非机动车优先的健康路淮海路信号交叉口优化设计
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 本文研究思路 3
2 非机动车优先的相关理论 5
2.1 传统信号交叉口优化方式 5
2.2 非机动车优先的信号交叉口优化方式 6
2.3 基于非机动车优先的交叉口优化与传统的交叉口优化方式对比分析 7
3 非机动车在信号交叉口处的交通特性 8
3.1 运行特性 8
3.2 释放特性 8
4 健康路淮海路信号交叉口机非冲突调查与分析 11
4.1 机非冲突概述 11
4.2 健康路淮海路信号交叉口现状交通调查 12
4.3 机非冲突分析 14
5 基于非机动车优先的健康路淮海路信号交叉口优化 18
5.1 基于非机动车优先的健康路淮海路信号交叉口改善措施 18
5.2 健康路淮海路信号交叉口优化方案的仿真评价 21
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 绪论
1.1 课题研究背景
非机动车交通是我国城市的主要交通方式之一，具有运输便利、人均占地少、换乘方便、噪声低、污染小等优点。交叉口作为城市道路网络的结点，有转换交通流的重要作用[1]，在我国的城市交叉口的非机动车交通量十分大，因此基于非机动车优先的交叉口优化设计就十分有必要。
非机动车作为一种最常用、最普遍的交通工具，在中国居民出行中所占的比例很高，一般大城市交通系统中非机动车出行占总出行量的比例为 35%-55%。在交叉口，非机动车与机 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
动车在通行时争夺时空资源，这会大大增加机动车与非机动车在绿灯期间的冲突点数，并且因为交叉口在信号灯配时上很难同时顾及到非机动车与机动车的需要，就会增加非机动车或者机动车的延误时间。根据调查，北京市城区74%的碳氢化合物、63%的一氧化碳、37%的氧氮化合物都由机动车尾气产生，机动车噪声污染也不容忽视[2]。面对机动车污染如此严重的情况，作为环保型代步工具的非机动车十分有必要存在。有资料显示在机动车与非机动车的交通事故中，非机动车驾驶员的受伤、死亡率远远高于机动车，这是由于非机动车缺乏一定的安全措施。非机动车交通发展所面临的首要问题就是其在交叉口存在的安全隐患，因此本文在基于非机动车优先的基础上，提出相应的交叉口优化措施。
淮海路与健康路是典型的机非混合的信号交叉口，设有机非分隔带、专门的非机动车道等。该交叉口的非机动车主要是电瓶车，其交通量比较大，虽然机非分隔栏的设置减少了部分机动车与非机动车的冲突，但是机非冲突问题还是很严重，这不仅会降低非机动车行驶的安全性，还会降低交叉口处机动车和非机动车的通行效率。由于交叉口处的信号配时主要是为了满足机动车的需求，这就会造成非机动车在行驶过程中存在延误时间，其通行效率必然会降低。因此，本文首先收集和整理资料，其次通过实地调查掌握淮海路与健康路交叉口处的信号配时、几何设计、存在的安全问题等现状，以及信号交叉口处的非机动车的饱和流率、交通量、与各向机动车之间的冲突及相关标志标线的设置等基本情况，然后运用冲突理论进行冲突分析，从交叉口几何设计和交通控制两个方面提出信号交叉口优化的改进措施，并运用VISSIM仿真软件对信号交叉口改善前后状况进行仿真，从而得到非机动车和机动车在交叉口处运行的评价结果，通过对比来确定其是否优于现状。
1.2 国内外的研究现状
1.2.1 国外研究现状
在大部分发达国家，虽然非机动车因环保受到很多重视，但其占全部交通的比例较小，所以对基于非机动车优先的交叉口优化的研究不多。
Allen P，J Hummer，N Rouphail，和J Milazzo研究了信号交叉口处非机动车交通流对机动车通行能力的影响[3]。
美国的通行能力手册HCM2000中提出了不同交通流状态下以及不同道路条件下行车和行人车道宽度、通行能力以及服务水平的计算方法。
J Forester 编写的非机动车交通规划对非机动车的交通流特征做出了初步的概述，并提到通行能力与服务水平等指标。
Raksuntorn Winai 对两种类型的信号交叉口的非机动车进行分析，从而建立了非机动车在交叉口处的微观行为的描述模型和换道超车模型。
FHWA 编写的“Manual on Uniform Traffic Control Devices for streets and highways”，“Toolbox on Intersection Safety and Design”。分析了交叉口在机非混行状况下的安全设计标准[4]。
1.2.2 国内研究现状
