环形交叉口交通信号控制改造设计——以来安城南交叉口为例.pdf

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1、环形交叉 国交通信号控制改造设计 技 术与方法 环形交叉 口交通信号控制改造设计 以来安城 南交叉 口为例 周 广，王建军，陈永茂，过 秀成 东南大学交通学院，南京2 1 0 0 9 6 摘要：结合安徽省来安县城 南环 形 交叉 口的改造 工程 实践，分析 比较 几种 改造 设计 方案，提 出环 形 交叉 口改信号控制 交叉 口具体 方案，并利 用微观 交通仿 真软 件进 行效 果评价。改造设 计 显著提 高了交叉 口的通行效 率。关键词：环形 交叉 口；改造设计；交通组 织；仿 真 安徽省来安县城南环形 交叉 口位 于来 安城 区，是 原省道与城市出入 口道路 的交汇点，为5路交叉 口。随

2、着城区范围的不 断扩大、省 道 3 1 2的南 迁，南北 向的 建 阳路 已成 为来安 中心城 区重 要的对 外道路，承担 来 安县主要的出入城交通 需求，加之来 安城 区南北 向交 通干道偏少，导致 南北 向 的交通压 力集 中于此，造 成 近年来交通流量持 续 增长。此外，其周 边 多为居住 生 活区，每日出行高峰 时段各 类非机 动 车、行 人交通 混 行于交叉 口内部，带来 了更 大 的通 行压 力。在缺 乏有 效的交通控制设施 与交通管理 措施 下，该 环形 交叉 口 已成 为来安南大 门的交通瓶 颈，极 大地 制约 了城 市经 济的发展，影响了人们的生活出行质量，改造迫在眉睫。1

3、现状概况及 问题分析 1 1 现状交叉 口及周边环境 城南环形交叉 口现状渠化 图及相交道 路现状 分别 见 图 1 和表 1。交叉 口东、南、西 3侧道 路均 为双 向 4车道，仅 北进 口道 为双 向 2车 道道路，呈现“3宽 1窄”的形 态。环交东南进 口为单 车道 的小岔路，路 口并 未进行 任何渠化措施，与主路相 交时路权不 明。环交北 进 口 与东南进 口现状 图分 别见 图 2、图 3。由于交叉 口周边建 筑密集，相交 道路 临街 均布置 重要的管线 及 配 电设施，道路拓宽难度和成本均较大。且周边建筑物 出入 口数 目较 多，对道 路通行 能力和秩 序都造成较大影响。图 1 环

4、 交现状 渠化 图 收稿 日期：2 0 0 96 9 作者简介：周广(1 9 8 3 一)，汀苏宜兴人，主要研究方向：交通安全、交通信息控 制。E m a il：2 1 1 0 2 3 2 1 1 6 3 C O I n 3 0 道路 交通与安全 第 卷第 3潮 2 1)i)9年 周 表 1 城南环形交叉 口相交道路现状 行车道 道路红 进 口道 道路名称 宽度 线宽度 断面形式(m)(m)一块板(机非 隔离 东进 口 永阳东路 2 4 5 3 6 护栏)西进口 永阳谣路 2 4 5 3 6 一块板 北进 口 建阳中路 1 2 2 0 一块板 一块板(机 非隔离 南进 口 建阳南路 2 4 3

5、 6 护栏)东南进 口 小岔路 6 5 1 0 5 一块板 图 2环形交叉口北进 口现状图 图 3 环形交叉 口东南进 口现状图 1 2进 口道交通流量 根据观测现场流量并按照弹 性系数法预 测，得到 设计年限各进 口道机动车高峰 J t 1-流量表(表 2)。表 2 各进 口道机动车高峰小时流 量表 进口 道 自然车 h p c u h 东 进口 8 0 0 9 2 0 西 进口 1 2 0 0 1 3 8 0 北 进口 6 0 0 6 9 0 南 进口 1 2 0 0 1 3 8 0 东南进 13 较小 较小 1 3 交通 问题分析 该环形交叉 口存在的主要问题 有以下几个方面。1)环形交

