天津路与延安东路交叉口交通安全措施优化设计
目 录
1绪论 1
1.1研究意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3研究对象和目标 3
2交叉口调查与数据分析 4
2.1交叉口安全因素影响分析 4
2.2交叉口交通量调查与数据 5
2.3交叉口信号控制调查与数据分析 9
2.4交叉口交通设施调查 10
3交叉口渠化优化设计 12
3.1渠化设计的一般措施 12
3.2天津路与延安东路交叉口渠化方案 14
3.3交叉口渠化方案展示 16
4交叉口信号控制及设施优化 17
4.1.信号配时计算 17
4.2交叉口信号配时优化方案 19
4.3 交叉口配时方案比较 21
4.4交叉口设施优化 23
5结论 24
5.1本文成果 24
5.2本文不足及展望 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1绪论
城市交通是社会发展的重要支撑。现在的路网交通系统，已经不能满足实际交通的需要，交通拥堵、交通事故、能源污染和记忆污染都已显现，并且逐渐成为世界各国所面临和必须解决的重大问题。城市道路交叉口作为城市道路系统的重要组成部分，是城市道路上各类交通汇合、转换、通过的关键地点。交叉口成为整个城市道路网通行能力与交通安全上的瓶颈。
1.1研究意义
随着社会的进步还有经济的发展，私家车保有量和居民出行率持续增加，我国步入汽车社会的速度不断增快。城市的交通供给与快速增加的交通需求差距越来越大，这种差距导致了交通拥堵日趋严重、交通事故不断发生的局面，并由此产生了对 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
环境的严重污染和对资源的严重浪费等问题。
日本每年大约有7400起严重交通事故，其中包括1350起摩托车交通事故——由于摩托车在日本很普及，每年由此造成的经济损失超过了500亿美元。英国每年约有40000起严重的交通事故，根据英国交通与地区部的数据，每年大约有3200-3500死于交通事故，30000-35000人受重伤。由于交通拥堵，美国的各大城市在2009年的经济损失高达1150亿美元，而2005年由此造成的经济损失为781亿美元，1982年由此造成的经济损失为240亿美元，是2005年经济损失的近1.5倍。据WHO调查研究，估计每天在中国的道路上有45000人受伤，680人死亡，道路交通事故已成为15-46岁成人主要的死因之一。事故的直接和间接经济损失达到120-210亿美元，占中国国民生产总值的1.5%。这一事故率说明约有20%的重大交通事故发生在中国。如此高昂的代价迫使许多国家、城市开始通过加宽路面、延长道路、普及地铁、建高架桥、对车辆限行等措施来缓解交通压力。
因此，对城市交叉口的交通设计的研究和改善，对缓解城市的交通状况有着至关重要的作用。合理的交通设计有助于充分利用交叉口的时空资源、挖掘道路通行潜力、提高整个道路系统的通行能力和服务水平减少交通事故的发生及损失。
1.2国内外研究现状
1）国内研究现状
对于平面交叉口方面的研究，我国是属于起步较晚的，在1985年时，北京工业大学针对灯控平交路口混合交通的通行能力进行了研究。在这之后，我国的交通工作者通过借鉴国外先进的交通研究理论与经验，结合我国国内的交通特征，对信号交叉口进行了大量的研究。
1986年，曾静康提出了“综合模式”的控制方法，其关键是寻求渠化、相位和灯色三者的协调。2001年，同济大学杨锦东和杨东媛，提出了周期时长的优化模型。2005年，吉林大学硕士研究生王波，提出了拥挤条件下交通流诱导分流策略与交叉口拥挤疏导信号控制策略，并建立了交叉口拥挤疏导信号控制方案的实时选择模型[1]。2006年，窦建军实现了引导车流按一定路径行驶，从根本上消除或减少了冲突点、分流点和合流点，提高了交叉口的通行能力，真正实现了人车分流[2]。
国内的对于平面交叉口设计优化较为系统的研究主要集中在以下几个方面：
2001年，工程建设规范《城市道路平面交叉口规划与设计规程》在上海市出版，这份规范对平面交叉口的规划和设计做出了具体的规定和设计流程，对上海市平面交叉口的规划和设计做出了指导。
2003年，《城市道路交通设计指南》一书编著完成，同济大学杨晓光在书中在国内率先从交通设计层面，对于平面交叉口的渠化设计、信号配时等进行了总结，提出了对交叉口的改善设计的方法和技术。
北京工业大学马健明博士的博士论文中提出了一种集几何设计、渠化设计以及交通组织设计为一体的信号交叉口优化专家系统[3]。
2）国外研究现状
