交通工程課程設(shè)計(jì)

1、華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院交通工程學(xué)課程設(shè)計(jì)專業(yè)：交通工程班級(jí)：1002學(xué)號(hào)：U1姓名：左康指導(dǎo):教師：高健智日期：.2013 年3月5日一、資料整理根據(jù)表2007年路口機(jī)動(dòng)車高峰小時(shí)流量，計(jì)算各路口機(jī)動(dòng)車流量流向比。 根據(jù)城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范與城市道路交通規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范及相關(guān)通知, 車輛轉(zhuǎn)換系數(shù)如下表：圖表1車輛換算系數(shù)車型小汽車出租車大客車中巴小貨車摩托車自行車系數(shù)由上表計(jì)算該路口機(jī)動(dòng)車的流量流向，如下表：圖表2換算后的路口機(jī)動(dòng)車流量流向（單位：輛 /小時(shí)）進(jìn)口道方向右轉(zhuǎn)直行左轉(zhuǎn)總計(jì)東進(jìn)口7002002西進(jìn)口南進(jìn)口44264北進(jìn)口230對(duì)機(jī)動(dòng)車增長(zhǎng)的擬合計(jì)算根據(jù)已知資料，初步整理整理出所需數(shù)

2、據(jù)。即可據(jù)所得數(shù)據(jù)繪制出機(jī)動(dòng)車增 長(zhǎng)曲線。圖表3機(jī)動(dòng)車增長(zhǎng)PEV用線形擬合PHV勺時(shí)間分布曲線可得到公式y(tǒng) 2407.5 0.036X二、 通 行能力計(jì)算1. 機(jī)動(dòng)車通行能力該路口為十字形交叉口，其設(shè)計(jì)通行能力等于各進(jìn)口道設(shè)計(jì)通行能力之和。 而進(jìn)口道設(shè)計(jì)通行能力等于各車道設(shè)計(jì)通行能力之和。 分析路口現(xiàn)狀圖， 各車道 在交叉口處均為雙向四車道， 可認(rèn)為各進(jìn)口道均有一條直左、 直右車道， 且直左 車道中左轉(zhuǎn)車流比例取 50%。由城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范 中確定勺停車線法， 一條直行車道勺設(shè)計(jì)通行能力 為：Ns 3600 s(tg t1)/tis 1/tc式中： tc 信號(hào)周期 (s) ；t g 信號(hào)周期內(nèi)

3、綠燈時(shí)間 (s) ；t1 排隊(duì)后第一輛車啟動(dòng)并通過(guò)停車線勺時(shí)間 (s) ；tis 直行或右轉(zhuǎn)車輛通過(guò)停車線勺平均時(shí)間間隔 (s) ；s 直行車道通行能力折減系數(shù)。根據(jù)給定勺信號(hào)周期及綠燈時(shí)間，東西向進(jìn)口道通行能力相同，南北向進(jìn) 口道通行能力相同。1) 東西向進(jìn)口道直右車道：其通行能力 Nsrew Ns 。由 tc=110s, tg=60s, =,t=, s=。代入公式得Nsrew Ns 485.98 pcu / h直左車道：其通行能力按公式 Nslew Ns(1 'l / 2)計(jì)算。其中， 'l 0.5。故 Nslew =h。2) 南北向進(jìn)口道直右車道：南北向直右車道的綠燈時(shí)間

4、為44s，其余和東西向相同。故代入公式得：Nsrsn Ns 361.08pcu / h直左車道：代入公式計(jì)算得 Nslsn Ns(1 'l / 2) 270.81pcu / h 。3) 對(duì)面方向左轉(zhuǎn)車輛的折減根據(jù)城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范 ，在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，對(duì)面到達(dá)的左轉(zhuǎn)車超過(guò) 34pcu 時(shí)，應(yīng)折減本面各種直行車道(包括直行、直左、直右及直左右等車道) 的設(shè)計(jì)通行能力。東西面進(jìn)口道：本面進(jìn)口道左轉(zhuǎn)車的設(shè)計(jì)通過(guò)量 Nle 183.595 pcu/h 。未折減本面各種直行車道設(shè)計(jì)通行能力的對(duì)面左轉(zhuǎn)車數(shù)為：N 'le 4 3600 /110 131 pcu / h因 Nle N'l