6、叉 13通行能力较小，研 究表明 2条 4车 道相交形 成 的环形 交 叉 口通 行 能力 为 2 7 0 0 p c u h 300 0 p cu h 。因而此环形交叉 口不能对高峰期交通 流量起到有效的疏导作用。2)交 叉 13：I I：N道路相对较窄，与其他方 向道路在 进 出口车道数及通行能力上不能 匹配，形成 交通拥堵 的瓶颈，且北进 口与西进 口距离较近，导致 环道在 此 处交织能力降低，在一定程 度上制约 了交叉 口的通 行 效率。3)交又 口东南进 13道路开 口较大，与南侧 的建 阳 南路冲突 区过大，且 延伸 至环交 内部，导致 南进 Ig l 车 辆通行不畅，延误增大。4

7、)高峰 时段，机动车、非机 动车、人流在此处 集 聚，由于缺乏必 要 交通管 理设施，路权分 配 不清 晰，导致非机动车和行人 秩序 混乱，严重阻碍机 动车 的有 效通行，造成安全隐患。2环形交叉 口改造设计 2 1 环交改造设计 方案 对于此环形交叉 口的改造，可考虑 以下 4种综 合 设计方案。1)拆除环岛进行平交路 13渠化。此 方案的具体措 施包括：拓宽道路进 口道；通过施 划标志标 线增加进 口车道数，分离左直右方向车流；实施多相位信号控 制，非机 动车按机动车相位放 行，左转非机 动车采 用 直接过街方式 组织。由于此交 叉 口高峰期非机 动车流 量较大，若采 用非机动车直接左转

8、方式可相对 减少非 机动车过街 延误，但 由于环形 改造 交叉 E l 进 出 13面积 较大，在渠化 时提前停车线容 易导 致非机动 车停车线 过长，使 非机动车进 出E l 道过宽，在 左转通过 交叉 13 时会使 非机动车车流行驶范 围和宽度过大，极 易与左 转机 动车发生相互干扰，存在 交通安全 隐患。该方 案 设计如 图 4所 示。2)拆 除环 岛并 在 交叉 口内部 区域 设 置实体 交 通 岛。此 方案具体措施包括：按 照交叉 13设计 车速、车 环孵交叉 口交通信号控制改造设计 技术与方 法 型、行车轨 迹设置交通岛；辟 出右转 专用车道；实施 多相位信号控制，左转非机 动车仍

9、 采用按机 动车相 位 组织放行。采用该方案时，非机动 车 由于 需要上 交通 岛才能实现 直行 和 左 转，因 此在 一 定 程 度 上规 范 了 交 叉 口非机 动车 的 行驶 轨 迹，大大 减 小 了非 机 动 车 对机 动车 的干扰。同 时，由 于采 用 非 机 动车 左 转 与 机动 车 同时放 行 的 方 法，对 非机 动 车 的延误 也 降至 最小，在非机动车流量较大 时效 率得 以体 现。该 方案 设计如 图 5所示。图 4 交叉 口改造方案 1 图 5 交叉 口改造方案 2 3)环 岛加信号控制。该方 案通过 进 口道 的渠化设 计实现 直、左、右车辆 的分道 行驶，并结合

10、信号 控制 对进入环 道的左 转车辆 进行二次 停车控 制，能提 高环 形交叉口的通行能力。但据研究表明，只有在大型环 形交 叉 口即岛的直径或长轴大于 1 0 0 m 的条件 下，由 于 存在较 长的交织段，可利用 交织段进行 左转车辆 的 停 车排 队，使 用环 岛二 次停 车 的信 控方 法才 适宜 _ 2 J。由于此 交叉 口的 中心 环 岛直径仅 为 4 0 m，只 宜采 取 2 相 位的放行方式，这样 才 能缓 解 环 岛交 通秩 序 问题，但对 于通 行能力的提高效果不大。4)跨线桥方案。该方 案仍然选 择保 留环 岛，南北(或 东西)向采用跨 线桥高架方案，可使高架线路通 行