早在19世纪的时候，人们就开始了对交通信号的研究。英国、美国等发达国家率先对交叉口的控制进行了研究。他们以连续的交通流为前提，提出了设置左、右转专用车道和渠化交通设施等方法，在交通管理方面采用了使用交通信号控制与交通控制相结合的方法，如采用多相位控制交叉口、禁止左转或禁止右转等措施，来提高交叉口的交通安全和通行能力。
在信号控制方面的研究，20世纪80年代以前，单点交叉口信号控制配时设计大多采用英国学者F.Webster-B.M.cobbe(F-B)的理论和方法。这一理论的基本观点是：车辆通过交叉路口时，亿其受延误时间为唯一的衡量标准，然后对信号配时方案进行优化。之后，更多的学者进行了相关的研究。1994年，美国Oak Ridge国家实验室交通研究中心ITS研究室Rekhas.Pillai和Ajay K.Rathi提出了如何在有限支路和有限范围的交通系统中得到最大线控的带宽，并介绍了获得最大带宽的一种启发式方法MILP的形成和发展过程，以及基于MILP的MAXBAND线控软件的优缺点，并提出了改进方法[4]。1998年，美国维吉尼亚工程技术学院Joseph A.Ball,Marting V.Day,Pushkin Kachroo和Tungsheng Yu等人，以使排队长队或等待时间最小为目标，针对单个交叉口和有两个交叉口组成的最简单的网络，提出了反馈控制方法的设计，并讨论了由两个交叉口组成的最简单的网络的多种模型和问题[5]。1999年，日本学者Inoue和Takeshi通过仿真模型再现交通状况，用事件扫描法对设计方案进行评价，并在十字路口进行试验的方法，研究了在交通高峰时段的拥挤状态下，信号协调控制系统相位差的设计方法[6]。2001年，美国普渡大学土木工程系Abbas和Moniasir提出了一种交通信号相位差的转换运算法则，这种方法的独特之处在于优化过程同时考虑了交通量和占有率的影响，并且这种方法与传统的相互协调控制系统有较好的兼容性[7]。
交叉口冲突点是指机动车、非机动车或者是行人通过交叉路口时，按照规定的机动车道、非机动车道和人行横道，相同的或者是不同的交通流在分离或者是相遇而产生的点。交叉口冲突点是交通流在交叉口正常运行时所产生的理论冲突点，而不是交通流实际运行时产生的冲突地点。只要在平面交叉口内存在冲突点，那么它就是交叉口产生交通冲突和事故发生的根本原因。因此，从理论上来说，如果交叉口范围内不存在冲突点，那么只要交叉口内的交通流能够正常运行，就不会发生交通冲突或交通事故。
1绪论 1
1.1研究意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3研究对象和目标 3
2交叉口调查与数据分析 4
2.1交叉口安全因素影响分析 4
2.2交叉口交通量调查与数据 5
2.3交叉口信号控制调查与数据分析 9
2.4交叉口交通设施调查 10
3交叉口渠化优化设计 12
3.1渠化设计的一般措施 12
3.2天津路与延安东路交叉口渠化方案 14
3.3交叉口渠化方案展示 16
4交叉口信号控制及设施优化 17
4.1.信号配时计算 17
4.2交叉口信号配时优化方案 19
4.3 交叉口配时方案比较 21
4.4交叉口设施优化 23
5结论 24
5.1本文成果 24
5.2本文不足及展望 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1绪论
城市交通是社会发展的重要支撑。现在的路网交通系统，已经不能满足实际交通的需要，交通拥堵、交通事故、能源污染和记忆污染都已显现，并且逐渐成为世界各国所面临和必须解决的重大问题。城市道路交叉口作为城市道路系统的重要组成部分，是城市道路上各类交通汇合、转换、通过的关键地点。交叉口成为整个城市道路网通行能力与交通安全上的瓶颈。
1.1研究意义
随着社会的进步还有经济的发展，私家车保有量和居民出行率持续增加，我国步入汽车社会的速度不断增快。城市的交通供给与快速增加的交通需求差距越来越大，这种差距导致了交通拥堵日趋严重、交通事故不断发生的局面，并由此产生了对 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
环境的严重污染和对资源的严重浪费等问题。
日本每年大约有7400起严重交通事故，其中包括1350起摩托车交通事故——由于摩托车在日本很普及，每年由此造成的经济损失超过了500亿美元。英国每年约有40000起严重的交通事故，根据英国交通与地区部的数据，每年大约有3200-3500死于交通事故，30000-35000人受重伤。由于交通拥堵，美国的各大城市在2009年的经济损失高达1150亿美元，而2005年由此造成的经济损失为781亿美元，1982年由此造成的经济损失为240亿美元，是2005年经济损失的近1.5倍。据WHO调查研究，估计每天在中国的道路上有45000人受伤，680人死亡，道路交通事故已成为15-46岁成人主要的死因之一。事故的直接和间接经济损失达到120-210亿美元，占中国国民生产总值的1.5%。这一事故率说明约有20%的重大交通事故发生在中国。如此高昂的代价迫使许多国家、城市开始通过加宽路面、延长道路、普及地铁、建高架桥、对车辆限行等措施来缓解交通压力。
