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1、北京理工大学珠海学院2016届本科生毕业论文基于vissim仿真的信号控制交叉口交通组织优化研究摘要道路信号交叉口是整一个城市路网中必不可缺少的组成部分。交叉口是城市交通流聚集和疏散的地方，可以说是城市交通的关键所在，城市道路交叉口的交通状态在很大程度上关乎到城市的交通运行状态。而现在在大多数的城市中，交叉口每天都会出现拥堵的情况，这种现象降低了交叉口的通行能力，破坏人们的出行体验。因此，改善交通现状、提高交通效益的必要举措之一，就是对道路交叉口进行合理的交通组织优化。通过分析我国目前道路交叉口存在的问题，发现很大一部分的拥堵的产生地方都是在交叉口处。针对交叉口拥堵问题，本文采用交通渠化和信号
2、配时的手段，提出了从时间和空间上对冲突进行分离。在交通渠化手段和信号配时的计算方法这两方面上给出了对应的改进方法，来降低交叉口处的冲突，进而改善交叉口处的交通组织环境。并且以以选中的信号交叉口为具体实例，在时间上围绕如何改进信号配时，空间上围绕着如何改进渠化措施，进而总结了两种优化方案，并用VISSIM仿真工具来对两种方案进行评价。最终通过对比分析来验证交叉口渠化和信号周期综合优化的效果，发现交通渠化和信号控制在很大程度上改善了交叉口的拥堵现状，说明本文对交叉口采取的交通组织优化措施的科学性和可行性。关键词：交叉口；交通组织；优化Traffic organization optimizatio
3、n of signalized intersection based on VISSIM simulationAbstractThe signalized road intersection is an essential part of the whole city network. Intersections are places where urban traffic flows gather and disperse, and intersection is the linchpin place of urban traffic. The traffic condition of ur
4、ban road intersections is largely pertainto the traffic operation condition of the city. With the swift growth of car ownership in china. Congestion occurs at intersections every day, which reduces the capacity of intersections and destroys peoples travel experience. Therefore, one of the necessary
5、measures to upgrade the traffic situation and upgrade the traffic efficiency is to optimize the reasonable traffic organization at the road intersection.By analyzing the existing problems at road intersections in our country, it is found that a large part of congestion occurs at intersections. Aimin
6、g at the problem of intersection congestion, this paper proposes to separate the conflict from time and space by means of traffic channelization and signal timing. In the two aspects of traffic channelization method and signal timing calculation method, corresponding improvement methods are given to
7、 reduce the conflict at the intersection and improve the traffic organization environment at the intersection.Taking the selected signalized intersection as a concrete example, Focusing on how to improve signal timing in time and channelization in space, two optimization schemes are summarized and e
8、valuated with VISSIM simulation tool. Finally, through comparative analysis to verify the effect of channelization and comprehensive optimization of signal cycle at the intersection, it is found that traffic channelization and signal control have greatly improved the current situation of traffic con
9、gestion at the intersection, which indicates that the traffic organization optimization measures adopted in this paper are scientific and feasible.Key words: intersection; traffic organization; optimization目录一、绪论11.1研究背景及意义11.2国内外研究现状21.2.1渠化设计21.2.2交叉口信号控制21.3研究内容与结构安排31.3.1论文主要研究内容31.3.2论文章节安排3二、信
10、号交叉口交通组织优化问题概述52.1平面交叉口的形式52.2交叉口交通流交通冲突分析62.2.1无控制交叉口交通冲突分析72.2.2信号控制平面交叉口交通冲突分析82.2.3交叉口交通流冲突解决方法112.3交通组织优化综述112.3.1交叉口交通组织的优化思路112.3.2交叉口交通组织优化步骤12三、交叉口渠化方法研究133.1交通渠化的定义133.2信号交叉口的渠化方法133.2.1导向车道的设置133.2.2标志标线173.2.3交通岛的设置173.2.4公交港湾设置173.3信号交叉口渠化设计流程18四、交叉口信号设计方法研究194.1信号控制方式194.2信号方案的确定194.2.