11、能 力显著 增大，但 工程 造价大、占地 多，且容 易使 交 通压 力转移 至地 面道路。虽然可 以显著提 高交叉 口的 通 行能力、减少车辆延误，但 工程造价 过高，且 由于 道 路红线宽度不足，临街建筑 密集，改造 立交拆 迁量 过 大，对 于小城 市整体 景观 的影响也较 大，因此可 行 性较小。2 2设计方案比选 设计 方案比较情况见表 3。表 3 设计方案比较 设计 方案 方案 1 方案 2 方案 3 方案 4 占地 少 由 由 多 造价 低 中 最低 高 工程量 由 由 小 很大 适 用 4路 适 用 4路 适 用 多 适 用 多 交通 组织 以 下交 通 汇 以 下 交通 汇 路

12、 交 通 汇 路 交 通 汇 集路 口 集路 口 集路 口 集路 口 一 通行能力 较高 局 由 最 高 综合分析各项 因素，考虑 此交叉 口的突 出矛盾 为 机动车道通行能 力不足 以及非机动 车任意横 穿过街带 来 的干扰，因此 选用方案 2作为改造方案。3 交通组织及优化设计 3 1 交通组织 为使交叉口信号控制方案能够高效运作，需要对 东 南进 口的小岔路进行改造。采 用将原有 道路改成 与 南 进 口建阳南路 正交 的形 式，形 成正 交 T型交 叉 口，以此减小；中 突区面积，规范车流进 出岔路 的角度 和流 线，并在人 1：3 处设置减速让行标 志标线，提 示驾驶 员 3 1 3

13、 2 道路交通与安全+第 9卷 辩 期 0 年 同 汇入干路时注意行车安全。通过利用环 岛拆除后的交叉 口面积设 置实体 导流 交通岛，规范交叉 口内部的车流运 行，拓宽机动 车的 进 出口车道。利用交通岛内部的通道进行 非机动车 和 行人的交通组织，在三角形交通 岛顶部设 置非机 动车 停车线，对左转非机动车采用与左转机动 车 同时放 行 的方式组织，减少非机动车在高峰 期间的 延误，减少 交通违规 行为 的发 生。图 6为南 进 口道 交通 流 线 示 意图 图 6 南进 口道机动车、非机动车组织流线示意图 3 2 渠化设计 对于此环岛改造而成 的信号 交叉 口，渠化设 计主 要包括 以下

14、几个 方面。1)对交叉 口进行拓宽，尽量利用环 岛拆除后的空 间增设进 口车道，增强进 口道 的储 车能 力。同时也需 进行进 口道和相向道路 出 口道 车道数 的匹配，避 免通 行 时在交叉 口内部发 生合 流现象，减少相 互干扰，提 高车辆利用绿 灯时间通过交叉 口的效率。2)利用交叉 口自身的线形，将 东、西进 口道 中心 线尽量 向南偏 移，使北进 口道停 车线尽量 前移，并设 置于人行横道之后 1 m 的位置，垂直于 车流方 向，以 此提高北进 口道的排 队储车 能力，减少交叉 口总的绿 灯损失时间，充分利用时空资源。3)利用进 口道转 弯半径大 的几何条件，设 置专用 右转车道，提

15、高右转车的通行能力。4)进 口道 渠化后须保证直行车道与相 向道路 进 口 道基 本对齐，使直行 车流 能够 顺 畅地驶 入前 方车 道，提 高交叉 口的安全性能。5)在交叉 口范围 内施划 左转导流线，规范左转车 的行驶轨迹和行车半径，减少其与左转非机动车的冲突。3 3 非机 动车及行人 的处理 非机 动车和行人均属于慢行 系统，并且相对 机动 车流来讲，有其自身的特点。应 用在此交 叉 口的手段 主要有 以下几个 方面。1)慢行系统一体 化处理。在车道宽度 有限的条件 下，需在交叉 口范 围内通过设 置路缘边坡，使 非机动 车与人行道共板，利用原有 的非机 动车道宽度设 置成 机动车道，提