因此，对城市交叉口的交通设计的研究和改善，对缓解城市的交通状况有着至关重要的作用。合理的交通设计有助于充分利用交叉口的时空资源、挖掘道路通行潜力、提高整个道路系统的通行能力和服务水平减少交通事故的发生及损失。
1.2国内外研究现状
1）国内研究现状
对于平面交叉口方面的研究，我国是属于起步较晚的，在1985年时，北京工业大学针对灯控平交路口混合交通的通行能力进行了研究。在这之后，我国的交通工作者通过借鉴国外先进的交通研究理论与经验，结合我国国内的交通特征，对信号交叉口进行了大量的研究。
1986年，曾静康提出了“综合模式”的控制方法，其关键是寻求渠化、相位和灯色三者的协调。2001年，同济大学杨锦东和杨东媛，提出了周期时长的优化模型。2005年，吉林大学硕士研究生王波，提出了拥挤条件下交通流诱导分流策略与交叉口拥挤疏导信号控制策略，并建立了交叉口拥挤疏导信号控制方案的实时选择模型[1]。2006年，窦建军实现了引导车流按一定路径行驶，从根本上消除或减少了冲突点、分流点和合流点，提高了交叉口的通行能力，真正实现了人车分流[2]。
国内的对于平面交叉口设计优化较为系统的研究主要集中在以下几个方面：
2001年，工程建设规范《城市道路平面交叉口规划与设计规程》在上海市出版，这份规范对平面交叉口的规划和设计做出了具体的规定和设计流程，对上海市平面交叉口的规划和设计做出了指导。
2003年，《城市道路交通设计指南》一书编著完成，同济大学杨晓光在书中在国内率先从交通设计层面，对于平面交叉口的渠化设计、信号配时等进行了总结，提出了对交叉口的改善设计的方法和技术。
北京工业大学马健明博士的博士论文中提出了一种集几何设计、渠化设计以及交通组织设计为一体的信号交叉口优化专家系统[3]。
2）国外研究现状
早在19世纪的时候，人们就开始了对交通信号的研究。英国、美国等发达国家率先对交叉口的控制进行了研究。他们以连续的交通流为前提，提出了设置左、右转专用车道和渠化交通设施等方法，在交通管理方面采用了使用交通信号控制与交通控制相结合的方法，如采用多相位控制交叉口、禁止左转或禁止右转等措施，来提高交叉口的交通安全和通行能力。
在信号控制方面的研究，20世纪80年代以前，单点交叉口信号控制配时设计大多采用英国学者F.Webster-B.M.cobbe(F-B)的理论和方法。这一理论的基本观点是：车辆通过交叉路口时，亿其受延误时间为唯一的衡量标准，然后对信号配时方案进行优化。之后，更多的学者进行了相关的研究。1994年，美国Oak Ridge国家实验室交通研究中心ITS研究室Rekhas.Pillai和Ajay K.Rathi提出了如何在有限支路和有限范围的交通系统中得到最大线控的带宽，并介绍了获得最大带宽的一种启发式方法MILP的形成和发展过程，以及基于MILP的MAXBAND线控软件的优缺点，并提出了改进方法[4]。1998年，美国维吉尼亚工程技术学院Joseph A.Ball,Marting V.Day,Pushkin Kachroo和Tungsheng Yu等人，以使排队长队或等待时间最小为目标，针对单个交叉口和有两个交叉口组成的最简单的网络，提出了反馈控制方法的设计，并讨论了由两个交叉口组成的最简单的网络的多种模型和问题[5]。1999年，日本学者Inoue和Takeshi通过仿真模型再现交通状况，用事件扫描法对设计方案进行评价，并在十字路口进行试验的方法，研究了在交通高峰时段的拥挤状态下，信号协调控制系统相位差的设计方法[6]。2001年，美国普渡大学土木工程系Abbas和Moniasir提出了一种交通信号相位差的转换运算法则，这种方法的独特之处在于优化过程同时考虑了交通量和占有率的影响，并且这种方法与传统的相互协调控制系统有较好的兼容性[7]。
交叉口冲突点是指机动车、非机动车或者是行人通过交叉路口时，按照规定的机动车道、非机动车道和人行横道，相同的或者是不同的交通流在分离或者是相遇而产生的点。交叉口冲突点是交通流在交叉口正常运行时所产生的理论冲突点，而不是交通流实际运行时产生的冲突地点。只要在平面交叉口内存在冲突点，那么它就是交叉口产生交通冲突和事故发生的根本原因。因此，从理论上来说，如果交叉口范围内不存在冲突点，那么只要交叉口内的交通流能够正常运行，就不会发生交通冲突或交通事故。
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