福州市五四路与东大路交叉口交通组织优化初稿 - 图文

毕业设计（论文）

题 目：

福州市五四路与东大路 交叉口交通组织优化设计

学 生： 李 进 威 指导老师： 梁 钰 系 别： 交通运输学院 专 业： 交通运输 班 级： 交通运输1201 学 号： 3121803116

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福建工程学院本科毕业设计（论文）作者承诺保证书

本人郑重承诺： 本篇毕业设计（论文）的内容真实、可靠。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人愿承担全部责任。

学生签名：

2016 年 06 月 08 日

福建工程学院本科毕业设计（论文）指导教师承诺保证书

本人郑重承诺：我已按有关规定对本篇毕业设计(论文)的选题与内容进行了指导和审核，且提交的毕业设计（论文）终稿与上传至“大学生论文管理系统”检测的电子文档相吻合，未发现弄虚作假、抄袭的现象，本人愿承担指导教师的相关责任。

指导教师签名：

2016 年 06 月 08 日

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目 录

摘 要 .................................................................... 1 Abstract .................................................................. 2 1绪论 ..................................................................... 1

1.1 研究意义及背景 ............................................................... 1

1.2 国内外研究现状 ............................................................... 1

1.2.1 国外研究现状 ........................................................... 1

1.2.2 国内研究现状 ........................................................... 2

2 交叉口现状分析 ...................................................................................................................................... 3

2.1 交叉口位置及周边概况 ......................................................... 3 2.2 交叉口道路现状 ............................................................... 3 2.3 交叉口交通现状 ............................................................... 5

2.3.1 交叉口交通量现状分析 ................................................... 5 2.3.2 交叉口管制现状 ......................................................... 7 2.3.3 信号控制现状 ........................................................... 7 2.4 交叉口现状仿真 ............................................................... 8

3 交叉口通行能力和服务水平 ............................................................................................................. 11

3.1 设计通行能力计算 ......................................................................................................................... 11 3.2 服务水平概述 ................................................................................................................................. 14 3.3 五四路与东大路服务水平 ............................................................................................................. 15

4 交叉口改善方案设计 ........................................................................................................................... 17

4.1 交叉口的交通组织设计 ........................................................ 17

4.1.1 北向禁左 .............................................................. 17

4.1.2重新划分车道功能 ...................................................... 18 4.1.3设置公交专用道 ........................................................ 19 4.1.4设置左转、直行待行区 .................................................. 20 4.1.5 人行横道设计 .......................................................... 23 4.1.6安装行人闯红灯自动识别抓拍系统 ........................................ 26 4.1.7设置反向停车线 ........................................................ 29 4.1.8右转专用道增设小护栏 .................................................. 29 4.1.9 公交停靠站后移 ........................................................ 30 4.2 信号控制优化设计 ............................................................ 31

4.2.1 信号配时方案设计内容与方法 ............................................ 31 4.2.2 优化信号配时详细设计 .................................................. 32 4.3其他措施 .................................................................... 34 4.4评价（vissim评价分析） ...................................................... 35

5 结论与展望 ............................................................. 38

5.1 研究成果及结论 ............................................................................................................................. 39 5.2 不足与展望 ..................................................................................................................................... 39

致谢 ..................................................................... 40 参考文献 ................................................................. 41

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福州市五四路与东大路交叉口交通组织优化设计

摘 要:交叉口作为路网中的节点，交叉口的服务水平对整个路网起到至关重要的作用。福州五四路

与东大路交叉口是福州四大堵之一，其拥堵情况可想而知，故其亟待改善优化。

本论文首先对五四路与东大路交叉口进行现状分析，计算出其通行能力，用VISSIM软件对现状进行仿真得出其延误与排队长度，并进行分析评价，找出其拥堵症结所在。接着，根据问题，通过对交叉口禁左、重新划分车道功能、设置左转直行等待区、设置公交专用车道、增设非机动车道、重新规划人行横道等渠化措施，再结合韦伯斯特配时法重新信号配时优化。最后，用VISSIM软件仿真模拟优化后的交叉口并与现状进行对比评价，仿真结果表明，本文的优化方案能行之有效的改善交叉口拥堵。

关键词：平面信号交叉口；VISSIM；ITS；渠化，信号控制

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Wusi East Parkway Intersection Traffic Organization Design

Optimization

Abstract:Road intersections as nodes in the network, the intersection of the level of service on the

entire road network plays a crucial role. Fuzhou Wusi Road and East Parkway intersection is one of the four block Fuzhou, the congestion can be imagined, so the urgent need to improve optimization.