11、1信号相位的选择194.2.2信号相序的设计214.3信号配时计算方法214.3.1英国的Webster 法224.3.2等效交通量法23五、实例建模与优化方案评价245.1交叉口基本情况245.1.1交叉口几何条件245.1.2交叉口信号相位及配时方案245.1.3交叉口交通流量表255.1.4交叉口存在问题分析265.2信号交叉口交通组织的优化方案265.2.1交叉口渠化交通的优化方案265.2.2交叉口信号控制优化方案275.2.3优化方案的提出305.3仿真相关操作315.4优化方案仿真结果评价325.4.1行程时间325.4.2延误345.4.3平均排队长度35六、结论与展望38结论
12、38展望38参考文献39致谢40一、绪论1.1研究背景及意义随着社会各方面快速发展，推进城市化的过程中使得我国城市人口的数量急剧上升，机动车保有量也因城市人口的增加而快速增长。在机动车大量增加的背景，相比较之下就显得城市的交通基础设施水平滞后，所以使得城市交通问题日益突出。根据调查的数据，到2020年初，全国的汽车保有量大约为2.7亿辆，超过百万辆的城市更是有着61个。而正是因为这庞大的车群，让我国交通面临着严峻的考验。另外，我国部分人民交通观念较弱，违纪现象时常有发生，这也经常造成交通堵塞，使得交通拥堵的情况在大部分城市生活中越来越常见，给出行人造成了时间上的损失，交通延误的增加，并且出现了
13、交通事故率上升等问题。改善城市日趋严重的交通问题可以从两个方面来考虑，一方面是可以通过加强城市目前基础道路设施规划建设，增添道路基础交通设施，并不断完善道路交通网的功能；另一方面可以通过现有的技术，科学的对道路进行规划和管理，提高城市现有道路的通行能力。就我国一些城市目前道路交通出现的问题而言，很多的原因并非是道路面积过少造成的，而是与路网和基础交通设施的利用有较大的关系，所以说科学的交通管理与控制显得越来越重要。对于整个城市的道路交通网络而言，交叉口是城市道路网络的关键节点。各种交通流在这里进行合流和分散，相互干扰，造成了此处通行能力低的现象。而且当交叉口发生问题，将会造成交叉口各上游方向上
14、车辆的堵塞，更甚者会影响到其他相邻的路段。交叉口的运行程度往往会直接或者间接的影响到城市整体运行。通过大量的数据发现，交通拥堵、秩序混乱的情况大多数都是出现在道路交叉口，说明城市拥堵情况最为严重的也恰恰是这些节点处。所以，解决城市交通拥堵并且提高道路交通效率的关键就在于对交叉口进行优化和改善。鉴于交叉口相对于普通路段交通安全性更低，交通情况更为复杂。对交叉口处优化最能立竿见影的便是对交叉口进行合理的渠化和信号控制。合理的组织优化对改善交叉口交通问题有显著的效果，并且对增加交通路网的通行能力有着重大作用。在此过程中不但进一步的提高某些区域的通行能力，还对重点区域的交通秩序有很大改善。所以对交叉口
15、进行交通组织优化研究是十分有效的手段和措施。并且对我们改善交叉口交通秩序和城市的拥堵问题有着重要研究意义。1.2国内外研究现状1.2.1渠化设计道路渠化设计是通过人为设置的交通设施来分隔车道，来让行驶的车辆按照规定的方向安全有序地行驶。国外的交通渠化设计研究相对国内起步较早，目前国外形成了规范的书册。如美国的MUTCD手册1，其中主要介绍了不同渠化方法和渠化理论在某些交叉口的运用之外，还明确的说明了路口周围的一些交通设施的设置位置以及本身的形状、大小、颜色等特征，有利于人们更好的选择相应的渠化措施。而日本在交通设计这方面最开始在平面交叉路口的规范与设计中提出，渠化对于提高交叉口效率是十分有效果