16、 高交 叉 口范 围内机动车的通行能力。2)对永阳东路、永阳西路、建 阳南路 3条较宽路 段利用护栏进行机非隔离，规范非机动车和道路两侧 进 出建筑物的车流、人流的随意横 穿，同时引导非机 动车 由路 缘边 坡 进入 交 叉 口范 围，减 少违 规 行 为 的 发生。3)建 阳中路路段 由于 车道 宽度 仅 为 1 2 m，并且 承担相对较大的交通量，在两侧 设置护栏将使 车道更 为狭窄，不利于车流的高效 通过。因此考虑 在路 中设 置隔离护栏，分 隔对 向 车流，并 且合 理 设 置 中央 开 口，适 当增大开 口的间距，减小 非机动车 穿越带来 的 通行能力损失。3 4 信号控制设计 1)

17、相序设计。该 交叉 口采用 4相位信号控制，先 放直行后放左转，非机动车左转 和机动车 左转一起放 行。信号相位方案见 图 7。、i 二 、l 图 7 信号相位方案图 环 形交叉嗣交避信号控 制改避设计 技术与方法 2)配 时设计。根据各 流向交通流量 的需求，采 用 H C M2 0 0 0的方法进 行信 号配 时参 数 的计 算 引，改造 后 的交叉 13 信号配 时方案如图 8所示。南北向直行 南北向左转 东西 向直行 东西向左转-红口黄口绿 图 8 信 号配时优化方案 4 改善效果评价 为了验证交通改善的效果，运用微观交通仿真软 件 V i s s i m，对此环形交 叉 E l 的交

18、通改善结 果进行 交通 运行状态的评价。对于该 环 形 交 叉 口，由于 其北 进 口道 较 窄，是 整个 交叉 口的 瓶 颈 段，结 合 V i s s i m 中 的评 价 指 标，选取 南、北进 1：3 道 的车 辆 延误、排 队 长度 作 为评 价 指标。4 1 仿真输入 仿真试验主要用来 比较 改造 前和 改造 后 的交通运 行状态，即原环形交叉 口和信号 渠化交 叉 13的交通运 行状态。交通流量 的输入采 用通 过预测得 到 的设计年 限交通流量，用来评 价设 计 年 限 内交通 运行 的效 果。仿真 时长取 1 h，以保证 交通运行 的稳定 性。4 2 仿 真结果 仿 真试验

19、结果显示，改造 前的环形 交 叉 口通行 能 力不能满足交通量需求，南进 E l 道有 4 0 6辆车 无法进 入路段从而不能通过交叉 lZ l i改造 后的信 号控制 交叉 口通行能力能满足交通量要 求，各 进 口道 路段 的车辆 均能顺利通过交叉 E l。说 明交叉 IZ：l 的通行 能力通过 改 善后 得到较 大提 高。通过仿 真试验，得到南北进 13道 车辆 延误及排 队 长度数据如图 9、图 1 0所示。从图中数据分析可知，经过交 叉 口改 善后 的车辆，6 5 8 ，u 61 6 6 0 5 O 鼍 。3 1 5 o _ 2 O _ 【!_ l 北进口 南进口 口改造前一 改造后

20、图 9改造前后平均延误对 比 4 2 44。3 一i 3 1)导 2 5 2 0 1 0 北进 口 南进口 l _改造前 _改造后 图 1 0改 造 前 后 平 均 排 队 长 度 对 比 延误 和排队长度 比改善前有 一定程度 的降低，但 降低 幅度不大。其主要原因在于信号控制导致车辆的停车 次 数和停车延误增 大，红 灯 时 间也使 排 队长 度增 加。而环形交叉 口只是对车辆进 行减速让 行的控 制，在 流 量较 小的状况下，可 以显著 降低延误 和排 队，但在 某 一路段流量达到并超过其通 行能力后。延误和排 队都 将迅速增大，进而形成拥堵 点。南进 口排 队长 度在改 善前比改造后

