友谊大道铁机路交叉口交通设计开题报告

1.目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1 目的及意义

随着人民生活水平的提高，城市人口日益增多，汽车拥有量不断增加，城市交通压力越来越大，交通堵塞在大中城市日益严重，经济增长与交通拥挤之间的矛盾日趋突出，滞后的交通状况已严重制约了经济的发展。据不完全统计，中国每年因为交通拥堵造成的经济损失约为2 000亿元，城市交通问题已成为国内外共同关注的焦点，关系到城市的可持续发展。交叉口作为城市交通网络中的重要组成部分，是城市交通拥挤的主要发生地。

城市道路通行能力的制约因素在于交叉口，研究显示，车辆在一条道路上行驶，在交叉口上产生的延误约占全程行车时问的3l％。而交叉口交通拥挤严重时会波及路段和整个路网系统，从而引起严重的延误，同时引发噪声、废气污染、能源浪费等问题。可见，交叉路口通行能力的大小将影响基本路段通行效益的发挥，对交叉路口进行科学合理的规划和设计对提高道路通行能力是十分重要的。而武汉市作为华中最大的城市，交通问题也相当严峻，城市道路拥堵也屡见不鲜，尤其在平面交叉口处造成的拥堵较为严重。

结合武汉市友谊大道铁机路交叉口交通的实际情况，对交叉口进行合理的优化，提出改善城市道路平面交叉口交通安全、提高通行能力和运行效率的城市道路交叉路口的改善方法，实现城市道路平面交叉口总体交通运行效果最优化,创造安全、高效、文明、和谐的城市道路交通系统。通过对交叉口的交通运行状况进行分析，找出交叉口拥挤堵塞的原因，对交叉口进行渠化设计交叉口和交叉口信号灯配时，根据VISSIM仿真进行交通优化。合理的组织交通，减少或消除冲突点，保证行车安全，并使延误尽可能的减少，提高交叉口的通行能力，保证行车通畅，缓解交通堵塞等。

1.2 国内外研究现状分析

围绕信号交叉口，国内外学者研究人员做了深入的研究取得了很多研究成果。下面对国内外研究现状从交叉口渠化、信号灯优化、仿真分析三个方面予以介绍。

1.2.1平面交叉口渠化设计

在平面交叉口渠化设计方面，国外一般都形成了规范或手册，如美国的《道路通行能力手册》。美国的 MUTCD（Manual on Uniform Traffic Control Devices）手册^[1]介绍了各种交叉口渠化措施，有交通岛、导流设施、路障等，交通岛是为保护行人、有效分隔车流的交通基础设施；导流设施是为提高交叉口安全性而为车辆设置的行驶路线；路障设施主要是为特定的对象服务，禁止车辆通行。同时也介绍了渠化设施的颜色、尺寸、规格，以及其适用环境和使用时的注意事项。

日本的《平面交叉口的规划与设计》^[2]对交叉口渠化与设计做了很多论述，认为渠化是很有效的优化措施，渠化措施包括交通岛、导流设施、路障、中心圈等，交通岛可有效保护行人分割车流，导流设施可使车流明确行驶路线，路障阻隔禁止通行车辆，使交通设施为特定服务。

2001 年，上海市出版了《城市道路平面交叉口规划与设计规程》^[3],这是我国第一部专门针对城市平面交叉口的工程设计建设规范，它对于城市新建平面交叉口的设计和原有道路平面交叉口的治理设计，提出应采用交通岛、交通流向标志及路面标线做渠化设计的具体规定。对于渠化的手段，分流岛、方向岛、安全岛和中心岛等高出路面的各种交通岛是最为有效，与设置在交叉口内的标志标线共同引导车辆行驶。

2003 年，杨晓光编著了《城市道路交通设计指南》^[4]，该书首次从交通设计层面对于平面交叉口的渠化设计、信号配时等方面总结了改善设计的方法和技术。渠化的主要目的是规范车辆的行驶，减少车流的冲突，保护行人和非机动车。在进行优化过程中，根据影响交通的不同因素确定不同的优化措施。

孙斌^[5]通过调整道路交叉口、路段车道宽度，将道路交叉口导向车道宽度进行压缩至，车道数量增加，能提高通行能力。从他的观点可以看到合理压缩车道宽度，能充分利用城市有限的道路资源。

张婉鸣^[6]对交叉口渠化设计进行深入探讨，从工程设计中遇到的一些问题出发，如交叉口展宽及渐变段长度，调头车道设置，人行过街设施布置等，试图对设计规范中一些不明确的地方做一些探讨和研究；通过分析计算，完善规范对交叉口设计尚未明确部分，提出提高交叉口通行能力的思路和方法。