This paper first Wusi Road and East Parkway intersection analyze the situation, calculate its capacity, with the status of the software VISSIM simulation results for the delay and queue length, and analysis and evaluation, identify the crux of its congestion. Then, according to the problem, through the intersection to turn left, redrawing lane feature set turn left waiting area, set the bus lane, an additional non-motorized vehicles, re-planning of drainage measures crosswalk, etc., combined with Webster when the law again Timing optimization signal. Finally, there intersections VISSIM simulation software optimized with the status quo and comparative assessment, simulation results show that optimization of this article can be effective to improve the congested intersection.

Keywords: intersection with signals；vissim；ITS；channelization；signal control

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1绪论

1.1 研究意义及背景

城市道路拥堵是城市发展的一大难题，许多城市交通部门没有特别好的办法，最常见的做法便是在城市早晚高峰让交通警察在路面进行管理协调控制，动态调节信号灯。据福州五四路-东大路交叉口交通协管员所说，之前该交叉口红灯时竟然用拉绳管理，但这样治标不治本，仍然动摇不了行人气势汹汹闯红灯的决心。所以我基于上诉问题以五四路与东大路交叉口为例，通过对交通问题进行调查、现状分析和问题诊断，从交通运输组织学、交通管理与控制、交通规划、交通工程上所学的知识，对交叉口进行改善与优化，使交叉口通行达到最优。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

国外对交叉口的研究时间远远早于中国，而采用信号控制方法的鼻祖是来自英国伦敦的韦伯斯特，他所创建的韦伯斯特延误模型以及韦伯斯特配时法，至今是交通界常用的模型与方法，对交通界的影响是举足轻重的。在信号灯配时设计方面，我们的邻居日本是颇有研究，其专家井上通过对问题交叉口的微观仿真模拟，重现交通现状并进行研究探讨，最后对信号相位相序及配时的重新设计，完美的解决了问题交叉口的问题，对对后世在解决交叉口拥堵上具有一定指导作用[1];2001年美国的交通学者阿卜杜勒萨塔尔对交通中最重要的参与者驾驶员进行了研究，从其的驾驶心理，驾驶行为等方面进行分析并建模，这对我们利用并规范驾驶员行为有着重要的帮助[2]。此外美国对道路通行能力的研究并发明的饱和流率模型是全世界应用最为广泛的模型，它通过对影响车道的通行能力的各种修正，比如车道宽度、左、右转车、公共交通等系数的修正，能够比较精确地计算出道路通行能力[3]。在车辆禁转弯方面的研究，早在上个世纪七十年代初，英国创造性的采取禁右转弯的措施来减少冲突点，这对世界各国在交叉口禁转弯上有很大的借鉴作用。

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1.2.2 国内研究现状

改革开放以来，我国面临的交通拥堵的问题越来越严重，不过因此我国也涌现出了一大批为解决交通问题而孜孜不倦的专家学者们。

在信号配时方面，2006年王秋平以北京某一单点控制交叉口，对交叉口的信号相位设计、周期以及有效绿灯时间用遗传算法进行优化，结果表明该方案由于脱机配时优化的定时控制系统，能够更加有效可行的解决交通拥堵问题[4]。2008年，交通专家葛艳新以延误时间最少、排队长度最短、停车次数最少为目的，提出了充分利用时空资源新的信号配时方法，建立了三目标配时优化模型，并将该模型用于一问题交叉口，证明三目标配时优化模型明显优于韦伯斯特模型，这对我国探索符合自己国情的信号配时方法一定的意义。2010年张兰以西安某干线上的多个交叉口为研究对象，调查其高峰小时交通量，及计算其设计通能力，设计出延误时间最少，最佳信号周期和有效绿灯时间，使得干线整体的服务水平大大提升[5]。

在交叉口渠化设计方面，2007交通专家李添福教授论探讨了中山市道路渠化的若干问题，从以公共交通优先为原则，设置公交车专用道及公交车专用信号、改直线式停靠站位港湾式停靠站，坚持以人为本采用硬隔离的方式隔离非机动车与行人，从空间设计上优化交叉口，使得人-车和谐[6]。谭智斌对泰州某一问题交叉口进行研究，通过设置简易立交的方法，较少冲突点，使得车辆可以在最短的时间内通过交叉口，从而解决交叉口拥堵的现象[7]。

在交通组织优化设计方面，2009年李小帅以北京一大型交叉口为例，结合了交通运输工程、计算机工程里面的理论知识，实地调研并深刻的分析，最终提出了有效的交通组织优化方案[8]。王梅对老城区内的交叉口改善方法做出了总结，因为老城区内的道路资源十分有限，所以必须要从空间设计和时空设计入手，比如设置左待转区、直行待行区，再结合对非机动车、行人的交通组织进行有效优化管理[9]。