21、略小，是 由于 改造前 的方案 因通行能 力 的限制。在仿真过程中部分车辆未能进入路段造成 的。5 结束语 环形交叉 13的改造设计，应依据相交道路条件、周 边环境、交通流向及流量大小综合确定，从而选择合适 的交通组织方式。此环形交叉 口的改造在综合考虑各方 面因素的情况下，合理利用拆除环岛后的交叉 口内部几 何空间，通过设置交 通 岛及 采 用信号 控制 的方式，对 交叉 口进行重新优化设计，并提 出利 用交通 岛进行 左 转非机 动车直 接过街 的交通组 织方式，显著 提高 了交 叉E l 通行能力，减少了车辆延误，提高了通行效率，为环形 交叉 口改造设 计提供 了一种新 的思路。(下转第

22、 6 4页)道路交通与安全 簿 9卷鼙 3絮 2 0)9簿 On Ame r i c a n L e g i s l a t io n s o n E l e c t r i c B i c y c l e Sa f e t y Di n g Z h i h u a(Hu ma n i t i e s D e p a r t me n t，S h a n d o n g J i a o t o n g Univ e r s i t y，l i na n 2 5 0 0 2 3)Abs t r ac t：Al t ho u gh e l e c t ric bi c yc l e i s n t

23、 m a i n t r a ns po r t a t i o n me a n s i n US A，f e d e r a l g o v e r n me n t a n d a l l s t a t e g o v e r n me n t s a l l h a v e l a i d str e s s o n i t s t r a n sp o r t a t i o n s a f e t y Af t e r e n a c t ing F ed e r a l El e c t ric Bi c y c l e L a w，U SA h a s s p e e d e

24、 d u p un if o r m l e g i s l a t i o n s O F*e l ect r i c b i c y c l e saf y Thr o u g h ar les o f l e g i s l a t i o n s r e g a r d i n g d e f i ni t i o n，ma n a g e me n t，s a f e t y d e v i c e a n d t r a n s p o r t a t i o n r u l e s o f e l e c t ric b i c y c l e，a u n ifo r m saf

25、 e t y l a w s y s t e m h a s b e e n est a b li s hed Pu n c t u a l；s c i e n t i f i c a n d c o n s i d e r a t e l e g i s l a t i o n s p r o v i d e hi g h saf e t y f o r e l ect r i c b i c y c l e t r a n s-po ta tio n K e y w o r d s：e l e c t r i c b i c y c l e；t r a n spo r t a t i o

26、n s a f e t y,l e g i sla t i o n (上接第 3 3页)参考文献 1 翟忠民 道路 交通组织优化 M j 北京：人 民交通 出版社，2 00 4：869 5 2 杨晓光 城 市道路交通设计指 南 M 北京：人 民交通 出版 社 2 0 0 5：1 4 4 1 4 6 5 王炜，过秀成 交通工程学 M 南京：东南大学出版社，20 0 0：25 325 7 4 C J J 5 7 9 o 城市道路设计规范【S 北京：人 民交通出版 社 1 9 9 1：5 鲁相林，楼晓昱，许佳 交通仿真软件 V IS S I M在 交叉口优化 中的应用 J _ 中外公路，2 0 0

27、7，2 7(5)：1 5 1 5 6 N a t i o n a l R e s e a r c h C o u n c il Hi g h wa n C a p a c i t y Ma n u a l M Wa s h ing t o n，D C ：Tr a n spo r t a t i o n R e s e a r c h B o a r d，2 0 0 0：1 61-1 6 9 7 C o mmi t t e e o n A c c e s s Ma n a g e me n t A c c e s s Ma n a g e me n t Ma n u a l M Wa s h i

28、ng t o n，D C，T R B，2 0 0 3：1 5 1 1 5 5 Re c o n s t r u c t io n De s ig n o f R o u n d a b o u t a b o u t Tr a ffic Si g n a l C0 n t r 0 I Ta k i n g In t e r s e c t i o n in t h e S ou t h o f L a i a n f o r E x-a mp l e Z ho u Gu a n g，Wa n g J i a n j u n，C he n Yo n g ma o，Gu o X i u c h e

