交通工程 设计说明书



汽车与交通学院

课程设计说明书

课 程 名 称:     交通工程学课程设计        

课 程 代 码:       150303309               

题       目: 红光广场路——正兴路交叉口交通

           调查与分析                  

年级/专业/班:     2015级交通工程1班       

学 生 姓 名:           鲁剑                

学　　   号:       3120150304137           

开 始 时 间:  2017    年   5  月   22 日

完 成 时 间:  2017    年   6   月  2 日

课程设计成绩：

学习态度及平时成绩（30）	技术水平与实际能力（20）	创新（5）	说明书（计算书、图纸、分析报告）撰写质量（45）	总 分（100）

指导教师签名：                   年   月   日

交通工程学课程设计任务书

学院名称：  汽车与交通学院                      课程代码：150303309

专业：          交通工程                            年级： 2015

一、设计题目

交通工程学课程设计: 红光广场路 —— 正兴路交叉口交通调查与分析   

二、主要内容

(1) 培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合应用交通工程学的知识，为以后专业课程的学习打下良好基础； 

(2)学习查阅和应用国家标准，养成按国家标准设计应用系统的习惯；

(3)掌握道路交叉口信号配时设计的方法和特点，步骤和关键技术； 

(4)熟练使用AUTOCAD进行交叉口平面图的绘图；

三、具体要求

1、完成信号交叉口交通调查工作

车道渠化：车道数、车道宽度、车道流向、道路限速。标志标线、车道划分、隔离措施等

信号控制：周期长度、绿灯时间、黄灯时间、红灯时间、全红时间

交通流量：高峰小时交通量，直行、左右转车流量，交通延误，非机动车流量，（其中机动车流量包括大小车）

2、根据调查数据完成数据统计分析

用CAD绘制交叉口平面图

绘制交叉口信号相位图

1)交通量空间、时间分布特性分析、不均匀系数（流量流向分布图汇总表，交叉口流量流向分布图汇总表，道路交通量方向不均匀系数）

2)进行交叉口延误计算

3)对交叉口进行现状评价

四、主要技术路线提示

1.理解我国信号交叉口的信号设计配时基本方法；

2.掌握交叉口交通调查的基本方法；

3.熟悉信号交叉口信号相位设计方案；

4.熟悉工程绘图的基本方法； 

5.编写设计说明书；

五、进度安排

第一周：完成信号交叉口交通调查和数据统计分析工作；

第二周：完成设计方案、绘图、计算及说明书撰写工作；

六、完成后应上交的材料

课程设计说明书（符合《西华大学本科课程设计说明书规范化要求》），每个学生的课程设计的相关资料装入本人的“课程设计资料袋”，必须依次装入的资料包括：任务书、说明书。并每人刻录光盘一张。

七、推荐参考资料(不少于3篇)

[1] 王炜. 交通工程学，东南大学出版社，2011

[2].道路标志和标线（GB5768-2009），人民交通出版社，2008

[3] 陆化普.交通规划理论与方法，人民交通出版社，1997

[4] 蒋阳升 陈彦如.交通调查与交通规划需求预测实验教程，西南交大出版社，2009

     指导教师            签名日期 2017 年 5月15 日

系 主 任               审核日期 2017 年 5 月 15 日

摘 要

随着成都私家车的不断增长，成都的交通压力越来越大，道路拥挤问题日益严重，而这些拥挤阻塞突出表现在道路平面交叉路口处。在城市道路中，交叉口是道路网络的节点所在，相交道路的各种车辆和行人都要在交叉口处汇集、通过，形成各类的冲突点，国内外城市中交通堵塞主要发生在交叉口。对于本次课题内容来说，本次课程设计主要调查交叉口——红光路与正兴大道的交叉口，需要采集信号调查；车道渠化调查，信号控制调查，交通流量调查。调查完所有数据之后对数据处理分析，得出主要结论。本次课程设计为以后专业课程的学习打下良好基础；学习查阅和应用国家标准，养成按国家标准设计应用系统的习惯；掌握交叉口基础数据的调查方法和特点，步骤和关键技术。