16、的，并且其论述了很多关于交叉口的渠化措施，基于本国道路交叉口的特点上，给出了很多有效的建议和措施，各种不同形式的交通岛可以起到分隔车流和保护行人交通的作用。具体而言，国外很多较为常用的渠化是利用交通岛和一些导流设施来实现的，对于我国大多数城市交叉口的渠化也具有很好的借鉴意义。在国内，自从交通工程学进入中国以来，各位研究人员在借鉴和总结国外交通学方面研究经验的同时也根据我国情况，对此也展开了不遗余力的探索，1986年，曾静康以交通流可能会遇到的冲突的为单位，在现实中对交叉口进行实验，最终提出渠化、灯色以及相位之间相互协调的控制方法。2001年，上海市制定的城市道路平面交叉口规划与设计规程2表示平
17、面交叉口进行渠化设计可以利用交通岛、交通标志和路面标线等措施来达到目的。且咚炳勋在2005年就渠化长度和展宽渐变段长度的确定提出了新的想法。2010年，对于交叉口和路段的各类渠化措施做了详细介绍的交通设计一书被杨晓光、白玉等编著传出，并且纳入了国家级规划教材 3。2014 年，阳兰针对信号交叉口的常见问题，为了使车辆以最短时间、最快速度驶过交叉口4，提出了展宽、渠化车道等方法。1.2.2交叉口信号控制大概在上世纪50年代，大多数的单点交叉口信号配时的设计均采用Webster 配时这一方法，这一理论是以车辆通过交叉口时，延误最小为衡量指标从而进行信号优化配时5。1980 年，在对Webster方
18、法进行修正的时候澳大利亚学者阿克塞立克由此提出了“停车补偿系数”这一概念6。1997 年，Suvrajeet Sen 和 K.Larry Head 提出一种基于动态规划的交叉口信号控制通用算法，该方法能够对交叉口的多个评价指标进行优化 7。1999 年，日本 Mou和 Takesh这两位学者，研究了处于饱和状态下高峰时刻的交叉口，并于实际实践中提出一种信号协调控制系统相位差的设计方法8。2001 年，交通信号协调控制系统相位差的转换运算法则由在美国普渡大学的人员提出，该方法在其优化过程中加入了交通量和占有率的考虑。我国有关交叉口方面的研究和设计，跟国外某些国家相比起步较晚，在1937年的时候才
19、有对单点信号机研究的记录。但随着交通工程学的不断发展，干线系统的控制在1985年的时候在北京“前三门大街”首次试验成功，到八十年代的时候，单点定时交通信号控制基本被国内大多数城市运用。1998 年，王殿海创建了实时动态交通流预测模型， 且在同一年间，顾怀中与王炜提出了交通信号配时的模拟退火全局优化算法9。2003 年， 在对混合交通流下机动车和非机动车辆对信号配时的影响进行了分析的这个基础上，中国科学院高海军、陈德望、陈龙点提出了适合我国混合交通流情况的信号配时计算公式。2008 年，蒋贤才10、裴玉龙提出了消除稳态理论下延误计算模型的局限性的定数理论下的是适应控制的延误计算模型，并证实了其可
20、行性和适应性。2013 年，康佳黎研究目前的信号控制方法之后，提出了多相位模糊控制方法，并且设计了四相位的模糊控制器，最后对传统方法和模糊控制器自动控制方法在实验中进行了仿真对比11。1.3研究内容与结构安排1.3.1论文主要研究内容本文针对某些平面交叉口通行能力和通行效率低下，延误时间过多的情况，选中某个交叉口来研究分析，对其现状进行调查之后，研究分析后指出其存在的交通问题，从渠化措施的相关设计，信号控制这两个方面出发，并且运用交通组织优化的有关理论，给出了合理的渠化设计和适当的信号配时的建议，并整理了相关建议给出交叉口交通组织优化方案。最后在VISSIM上建立仿真模型进行仿真，根据方案的仿