5、e , 故采用公式 N'e Ne ns(Nle N'le) 計(jì)算折減后的 進(jìn)口道通行能力。式中，本面各種直行車道數(shù) ns 2 ，進(jìn)口道的設(shè)計(jì)通行能力 Ne 856.77 pcu / h 。故計(jì)算得折減后的進(jìn)口道通行能力 N'ee N'ew 751.58 pcu / h 。南北面進(jìn)口道：同理，對(duì)于南北向進(jìn)口道N'le 4 3600/110 131pcu/h Nle 135.405pcu/h南北面進(jìn)口道折減后的通行能力N 'es N en 713.36 pcu / h故該交叉口折減后的通行能力：Nv N'ee N ew N es N 釦 27

6、49.32 pcu / h2. 非機(jī)動(dòng)車通行能力經(jīng)初步驗(yàn)算，該交叉口不同進(jìn)口道自行車交通不盡相同， 西進(jìn)口自行車量較 大，而南進(jìn)口相對(duì)較小。由道路現(xiàn)狀圖可以看出，該交叉口四個(gè)方向的進(jìn)口道均為雙向四車道，兩側(cè)為非機(jī)動(dòng)車道，且之間有隔離設(shè)施。故根據(jù)規(guī)范，其推薦值為 8001000veh/(h m)。本文取 Nb 900veh/(h|m)。該交叉口的非機(jī)動(dòng)車通行能力Nuv 4Nb 3600veh/(h|m)二、流量預(yù)測(cè)及飽和率的確定1. 流量預(yù)測(cè)模型1) 機(jī)動(dòng)車流量預(yù)測(cè)模型將高峰小時(shí)流量導(dǎo)入MATLA進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)其隨時(shí)間呈線性增加趨勢(shì)，擬 合結(jié)果如下圖所示：圖表四 高峰小時(shí)流量擬合4200O高峰小

7、時(shí)流量 擬合育線因此，本文對(duì)總量的預(yù)測(cè)采用時(shí)間序列法中的二次指數(shù)平滑法。二次指數(shù)平滑是對(duì)一次指數(shù)平滑的修正，即再作二次指數(shù)平滑，利用滯后偏差的規(guī)律建立直線趨勢(shì)模型。計(jì)算公式為：Styt （1）s（ti）StSt （1）s（）式中，是一次指數(shù)的平滑值，是二次指數(shù)的平滑值。當(dāng)時(shí)間序列從某時(shí)期開(kāi)始具有直線趨勢(shì)時(shí)，類似趨勢(shì)移動(dòng)平移法，可以用直線趨勢(shì)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)：Ayt T at btT , T 1,2,at 2SBb（BSt）1取二，初始值取為，用MATLA計(jì)算一次和二次指數(shù)的平滑值，以及1995-2007 年高峰小時(shí)流量的模擬值，如下表所示：圖表5 PHV模擬值年份tPHV一次平滑值二次平滑值模擬1

8、994125002500250019952259025272500199632710255419974280019985289019996298020007304020018313020029331020031035002004113610200512373020061338602007143980計(jì)算模擬值與實(shí)際值之間的標(biāo)準(zhǔn)差，可得 S=由于取值的不同決定模擬結(jié)果的接近程度，因此分別取 =，進(jìn)行計(jì)算,各次模擬值與實(shí)際值之間的標(biāo)準(zhǔn)差列為下表：圖表6不同值時(shí)實(shí)際值與模擬值之間的標(biāo)準(zhǔn)差aS由上表可知，二時(shí)計(jì)算得到的模擬值與實(shí)際值最為符合。因此，由Sy3960.26, %3415.53,計(jì)算得當(dāng)t