何志峰^[7]基于交通冲突点分析的理论，在交叉口车道功能换分、交通岛和导流线等渠化方法进行了一定的优化。

张文东^[8]对我国现有道路交叉路口存在道路交叉口信号配时不合理、机动车、非机动车、行人混行严重等问题进行了分析总结，然后通过对一典型平面交叉口进行交通渠化设计，探讨和分析了城市交叉路口的渠化设计措施。

1.2.2 信号控制参数优化设计

国内外对于交叉口信号配时设计大多是采用 Webster 周期时长计算方法,陈俊等^[9]编著的《交通管理与控制》对 Webster 周期时长计算方法有详细的介绍，Webster周期计算方法是通过计算机和大量的实地观测研究得到的，其理论基础是：以通过交叉口的车辆延误最小为目标，求得最佳周期时长。推断信号周期在(0.75-1.5)C范围变动时，交叉口延误没有显著增加；确定信号周期时，要综合考虑交叉口的通行能力和几何条件，理论周期并不一定合适。

此后，更多的学者对信号优化问题进行了研究，吴瑶^[10]在信号周期优化方面，通过对传统信号配时方法的研究，提出了基于 Webster 延误修正模型的信号周期时长优化模型，模型针对不同交通状态下的交叉口信号周期时长进行了优化。

张考^[11]考虑了信号控制参数优化设计与展宽设计之间的互动关系，研究适用信号控制参数的展宽段长度取值和适用展宽段长度的绿灯时间优化，并分析了绿灯间隔时间的不同取值情况。

树爱冰^[12]总结和评述了当前交叉口信号配时优化设计流程、方法、主要成果，指出当前交叉口渠化和信号配时协调优化研究中存在的主要问题和不足之处，并探讨了信号交叉口“时空一体化”协调优化研究的发展方向。

Ma W等人^[13]提出了一种基于交通冲突和安全与延误的交叉口的信号配时模型，建立了信号相位模式选择的定量标准。

F Motawej等人^[14]建立起一种基于能量耗散的过饱和交叉口的交通信号控制方法，在交叉口入口处，交通流流入交叉口，可以把车辆流量看做能量，能量储存在交叉口中，车流出交叉口可以当做能量耗散，耗散系统理论可以在过饱和交叉口中应用。必须找到关于车流状态反馈控制律的关联能量耗散方程，基于该理论的交通信号控制方法可以保证控制信号灯发挥高效的控制效益。

游月省等人^[15]针对城市信号交叉口冲突点的特性，提出了信号交叉口的交通优化方法，建立了信号交叉口交通仿真模型，该模型以西安市西影路与雁翔路十字交叉口为例，对该交叉口进行信号相位设计与信号配时设计。

1.2.3 VISSIM仿真评价分析

Fan Rong等人^[16]基于替代安全评价模型（SSAM），进行VISSIM仿真。模拟冲突产生的VISSIM仿真模型，使用传统的交通冲突技术在测量领域的确定。VISSIM模拟和实测的交通冲突的一致性，可以通过校准VISSIM仿真模型和间接调整阈值来进行改进。

鲁相林等人^[17]以山东省威海市文化西路与吉林路交叉口为例，通过现场调查得到交叉口高峰小时交通量，应用交通微观仿真软件(VISSIM)和交通理论计算，采用信号配时、交通工程和交通管理等方法,对原交通控制方案进行改进、仿真和优化。

陈轲^[18]针对地铁站点周边交叉口道路出现的交通拥挤现象,以南京地铁安德门站为例,应用VISSIM仿真模型,分析站点周边交叉口道路行程时间、平均延误、排队长度、停车次数、通行能力等指标,探讨交通组织优化方法,可为道路交叉口设计提供借鉴。

仇锦^[19]针对交叉口优化的具体方法进行介绍，包括交叉口渠化的各种方法以及原则和交叉口信号配时的计算方法(WEBSTER法),对交叉口的冲突分布和方式进行介绍分析。同时,基于VISSIM理论知识,对济南市二环东路一山大北路交叉口进行实地调查,运用VISSIM仿真软件对交叉口现状进行仿真评价,根据评价结果进行现状问题的分析,对交叉口采取渠化、重新配时等措施进行再次仿真,优化后的仿真有效地降低了车辆的延误和排队长度,大大提高了道路的通行能力。

1.2.4 存在不足

1.虽然国外对交叉口优化设计方面的研究已经比较成熟，但由于我国混合交通流的固有特性，交通流状况和国外交通流状况存在较大的差异，在对交叉口进行渠化设计和信号配时设计时，各种参数的取值不尽相同。因此，国外已有的理论模型和设计方法并不能很好地适合我国混合交通流的特点。优化研究对象主要还是以机动车为主，对我国混合交通流的分析还不够，没有综合考虑非机动车以及行人的情况。