21、真结果进行数据分析和方案评价，从而为城市交叉口交通组织优化提供理论依据。1.3.2论文章节安排第一章 绪论为本文的第一章，本章对本文的研究背景进行说明，其次对国内外研究交叉口的发展现状和研究成果进行介绍，最后确定本文的研究内容。第二章 本章首先介绍了常见的交叉口类型。然后对交叉口处的交通冲突进行重点说明，通过分析平面交叉口冲突情况和导致交叉口冲突的原因，并且就有无信号控制这两种交叉口处的冲突点进行对比，给出了交叉口的优化思路：运用合理的方式将不同的交通流在时间和空间上进行分隔，从而有效的减少交通冲突点的产生，提高交叉口的通行能力和通行效率，并对交叉口交通组织优化的基本步骤进行说明。第三章 本章
22、阐述了交叉口渠化的特点和原则，并对交通渠化常用措施进行了讨论，对扩宽路口、导向车道设置、标志标线、交通信号灯、交通岛和公交港湾设置等常用的渠化措施进行了详细的说明，并提出了信号交叉口渠化设计的基本流程。第四章 本章主要对适用于单个交叉口的定时信号配时方案优化简要介绍，从相关的信号设计概念、信号控制方式的介绍，到信号方案中相位的设计、相序的安排、和信号配时方法的计算。为后文交叉口的优化方案中的配时计算提供了理论依据。第五章 实例建模与优化方案评价。本章首先对研究的交叉口的现状做调查。通过研究其基本情况指出了交叉口存在的实际问题，就渠化问题和信号配时问题提出改善。最后对目前现有的方案和优化之后的方
23、案建立了仿真模型，并分别对其进行仿真运行操作，在仿真数据中选用行程时间、延迟和排队长度这三个评价指标来对给出的优化方案进行评价，最终根据评价结果来说明优化交通组织优化方案是可行的。二、信号交叉口交通组织优化问题概述2.1平面交叉口的形式两条不同方向的道路相交的地方形成道路平面交叉口，两条道路上的车辆和行人都得在此处进行相关的合流以及分流。因为各地情况的不同，交叉口的形式也各种各样。而常见的平面交叉口形式有这几种。（a） （b） （c） （d） （e） （f）图 2.1常见的平面交叉口：(a)十字形；(b)T形；(c)X形；(d)Y形；(e)错位交叉；(f)环形交叉；（1）十字形：是指两条道路以
24、垂直的角度正交，是城市中最普遍的交叉口形式，也是使用最广泛的。十字交叉口行车视距好，有利于驾驶员观察周边情况，并且其形式简单。 （2）T字形：一般存在于城市主干路和次干路相交的地方，或者是一条路和另一条路的尽头拼搭而成的。（3）X形：两条道路不以九十度斜交，但是交叉口角度不能太小，不然会导致驾驶员视线受限，行车视距不良，从而不利于交通安全；另一方面，交叉口太小，会增加通行时间以及降低通行能力。（4）Y形：Y 形交叉一般出现在道路合流或者道路分流的地方，并且道路相交角度小于七十五度。（5）错位：两条相离不远的道路，从不同的两侧分别于主干路连接。也可能是相邻的两个T行道路距离很近从而形成错位。（6
25、）环形：让车辆有秩序的按照一定的方向围绕着岛行驶。2.2交叉口交通流交通冲突分析在我国一些城镇的交叉口，机动车和非机动车，行人之间相互在路面上进行交通行为的现象是十分常见的。各种交通流之间的相互影响，相互干扰严重，所以在交叉口处形成了较多冲突点，而在各种冲突当中，对交叉口的交通影响最大是各种左转弯的车辆。交通冲突是指在可观测条件下，多个道路使用者在同一时间和空间上的接近，如果其中一方采取如转换方向、改变车速等非正常交通行为，除非另一方也采取相应的避险行为，否则，会发生碰撞12。而冲突点是指在交叉口内，不同流向的两股车流同时经过空间某一处时，轨迹线呈交叉形的交会点，而所形成的交会点我们就称之为冲
