况，所以，首先应当考虑道路网规划中平面交叉路口的作用，某种必要的形式，与其他平面交叉路口及路段的控制条件以及相互之间的关系等。
然而，道路网中某一道路的加宽、改善，特定设施的设置以及土地利用的变化等，这些对周围平面交叉路口有不少影响的例子是很多的，因而也有在某一事时期改善了的平面交叉路口，以后随逐年交通条件的变化还需进一步改善。
新建的平面交叉路口，由于开始时，对不同方向的交通量，在使用前不能充分正确地预测的因素很多，所以预测不当的可能性很大。
因而必须通过规划设计充分研究。
在交叉路口开始使用的几年中，要结合实际交通状况进行修正，所谓“跟踪”是必要的。
第二节平面交叉路口规划设计想法的演变
过去，不仅平面交叉路口的设计，就是全部道路构造设计，其基本的想法，也只是取一辆车或一组车中车辆的运行来进行研究。
例如，在路段上的制动停车视距、离心力与曲线半径、错车所需路面宽度，在平面交叉路口范围的视距三角形、缘石转弯半径等的研究工作。
近年来，汽车交通量大量增加，因此就不能只按一辆车或一组这来考虑。
设计时必须以连续的车流为前提，要引进车道、加减速区间，交织区间等概念。
在平面交叉路口野要引入右、左转弯车道、交通岛等构造要素。
在交通运行方面，也要广泛使用交通信号管制与交通规则，必须做到使大量交通流在无交错、无冲突的情况下顺利通过。
反之，例如无控制平面交叉路口，视距三角形是保证安全的条件，而在现代的平面交叉路口上所谓无控制的状态时没有的。
代替它的是信号灯及暂时停车标志。
在平面交叉路口，保证对交通控制设施的辨认距离，提出了新的要求。
多路平面交叉路口、畸形平面交叉路口、不规则进行路口，这些历来认为是不好的交叉方式。
但随着交通量的增加，对于行车安全性与通行能力的条件的要求也更严格了，其缺点就更明显了，因此，这些交叉路口多成为改建的主要对象。
由于逐渐增加对行人及自行车通行的舒适性及安全性的重视，故平面交叉路口的设计及使用方法也受到很大影响。
人行过街天桥就是例子。
几年前设置人行过街天桥时，是以保护行人安全为目的，而对步行的难易和自行车横过道路时的安全，则考虑不多。
最近注意考虑利用自然地形及设置平缓的坡道以保证行人的舒适及自行车、儿童车的安全。
为了减少左转弯车对主流汽车交通的干扰，以前也常将人行横道的位置由交叉口往后退，随着对方便行人的重视，而将其后退距离减小。
最近对于自行车的广泛重视，开始在平面交叉路口进行许多实验。
自行车的标准处理方法尚未确定。
今后还应积极地进行调查研究。
回顾过去，随着形势的变化，对于平面交叉口的设计、控制的想法以及重点也将转移。
而现在重视新形势却也有过分之处。
因此，对今后的交通政策应充分注意。
例如，行人专用显示[行人在平面交叉路口内随意穿行体制（ScrambleSystem）]现在成为一种流行的征兆。
有使这一系统超过其本来的适用范围，而被滥用的趋势。
白白增加车辆及行人双方的旅行时间，减少了步行舒适性，因此，使用时要非常慎重。
设计人员要结合时代的要求，应根据实际与理论为将来发展留有余地。
认为明显不合适的事情，往往由于在偶然机会中不会表面化，因此设计时对这种现象应仔细进行探讨。
对于美观问题，要有正确的态度。
美观问题不单是美化，而且也要进一步表示出该平面交叉路口的特点，即要表示出一种作为“路标”的特性。
第三节平面交叉路口的几何构造与交通管制的一致性
平面交叉路口的安全性与通畅，受各种交通运行措施的影响较大，如交通信号、暂时停车、单向通行、禁止右转弯、禁止停车等交通管制方式，以及车站的设置位置等，所以，要根据管制方式及其内容的不同采取有效措施，当然也要改变平面交叉路口的几何构造。
一般商品在未决定其用途与使用方法时不能进行生产。
平面交叉路口的规划与设计也是一样。
在研究，设想和决定交通运行，以及与其相适应的几何构造时；当交通运行方式还未决定时，这就不能进行平面交叉路口的规划设计。
反之，不考虑几何构造而进行交通运行，就要降低其使用效果，降低其安全性，同时也将增加交通的延误。
总之，平面交叉路口的几何构造与交通管制两者之间是互相补充、互相制约、互相依存的，其关系非常密切，不能各自单独处理。
例如，由于安全的理由，如设置右转弯的专用信号，则就必须设右转弯车道。
用暂时停车处理单双向车道，一般是危险的，这会引起因加宽次要道路而必须设信号管制。