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2 交叉口现状分析

2.1 交叉口位置及周边概况

五四路与东大路交叉口被称为福州四大堵之一的交叉口，其位于鼓楼区，老城区地带，此处人口众多，大面积的、购物设施、娱乐设施、学校、小区、医院、酒店宾馆、银行、写字楼，餐饮、服务、娱乐、商业等设施，吸引大量的交通量，而单单途径过该交叉口五公交车就有：2路;5路;22路;51路;52路;55路;69路;76路;129路;k3路;观光2号线;贵安桂湖旅游专线五一广场线,9路,72路,19路;;27路;80路;88路;102路;118路;301路;317路;317支路;327路，1路;11路;20路;74路;k1路;129路,27路,72路;78路;106路;133路;310路共36路之多，再加上道路资源有限，该交叉口早已拥堵不堪。

图2.1 五四路与东大路交叉口

2.2 交叉口道路现状

五四路-东大路交叉口是标准的十字交叉口，五四路为主干路，而东大路为次干路，两条道路均为两块板，机动车与机动车用栏杆分离。具体如表2-1，图2.2.

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表2-1交叉口几何条件调查表

进出口方向 项目 道路等级 断面形式 设计车速 路幅宽度 车道数 单车道宽 车道功能划分 非机动车道宽 人行道宽 m m 单位 东大东路 进口 出口 主干道 两块板 40 40 4 3.5 3 3.5 4 3.5 东大西路 进口 出口 主干道 两块板 40 40 3 3.5 5 3.5 五四南路 进口 出口 主干道 两块板 40 40 4 3.5 5 3.5 五四北路 进口 出口 主干道 两块板 40 40 4 3.5 km/h m 个 m 左转、直行 直左、左转、直行 直左、左转、直行 右右转 右转 转 3 3 3 3

3 3 左转、直行 右转 3 3

图2.2 交叉口道路现状

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2.3 交叉口交通现状

2.3.1 交叉口交通量现状分析

在对现场初步踏勘，询问该交叉口协管人员得知，该交叉口早高峰时段为7:00-9：00，平峰时段为12:00-14:00，晚高峰时段为：17:00-19:00,故对该交叉口于晚高峰时段(17:00～18:00)进行了交通流量调查（调查日期：2016.4.19，天气：晴）。具体如表2-4，图2.3.

表2-3车辆折算系数表

车辆种类 折算系数 小轿车 1 大客车 2 公交车 2

货车 1.5 非机动车 0.2 表2-4 东大路-五四路交叉口进口道晚高峰小时交通量折算表

进口方向 车流方向 左转 东 直行 右转 左转 西 直行 右转 左转 南 直行 右转 左转 北 直行 右转 小轿车 172 563 162 200 460 163 260 690 196 100 823 312 公交车 24 82 80 32 80 16 46 104 40 16 120 24 货车 0 3 0 0 3 0 6 0 0 0 9 6 非机动车 160 300 200 100 402 108 93 410 110 166 303 104 合计 356 898 442 332 942 287 405 1204 346 282 1256 446 5

图2.3 高峰小时流量流向图

表2-5 高峰小时行人人行横道行人交通量

人行道所处位置 交通量（人每时） 东 998 南 969 西 1169 北 1120 由表2-4、2-5，图2.3可知，进口道四个方向的直行交通量都特别大，远远大于左转的交通，南、北进口道的交通量又大于东、西进口道，且该路口的过街行人与非机动车数量巨大。

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2.3.2 交叉口管制现状

交叉路口的渠化措施主要有以下几个方面：

1、 进口道拓宽。由图2.2可知，每个进口道都是接近路口的一百米处进行拓宽增加了一条右转专用道，通过道路中间线偏移的方法挤出了一条左转专用道。

2、 交通岛。在该交叉口中，四个方向都有导向岛，作为行人过街时片刻驻足。导向岛的面积与交叉口规模相匹配，但由于过街行人与非机动车众多，导向岛已无法容纳行人与非机动车。

3、 标志标线。进口道和出口道各个方面的标线只有六成新，但仍可以比较清楚地识别，但人行横道上的标线模糊，行人与非机动车无方向性的交织在一起，停车线位于人行横道后1米处，每个右转专用车道在人行横道前都设有反向停车线。

4、交通需求管理措施。五四路为严管路线。

2.3.3 通信号控制现状

交叉口的信号相位是五相位，信号配时方案因时段而有差异，晚高峰时期信号周期为174秒，具体相位方案如图2.4，表2-6所示：

表2-6信号相位

信号 相位 绿灯时间 红灯时间 黄灯时间 周期时间

相位1 45s 126s 相位2 30s 141s 相位3 39s 132s 3s 174s 相位4 32s 139s 相位5 13s 158s 7

图2.4 交叉口信号相位控制方案（晚高峰）

从图中可以看到，东西进口道的直行和左转交通分别在同一相位内，而直行的车流量是左转车流量的2-3倍，当该相位的绿灯时间满足直行车流量时，将会浪费大量左转的绿灯时间。南、北进口道与此相似，当满足南进口道左转车流量时，会造成北进口道左转绿灯时间的浪费，导致其它方向的红灯时间较长，增加了车辆排队的时间和长度。