29、 ng(Tr a n s p o r t a t i o n S c h o o l o f S o u t h e a st Univ e r s it y，Na n j i n g 2 1 0 0 9 6)Ab s t r a c t：Ba s e d o n t he r e c o n s t r u c t i o n p r e c t o f r o u nd a b o u t in t he s ou t h of l a i a n in Anhui pr o vince，s e ve r a t de s i gn s c h e me s a r e a n a l y

30、 sed a n d c o mp a r ed Th e c o n c r e t e s c h e me o f r ec o n str u c t i o n w h i c h c h a ng e s r o u n d a b o u t int o s i g n a l iz e d i n t e r s e c t i o n i s pr o p o s e d Th e e f f e c t s a r e e v a l u a t e d b y mi c r o s c o p i c t r a f f i c s i mu l a t i o n s

31、o f t wa r e Th e r e afl t s s ho w t ha t r e c o n s t r u c t i o n si g n if i c a n t l y i mp r o v e s t r a ffi c c a p a dt y o f int e r s e c t i o n Ke y wo r d s：r o u nd a b o u t；r eco n str u c t i o n d e s i g n；t r a f f i c o r ga n i z a t i o n l amul a t i o n(上接第 4 0页)体 系，为交

32、通 安 全形 势研 判 工作 提 供 更有 力 的决 策 依据。参考文献 1 梁亚莉 道路交通事故预测方法分析 M 太原：山西科学 技 术 出版 社 2 0 0 6：5 6 2 刘小明，任福田，段海林 交通事故时间序 列预 测方法研 究 J 中国公路学报，1 9 9 5，8(1)，5 卜5 8 5 张桂喜，马立平 预测与决策概论 M 北京：首都经济贸 易大学出版社 2 0 0 6：7 6 4 林泽炎 事故预防实用技术 M 上海：上海科学技术文献 出版 社，1 9 9 8：8 5 5 徐国祥 统计预测与决策 M 上海：上海财经大学出版 社 2 0 0 3：5 5 6 吴筑筑 计算方法 M 北京：

33、清华大学出版社，2 0 0 4：4 1 B a s e d r e s e a r c h o n In t e r v e n t io n An a ly s is o f Tr a ff i c Ac c id e n t Gr a y M o d e l f o r P r e d i c t io n L i a o P e n g y u，Me i B ing s o n g(A c c i d e n t Ma n a g e me n t De p a r t men t o f B e i j i n g Tr a f f i c Ma n a g e me n t B u

34、r e a u，B e i j i n a 1 0 0 0 1 2)Ab s t r ac t：W i t h t he c on t inuo us de v e l o pme nt o f o ur c o un t r y s i n f o r ma t i o n s y s t e m m p u b l i c s e c u r i t y o f t r a f f i c ma n a g e me n t t r a f f i c ma n a g e me n t v a l u e c r a s h p r e d i c t i o n m o r d e r

35、 t o p u t f o r w a r d t he p r e v e n t i o n me a s u r e a c c o r d i n g t o t h e f u t u r e t r e n d o f t h e t r a f f i c a c c i d e n t v a r i e t y,TMs p a p e r t a k e s t r a ffi c a c c i d e n t d a t a o f B e ij i ng a s f o und a t i o n a n d p u t s f o r w a r d m a k i

36、ng u s e o f in-t e r v e n t i o n a n a l y s i s t ech ni q ue t o co r r e c t t he gr a y mod e l The r e i s a n a im t o pr o mo t e a c c ur a c y o ft r a f f i c a c c i d e n tpr t i c ti n s p e-da l a f f a i r s i n flu en c e，a n d i t c a n b e u s e d of p r o v i d i n g p r e v e n t i o n O f t r a f f i c a c c i d en ts d e c i s i o n s a s a s c i e n t i f i c b a s i s ma t e r i a1 K e y wo r d s：in t e r v en t i o n a n a l y si s；t r a f f i c a c c i d e n t p r ed i c t i o n；g r a y m o d e l