26、突点。而且相交道路越多，交叉口处的交通冲突点越多。（a） （b） （c） 图 2.2交通冲突点的三种类型：（a）分流冲突点；（b）合流冲突点；（c）交叉冲突点；2.2.1无控制交叉口交通冲突分析（1）如果只算机动车流在交叉口处产生的冲突点而言，对于没有任何控制的交叉口为例，则在交叉口的冲突点分布情况如图2.3。图 2.3无任何控制交叉口机动车冲突点分布图表 21无任何控制交叉口机动车冲突点数量冲突类型交叉点合流点分流点总共机动车-机动车168832（2）如果只算非机动车流和行人在交叉口处产生的冲突点而言，对于没有任何控制的交叉口为例，则在交叉口的冲突点分布情况如图2.4。图 2.4无任何控制交
27、叉口机动车、非机动车、行人冲突点分布图表 22无任何控制的交叉口处机动车、非机动车、行人冲突点数量冲突类型交叉点合流点分流点总共机动车-机动车168832机动车-非机动车5656机动车-行人88非机动车-非机动车168832非机动车-行人882.2.2信号控制平面交叉口交通冲突分析（1）如果只算机动车流在交叉口处产生的冲突点而言，对于有信号控制的交叉口为例，则在交叉口的冲突点分布情况如图2.5。图 2.5信号控制为两相位的交叉口冲突点分布图表 23信号控制为两相位的交叉口机动车冲突点数量冲突类型交叉点合流点分流点总共机动车-机动车2248（2）如果只算行人和非机动车流在交叉口产生的冲突点而言，
28、对于有信号控制的交叉口为例，则在交叉口的冲突点分布情况如图2.6。图 2.6有信号控制交叉口机动车、非机动车、行人冲突点分布图表 24有信号控制交叉口机动车、非机动车、行人各类冲突点数量冲突类型交叉点合流点分流点总共机动车-机动车24410机动车-非机动车1414机动车-行人44非机动车-非机动车24410非机动车-行人44通过上述对交叉口有没有控制的情况分析对比，可以说明交叉口的通行效率低下很大的原因是因为大量的冲突点的存在。所以当我们对交叉口进行信号控制，可以很明显的看出冲突点在减少。目前在我国大多数的城市交叉口，一般都是考虑通过信号控制来消除冲突点，而一般是通过路口渠化措施来解决交叉口存
29、在的分流点，某些交叉口也根据其交叉口自身的具体情况来消除合流点。2.2.3交叉口交通流冲突解决方法交叉口混合流的关键问题在与机动车，非机动车和行人彼此之间的行走路线存在相互交织，重叠的情况，正是因为它们这种相互之前的干扰造成了交叉口产生拥堵，以至于交通秩序混乱，效率低下。所以，让交叉口的混合流分离，在各自的道路有序的前行，对于改善信号交叉口交通组织至关重要。（1）采取空间分离的方式在信号交叉口，通过“交通渠化”的方法，我们就可以在空间上对冲突点进行相互分离，即采用渠化手段对交通流进行隔离和引导。通过渠化方法，可以将交叉口本来随机形成的冲突点给固定下来，然后再利用交通设施：如安装交通标志，施画标
30、线等，在空间上分离这三种交通流，最大程度上的提升交叉口处的通行能力。（2）采取时间分离的方式信号交叉口则是指通过信号灯显示的灯色，让汽车自觉的遵守交通规则，从而来达到指引车辆有序的通过路口。在交叉口采用信号控制的方式，可以在时间上消除或减少交通冲突点，来有效分离各种交通流。如图2.5所示，可以明显的看出采用多相位的信号控制方案，可以有效地分离交叉口处不同转向的车辆，让他们不在同一时间点通过路口来避免车辆彼此的影响和冲突。2.3交通组织优化综述2.3.1交叉口交通组织的优化思路交通组织实际上也可以说是交通流向和流速组织，而交通组织的优化则是在空间和时间上将不同时段的各种交通流相结合，合理地分配在