关键词：交叉口  交通量  信号相位  交通延误

1 引  言

1.1 选题背景

交通工程学结课，每一位同学都要从中学到应该学会的知识。现我校附近交叉口拥堵严重，交通问题频发，特别在早晚高峰时间，拥堵严重。现对我校附近交叉口——正兴路与广场路交叉口做现状做调查和分析，调查高峰小时交通量，高峰小时系数，交叉口平面绘制。

1.2 任务与分析

本次课程设计需要完成的任务主要如下。车道渠化：车道数、车道宽度、车道流向、道路限速。标志标线、车道划分、隔离措施等。信号控制：周期长度、绿灯时间、黄灯时间、红灯时间、全红时间。交通流量：高峰小时交通量，直行、左右转车流量，交通延误，非机动车流量，（其中机动车流量包括大小车）根据调查数据完成数据统计分析。用CAD绘制交叉口平面图，绘制交叉口信号相位图。交通量空间、时间分布特性分析、不均匀系数（流量流向分布图汇总表，交叉口流量流向分布图汇总表，道路交通量方向不均匀系数）。进行交叉口延误计算，对交叉口进行现状评价。

2.正兴——广场路交叉口交通调查与分析

2.1调查准备

调查时间选定在2017年5月31日下午5：00——6:00，这正是成都晚高峰时间，车流量大，交通问题频发的时间段。调查地点在西华大学西北门红光广场路——正兴路交叉口，次交叉口就在学校附近，便于观察。红光路又是主干道，车流量比较适合做调查。调查的方法基本采用一下三种：拍照、录像、目测距离等。

2.2 交叉口基础数据调查

2.2.1交叉口几何尺寸调查

正兴大道与广场路交叉口方向如下，正兴路方向为西，学府街方向为东，广场路方向为南北方向。南北及西方向都是属于双向四车道（不包括非机动车道），学府街的标志标线不明显，机动车道与非机动车道混用，但两边设有停车位。正兴大道与广场路交叉口几何条件基础数见下表2-1。

表2-1交叉口几何条件基础数据调查表

交叉口几何条件调查表
项目	单位	进出口方向
		东		西		南		北
		进口道	出口道	进口道	出口道	进口道	出口道	进口道	出口道
断面形式	-	一块板		一块板		一块板		一块板
道路限速	Km/h	40		40		40		40
道路宽度	m	9		19.2		19.2		19.2
车道数目	个	1		2	2	2	2	2	2
车道宽度	m	-		3.5	3.5	3.5	3.5	3.5	3.5
车道功能划分	-	直行 左转	直行 右转	直行 左转	直行 右转	直行 左转	直行 右转	直行 左转	直行 右转
非机动车道宽度	m	-		2.6		2.6		2.6
人行道宽度	m	5		5		5		5
人行横道长度	m	9		19.2		19.2		19.2

根据以上交叉口基础数据，利用CAD绘制的交叉口平面图见下图图2-2，利用百度地图截正兴路与广场路交叉口卫星地图见下图图2-3，以及CAD绘制的断面图如下。

图2-2交叉口CAD平面图 图2-3交叉口卫星图

进口道断面图：画在视图外面的断面图称为移出断面图，尽量画在剖切符号或剖切面迹线的延长线上,必要时也可将移出断面图配置在其它适当的位置。为了正确表达断面实形,剖切平面要垂直于所需表达机件结构的主要轮廓线或轴线。当剖切平面通过非圆孔会导致出现完全分离的两个断面时,则这些结构按剖视绘制。在不致于引起误解时,允许将移出断面图旋转。下图为广场路与正兴大道交叉口的随个进口道断面图。单位：米

图2-4西进口道断面图（单位：m） 图2-5东进口道断面图（单位：m）

图2-6北进口道断面图（单位：m） 图2-7南进口道断面图（单位：m）

2.2.2交叉口信号周期

相位的确定，由于环道的作用， 本向左转车流与对向直行车流之间的冲突实际上可演变为某种程度的交织， 因而对四路环交实施一般性控制， 可采用两相位控制形式；多路环交的情形可视具体情况确定。东西与南北方向红绿灯图是同步的，故只分析两个方向的红绿灯情况。信号相位周期110秒有三个相位第一相位30秒，第二相位秒，第三相位16秒。信号红路灯配时如下：

