交叉口通行能力计算(HCM)

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1、（三）交叉口流量、延误、信号配时调查与分析1、交叉口流量、延误、信号配时调查（ 1） 交叉口流量调查交叉口的交通状况比较复杂， 交叉口交通量调查一般采用人工观测法， 也可采用车辆检测器采集数 据。人工观测法在选定的交叉口，在规定的观测时段，记录通过交叉口每个进口道停车线断面的车辆数， 一般要对每个进口道分方向 （左转、直行、右转 3个方向 ） 、分车型进行观测。分方向、分车型进行交叉口交通量进行观测时，一般需要较多的观测人员。如果交通量较大，可在 每个进口安排 57 名观测员， 2 人记录左转机动车和非机动车数量并报时， 23 人记录直行机动车和非机 动车数量并报时， 2 人记录右转机动车和非

2、机动车数量。如果需要保证较高的精度，可适当增加 12 名观 测员。调查时间一般选在高峰时间段内进行，数据记录时至少每隔 15min 做一次记录，最好每 5min 记录 一次将。信号交叉口交通量的人工观测和交叉口延误的点样本法综合进行。交叉口流量观测表见表5。（ 2） 交叉口延误调查（表 6）（ 3） 交叉口道路条件和信号配时调查（表7）2、交叉口分析（ 1） 交通量换算在实测交通量时， 一般分车型计测车辆数， 在交通流中不同车型的车辆由于其占有的空间与时间的 不同，同一车道的通过数量也不同，而在交通运营中常常需要将其换算成某种单一车型的数量，通称之为 交通量换算。获得交叉口交通量数据后，一般需

3、要进行车型换算，得到每个方向和进口的换算交通量（当 量交通量）。车型换算标准可参考表 8、表 9。（2）交叉口交通量汇总表（表 10）（3）交叉口流量流向图 绘制交叉口流量流向图时所采用的交通量为换算交通量，见图1。（4）交叉口交通改善措施（参考案例二）表5艺gm：轮互冒造琵调查日期犬气调斎员统讣员验收员调査地点路口编号调査时段交叉口控制方进口 路口类形 方向：帛仃匚|直订口右行口型客车货车摩扌斧助力车 电动车自行车小型大型小型屮熨大型三轮轮1-56-1011-1516-2021-2526-3031-3536-4041-4546-5051-5556-60小i1-567011-1516-2021

4、-25243031-3536-4041-4546-5051-5556-60小i注：交叉口类型：十字形和X形交叉口T形或Y形交叉口环形交叉口多路交叉口错位交叉口交叉口控制方式：无信号控制定时信号控制 感应信号控制表6点样本法交叉口延误现场观测记录表调查日期： 天气： 调查员姓名： 调查地点：路口编号：交叉口类型：进口（东、南、西、北）： 控制方式：_ 方向（左、直、右）：开始时间在下列时间内停在引道内的车辆数引道交通量00:00+0s+ 15s+30s+45s停驶车数不停驶车数小计合计注：交叉口类型：十字形和X形交叉口T形或Y形交叉口环形交叉口多路交叉口错位交叉口交叉口控制方式：无信号控制定时信

5、号控制 感应信号控制表7交叉口道路条件和信号配时调查表交义口乳称:类粮： 调金丨丨期：月II星期天气：调金员:交义I名称：类羽:调M1WI： JJH绘期火P 调化处道跻条件进口坡虞(%)机动乍道 数左/ 直/右)机动车道宽度左/宜/右皿)非机动乍道宽度(m)中央分隔帶宽度(ID)机总分隔带宽度(m)调整停乍道Km公共汽车高峰小时系数直型乍比例(%)丨扰行人流(人/h)行人按钮有或无最小ft IN到达类型凹进口仙口南进I I北进口坡度：+表示上规-衣不卜一坡：陆 公共汽乍停靠乍时次/h：最小配1【吳 行人檢道蜃紐绿灯时间：巫型乍：务心个轮的壮PHF:高峰小时乐数：力 停放车次/h： T扰行人流：

6、相冲究的疔人/h；到达类型：类犁15涪巧配时及和位南北左转东厲左转东西直存图IW配时绿灯时间二 S 黄灯时间二 s红时间二S绿灯时间二 黄灯时间二 红时间二S绿灯时间二黄灯时间二红时间二S绿灯时间二S 金黄灯时间二S红时间二SS金备江:朴迓口道有展宽段或乍道变化标出和应尺寸保护转弯允许转弯周期长丿坠;表8城市道路交通规划设计规范GB 50220-95中的当量小汽车换算系数车种换算系数车种换算系数自行车0.2旅行车1.2二轮摩托0.4大客车或小于9t的货车2.0三轮摩托或微型汽车0.6915t货车3.0小客车或小于3t的货 车1.0铰接客车或大平板拖挂货 车4.0表9城市道路设计规范（CJJ37