31、城市现有的道路网空间内，从而让道路的交通运行状况有序畅通。交通组织优化除了可以采用各种交通的政策之外，还可以在微观上对交叉口进行渠化或是配时上的设置来达到改善交通组织，在空间上需要做到不浪费土地，而在时间上需要做到不损耗一秒。而在本文研究的交叉口交通组织改善，重点在于对各种不同交通流的分隔。采取的方法是在最大化的利用时间和空间的基础上，让交叉口处的混合交通流的冲突相互分开，从而达到优化交叉口交通组织的目的。2.3.2交叉口交通组织优化步骤无论是对新建成的信号交叉口进行优化设计还是对已存在的信号交叉口进行优化设计，第一步都是得从交叉口实际现状入手。得对交叉口的实际现状、交叉口处的交通流的流向、和
32、交叉口渠化措施、信号配时方案等进行调查和分析，明确交叉口所存在的问题和该交叉口产生问题的原因；然后再根据调查的相关数据进行分析，然后根据交叉口的问题确定相应的优化对策，从空间和时间上，即利用渠化措施和信号配时来减少冲突点，得出初步的交通组织优化方案。最后，对目前的方案进行改进和检验，得出最优的改进方案后，讲改进前后的方案进行仿真评价，来确定最终的交通组织优化方案。三、交叉口渠化方法研究平面交叉口作为路网的重要节点，是行人和车辆汇集的地方，所以此处的交通流量大而且交通冲突较多。对交叉口进行交通组织优化，就是要对交叉口处存在的冲突点加以控制，使得路口交通处于高效有序的运行状态。而交叉口渠化能有效的
33、疏导各种交通流。而且经过研究表明合理的交通渠化措施可以更加高效的利用土地资源，更大化的为此处的交通流提供便利，改善交叉口交通秩序。3.1交通渠化的定义交通渠化就是通过各种方法对行驶在道路上的车辆进行分隔，可使得各种交通流按照所划分的车道，安全有序的运行。一般渠化方法都是最大程度的利用各种交通设施来实现对行人车辆的引导和隔离。3.2信号交叉口的渠化方法3.2.1导向车道的设置导向车道我们一般用来形容在交叉口处重新划分车道的进口道。导向车道的设置不但可以提高路口通行能力，而且还能很好的改善交叉口的交通秩序。（1）导向车道数的设置条件按不同行驶方向，各个进口道的导向车道要大于等于所在路段的车道数，而
34、且出口道的车道数不能少于进口道的车道数。如果道路出口道的情况不能满足，那就得对交叉口进口道的车道功能重新进行划分，如若要减少出口道的车道数的话，最少也要让出口道的车道数和进口的直行车的车道数相等。（2）道路宽度与导向车道设置关系当道路宽度在12-18m的时候，最少要渠化一条导向车道，不用设置导向箭头。当道路宽度在18-24m的时候，最少要渠化两条导向车道，根据流量流速设置导向箭头。当道路宽度在24-30m的时候，最少要渠化三条导向车道，根据流量流速设置导向箭头。当道路宽度在30m以上的时候，最少要渠化四条导向车道，根据流量流速设置导向箭头。根据国标标准，城市道路的路段车道设置宽度应该在 3.2
35、5m3.75m（部分特殊情况下可大于3.75m），但是由于交叉口处的车道一般比车行道要窄，所以我们在必要的时候可以进行削减。但为了驾驶员的行驶安全，我们一般都会让行驶车道在一定的范围内，因为如果行驶车道距离过宽，可能会使得车辆行驶时不太顾忌相邻车道上的行驶车辆，从而加速行驶，降低了行驶安全性。而且进口车道距离设置过宽在一定程度上会影响进口车道的数量，不利于交叉口通行能力。但如果车道距离过于窄小，相邻车道间的车辆将不易正常安全通行，彼此干扰较大。相对于路段车道的设置宽度，设置导向车道时，其宽度可以借鉴如下标准。表 31导向车道设置宽度表车道功能车道宽度（米/条）小型汽车直行2.7混合专用直行2.