南北向绿灯时间：27秒；黄灯时间：3秒；红灯时间：80秒；全红时间：0秒；

东西向直行绿灯时间：61秒；黄灯时间：3秒；红灯时间：16秒；全红时间：0秒；

东西向直行绿灯时间：16秒；黄灯时间：0秒；红灯时间：94秒；全红时间：0秒；

其信号配时图如下图2-8所示。

图2-8信号配时图

信号相位：所谓相位测量信号灯,通常是指对两个同频率信号之间相位差的测量,如测量放大电路的输出信号相对于输入信号的相移特性等。在信号控制交叉口，其每一种控制状态（一种通行权），即对各种进口道不同方向所显示的不同灯色的组合，称为一个信号灯相位。广场路与正兴大道交叉口信号相位图如下：

图2-9交叉口信号相位图

2.3交叉口流量调查

交叉口流量指在单位时间内，各个交叉口通过道路上的某一地点或者某一断面实际参与交通的参与者的数量。又称作交通流量或者流量。参与者包括机动车、非机动车和行人，因而交通量可分为机动车交通量、非机动车交通量和行人交通量。但在没有特殊说明的情况下，交通量都是指机动车交通量，并且是指单位时间内来去两个方向上的车辆数。是道路截面实际通行能力的测算指标，也是道路分级和确定道路等级的主要依据。在实际应用的交通流量中其表示方法有平均交通量、高峰小时交通量和设计小时交通量。5月31日下午5:00-6:00于正兴路与广场路交叉口所做各个方向的流量调查数据如下表2-10所示：

                        表2-10 交通流量数据调查表

进道口	转向	大型车（辆/小时）	中型车（辆/小时）	小客车（辆/小时）
东进口道	直行	0	0	18
	左转	0	0	25
	右转	0	0	30
西进口道	直行	0	0	26
	左转	6	12	340
	右转	3	12	251
南进口道	直行	5	40	1670
	左转	15	56	501
	右转	0	0	31
北进口道	直行	4	50	1452
	左转	7	40	20
	右转	8	16	456

为计算统计方便，将所有车型折算成标准车型，车型分类及折算系数是指，交通量观测时，应采用自然车量数（自然数）计量。在统计分析中，可根据需要采用自然车辆数及换算标准车当量数（当量数）计量。自然车辆数的单位以V表示；换算标准中型车当量数的单位以MTE表示；换算标准小客车当量数的单位以PCU表示。标准车折算系数表如下表2-11所示，折算后，标准车型表如下表2-12所示：

表2-11标准车折算系数表

PCU车辆换算系数表
车辆类型	大型车	中型车	小客车车
换算系数	2	1.5	1

表2-12 标准车折算表

进道口	转向	大型车（辆/小时）	中型车（辆/小时）	小客车（辆/小时）	总计
东进口道	直行	0	0	18	18
	左转	0	0	25	25
	右转	0	0	30	30
西进口道	直行	0	0	26	26
	左转	12	18	340	370
	右转	6	18	251	275
南进口道	直行	10	60	1670	1740
	左转	30	84	501	615
	右转	0	0	31	31
北进口道	直行	8	75	1452	1535
	左转	14	60	20	94
	右转	16	24	456	496

从上表可得出：东进口道方向单车道高峰小时交通量为73辆/小时

              西进口道方向单车道高峰小时交通量为671/2=336辆/小时

              南进口道方向单车道高峰小时交通量为2386/2=1193辆/小时

               北进口道方向单车道高峰小时交通量为2125/2=1063辆/小时 

根据标准车型绘制出的交叉口流量流向图如下图图2-12

图2-12交叉口流量流向图

交通量不均匀系数（一般是在一个时段内，如高峰小时内交通量的不均匀情况，用于对道路通行能力、服务水平计算）。在单位时段内，一条道路的交通量两个方向不一定是一样的，特别是高峰小时更明显。根据调查数据计算出的不均匀系数如下：