关于相邻平面交叉路口的间距、交叉角、多路交叉口的交叉路的条数等，与所谓单向通行以及指定方向外禁止通行等，交通管理规则如何组合。
上述情况是由安全和通行能力来决定。
并且在暂时停车管制的交叉口路上，当其通行能力达到极限时，才可以考虑改用信号控制，或在主要道路上设置宽的中间分隔带。
设计平面交叉路口时，无论是新建还是改建，要同时考虑几何构造与交通管制。
进行平面交叉路口设计时，必须把两者很好的结合起来。
两个管理单位密切联系，沟通思想，双方工作人员都具有交叉路口的几何构造及交通管制等方面的知识并制定有一些协议。
第二章平面交叉口的规划设计
城市道路网中的节点处存在着相互交织的交通，在路网上表现为交叉路口。
交叉路口处的通行能力比路段要低，成为路网上的瓶颈。
如何处理道路的交叉，提高交叉路口处的通行能力，需要存交叉路口的规划、设计、交通运用与管理等多方面综合考虑加以解决。
本章将集中讨论平交路口的规划、设计及交通运用得方法。
第一节平交路口规划设计的基本概念
一、交叉路口的交通特性
当两股不同流向的交通流同时通过片面上某点时，就会产生交通冲突，而该点则称为冲突点。
各个方向行驶的交通汇集到交叉路口，形成许多冲突点。
按照冲突方式的不同，可以将冲突点分为交叉冲突点、合流冲突点、分流冲突点，后两种又可以归结为交织冲突点。
对于交织，美国的《道路通行能力手册》（HCM）中给出的定义是：
行驶方向相同的两股或多股车流，沿着相当长的路段，不借助交通控制设施进行的交叉。
来自不同方向的交通流以较大的角度（大于45°）相交称为交叉，其冲突点称为交叉冲突点；来自不同行驶方向的交通流以较小的角度（小于45°），向同一方向汇合行驶称为合流，其冲突点称为合流冲突点；同一行驶方向的交通流向不同方向分离行驶称为分流，其冲突点称为分流冲突点。
上述的三种冲突点中以交叉冲突点对交通的干扰和行车安全的影响最大，其次是合流冲突点，分流冲突点的干扰最小。
因此在交叉路口的规划设计中应尽量采取措施减少交叉冲突点和合流冲突点，特别是要减少或消除交叉冲突点。
在没有交通管制的通常丁字路口和十字路口，在没有单行单车道，即各方向均为双向两车道以上道路的情况下，冲突点分布如图2-1所示。
各类交叉口的冲突点数量如表2-1所示
图2-1无信号控制平面交叉口的冲突点
a）丁字路口；b）十字路口
注：
图中符号的意义见表2-1
表2-1平面交叉路口内的冲突点
交叉路口类型
冲突点数量
交叉点○
合流点□
分流点△
总数
三岔路口
3
3
3
9
四岔路口
16
8
8
32
五岔路口
50
15
15
80
六岔路口
124
24
24
172
从上述图表中可以看出，在无交通管制的交叉路口，存在各种冲突点。
其数量随着相交道路条数的增加而显著增加，其中交叉冲突点数量的增加最快。
因此规划设计中应避免多条道路相交的情况。
左转弯车辆时产生冲突点最多的因素。
比如十字路口，如果没有左转弯车辆，则冲突点大为减少，由16个减为4个。
因此交叉路口设计、运用中如何处理和组织左转弯交通，是保证交叉路口交通通畅和交通安全的关键。
减少或消除冲突点可以从空间或时间两个方面采取措施，具体可采用以下几种方法：
①实行交通管制，即在交叉路口设置交通信号灯（或由交通警察指挥），是发生冲突的车流从通行时间上错开。
如十字路口实行信号控制后，交叉冲突点由16个减至两个，分、合流冲突点由8个减至4个。
若实行禁止左转的交通管制措施，则可以完全消除交叉冲突点。
②采用渠化交通，即在交叉路口内合理布置交通岛、交通标志和标线，或增设车道灯，引导个方向车流眼一定路径行驶，减少车辆间的相互干扰。
如环形平面交叉可消除交叉冲突点。
③修建立体交叉将相互冲突的车流从通行空间上分开，使其互不干扰。
当交叉路口的交通需求超过一定标准时可以考虑修建立体交叉。
二、平面交叉路口规划设计的意义
在平面交叉路口，由于不同方向的包括机动车、非机动车和行人的多种交通流利用同一个平面，因此容易使通行能力降低，产生交通拥堵。
平面交叉路口通行能力低下，交通事故多发，是道路网络中的瓶颈。
平面交叉路口的合理规划、设计以及运用，对于保障道路交通的通畅和安全具有十分巨大的意义。
交叉口作为路网的节点被一条条道路连接起来。
在道路网的形成以及道路交通中，交叉口都发挥着巨大作用。
国内外的实践经验表明，通过对现有的平面交叉路口的构造以及交通管理方法进行适当的改善，可以达到减少交通事故、提高通行能力、保证整个路网畅通的目的。