9、=14時(shí)，a14 2S14(1) S43980.1bi4(04 )121.61871于是，我們可以得到t=14時(shí)的直線趨勢(shì)方程，即機(jī)動(dòng)車流量預(yù)測(cè)模型為:Ay14 t3980.1 121.6187T預(yù)測(cè)2008年，2009年高峰小時(shí)流量為(單位：輛/小時(shí))AAAy2008 y15 y14 14101.723980.1 121.6187 1 4101.72AAAy2009 y16 y14 24101.723980.1121.6187 2 4223.342) 非機(jī)動(dòng)車流量預(yù)測(cè)非機(jī)動(dòng)車流量的預(yù)測(cè)采用年增長(zhǎng)率的方法建立模型，并取增長(zhǎng)率為5%即:NnNuv(1 5%)n根據(jù)前文非機(jī)動(dòng)車通行能力的計(jì)算，初始

10、值取為該交叉口的非機(jī)動(dòng)車通行能力值3600veh/(h m)。由此預(yù)測(cè)2008年，2009年的非機(jī)動(dòng)車流量為：N20083600 (1 5%)3780veh/(m h)N20093600 (1 5%)23969veh/(m h)2. 飽和年的確定在前文的交叉口通行能力的計(jì)算中，我們得到該交叉口的機(jī)動(dòng)車通行能力值 為h0可以認(rèn)為該值為飽和年的機(jī)動(dòng)車流量。 再對(duì)照歷年機(jī)動(dòng)車高峰小時(shí)流量表， 即可確定該交叉口在1996年就已經(jīng)達(dá)到飽和。3. 機(jī)動(dòng)車流量流向預(yù)測(cè)因?yàn)榧僭O(shè)路口機(jī)動(dòng)車流量流向比例不發(fā)生變化，根據(jù)預(yù)測(cè)的2008年，2009年，即可得到這兩個(gè)年份的流量流向分布。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表：圖表7 2008

11、年流量流向分布預(yù)測(cè)值2008年預(yù)測(cè)進(jìn)口道方向右轉(zhuǎn)直行左轉(zhuǎn)總計(jì)東進(jìn)口西進(jìn)口81.南進(jìn)口北進(jìn)口總計(jì)圖表8 2009年流量流向分布預(yù)測(cè)2009年預(yù)測(cè)值進(jìn)口道方向右轉(zhuǎn)直行左轉(zhuǎn)總計(jì)東進(jìn)口西進(jìn)口83.南進(jìn)口46.北進(jìn)口總計(jì)四、飽和年信號(hào)配時(shí)1.飽和年流量流向分布預(yù)測(cè)前文已得出，飽和年為1996年，且假設(shè)該路口機(jī)動(dòng)車的流量流向分布比例 不變，故可預(yù)測(cè)飽和年的流量流向分布，結(jié)果見(jiàn)下表：圖表8飽和年交通流量流向預(yù)測(cè)飽和年預(yù)測(cè)（1996）進(jìn)口道方向右轉(zhuǎn)直行左轉(zhuǎn)總計(jì)東進(jìn)口西進(jìn)口54.南進(jìn)口北進(jìn)口69.27492.飽和年信號(hào)配時(shí)方案周期長(zhǎng)度及紅燈、綠燈時(shí)間根據(jù)交叉口總交通量、兩相交道路交通量確定 黃燈時(shí)間根據(jù)交叉口的

12、大小確定，一般為 35s。根據(jù)交叉口現(xiàn)狀圖，比較適宜的配時(shí)方案為四相位，如下圖:圖表9交叉口相位設(shè)計(jì)前文已預(yù)測(cè)出飽和年交叉口流量流向分布， 但設(shè)計(jì)資料給出的數(shù)據(jù)中未包括公交車和貨車數(shù)量，故只能粗略的計(jì)算1)交叉口等量交通量：首先計(jì)算各進(jìn)口等效交通量，采用以下公式:V V 0.5H0.6LVen式中Ve等效交通量(pcu/h，直行)；V交叉口實(shí)際交通量(pcu/h)；H公交車、貨車車輛數(shù) (pcu/h);L左轉(zhuǎn)車車輛數(shù)(pcu/h);進(jìn)口道有效車道數(shù)V東=h, V西 =hv東西 =max（v東,v西）=hv南 =h v北 =hv南北=max（V南 , v北 ）=h905.8pcu/ h故交叉口等