北进口道不均匀系数

南进口道不均匀系数

西进口道不均匀系数

东进口道不均匀系数

2.4 交叉口延误调查

交叉口延误是指，进入交叉口的车辆，由于受到信号灯的作用，往往要改变行车状态。在红灯期间到达的车辆，必须在达到停车线之前制动减速，然后停车；待绿灯启亮后重新启动加速，通过交叉口；这种行车过程为完全停车。若在绿灯期间到达的车辆，由于前面有排队车辆，根据跟驰原则，往往要减速，而后加速通过交叉口；这种过程成为不完全停车。若在绿灯后期到达的车辆(对于欠饱和车道)，由于前面没有排队车辆，可以不停车顺利通过交叉口。可见完全停车和不完全停车都要造成车辆运行时间的损失。广场路与正兴路交叉口延误调查数据如下表2-13所示。

表2-13 西进口道停车延误调查报表

开始时间	西进口道外停车数量				驶入交叉口车辆数
	0s	15s	30s	45s	停车台数	未停车台数
17:30—17:31	1	5	11	5	20	6
17:31—17:32	4	0	4	3	6	14
17:32—17:33	9	16	14	6	18	0
17:33—17:34	1	4	10	13	17	0
17:34—17:35	5	2	3	2	4	17
小计	20	27	42	29	65	37
合计	118				102

延误计算如下   

总延误

         =

停止车辆每台平均延误==

驶入交叉口车辆每台平均延误==

停止车辆比例==

2.5 交叉口通行能力及饱和度计算

2.5.1 通行能力计算

交叉口的通行能力是指各进口道在单位时间内所能通过交叉口最大车流量，是各进口道的通行能力之和。国内关于信号交叉口通行能力的计算方法有很多，其中美国的饱和流量模型在国外应用最为广泛，由于我国与美国交通条件区别较大，从而造成模型的计算结果与实测的交通量相差很大。因此，国内较少采用饱和流量模型，当前国内计算交叉口通行能力的方法以停车线法为主。其原理是：计算信号灯控制交叉口通行能力时以停车线作为控制断面，即认为无论左转、直行还是右转，只要在有效绿灯时间内通过停车线，就视为通过了交叉口。该断面上各个不同行驶方向车道的一小时最大通过量，即为各车道的通行能力。断面进口道通行能力，等于停车线断面各车道通行能力之和。

停车线法的计算公式如下：

:一条直行车道的通行能力（pcu/h）；

：一条直右合用车道通行能力（pcu/h）；

：一条直左合用车道通行能力（pcu/h）；

:一条左右合用车道通行能力（pcu/h）；

：交叉口一个进口道（路口）方向的通行能力（pcu/h）；

：该进口道方向直行车道的总通行能力（pcu/h）；

：该进口道方向直行车道与直左车道通行能力之和（pcu/h）；

：左转车占该面进口道车辆的比例；

：右转车占该面进口道车辆的比例；

：信号周期内的绿灯时间（s）；

：第一辆车从起动道通过停车线时间（s），=3.8s；

：信号周期长（s）；

：直行车辆过停车线的平均间隔时间（s）；值由小型车组成的车流为2.5s，大型车组成的车流为3.5s，全部为拖挂车组成车流为7.5s，交叉口一般以小客车为计算单位，因此采用2.5s；

：折减系数，一般为0.9。

东进口道通行能力计算如下：

故东进口道总通行能力为2×(303pch/h+251pcu/h）=1108pcu/h。

西进口道通行能力计算如下：

所以西进口道总通行能力为2×(303pcu/h+212pcu/h)=1030pcu/h。

北进口道通行能力计算如下：

所以北进口道总通行能力为2×(703pcu/h+687pcu/h)=2780pcu/h。

南进口道通行能力计算如下：

所以南进口道通行能力为2×(703pcu/h+521pcu/h)=2448pcu/h。

2.5.2饱和度计算

饱和度是交叉口实际交通量与通行能力的比值，在实际交通量一定的情况下，饱和度与通行能力成反比。饱和度的计算方法为：

式中：：第i条进口道实际交通量（pcu/h）；

：第i条进口道的通行能力（pcu/h）。

东进口道饱和度：

西进口道饱和度：

北进口道饱和度：

南进口道饱和度：

通行能力及饱和度定量分析结果如下表2-14所示。

表2-14 通行能力及饱和度定量表

进口道	实际交通量(pcu/h)	车道通行能力（pcu/h）	饱和度
东进口道	73	1108	0.06
西进口道	617	1030	0.6
北进口道	2125	2780	0.76
南进口道	2386	2448	0.97