在国内，非机动车是居民主要的出行方式之一。由于机非混行是我国主要的交通状态，所以基于非机动车优先的交叉口优化设计的研究就比较早，也取得了一些成果。
刘永娜研究了基于非机动车优先的城市交叉口安全改善，通过对非 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
机动车的运行、到达和释放的交通特性的进行分析，并利用机非冲突的机理分析了非机动车与机动车之间的冲突，最后以非机动车优先为原则，对交叉口提出安全改善措施[4]。
陈帅，焦朋朋和杜林研究了基于非机动车优先的大型交叉口优化，对非机动车在大型交叉口存在的问题进行了干扰分析，总结了非机动车在交叉口通行的管理措施，并提出大型交叉口的优化措施。最后通过VISSIM软件进行仿真，结果表明优化措施对改善大型交叉口的通行效率有效[5]。
刘东，韩凤春等研究了城市交叉口混合交通流特性及提高通行能力方法，结合我国道路交通的实际情况，从交叉口宏观和微观两方面出发，研究了交叉口混合交通流的运行特征，建立了路口通行能力分析与计算模型，分析了影响参数的适用范围，并在此基础上，提出提高通行能力的方法[6]。
王国华研究了信号控制交叉口的混合交通流特性，通过提出新的计算自行车换系
数的方法，进一步分析验证自行车及行人在交叉口处的到达分布，并对自行车在交叉口的饱和流率、释放速度以及速度与流率的关系进行统计，以及讨论机动车与非机动车之间的冲突，还分析了自行车和行人交通流的交通特性和形成原因。最后建立了左转自行车流量临界值、左转和直行自行车以及行人的提前截止时间的计算模型[7]。
景春光和王殿海对交叉口混合交通冲突进行分析和提出解决方法，根据交叉口机非冲突的类型和特点，建立了机非冲突数的计算模型，得到机非冲突对交叉口运行效率的影响。然后提出设置左转自行车相位和自行车、行人相位提前截止等解决方案。最后建立了左转自行车相位设置流量临界值的概念和行人、自行车提前截止时间的计算模型[8-9]。
最后对全文所做工作进行总结。
1.3.2 技术路线图
本文的技术路线图如下：
图1-1 技术路线图
9 7.2 10
10 7.3 9
合计 94.1 104
4.2.3 信号交叉口非机动车交通量的调查
对非机动车的交通量进行实地调查，是为信号交叉口的优化设计提供数据。选取晚高峰非机动车交通量进行调查，调查数据如表4-1所示：
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 本文研究思路 3
2 非机动车优先的相关理论 5
2.1 传统信号交叉口优化方式 5
2.2 非机动车优先的信号交叉口优化方式 6
2.3 基于非机动车优先的交叉口优化与传统的交叉口优化方式对比分析 7
3 非机动车在信号交叉口处的交通特性 8
3.1 运行特性 8
3.2 释放特性 8
4 健康路淮海路信号交叉口机非冲突调查与分析 11
4.1 机非冲突概述 11
4.2 健康路淮海路信号交叉口现状交通调查 12
4.3 机非冲突分析 14
5 基于非机动车优先的健康路淮海路信号交叉口优化 18
5.1 基于非机动车优先的健康路淮海路信号交叉口改善措施 18
5.2 健康路淮海路信号交叉口优化方案的仿真评价 21
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 绪论
1.1 课题研究背景
非机动车交通是我国城市的主要交通方式之一，具有运输便利、人均占地少、换乘方便、噪声低、污染小等优点。交叉口作为城市道路网络的结点，有转换交通流的重要作用[1]，在我国的城市交叉口的非机动车交通量十分大，因此基于非机动车优先的交叉口优化设计就十分有必要。
非机动车作为一种最常用、最普遍的交通工具，在中国居民出行中所占的比例很高，一般大城市交通系统中非机动车出行占总出行量的比例为 35%-55%。在交叉口，非机动车与机 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
动车在通行时争夺时空资源，这会大大增加机动车与非机动车在绿灯期间的冲突点数，并且因为交叉口在信号灯配时上很难同时顾及到非机动车与机动车的需要，就会增加非机动车或者机动车的延误时间。根据调查，北京市城区74%的碳氢化合物、63%的一氧化碳、37%的氧氮化合物都由机动车尾气产生，机动车噪声污染也不容忽视[2]。面对机动车污染如此严重的情况，作为环保型代步工具的非机动车十分有必要存在。有资料显示在机动车与非机动车的交通事故中，非机动车驾驶员的受伤、死亡率远远高于机动车，这是由于非机动车缺乏一定的安全措施。非机动车交通发展所面临的首要问题就是其在交叉口存在的安全隐患，因此本文在基于非机动车优先的基础上，提出相应的交叉口优化措施。
