华中科技大学土木工程与力学学院
交通工程学课程设计
专业：交通工程
班级： 1002
学号： U1
姓名：左康
指导教师：高健智
日期： 2013年3月5日
一、资料整理
根据表2007年路口机动车高峰小时流量，计算各路口机动车流量流向比。
根据《城市道路设计规范》与《城市道路交通规划设计规范》及相关通知，车辆转换系数如下表：
图表1 车辆换算系数
车型小汽车出租车大客车中巴小货车摩托车自行车
系数
由上表计算该路口机动车的流量流向，如下表：
图表2 换算后的路口机动车流量流向（单位：辆/小时）进口道方向右转直行左转总计东进口7002002西进口
南进口44264
北进口230
对机动车增长的拟合计算
根据已知资料，初步整理整理出所需数据。即可据所得数据绘制出机动车增长曲线。
图表3 机动车增长
用线形拟合PHV 的时间分布曲线可得到公式 x y 036.05.2407+=
二、 通行能力计算
1.机动车通行能力
该路口为十字形交叉口，其设计通行能力等于各进口道设计通行能力之和。而进口道设计通行能力等于各车道设计通行能力之和。分析路口现状图，各车道在交叉口处均为双向四车道，可认为各进口道均有一条直左、直右车道，且直左车道中左转车流比例取50%。
由《城市道路设计规范》中确定的停车线法，一条直行车道的设计通行能力为：
13600[()/1]/s s g is c N t t t t ?=-+
式中：c t ——信号周期(s)；
g t ——信号周期内绿灯时间(s)；
1t ——排队后第一辆车启动并通过停车线的时间(s)； is t ——直行或右转车辆通过停车线的平均时间间隔(s)；
s ?——直行车道通行能力折减系数。
根据给定的信号周期及绿灯时间，东西向进口道通行能力相同，南北向进口道通行能力相同。
1） 东西向进口道
直右车道：
其通行能力sr ew s N N =。
由c t =110s, g t =60s, =, 1t =,s ?=。代入公式得
485.98/srew s N N pcu h ==
直左车道：
其通行能力按公式'
(1/2)slew s l N N β=-计算。 其中，'
0.5l β=。故slew N =h 。
2） 南北向进口道
直右车道：
南北向直右车道的绿灯时间为44s ，其余和东西向相同。故代入公式得： 361.08/srsn s N N pcu h
==
直左车道：
代入公式计算得'(1/2)270.81/slsn
s l N N pcu h β=-=。
3） 对面方向左转车辆的折减
根据《城市道路设计规范》，在一个信号周期内，对面到达的左转车超过3~4pcu 时，应折减本面各种直行车道（包括直行、直左、直右及直左右等车道）的设计通行能力。 东西面进口道：
本面进口道左转车的设计通过量183.595le N =pcu/h 。 未折减本面各种直行车道设计通行能力的对面左转车数为：
'43600/110131/le N pcu h
=?=
因'
le le N N >,故采用公式'
'
()e e s le le N N n N N =--计算折减后的
进口道通行能力。式中，本面各种直行车道数2s
n =，进口道的设计通行能力
856.77/e N pcu h =。
故计算得折减后的进口道通行能力''751.58/ee ew N N pcu h ==。
南北面进口道：
同理，对于南北向进口道
'43600/110131/135.405/le le N pcu h N pcu h =?=<=
南北面进口道折减后的通行能力''713.36/es
en N
N pcu h ==。
故该交叉口折减后的通行能力:
''''2749.32/v ee ew es en N N N N N pcu h =+++=
2.非机动车通行能力
经初步验算，该交叉口不同进口道自行车交通不尽相同，西进口自行车量较大，而南进口相对较小。
由道路现状图可以看出，该交叉口四个方向的进口道均为双向四车道，两侧为非机动车道，且之间有隔离设施。故根据《规范》，其推荐值为
800~1000veh/(h ·m)。本文取900/()b N veh h m =。
该交叉口的非机动车通行能力 43600/()uv
b N N veh h m ==
三、 流量预测及饱和率的确定
1.流量预测模型 1）机动车流量预测模型
将高峰小时流量导入MATLAB 进行拟合，发现其随时间呈线性增加趋势，拟合结果如下图所示：
图表四 高峰小时流量拟合
因此，本文对总量的预测采用时间序列法中的二次指数平滑法。
二次指数平滑是对一次指数平滑的修正，即再作二次指数平滑，利用滞后偏差的规律建立直线趋势模型。计算公式为：
(1)(1)
(1)(2)
(2)(1)
(1)(1)t t t t
t t S y S S S S αααα--=+-=+-
式中，是一次指数的平滑值，是二次指数的平滑值。当时间序列{}从某时期开始具有直线趋势时，类似趋势移动平移法，可以用直线趋势模型进行预测：
^
(1)(2)
(1)(2),1,2,2()1t t t T t t t t t t
y a bT T a S S b S S αα+=+=????=-??=-?-?