2.4 交叉口现状仿真

根据上述所调查的内容，对交叉口现状进行仿真模拟，具体过程如图2.5、2.6、2.7、2-8所示

图2.5 模拟时路径决策

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图2.6模拟时评价指标

图2.7 交通仿真3D模拟

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图2.8 评价结果输出

从模拟中的过程发现，交叉口直行的排队长度和延误均大于左转，且交叉口十分拥堵，东进口道最长排队长度为153m，拥堵最为严重。

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3 交叉口通行能力和服务水平

3.1 设计通行能力计算

1、世界各国专家对通行能力的计算方法都有研究，大都都是本国的交通国情为基础进行研究，而当今应用最为广泛的是当属美国的饱和流率模型10]。而我国应用较为普遍的方法主要有三种：《城市道路设计规范》中介绍的方法（规范法）、停车线法、冲突点法

[11]

。

在本设计中选用规范法计算东大路-五四路口机动车通行能力。 1）一条直行车道的设计通行能力计算公式

C?3600tg?ts1sT(t?1)?s (1)

其中：Cs—— 一条直行车道的设计通行能力，pcu/ h

T —— 信号灯周期，s

tg—— 信号灯每周期的绿灯时间，s ts1—— 第一量车辆通过的时间，s,取2.3

ts—— 所有直行车辆通过停止线的平均时间，s,取2.5

? ——折减系数,取0.9

2）一条左转车道的设计通行能力计算公式

C3600tg?tlT(1l?t?1)? (2)

l其中：Cl—— 一条左转车道的设计通行能力，pcu/ h

T —— 信号灯周期，s

tg—— 信号灯每周期的绿灯时间，s

tl1—— 绿灯亮后第1辆左转车启动、通过停车线的时间，s，3.6s tl—— 左转车辆通过停车线的平均时间，s，3.0s

? ——折减系数,取0.9

3)一条直左车道的设计通行能力计算公式：

Csl==Cs(1-β1 /2) 其中：β1 —— 左转车所占的比例

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（3） 3）进口道同时设有左、右转专用车道时，进口道设计通行能力按下式计算：

Celr =∑（4） C s /(1-βl -βr ) 式中: C elr —— 本面进口道通行能力之和；

∑C s —— 各种直行车道通行能力之和； βl —— 左转车所占的比例； βr —— 右转车所占的比例；

专用左转车道的通行能力为：C l =C elr ?β l (5) 专用右转车道的通行能力为：C r =C elr ?β r (6) 4) 设计通行能力的折减

因为左转车会影响对面直行车辆的行驶（一个周期内左转车大于4辆），所有要紧行折减

当Cle﹥Cle`时，本面进口道折减后的设计通行能力为

Ce`=Ce-ns（Cle-Cle`） （7） 式中：Ce`—— 折减后本面进口道的设计通行能力，pcu/h； Ce —— 本面进口道的设计通行能力，pcu/h； Ns —— 本面各种直行车道数； Cle—— 左转车道设计通行能力，pcu/h

Cle`——对面左转车数， pcu/h。交叉口小时为3n，大时为4n，n为每小时信号周期数。

2、五四路与东大路交叉口设计通行能力能力的计算 （1）东进口通行能力计算

由式（1），其中T=174s，直行车道：Cs=247pcu/h 由式（3），其中β`=0.1，直左车道：Csl==222pcu/h

由式 式（3），其中T=174s，左转车道通行能力：Cs=247pcu/h

pcu/h 由式（4），其中βl=0.14，βr=0.26，进口通行能力：Celr ==1228[6]

式（6），右转专用车道通行能力：CR=1228×0.26=320pcu/h

验证是否需要折减，当Cle > Cle`时需要折减，

（3600÷174）=83pcu/h，Cle >Cle`，所以需要折减 而此时的Cle`=4× 由 （7）折减后的通行能力：Ce`=Ce-ns（Cle-Cle`）==1026pcu/h （2）西进口通行能力计算

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同理可得

东进口通行能力： Celr =∑C s /(1?βl ?βr ) ==1557pcu/h

验证是否需要折减，当Cle > Cle`时需要折减，

而此时的Cle`=4×（3600÷174）=83，Cle >Cle`，所以需要折减 折减后的通行能力：Ce`=Ce-ns（Cle-Cle`）=1071pcu/h 左转通行能力：Cle = Celr ×βl =326 pcu/h