淮海路与健康路是典型的机非混合的信号交叉口，设有机非分隔带、专门的非机动车道等。该交叉口的非机动车主要是电瓶车，其交通量比较大，虽然机非分隔栏的设置减少了部分机动车与非机动车的冲突，但是机非冲突问题还是很严重，这不仅会降低非机动车行驶的安全性，还会降低交叉口处机动车和非机动车的通行效率。由于交叉口处的信号配时主要是为了满足机动车的需求，这就会造成非机动车在行驶过程中存在延误时间，其通行效率必然会降低。因此，本文首先收集和整理资料，其次通过实地调查掌握淮海路与健康路交叉口处的信号配时、几何设计、存在的安全问题等现状，以及信号交叉口处的非机动车的饱和流率、交通量、与各向机动车之间的冲突及相关标志标线的设置等基本情况，然后运用冲突理论进行冲突分析，从交叉口几何设计和交通控制两个方面提出信号交叉口优化的改进措施，并运用VISSIM仿真软件对信号交叉口改善前后状况进行仿真，从而得到非机动车和机动车在交叉口处运行的评价结果，通过对比来确定其是否优于现状。
1.2 国内外的研究现状
1.2.1 国外研究现状
在大部分发达国家，虽然非机动车因环保受到很多重视，但其占全部交通的比例较小，所以对基于非机动车优先的交叉口优化的研究不多。
Allen P，J Hummer，N Rouphail，和J Milazzo研究了信号交叉口处非机动车交通流对机动车通行能力的影响[3]。
美国的通行能力手册HCM2000中提出了不同交通流状态下以及不同道路条件下行车和行人车道宽度、通行能力以及服务水平的计算方法。
J Forester 编写的非机动车交通规划对非机动车的交通流特征做出了初步的概述，并提到通行能力与服务水平等指标。
Raksuntorn Winai 对两种类型的信号交叉口的非机动车进行分析，从而建立了非机动车在交叉口处的微观行为的描述模型和换道超车模型。
FHWA 编写的“Manual on Uniform Traffic Control Devices for streets and highways”，“Toolbox on Intersection Safety and Design”。分析了交叉口在机非混行状况下的安全设计标准[4]。
1.2.2 国内研究现状
在国内，非机动车是居民主要的出行方式之一。由于机非混行是我国主要的交通状态，所以基于非机动车优先的交叉口优化设计的研究就比较早，也取得了一些成果。
刘永娜研究了基于非机动车优先的城市交叉口安全改善，通过对非 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
机动车的运行、到达和释放的交通特性的进行分析，并利用机非冲突的机理分析了非机动车与机动车之间的冲突，最后以非机动车优先为原则，对交叉口提出安全改善措施[4]。
陈帅，焦朋朋和杜林研究了基于非机动车优先的大型交叉口优化，对非机动车在大型交叉口存在的问题进行了干扰分析，总结了非机动车在交叉口通行的管理措施，并提出大型交叉口的优化措施。最后通过VISSIM软件进行仿真，结果表明优化措施对改善大型交叉口的通行效率有效[5]。
刘东，韩凤春等研究了城市交叉口混合交通流特性及提高通行能力方法，结合我国道路交通的实际情况，从交叉口宏观和微观两方面出发，研究了交叉口混合交通流的运行特征，建立了路口通行能力分析与计算模型，分析了影响参数的适用范围，并在此基础上，提出提高通行能力的方法[6]。
王国华研究了信号控制交叉口的混合交通流特性，通过提出新的计算自行车换系
数的方法，进一步分析验证自行车及行人在交叉口处的到达分布，并对自行车在交叉口的饱和流率、释放速度以及速度与流率的关系进行统计，以及讨论机动车与非机动车之间的冲突，还分析了自行车和行人交通流的交通特性和形成原因。最后建立了左转自行车流量临界值、左转和直行自行车以及行人的提前截止时间的计算模型[7]。
景春光和王殿海对交叉口混合交通冲突进行分析和提出解决方法，根据交叉口机非冲突的类型和特点，建立了机非冲突数的计算模型，得到机非冲突对交叉口运行效率的影响。然后提出设置左转自行车相位和自行车、行人相位提前截止等解决方案。最后建立了左转自行车相位设置流量临界值的概念和行人、自行车提前截止时间的计算模型[8-9]。
最后对全文所做工作进行总结。
1.3.2 技术路线图
本文的技术路线图如下：
图1-1 技术路线图
9 7.2 10
10 7.3 9
合计 94.1 104
4.2.3 信号交叉口非机动车交通量的调查
对非机动车的交通量进行实地调查，是为信号交叉口的优化设计提供数据。选取晚高峰非机动车交通量进行调查，调查数据如表4-1所示：
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