   东西进口道压力比较小，车流量相对来说较少，因为东进口道属于学府街，车流量比较少，主要交通参与者为行人，故饱和度比较小。西进口道车流量相对于东进口道较大。

    南北进口到道压力较大，南北方向为广场路北一段方向，处于晚高峰时期，车流量很大，该方向饱和度接近于1，主要是因为上下班高峰。

2.6 现状分析

根据以上调查数据得出交叉口主要存在一下几个问题：

    问题一：

    非机动车道设计不合理，主要是西进口道和东进口道。西进口道的非机动车道太窄，与机动车道使用铁栅栏隔开，西进口道进入东进口道时，由于围墙的影响，根本看不到对向来车情况，容易发生交通事故。

    问题二：

东进口道几乎看不到标志标线，非机动车与机动车混用同一条车道，学府街本身比较窄，路宽大概9.5米，两边还有1.5米宽的停车位，中间可供形式的道路就更窄了。学府街学生出入频繁，主要是行人和非机动车出入，但也有少量机动车出入，故此路段道路使用混乱，行人过街不安全，一发生交通事故。

问题三：

本文主要对该交叉口交通流特性（交通量、排队长度、停车延误）、信号控制状况、物理设施、等几方面进行现状分析。根据上文各项指标的计算结果可以看出，停车延误较大，交叉口无交警管理指挥，无交管协管员对行人、非机动车进行指挥，大量机动车和非机动车混合行驶，行人和非机动车过街与机动车间互为交叉。

2.7 整改措施

对于以上三个问题，建议有关部门做出以下整改措施：

1、拆除东进口道围墙，或者将东进口道的围墙整体往后移，增加人行横道的宽度。

2、东进口道即学府街的标志标线不明显，重新合理规划该条道路的标志标线。

3、应加强对电动三轮车的管理，非机动车，特别是电动三轮车管理极不合理，该路段时有电动三轮车事故。

4、高峰小时时期，应安排交通协管人员指挥此交叉口。因车流流量非常大，西进口道，即广场路西方向拥堵严重，如果增加协管人员则可能会减轻拥堵情况。

3.结论

通过这次交通工程学课程设计，可以得出：

对于如何做实验方面，交通调查虽然理论上看起来很简单，但实际操作起来还是会遇到很多的不确定性问题，做实验的随机应变能要求比较高做实验一定要踏实务实。

对于实验内容来说，这次实验数据采集非常困难，对于交叉路口的路宽，标志标线，车道限速，隔离措施等一些静态数据采集还是相对简单，其中测路宽还具有一定的危险性，采集数据还要非常注意安全。对于动态数据采集来说，就有很大的困难，有些路口太宽，没办法直接对进道口进行录像，采集起来相对比较困难。信号灯的数据采集也是有一定的难度。

采集完数据回学校整理数据也比较繁琐，看着视频数每个进口到有多少量车，停车时间，计算车道延误，cad绘制平面图，绘制交通量流量流向图都需要花时间。

4.致  谢

通过本次课程设计，我了解了交叉口调查工作内容，掌握交叉口分析的理论和方法，培养综合运用所学理论和方法解决实际问题的能力,使我加深了对交通工程学这门课程重要性的理解。掌握了交叉口平面绘制，信号相位整理。再次熟悉了交叉口调查的步骤和方法，深化了交通工程学分析方法的学习。同时本次课程设计，针对性的对cad进行了学习和熟练操作，提高了自己的动手操作，学会了很多以前不会的东西，是对课外知识的一次有力的补充，在一定程度上提高了自己的综合素质。当然，在进行课程设计过程中，也遇到了许多问题，通过和同学们、老师的交流与探讨，最终顺利的解决了问题，的完成了此次课程设计。同时，还培养了自己交的流能力以及团队意思。因此，在这里要向对我的经济学老师及课程设计给予帮助的老师和同学们表示由衷的感谢。

5.参考文献

[1] 王炜. 交通工程学，东南大学出版社，2011

[2].道路标志和标线（GB5768-2009），人民交通出版社，2008

[3] 陆化普.交通规划理论与方法，人民交通出版社，1997

[4] 蒋阳升 陈彦如.交通调查与交通规划需求预测实验教程，西南交大出版社，2009