36、8-3.0混合专用左（右）转3.0机动车出口3.0非机动车出口3.0（3）左转导向车道的设置如果在交叉口处出现进口道左转车辆流量大于该方向进口总量的15%这种情况,就应该设置左转专用车道。在允许的范围内移动中心(线)护栏设置，就是将交叉口处的中心线进行平移，然后给出交叉口设置左转车道的宽度。图 3.1移动车道中心线设置左转车道在分隔带尺寸允许的情况下(大于3米)可缩窄或中断分隔带来增加一条左转车道。如若消除中央分隔带之后还不能够满足该方向左转车的车道宽度的时候，可以同时减少车道宽度来达到左转车道的宽度。图 3.2去除中央分隔带来设置左转车道如果多相位信号路口的放行是先让直行车通过后再让左转车通
37、过的情况，我们可以就在左转车道的前面设置左转弯待转区。图 3.3左转弯待转区示意图如果该交叉口处只存在道路中线或中央护栏的现象，可以适当调整道路中线或中央护栏位置，并通过压缩各条车道宽度来达到目的。（4）设置右转的导向车道因为在大多数情况下右转车辆都不受信号控制。所以在设置专用右转车道时主要是考虑如何跟其他不同流向的车进行空间分离即可。常见的右转导向车道的设置方式。在条件允许的的情况下，可以对交叉口的宽度来扩宽，而进口车道扩宽时的长度y应该以红灯时停车等候的最后一辆车来确定。这样方便后来的右转车辆驶入增扩的右转车道。一般情况下长度为五十到七十米。出口段长度z，可以让横向道路上的直行车流不受右转
38、车辆的影响。所以应该增拓二十到四十米的候驶段。拓宽示意图如图3.4所示。图 3.4标准信号交叉口扩宽图如果在交叉口处有存在辅路，且辅路长度大于六米的情况下，可以让车辆借助该辅路来进行右转。如若交叉口处情况允许，可以让右转的车辆在还没到交叉口的时候提前分流，然后交叉口内禁止右转，有利于减少交叉口的负荷。如果有右转交通流较大的情况，可以直接设置右转匝道。渠化岛位置以及右转车道的长度均根据车速确定。图 3.5右转匝道示意图（5）机非隔离可以根据交叉口非机动车流的情况，来决定交叉口处需不需要设置非机动车左转弯停止线以及非机动车禁驶区。3.2.2标志标线渠化中是常见的手段之二：设置标志标线，因为醒目的标
39、志和标线给与驾驶员和行人信息，有效的引导交通参与者通过交叉口。而且交通人员一般都是通过特定的道路交通标志来获取信息。从而使交通参与者在不同的情况下做出正确的选择，从而达到引导交通的目的。例如我们常用的指路标志、指示标志、以及掉头标志等，可以让驾驶员在行驶过程中进行参照。而在各种渠化标线中，最常见的有交叉口处的停止线，导线车道线、导流线还有人行车道线等。当机动车从车道驶入到交叉口的时候，为了让各个流向的车辆有秩序，避免冲突的情况下，应该尽量的让车辆行驶的轨迹顺畅和规范。所以应该采取措施来规范交通流的行驶轨迹和空间。如通过导流线来引导或限定各股交通流的行驶轨迹等做法。而人行横道应该设置在尽可能靠近
40、交叉口处，并且尽量做到与机动车道相垂直。需要注意的是，在临近交叉口处的导向车道线一般都是施画为实线，这样来提醒车辆不在此处能随意变换车道。3.2.3交通岛的设置布置交通岛也是一种十分有效的渠化措施，在交叉口处各种高出于路面的岛，根据其本身的位置和功能，一般有这四种：分车岛(分隔带)、中心岛、方向岛和安全岛。（1）分车岛(分隔带)，一般用来隔离本方向或者对向的车流，来保证行驶安全。（2）中心岛，整个形状类似于圆形状。在环形交叉口中可作为环岛，有时候还能作为交通警察现场指挥的站台。（3）方向岛，主要功能是引导和指示车辆行驶，将车流分离出去。一般是为了减少冲突而将右转车流和自行车流分离出去。并且可在
41、上面设置交通标志和照明杆等。（4）安全岛，一般作为行人等候过街站立的地方，有时候也由设置在交叉口处的方向岛和分车岛来担任这个作用。很多情况下都是一岛多用。在面积较大且车流复杂的信号交叉口较为多见。3.2.4公交港湾设置公交港湾是将公交停靠的地方设置于道路正在行驶的车道外，有利于解决交通拥堵和交通秩序混乱的现象。如图3.6所示：设置全港湾式公交停靠站时如果利用机非分隔带，需要注意的是机非分隔带得大于四米的路段才可以。图 3.6利用机非分隔带设置的全港湾式公交站示意图3.3信号交叉口渠化设计流程信号交叉口渠化设计是比较复杂的，除了要调查大量的数据之外，还得考虑渠化设计和信号设计的协调，如图3.7所