右转专用车道通行能力：CR=286pcu/h （3）南进口通行能力计算 同理可得

直行通行能力（2条）：Cs=866pcu/h

南进口通行能力：Celr =∑C s /(1?βl ?βr )= 866 /（1-0.21-0.177）= 1412 pcu/h 左转通行能力：Cle = Celr ×βl =296 pcu/h

右转专用车道通行能力：CR=249pcu/h 验证是否需要折减，当Cle > Cle`时需要折减，

而此时的Cle`=4×（3600÷174）=83，Cle >Cle`，所以需要折减 折减后的通行能力：Ce`=Ce-ns（Cle-Cle`）=986pcu/h （4）北进口道通行能力计算

同理可得

直行通行能力（3条）：Cs=1010pcu/h

北进口道通行能力：Celr =∑C s /(1?βl ?βr )=1474pcu/h 专用左转车道的通行能力为：C l =C elr ?β l =132pcu/h 专用右转车道的通行能力为：C r =C elr ?β r =332 pcu/h

验证是否需要折减，当Cle > Cle`时需要折减，

而此时的Cle`=4×（3600÷174）=83，Cle >Cle`，所以需要折减 折减后的通行能力：Ce`=Ce-ns（Cle-Cle`）=1327pcu/h 因此，整个交叉口的通行能力：

1327+986+1071+1026=4410 pcu/h 计算结果如表3-1

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表3-1 交叉口通行能力与交通量对比

东 进 口 方向 左 交通量（pcu/h） 通行能力247 522 320 326 621 286 132 1010 332 296 （pcu/h） 饱和度 1.03 1.9 1.3 1.0 1.42 1.0 1.3 1.3 1.3 1.4 （v/c） 1.3 1.7 1.4 866 249 5012 直 右 左 直 右 左 直 右 左 直 右 446 7292 西 进 口 北 进 口 南 进 口 交叉口 256 998 442 328 942 287 182 1356 446 405 1204 由上表可知，交叉口饱和度X=1.4>1.0,尤其是西进口直行车道，饱和度为1.9，而其他进口道饱和度均大于1.

3.2 服务水平概述

服务水平是指道路的使用者从道路状况、交通与管制条件、道路环境等方面可能得到的服务程度或服务质量。

服务水平的等级每个国国家和地区划分的标准和等级并不相同，日本分为3个等级，美国划分为6个等级[12]，如表3-2

表3-2美国2000年版《道路通行能力手册》信号交叉口的服务水平表

服务水平 每辆车的停车延误（s） 2000年版 A B C D E F ≤5.0 >5和≤15 >15和≤25 >25和≤40 >40和≤60 >60.0 2006年版 ≤10 >10～20 >20～35 >35～55 >55～80 >80 美国2000年版《手册》中信号交叉口服务水平划分标准是以通过路口的每辆车的停车延误时间（s）作为唯一依据。 （1）饱和度

饱和度λ为交叉口实际小时交通量v 与设计通行能力c 的比。它反映了交通的繁忙

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程度。 （2）延误

延误是指由于交通干扰、交通管理和控制设施等因素引起的车辆运行时间损失，是评价道路服务水平中极其重要不可或缺的指标。

城市道路信号控制管理中，因为主路的交通量比支路大的多，所以一般都是采用主路优先，从而对支路有较少的考虑，因此一般支路的延误比主路要大

[13]

。

目前对信号交叉口延误的计算方法较多，常用的方法有点样本法、Webster 模型法和 Vissim 仿真法。

由于五四路与东大路拥堵程度严重，排队数目很大，在15s内清点停驶车辆很难完成，而且在计算交叉口平均控制延误时没有考虑车辆的启制动加减速所需时间和交叉口内冲突等所花费的时间。计算出的结果往往小于实际延误，故不采用点样法。Webster 模型法只适用于交叉口饱和度不大的情形，当交叉口饱和度趋近于 1 时，将会导致交叉口周期迅速增大，从而导致延误增大，不符合实际，故本文不采用Webster 模型法，而采用 Vissim 仿真法。

Vissim 是由德国开放的微观交通仿真软件，它是对路况、交通驾驶人驾驶行为的心理，信号配时等方面进行模拟，可靠性极高[14]。

描述延误的参数主要有：每车平均总延误；每车平均停车时间；队列中车辆状态改变次数；总车辆数；每人平均总延误；总行人数 [15] 。（3）排队长度

排队长度是评价交叉口进口道设计长度选定的合理性、交叉口拥挤阻塞状况等的重要指标。在绿灯开始时各车道的平均排队长度定义为上一绿灯时间内剩余车辆数和红灯时间内到达的车辆数之和。本文排队长度尤vissim仿真法得出。