13、量總交通量為：ve V東西V南北2）周期長(zhǎng)度計(jì)算：周期長(zhǎng)度、相位數(shù)、等效交通量之間有以下關(guān)系:T 13330P1333 Ve式中T周期時(shí)間（s）；P 相位數(shù)；Ve 等效交通量。故計(jì)算得周期長(zhǎng)度為：T=13330*4/=取周期長(zhǎng)度為130s，黃燈時(shí)間為4s,則總綠燈時(shí)間為:G=T-4*黃燈時(shí)間=118s則按照各個(gè)相位的等效交通量比例所分配的綠燈時(shí)間為:圖表10綠燈時(shí)間分配相位一（東西直行）二（東西左轉(zhuǎn)）三（南北直行）四（南北左轉(zhuǎn)）綠燈時(shí)間（s）5037274五. 分流渠化前文已經(jīng)計(jì)算，每個(gè)方向進(jìn)口道在高峰小時(shí)一個(gè)信號(hào)周期進(jìn)入交叉口的左轉(zhuǎn) 車輛多于4輛，因此每個(gè)交叉口均應(yīng)增設(shè)左轉(zhuǎn)車道； 同時(shí)，為了

14、方便疏導(dǎo)右轉(zhuǎn)車 流，對(duì)每個(gè)進(jìn)口道增設(shè)右轉(zhuǎn)專用車道。1.進(jìn)口道拓寬條件允許時(shí)，應(yīng)拓寬交叉口，以增加進(jìn)口道車道數(shù)，提高交叉口的通行能力。 交叉口拓寬的主要方式有：拓寬右轉(zhuǎn)車道；縮減分隔帶寬度來(lái)組成左轉(zhuǎn)車道；在狹窄街道利用緊靠的對(duì)向車道組成左轉(zhuǎn)車道。方式的選擇主要考慮交叉口的幾何條件和周圍環(huán)境，一般的拓寬措施有：取消人行道綠帶；中斷機(jī)非分隔帶；使交叉口附近沿路建筑后退。在本文研究的交叉口中，由于原進(jìn)口道行車道寬度是，機(jī)非分隔帶寬度是， 因此，可以壓縮相鄰的對(duì)向車道組成左轉(zhuǎn)車道， 形成總寬為9m的進(jìn)口道行車道, 拓寬后每條行車道為3m 由于該交叉口每個(gè)進(jìn)口道應(yīng)增設(shè)右轉(zhuǎn)和左轉(zhuǎn)專用車 道，故拓寬后的三條車

15、道中，一條作為左轉(zhuǎn)專用車道，兩條作為直行車道，右轉(zhuǎn) 專用車道利用導(dǎo)流島分隔，與非機(jī)動(dòng)車進(jìn)行機(jī)非混行。2.渠化段與漸變段長(zhǎng)度計(jì)算下面分別對(duì)每個(gè)方向的進(jìn)出口道進(jìn)行漸變段與渠化段長(zhǎng)度的計(jì)算1）東進(jìn)口道漸變段長(zhǎng)度根據(jù)道路勘測(cè)設(shè)計(jì)中給出的計(jì)算漸變段長(zhǎng)度的公式Id VB/3.6J，其中路段平均行駛車速取公交車行駛車速 v 20km/h，車道寬度B 3m，側(cè)移率J 1.0km/h。計(jì)算得漸變段長(zhǎng)度Id 16.7m，取整為20m.渠化段長(zhǎng)度根據(jù)道路勘測(cè)設(shè)計(jì)，渠化段長(zhǎng)度計(jì)算公式為：Is nln其中n為一次紅燈受阻的直行車輛數(shù)，可按下式計(jì)算：每條直行車道通行能力（1右轉(zhuǎn)車比例）n 每小時(shí)周期數(shù)/該向紅燈占周期長(zhǎng)的