42、示，针对不同的阶段进行不同的规划设计，从最开始的交通调查阶段，到渠化设计阶段，最后考虑各种设计是否协调，从而最终得出最优设计方案。图 3.7信号交叉口渠化设计流程图四、交叉口信号设计方法研究交叉口信号设计可以实现在时间上分隔流向不同的交通流。在我国目前的情况下，解决交通问题的最有效的方法之一就是对交叉口进行信号控制优化，也是本篇论文重点研究的对象。单点信号优化设计的内容为信号控制设计，相位方案设计和信号配时设计。4.1信号控制方式交叉口信号控制主要是在时间上将不同流向的交通流进行分隔，而就单个交叉口而言，一般是定时控制或者感应控制这两种控制方式。我们较为常用的是定时控制这种方法。定时控制对于感
43、应控制来说比较具有独立性，可以根据预先设定的相位和信号配时来运行，并且安装和维修比较方便快捷。而感应控制一般都是在交叉口交通量变化比较大的时候才能得到最大的体现。4.2信号方案的确定信号方案设计是信号控制中重要组成，而相位方案指的是各个相位的组合方式，信号相位数的增多或减少，对应的会改变此处信号配时时间的增加或减少。而且道路路口的通行能力也会因为正确合理的相位和相序而大大提高。因此，有必要从多个相位组合的方案中选出最佳的相位方案。4.2.1信号相位的选择信号相位主要分为两相位信号和多相位信号。两相位信号的适合于各种渠化设置，但多相位信号控制则需要根据路口处渠化的情况和平峰高峰时期的实际流量来确
44、定。因此在确定信号相位时有必要考虑此处的交通安全，交通效率，交通状况和协调控制的效果。（1）根据路口的放行方法来确定信号相位对于按照时间分离法放行的路口，除了考虑交叉口处车辆的正常行驶之外，还要考虑到行人过街的相位和过街等待时间，所以信号相位设置一般都在两个以上。图 4.1时间分离法信号相位图对于按照空间分离法放行的路口，一般不用考虑太多其他的因素，行人相位可以直接根据机动车的直行相位配置。图 4.2空间分离法信号相位图对于按照时空分离法放行的路口图 4.3时空分离法信号相位图（2）根据交叉口导向车道渠化措施确定信号相位假设交叉口处如果是直左车道，那么信号上就不能设置有左转的相位，不然会使得该
45、车道直行车不能在该相位通过，造成车辆排队。但交叉口如果有左转车道，那在信号上就应该有对应左转的信号相位。所以在设置相位时得注意。（3）不同进口道车流量不均衡的信号相位某一进口道内部流量比不均衡例如同一方向的进口道内部直行车流量比与左转车流量比相差过大，以西进口道为例。图 4.4进口道内部流量不均衡相位组合方案进口道之间流量不均衡进口道之间流量不均衡是指一个交叉口内不同方向上的进口道之间的车流流量比相差过大,以东进口道与西进口道不均衡为例。图 4.5进口道内部流量不均衡相位组合方案4.2.2信号相序的设计信号相序的设计的用途是用于确定各信号相位的顺序，主要是考虑多相位在相位组合和衔接上面的信号控
46、制设计，力求设计方案能够使得交叉口运行效率达到最大。4.3信号配时计算方法单个交叉口的配时非常适合用定时控制这种实时性好的信号控制方法，本文对信号交叉口采用的信号控制方法为定时控制方法。在交通工程学的发展中，出现了很多用于计算配时的方法，英国的Webster 法和国内的等效交通量法为本文所用计算配时的方法。4.3.1英国的Webster 法这个方法是以交叉口最大通行能力和车辆的最小延误为目的，在绿灯时间内让通过交叉口的车辆最多，并且根据其交通现状来确定最佳的信号配时方案。而进行配时前不仅要对各种参数的确定，还得确定信号控制方式和相位方案。（1）信号周期信号周期是指各个方向的信号灯进行红绿黄三种颜色都显示所需要的时间。计算得到的最佳周期是以追求总延误最小为目标，其计算公式为：C0=1.5L+51-Y （4-1） 式中：C0信号最佳周期（s）；Y组成周期全部相位的最大流量比之和L 周期总损失时间（s）其计算公式（4-2）所示L=inli+Ii-Ai （4-2）Y=i=nmaxYi,Yi （4-3）式中： l指车辆启动损失时间，一般为3s;I绿灯间隔时间（黄灯时间+全红时间）A黄灯时间n周期