7、-1990）规定车辆换算系数车型小汽车普通汽车铰接汽车路段上换算系数11.52环形交叉口换算系数11.42信号交叉口换算系数11.63.5无信号控制交叉口换算系数11.53.5（4）交叉口延误计算表10 交叉口交通量汇总表进口机动车（veh/h）机动车（pcu/h）非机动车（veh/h）非机动车（pcu/h）换算合计（pcu/h）行人 （人 /h）东左转26427414463337-直行568586640232818-右转40841822881499-合计1240127810123761654西左转30830816058366-直行444474492154628-右转2522601685531

8、5-合计100410428202671309南左转23926124672333-直行109811778202661443-右转21522720246273-合计1552166512683842049北左转25326819093361-直行112211358322921427-右转23224821665313-合计1607165112384502101图 1 某叉口高峰小时流量流向图（四）信号交叉口通行能力计算和服务水平分析（HCM2000）1、输入模型 输入交叉口的几何条件、交通条件和信号条件，最关键的交通特性是每一进口道上车辆的到达类型， 有关信号设计的全部资料包括相位图、周期长、绿灯时间和

9、绿灯间隔时间。2、交通量校正模型（1）运行交通量的校正是把每小时交通量转换成高峰小时内 15min 周期的流率。将各流向的交通量除以相应的高峰小时系 数，便的高峰流率，即每一进口道或每一流向的高峰流率。vp V/PHF15（2）确定供分析用的车道组是指在交叉口的一个进口道上， 服务于一个或几个交通流向的一条或多条车道， 把交叉口分成几个车 道组时，既要考虑交叉口的几何线形，又要考虑交通的流向分配。这时要遵照下列原则： 一条或几条专用左转车道应看作独立的车道组，专用右转车道也是如此配置。 对于有专用左、右转车道的进口道，所有的直行车道视为一个独立的车道组。 对多于一条车道的进口道，包括左、直混合

10、道，则有必要确定车道使用的平衡状况，并估计是否由于左转车过多而混合车道变成了专用左转车道。3、饱和流率模型在这一模型中，要对每个车道组计算其饱和流率。饱和流率是假定进口道在全绿灯的条件下，所能通 过的最大流量。SSoNfwf HV fg f p fbb faf RT fLT fLU f Lpb fRpbT式中：S车道组饱和流率（pcu/h）；So车道组在理想条件下的饱和流率(pcu/h)；N车道组中车道数;车道宽度修正系数;HV 交通流中大中型修正系数;g 引道坡度修正系数;p 停车修正系数;bb 公交车（站台）阻塞系数;a 地区类型修正系数；LU车道利用率修正系数LT左转修正系数；fRT右转

11、修正系数；修正系数计算: 车道宽度修正系数1 (W 3.6)9式中：W车道宽度，一般大于2.4 米,当车到大于 4.8m时最好采用2车道比较合适。 重型车修正系数:Ehv 重型车折算系数,取 2.0；1 1)1 phv(Ehv 坡度修正系数式中：G引道坡度，一般取 G0.06,0.10 停车次数校正系数说明了停车对附近车道的摩阻影响,以及由于车辆出入停放区偶尔会对相邻车道有阻塞的影响,停车次数校正系数fp满足下面公式:0.1迅 3600N0 Nm 180式中：N车道数，Nmp= 11h内的停车数。Nm =0fg满足下面公式:表示无论大型车还是小汽车相比在运行有影响，坡度修正系数般 fp 0.9

12、5 公共交通阻塞系数， 说明了该地区公共交通车辆因上下车而停靠在设置于靠近交叉口前后的公共汽车站对交叉口的影响。公共交通阻塞系数花匕满足下式N 14.4Nbfbb3600NN 车道数，Nb 1h内公共车辆的停车数，一般0 Nb 250，一般情况下 仏 0.95地区类型系数在商业区fa0.90 ；其它地方，fa 1。右转修正系数fRT （包括行人流的影响）专用车道fRT 0.85 ；共用车道一一fRT 1.00.5Prt ；单一车道一一fRT 1.0 0.135Prt左转修正系数fLT设有左转专用相位且有专用车道时,LT 0.95设有左转专用相位但没有左转专用车道时,LT1 0.05PltPlt

13、左转车比例车道利用率修正系数修正车道利用率修正主要考虑交通量在包含有多个车道的某一个车道组的几个车道上的不均匀分布,系数主要考虑最高流量车道，公式计算如下：Vg车道组未调整需求流率；V gi最高流量车道未调整需求流率；N车道组车道数。行人自行车阻塞系数fLpb和fRPb ,交叉口进口道由于行人或自行车的左右转对交叉口车辆运行的影响，行人、自行车阻塞修正系数fLpb和fRpb满足下面公式：fLpb 1 PLT (1 APBT)(1 RtA )fRpb 1 PRT (1 APBT)(1 pRTA)式中 fLpb左转行人、自行车修正系数；fRpb 右转行人、自行车修正系数；Plt 进口道左转行人占进