3.3 五四路与东大路服务水平

根据第二章vissim仿真软件的评价结果，统计并计算如表3-3；

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表3-3 服务水平

进口道 流向 平均延误 131.5 (s) 平均排队度124.7 (m) E 服务水平 F F F E E E C 60 79.4 62 78.7 18.2 66.3 9.9 71.4 111.5 99.7 61.4 68.9 69.6 29.5 东进口 直行 左转 直行 西进口 左转 南进口 直行 左转 直行 北进口 左转

分析上表可出一下结论：

（1）该交叉口平均延误（右转延误不计算在内）为82.8s，服务水平为F，路口十分拥堵，延误非常大；

（2）东、西进口道延误比南、北进口道大，主要是因为南、北进口道是主干路，路幅宽度大，且在信号配时上绿灯时间多于东、西进口道，以确保主干路的畅通；

（3）东进口直行延误非常大，主要是由于直行交通量大、绿灯时间过短(30s ),信号配时不合理造成；

（4）东进口、西进口、南进口道左转车排队长度较不长而延误却很大，主要是因为直行车排队长度过长，影响左转车辆在可变车道往左转车道行驶；

（5）北进口道左转车辆比较少，造成道路资源的浪费；

（6）右转车辆的延误除了在可变车道受直行车辆排队过长引起外，主要是因为五四路和东大路交叉口过街行人与非机动车数量惊人，对右转车辆影响极大。

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4 交叉口改善方案设计

4.1 交叉口的交通组织设计

4.1.1 北向禁左

由表2-4可知，北向左转机动车交通量仅为100pcu/h，故采取早、晚高峰时段北向禁左措施，左转车辆可以通过五一北路与得贵路交叉口处掉头，绕行距离大约为915m，如图4.1、4.2、4.3、4.4；拆除五一北路与得贵路交叉口部分栏杆一边车辆掉头，如图4.3、4.4；或者至五四路与永安街交叉口提前左转，绕行距离为805m。具体如图4.1，4.2；

图4.1 绕行方案

4.2 绕行距离

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图4.3 五一路与得贵路北进口道现状 图4.4 拆除部分中央栏杆

通过北向禁左措施，可以大大提高北向进口道通行能力，为减少周期时间，增加其他相位的绿灯时间。 4.1.2重新划分车道功能

由于东进口道直行车远远大于左转车，是其的3-4倍只多，而直行车道却只有一条，故改直左车道为直行。北进口道实施禁左措施，故左转专用道改为直行道，设计方案如图4.5。

图4.5 车道功能

通过将东西进口道直左车道重新划分为直行道，将有利于提高整个进口道的通行能力，减少直行车辆的延误，减轻拥堵状况。

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4.1.3设置公交专用道

由表2-4可知，通过路口的公交车交通量大， 尤其是西出口道、北进口道直行、南进口道直行，而交叉口只在南、北出口道设置公交专用道，而其他出口道与所有进口道的公交车仍然和其他车辆混行，大大地增加了公交车的延误时间和与其它交通车辆间的相互干扰。由于东、西进口道道路资源的限制，不适合设置公交专用车道，而北进口道有五条车道，可以将进口道右侧的车道做为公交专用道。具体设置方案如图 4.6.

图4.6 公交专用道

理论上，公交专用道只能由公交车在专用道上行驶，而实际上，与其说其实公交专用道，实际上只是公交优先道，因为只是限定在17:00-19:00时段的公交专用通行，而

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在此时段。机动车抢占公交专用通道的现象明显，使设置公交专用道的效果大打折扣，所以交通执法部门在机动车占用公交专用道的行为进行劝导并阻止。 4.1.4设置左转、直行待行区

机动车左转待行区（左待转区）是在左转专用车道停止线前划一个区域，在本进口道直行绿灯开始时，左转车辆可以随直行车辆进入左转待行区，当左转信号绿灯亮起时，进入左转待行区的车辆可以迅速通过交叉口，充分利用交叉口内部空间资源。

同理，直行等待区也是如此，不过略微有所不同，在不影响被放行车辆通行及行人过街的情况下，在本相位红灯末期提前进入交叉口，进而提高交叉口的通行能力。

因此，在西、南、北进口道设置左转直行待转区，而东进口道因机动车辆会与过街行人相冲突，故不设置直行待行区，只设置左待转区。具体设计如表 4-1 图4.7。

表4-1进入等待区的时刻

信号 相位 车流属性 待行区 进入待行区时刻 相位1 南北直行 直行待行区 红灯 末期 相位2 南向直左 左转待行区 相位1绿 灯开始 相位3 东西直行 直行待行区 红灯 末期 相位4 东西左转 左转待行区 相位绿3 灯开始 20