立体交叉在大多数情况下可以缓和通行能力上的问题，但是建设费用庞大，还受到用地的限制，另外还有可能带来影响日照、造成颠簸障碍等问题。
因此城市中不可能大量建设立体交叉口。
交叉路口规划设计的主要任务集中在平面交叉路口的规划设计，包括改良，其难度也远大于立交路口的规划设计。
三、平面交叉路口规划设计的基础知识
（一）通行能力与交通需求的关系
在进行平面交叉路口的设计时，首先应该正确理解通行能力和交通需求的关系。
通行能力是某个地点可能通过的交通量的最大值，交通需求是准备通过的交通量，通常两者的单位都是“辆/h”。
交通需求小于通行能力时，不会发生交通堵塞。
反之交通需求超过通行能力时，交通堵塞就会发生。
交通堵塞通常会在通行能力较低的地点，也就是瓶颈处发生。
平面交叉路口就是很有代表性的瓶颈地点。
另外，铁路道口以及合流地点等都会成为瓶颈。
图2-2所示为某地交通需求与通行能力的关系，当某一时刻交通需求超过通行能力时，就会发生交通拥堵，直接表现是排队长度加长，延误时间加长。
图2-2交通需求与通行能力的关系
（二）平面交叉口的通行能力
如图2-1所示，在平面交叉路口由于纵横交叉的交通存在，会出现许多冲突点。
这些冲突点的交通使平面交叉路口成为路网中的瓶颈。
为了安全处理这些冲突的交通流，最简单有效的方法就是利用交通信号机，通过对通行时间进行分隔，从时间上减少冲突点。
由于时间被分割了，所以与简单路段或是立体交叉相比，平面交叉路口的通行能力会降低。
如表2-2所示，由于平面交叉路口处的通行权受到时间分割，同时存在着交叉冲突和分。
合流冲突，所以与简单路段。
立体交叉相比，通行能力要小。
因此在平面交叉路口的规划、设计、运用管理中，应该在避免引起堵车上下功夫。
表2-2通行能力的比较
项目
简单路段
立体交叉
平面交叉
通行权
不受限
不受限
时间分隔
交通冲突
无
分合流，交织
交叉，分合流
通行能力
大
大
小
平面交叉路口的通行能力，可以通过利用饱和交通流率针对各个流入口分别算出。
所谓饱和交通流率，是指绿灯时间连续的情况下，单位时间内某个断面可以通过的最大交通流量，其单位是“辆/绿灯小时”。
交叉路口的进口道的通行能力可以通过饱和交通流率乘以绿灯时间的比率来计算。
即：
交叉路口流入口的通行能力=饱和交通流率×该进口道绿灯时间的比率（2-1）
四、平面交叉口的几何构造与交通控制的协调
平面交叉口的畅通与安全，与交通信号、停车让行、单向通行、禁左等交通管理的方式及其内容密切相关，另外与公交站点的设置等交通运用（交通管理）方面的措施有很大关系。
当然，平面交叉口的几何构造随着控制方式以及管理措施的不同也会发生变化。
平面交叉路口的交通控制，与作为道路构造的交叉口本身一样具有同等的重要性。
两者如同软件与硬件的关系，只有两者形成有机的一体，才形成了交叉口。
交叉口交通控制的好坏，很大程度上影响着通行能力、延迟时间、事故发生率等表示交叉口好坏的指标。
通常交叉口越是大型、复杂，道路构造与交通控制的相互关联就越紧密，需要对两者同时进行一体化、整合的规划设计。
平面交叉口的规划设计中需要假设并探讨交通运用，然后确定与之对应的几何构造。
换句话说，在没有假设交通运用方法的情况下，无法进行平面交叉的规划、设计。
相反，无视几何构造的交通运用，其效果甚微，有时甚至会降低安全性，还会增加延迟。
也就是说平面交叉的几何构造与交通控制有着紧密的相互制约、相互依存的关系，无法单独处理其中之一。
例如，从安全的角度出发需要设置左转弯专用相位时，必然需要左转弯车道。
还有，同一个方向有两个车道的道路上采用停车让行或减速让行的管理措施通常是危险的，因此次要方向道路如需加宽路幅时，就必须设置信号机进行控制。
有时，相邻的交叉口的设置、交叉角度、多枝交叉的枝数的设置，需要与单行或是指定方向通行外禁止通行等交通管制措施相结合，通过研究如何对其综合处理，最终从保证安全以及提高通行能力角度加以确定。
另外，使用停车让行或减速让行措施的路口达到通行能力极限值时，可以选择改为信号机控制，或是在主道路上设置中央分隔带把交通需求转移到其他交叉路口。
因此，平面交叉路口设计无论是新建还是改造，必须把几何构造与交通控制同时考虑，作为组合进行交叉口的设计。
这一点尽管十分重要，但是目前在我国城市道路的建设属于市政部门，
升级会员 