16、比例本文取直行等候車車輛所占長(zhǎng)度為In 7m，代入相關(guān)數(shù)據(jù)得到東進(jìn)口道渠化段長(zhǎng)度為Is 62.09m，取整為65m2）西進(jìn)口道漸近段長(zhǎng)度同東進(jìn)口道，漸變段長(zhǎng)度為Id vB/3.6J16.7m，取整為20m.渠化段長(zhǎng)度根據(jù)計(jì)算公式及上文所得數(shù)據(jù)，Is nln 60.15m，取整為60m.3）南進(jìn)口道漸近段長(zhǎng)度同上，漸變段長(zhǎng)度為Id vB/3.6J16.7m，取為20m渠化段長(zhǎng)度根據(jù)公式及以上所得數(shù)據(jù)得，Is nln 11.1m,為保證車輛能夠全部通過(guò)，取整為20m4）北進(jìn)口道漸近段長(zhǎng)度同上，漸近段長(zhǎng)度取為20m渠化段長(zhǎng)度根據(jù)公式及以上所得數(shù)據(jù)得，Is nln 43.5m,為保證車輛能夠全部通過(guò)，

17、取整為50m圖表13進(jìn)口道漸變段設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)口道方向漸近段長(zhǎng)度渠化段長(zhǎng)度東進(jìn)口道2065西進(jìn)口道2060南進(jìn)口道2020北進(jìn)口道2050六、公交站?？吭O(shè)計(jì)1.?？空就ㄐ心芰τ?jì)算根據(jù)所給數(shù)據(jù)，東西向上有兩路公交車開(kāi)通。15路公交發(fā)車時(shí)間間隔為2分鐘，16路公交發(fā)車時(shí)間間隔為3分鐘。高峰小時(shí)內(nèi)，15路公交車總發(fā)車量為N160230輛/小時(shí)，16路公交車總發(fā)車量為N260320輛/小時(shí)。故高峰小時(shí)公交的通行能力為N 220輛/小時(shí)。6032.?？空驹O(shè)計(jì)根據(jù)城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范，公交?？空静捎酶蹫呈剑O(shè)計(jì)圖如下:圖表11港灣式公交?？空緶p速段| 鼬臺(tái)如速段港灣式停靠站出入口的緣石應(yīng)當(dāng)圓順， 在停靠站范圍內(nèi)，

18、縱坡度應(yīng)小于等于 2%地形困難路段應(yīng)小于等于3%因?yàn)樗o的設(shè)計(jì)資料中并沒(méi)有具體相關(guān)的數(shù)據(jù)，僅僅給出了公交設(shè)計(jì)車速， 故我們根據(jù)該車速直接查詢城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范，得出對(duì)應(yīng)的公交站的數(shù)據(jù)。公交站的設(shè)計(jì)參數(shù)如下表：圖表12公交站設(shè)計(jì)參數(shù)參數(shù)減速段站臺(tái)加速段總長(zhǎng)度數(shù)值10m20m15m45m七、標(biāo)志、標(biāo)線與管理措施設(shè)計(jì)1. 管理措施渠化后的交叉口設(shè)置了專用左轉(zhuǎn)和專用右轉(zhuǎn)車道， 其中專用左轉(zhuǎn)車道通過(guò)壓 縮進(jìn)口道車道寬獲得，專用右轉(zhuǎn)車道設(shè)計(jì)為與非機(jī)動(dòng)車混行。因此，該交叉口的基本管理措施為：1 ）左轉(zhuǎn)車和直行車受到信號(hào)燈控制；2）信號(hào)燈設(shè)置為四相位，分別單獨(dú)控制直行車輛和左轉(zhuǎn)車輛，將左轉(zhuǎn)車和直 行車流分開(kāi)，避免沖突點(diǎn)的產(chǎn)生；3