图4.7 等待区

具体过程，通过仿真软件模拟如下：

图4.8 车辆进入南北直行等待区

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图4.9 车辆进入南左转等待区

图4.10 车辆进入西直行等待区

图4.11 进入东西左等待区的车辆

五四路-东大路交叉口通过设置等待区的方法，充分利用了交叉口内部的道路资源，大大提高了交叉口通行能力。

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4.1.5 人行横道设计

由于路口过街非机动车、行人众多，路口只设有行人专用相位，过街时非机动车与非机动车、行人与行人、行人与非机动车交织在一起，冲突严重，严重影响非机动车与行人的过街速度，从而影响机动车的行车速度，又因为该路口道路资源有限，无法拓宽或加大行人过街渠化岛的面积以供行人驻足

[16]

。所以将现有人行横道稍微往出口道方向

倾斜以增加人行横道面积,并明确路权，减少冲突点，现状如图4.12,设计如图4.13。此外，行人与非机动车混行过人行横道时，行人相对处于弱势，故有必要用硬隔离措施强行隔开，如图4.14。

图4.12 人行横道现状

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图4.13 人行横道设计

4.14 硬隔离低栏杆

改善后的人行横道，实现了行人与行人、非机动车与非机动车的双向分离，交通流线清晰，且再也不用担心非机动车抢占行人人行横道，而需左转的非机动车可不经过对向的渠化岛直接从出口道驶出至非机动车道，且协管员可根据非机动车与行人的流量比

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动态调节可跨越可收缩式跨越低栏杆，大大增加了行人与非机动车的过街效率，减少交叉口的延误。除了上述从人行横道空间上的改造设计的方法以外，还可以从时间上设计。 一是将路口行人相位专用信号灯设置为人行非机动信号二合一信号灯，如图4-15 ，从而实现从时间上分离行人与非机动车。

图4-15 人非二合一信号灯

二是通过设置全红时间，交叉口所有机动车禁止通行，行人信号灯或者非机动车信号灯各方向全为绿灯，此时交叉口内部无任何车辆，所以可以在交叉口内部设置十字交叉人行横道，以充分利用道路资源，让行人能在最短的时间内完成过街，如图4-16，但此种方式比较试用于非机动车与行人交通量大、而机动车交通量较小的路口。而五四路与东大路机动车交通量大，全红时间的增加势必造成机动车绿灯时间的减少，从而加剧拥堵[17]。

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图4-16 全红时间路口

三是通过机动车停车线后移5-7m，设置非机动车左转、直行待行区，如图4-17,不过此法不适用于机动车交通量大的路口[18].

图4-17 非机动车待行区

4.1.6安装行人闯红灯自动识别抓拍系统

由于路口行人交通量很大，“中国式”过马路仅对交通违法者本人的人身存在极大

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的危险，而且有碍道路畅通，更是造成交通事故发生的极大诱因,故引进安装行人闯红灯自动识别抓拍系统规范行人和非机动车，该系统已在福州杨桥达明路率先使用。 行人闯红灯自动识别抓拍系统的组成部分：语音提示屏、高清摄像机、智能音视频控制模块、主机、室外显示屏、机器视觉与人脸检测系统组成，其原理：当行人相位或者非机动车相位红灯亮起时，若有行人或者非机动车进入感应区，语言提示屏就会发出语音出警示（您闯红灯了，请遵守交通法规），同时，通知高清数字摄像机监视斑马线上越线行人或者非机动车，并将监控画面传送给主机。装有机器视觉分析模块的主机对图像进行分析，一旦判定出有人闯红灯，便立即对违章人进行面部特征捕捉，自动识别违法人身份等基本信息并将违章人的头像和违章行为显示在室外大屏幕上，同时主机控制摄像机调焦放大违章人的面部图像进行拍照存储到数据库，管理员可以对闯红灯人进行查找，比对等管理操作，为处罚违法行人、教育警示行人提供依据。目前福州对闯红灯的行人和非机动车分别罚以10元和20元[20]。

图4.18现场安装布局图

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图4.19 流程图

图4.20 曝光台

图4.21 闯红灯曝光

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4.1.7设置反向停车线

由于路口过街行人与非机动车非常之多，而行人与相比于其他交通参与者车属于弱势群体，为了保护行人过街，故在人行横道前设置反向停车线，如图4.22：

图4.22 反向停车线

4.1.8右转专用道增设小护栏

东、西进口道右转专用道宽度接近于直行道宽度的2倍，约6m,如图4.23，而路口非机动车交通量大，却没有非机动车专用道，只能借道（人行道）行驶，造成非机动车侵占车道并与机动车交织在一起，严重阻碍右转车的行驶，且不利于非机动车驾驶安全。