14、口道总行人的比例；Apbt阶段允许调整系数；Plta行人专用左转绿灯时间占总左转绿灯时间比例；Prt 进口道右转行人占进口道总行人的比例；Prta行人专用右转绿灯时间占总左转绿灯时间比例；4、通行能力分析模型通行能力分析中，前几个模型的计算结果可用来计算关键的通行能力变量，包括： 每个车道组的通行能力；首先计算交叉口进口道每个车到组的饱和流率，最后乘以绿信比就可以得到这个车道组的通行能力 了。CiS (g / c)i ；式中：1Ci 车道组i的通行能力，pcu/h；绿信比(有效绿灯时间/周期时间)；Si车道组i的饱和流率，pcu/h。 引道和交叉口的实际通行能力引道实际通行能力等于每个车道组通

15、行能力之和，交叉口的际通行能力等于每个引道(进口道)通行 能力之和。nCa Cii 14CsCii 1式中：Ca、Cs分别为引道和交叉口的通行能力，pcu/h；Ci车道组i或引道i的通行能力，pcu/h；n引道的车道组数； 每个车道组的v/C比值：Xi Vj/Cj 整个交叉口的V/C极限比值：Xc (v/S)ci c/ (c L)5、服务水平模型在服务水平模型中，对每个车道组估算每辆车的平均停车延误，并估算各进口道和整个交叉口每辆车的平均停车延误。假定车辆是随机到达，可用下列公式计算每个车道组每辆车的平均停车延误。d di(PF) d2 d320.5c(1- g /c)均匀延误：d11 min

16、 (X,1.0)初始排队附加延误：d33600Qb 1800T 1 min 1,x CQu1800T CPF ! d2 d3b.集合延误的估算集合这些数值后可得到交叉口一个进使用延误估算程序可以得到每个车道组每辆车的平均停车延误, 口及整个交叉口的平均延误。d a di m / Vi进一步将各进口道延误加权平均，得到交叉口的平均延误：dIdAVA/VAb.服务水平的确定交叉口服务水平与每辆车的平均停车延误有关。一旦估算出每个车道组的延误，便可汇集出每一进口道以及整个交叉口的平均延误。信号交叉口的服务水平用延误来衡量。延误是反映驾驶员不舒适、受阻、油耗和行驶时间损失的指标。服务水平标准用15mi

17、n分析期间内每辆车的平均停车延误来表示。美国信号交叉口服务水平标准服务水平每辆车停车延误（s）服务水平每辆车停车延误（s）A 5.0D25.140.0B5.115.0E40.160.0C15.125.0F60.0北京市市政设计院建议的服务水平服务水平-一-二二三四路口交通负荷系数 V/C 0.50.60.90.81.01车辆通过路口平均损失时间（s） 303040405050红灯平均阻车长度(s) 50 100 150乘客与驾驶员在路口的感受舒适通畅接近饱和常呈混乱阻塞6、运行分析结果说明运行分析将产生两个必须考虑的关键成果： 每个车道组及整个交叉口的v/C比； 每个车道组和进口道及控制交叉口

18、的平均停车延误以及对应的服务水平；若极限比v/C小于1.00，但某些车道组的 v/C比却大于1.00时，一般是由于绿灯时间分配不合理 所致，应对现有的相位重新配时。若极限比v/C大于1.00，表明整个信号和交叉口的几何线形设计对现装货规划的流量没有提供足够 的通行能力。改进这种状况可考虑下列各点： 根本改变交叉口几何线形设计(车道数目及车道的使用)； 延长信号周期； 改变信号相位方案。还应注意，若 v/C比接近于1.00，表明很少有可利用的通行能力来承担增长的交通流量。特别是当 使用设计交通量时，设计中的一般性误差就可能引起所设计交叉口的运行接近通行能力甚至过饱和。4.提高交叉口通行能力的对策

19、以减轻、缓解交叉口拥挤为主要目的的交叉口优化，首先要知道该交叉口能够处理多大的交通量，这 里处理交通量的能力称为交通容量。交通容量因道路的幅宽、车道的使用方法、信号控制方法等而不同， 如果到达交叉口的交通量超过交通容量，则发生交通拥挤现象。因此，要从各个角度探讨研究在现有条件 下增大交通量的方法：(1) 交叉口的面积在保证需求的条件下尽量小；(2) 将左、右转交通和直行交通分离；(3) 注意交叉口的几何结构与交通控制方法的匹配；(4) 注意相位数不可增加过多;5）进口道的车道数一般应小于或等于出口道的车道数；6）在交叉口进口道有左转道有左转交通，要尽可能设置左转专用相位和左转专用车道；7）信号周期长度不要设计过长；8）在设计信号相位方案时，要考虑到确保交通流的连续性，并且使驾驶员容易看懂；9）人行横道尽量与车道成直角设置；10）设置与车道分离的人行道。