取=，初始值取为，用MATLAB 计算一次和二次指数的平滑值，以及1995-2007年高峰小时流量的模拟值，如下表所示：
图表5 PHV 模拟值
计算模拟值与实际值之间的标准差，可得S=
由于取值的不同决定模拟结果的接近程度,因此分别取α=，，...，进行计算，各次模拟值与实际值之间的标准差列为下表：
图表6 不同值时实际值与模拟值之间的标准差
由上表可知，α=时计算得到的模拟值与实际值最为符合。 因此，由(1)
(2)14
143960.26,3415.53S S ==,计算得当t =14时，
(1)(2)141414(1)(2)14141423980.1
()121.61871a S S b S S αα
=-==
-=-
于是，我们可以得到t =14时的直线趋势方程，即机动车流量预测模型为：
^
143980.1121.6187T y T +=+
预测2008年，2009年高峰小时流量为（单位：辆/小时）
^^^
200815141^
^
^
2009161424101.723980.1121.618714101.724101.723980.1121.618724223.34
y y y y y y ++===+?====+?=
2）非机动车流量预测
非机动车流量的预测采用年增长率的方法建立模型，并取增长率为5%，即：
(15%)n n uv N N =+
根据前文非机动车通行能力的计算，初始值取为该交叉口的非机动车通行能力值3600veh/(h ·m)。由此预测2008年，2009年的非机动车流量为：
2008220093600(15%)3780/()3600(15%)3969/()N veh m h N veh m h =?+=?=?+=?
2.饱和年的确定
在前文的交叉口通行能力的计算中，我们得到该交叉口的机动车通行能力值为h 。可以认为该值为饱和年的机动车流量。再对照历年机动车高峰小时流量表，即可确定该交叉口在1996年就已经达到饱和。
3.机动车流量流向预测
因为假设路口机动车流量流向比例不发生变化，根据预测的2008年，2009年，即可得到这两个年份的流量流向分布。计算结果见下表：
图表7 2008年流量流向分布预测值
图表8 2009年流量流向分布预测
四、饱和年信号配时
1.饱和年流量流向分布预测
前文已得出，饱和年为1996年，且假设该路口机动车的流量流向分布比例不变，故可预测饱和年的流量流向分布，结果见下表：
图表8 饱和年交通流量流向预测
2.饱和年信号配时方案
周期长度及红灯、绿灯时间根据交叉口总交通量、两相交道路交通量确定。黄灯时间根据交叉口的大小确定，一般为3~5s。
根据交叉口现状图，比较适宜的配时方案为四相位，如下图：
图表9 交叉口相位设计
前文已预测出饱和年交叉口流量流向分布，但设计资料给出的数据中未包括公交车和货车数量，故只能粗略的计算。
1)交叉口等量交通量：
首先计算各进口等效交通量，采用以下公式：
n L
H
V
V
e 6.0
5.0+
+
=
式中
e
V——等效交通量(pcu/h，直行)；
V——交叉口实际交通量(pcu/h)；
H——公交车、货车车辆数(pcu/h);
L——左转车车辆数(pcu/h);
n ——进口道有效车道数。
东V =h, 西V =h
东西V =max(东V ,西V )=h
南V =h 北V =h
南北V =max(南V ,北V )=h 故交叉口等量总交通量为：
h V V V e /pcu 8.905=+=南北东西
2)周期长度计算：
周期长度、相位数、等效交通量之间有以下关系：
e V P T -=
133313330
式中 T ——周期时间（s ）； P ——相位数； e V ——等效交通量。
故计算得周期长度为：
T=13330*4/=
取周期长度为130s ，黄灯时间为4s ，则总绿灯时间为：
G=T-4*黄灯时间=118s
则按照各个相位的等效交通量比例所分配的绿灯时间为：
图表10 绿灯时间分配
五. 分流渠化
前文已经计算，每个方向进口道在高峰小时一个信号周期进入交叉口的左转车辆多于4辆，因此每个交叉口均应增设左转车道；同时，为了方便疏导右转车流，对每个进口道增设右转专用车道。
1. 进口道拓宽
条件允许时，应拓宽交叉口，以增加进口道车道数，提高交叉口的通行能力。交叉口拓宽的主要方式有：
拓宽右转车道；
缩减分隔带宽度来组成左转车道；
在狭窄街道利用紧靠的对向车道组成左转车道。
方式的选择主要考虑交叉口的几何条件和周围环境，一般的拓宽措施有：
取消人行道绿带；
中断机非分隔带；
使交叉口附近沿路建筑后退。
在本文研究的交叉口中，由于原进口道行车道宽度是，机非分隔带宽度是，因此，可以压缩相邻的对向车道组成左转车道，形成总宽为9m的进口道行车道，拓宽后每条行车道为3m。由于该交叉口每个进口道应增设右转和左转专用车道，故拓宽后的三条车道中，一条作为左转专用车道，两条作为直行车道，右转专用车道利用导流岛分隔，与非机动车进行机非混行。
2. 渠化段与渐变段长度计算
下面分别对每个方向的进出口道进行渐变段与渠化段长度的计算
1)东进口道
渐变段长度
根据道路勘测设计中给出的计算渐变段长度的公式/3.6d l vB J =，其中路段平均行驶车速取公交车行驶车速20/v km h =，车道宽度3B m =，侧移率
1.0/J km h =。
计算得渐变段长度16.7d l m =，取整为20m. 渠化段长度
根据道路勘测设计，渠化段长度计算公式为：
s n
l nl =
其中n 为一次红灯受阻的直行车辆数，可按下式计算：
1n ?-=
每条直行车道通行能力（右转车比例）
每小时周期数/该向红灯占周期长的比例
本文取直行等候车车辆所占长度为7n l m =，代入相关数据得到东进口道渠化段长度为62.09s l m =，取整为65m 。
2) 西进口道
渐近段长度
同东进口道，渐变段长度为/3.616.7d l vB J m ==，取整为20m. 渠化段长度
根据计算公式及上文所得数据， 60.15s n l nl m ==，取整为60m.