图4.23 右转车道现场图 图4.24 非机动占右转专用道行驶

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图4.25 右转专用道现状

因此，有必要渠化出一条非机动车道和设置小护栏来规范诱导非机动车，设计如图4.26

图4.26右转专用道设计图

通过设置非机动车道与小护栏，不仅充分的利用了道路资源，而且实现了非机动车

与机动车、非机动车的分离，大大增加通行效率，保障了行人与非机动车的安全。 4.1.9 公交停靠站后移

由于西进口公交站点省立医院站，乘客众多，源于以人为本、减少浪费的原则，固不宜迁移；而北进口五四路口站离交叉口只有56m，固将其往后迁移至150m，并改为港湾式停靠站。

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图4.33 2D仿真

图4.34 3D仿真

4.35 评价结果输出

评价指标统计如表4-4,4-5;

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表4-4 优化后服务水平评价

进口道 流向 平均延误(s) 排队长度(m) 东进口 直行 左转 直行 西进口 左转 南进口 直行 左转 直行 北进口 左转 53.3 69.0 68.1 64.9 46 50.2 55.0 123.2 D 40 E E 94.6 E E 68.1 E 74.6 D D E 16.6 D 38.4 D D - - 服务水平

表4-5 优化前后对比

进口道 流向 平均 延误 (S) 优化前 优化后 减少百分比 优化前 优化后 东进口 直行 左转 西进口 直行 左转 南进口 直行 左转 北进口 直行 左转 131.5 53.3 71.4 69.0 111.5 68.1 99.7 64.9 61.4 46 68.9 50.2 69.6 55.0 29.5 - 60.0% F D 3% E E 39% F E 35% F E 25% E D 27% E D 21% E D - C - 服务 水平

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分析上表可得以下结论：

（1）优化后交叉口平均延误（右转延误不计算在内）为58s>55s，服务水平为E，较之前的服务水平F，上升了接近2个水平，优化效果显著；

（2）由于北进口道禁左，优化后的南、北进口道延误大大减少，服务水平上升了两个水平，优化效果明显，确保了主干路的畅通；

（3）优化后的东西进口道总体延误比优化前减少了许多，尤其是东进口直行车辆，延误较少了60%，但由于直行车辆实在太多，且道路资源的有限，无法大幅度提高其服务水平；

（4）由于直行车排队长度的减少，使右转车在变道路段的延误也相对减少；

.

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5 结论与展望

5.1 研究成果及结论

本文研究了国内外现有交叉口交通组织优化理论和方法，对交叉口的通行能力和服务水平进行了分析，广泛借鉴专家学者的经验，对福州市五四路与东大路路交叉口进行了分析并得出了结论。应用VISSIM软件对交叉口现状进行仿真模拟，后在仿真的基础上，对交叉口进行时空优化设计，最后对优化后的交叉口进行仿真评价，仿真结果表明，改善后的交叉口服务水平提高了将近2个等级[20]。得到的主要成果有：

1、论述了包括交叉口设计通行能力、交叉口延误、交叉口信号配时现状、交叉口的服务水平等并进行分析评价；

2、 找出问题交叉口症结所在，为改善交叉口提供理论依据； 3、对交叉口做出了渠化和信号配时优化设计；

4、运用了vissim仿真模拟软件对交叉口现状和优化设计之后进行了仿真并评价。 5.2 不足与展望

城市道路交叉口看起来很简单，实际上是一项很复杂的研究难题。由于时间和条件的限制，论文中还有许多遗憾和不足之处。

（1）本文对五四路-东大路交叉口从仅设计通行能力、延误、排队长度三个方面进行分析探究,并不是很全面。

（2）本文中北进口道禁左后，并没对相邻有影响的多个交叉口进行深入研究探讨； （3） 城市道路道路信号控制一般都是“线控”和“面控”，而本设计只是单单对五四路和东大路这一个交叉口进行分析和优化设计，信号配时时未考虑到邻近交叉口和正条干线的信号配时状况；

（4）本设计主要是为了解决机动车拥堵的问题，而对非机动车和行人过街的改善措施和评价相对较少；

希望在以后的研究或者工作中，可以弥补文中的不足，更加行之有效的改进交叉口拥堵状况，为福州的交通建设添砖加瓦。

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致谢

本文是在导师梁钰老师悉心指导下完成的。梁老师是位学识渊博、态度严谨、诲人不倦、平易近人、治学严谨的人。在论文写作期间，无论是从论文的选题，提纲的设立，还是最后的论文的详细设计，都非常认真负责的对我进行指导和讲解。在此，我要非常感谢梁老师。同时，我还要感谢吕英志老师和祝站东老师，谢谢两位老师在论文上提供很大的帮助，这对本论文的写作和修改起至关重要的作用。最后还要感谢和我一起生活了四年的同学。

最后再次感谢梁钰老师以及那些关心我的同学和师长。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rsux.html