3) 南进口道
渐近段长度
同上，渐变段长度为/3.616.7d l vB J m ==，取为20m 。 渠化段长度
根据公式及以上所得数据得，11.1s n l nl m ==,为保证车辆能够全部通过，取整为20m 。
4) 北进口道
渐近段长度
同上，渐近段长度取为20m 。 渠化段长度
根据公式及以上所得数据得，43.5s n l nl m ==,为保证车辆能够全部通过，取整为50m 。
图表13 进口道渐变段设计参数
进口道方向 渐近段长度
渠化段长度
东进口道 20 65 西进口道 20 60 南进口道 20 20 北进口道
20
50
六、公交站停靠设计
1.停靠站通行能力计算
根据所给数据，东西向上有两路公交车开通。15路公交发车时间间隔为2分钟，16路公交发车时间间隔为3分钟。高峰小时内，15路公交车总发车量为160302N ==辆/小时，16路公交车总发车量为260203
N ==辆/小时。
故高峰小时公交的通行能力为260
203
N ==辆/小时。
2.停靠站设计
根据《城市道路设计规范》，公交停靠站采用港湾式，设计图如下：
图表11 港湾式公交停靠站
港湾式停靠站出入口的缘石应当圆顺，在停靠站范围内，纵坡度应小于等于2%，地形困难路段应小于等于3%。
因为所给的设计资料中并没有具体相关的数据，仅仅给出了公交设计车速，故我们根据该车速直接查询《城市道路设计规范》，得出对应的公交站的数据。
公交站的设计参数如下表:
图表12 公交站设计参数
参数减速段站台加速段总长度
数值10m20m15m45m
七、标志、标线与管理措施设计
1. 管理措施
渠化后的交叉口设置了专用左转和专用右转车道，其中专用左转车道通过压缩进口道车道宽获得，专用右转车道设计为与非机动车混行。因此，该交叉口的基本管理措施为：
1）左转车和直行车受到信号灯控制；
2）信号灯设置为四相位，分别单独控制直行车辆和左转车辆，将左转车和直行车流分开，避免冲突点的产生；
3）右转车通过非机混行的右转专用车道行驶，不受信号灯控制，但机动车在行驶时，必须给非机动车和行人让行，减速慢行。
2. 交通标线
在该交叉口设计中，本文使用了如下几种主要的交通标线：
1）中心黄色双实线
该标线用于该交叉口，表示严格禁止车辆跨线超车或压线行驶，并分隔上下行方向各有两条或两条以上机动车道而没有设置中央分隔带的道路。
2）停车线
由于该交叉口不是垂直正交，因此停止线设计成阶梯式，表示红灯时停车的位置。
3）白色虚线
本文用白色虚实线作为分隔同向行驶的车辆。将其设置在拓宽进口道直行与右转专用车道之间，表示机动车可以跨线进入右转专用车道，与非机动车混行。
4）白色实线
本文用白色实线分隔同向行驶的车辆，并表示车辆不可随意调换车道。3．交通标志
1）指路标志
本文在进口道及进口道拓宽带分别使用了直行、左转、右转、直左、直右指路标线，提醒驾驶员每条行车道在交叉口处的行车方向，方便驾驶员根据自己的行车目的选择正确的行车道。
2）减速标志
在进入交叉口的进口道上设置菱形的减速标志，提醒驾驶员前方是交叉口，并有人行横道，须减速慢行。
3）交叉口提示标志
设置在进口道的渐近段前面，提醒驾驶员前方有交叉口，须减速慢性，以及根据自己的出行目的选择相应的行车道，并注意观察前方是否有人行道及红绿灯。
4）注意非机动车
混行，注意减速和避让。