平面信号交叉口通行能力的计算方法
信号交叉口通行能力的计算方法
信号交叉口通行能力的计算方法
一、手动测算法
手动测算法是过去经典的方法，通常的步骤是：
1.根据交叉口的平均车速和车流量，确定交叉口的饱和流量。
该饱和
流量是指能够使交叉口的车辆数量达到最大限值的交通流量。
2.统计交叉口通过车辆的数量。
收集的数据可以是汽车行驶时间，或
者是统计一段时间内通过交叉口的汽车数量。
3.通过测算，得到交叉口的通行能力。
通行能力=（实际通过车辆数/
饱和流量）某100%.
虽然手动测算法比较适用于小规模的交叉口，但对于大型交叉口来说，它的测算时间较长且准确性不太高。
二、交通流模拟法
交通流模拟法是一种基于计算机模拟的较新方法，相对于手动测算法，在复杂的交叉口场景下准确度更高，计算效率也更高。
1.首先建立详细的交通流模型，可以采用市场上流行的交通仿真软件
进行建模分析。
2.在模拟的过程中，应该输入交叉口的各种参数，例如红绿灯时间间隔，左转道长度，等待时间等等。
3.通过实际道路建设的基础数据，对模型进行批量的模拟分析，并根
据分析结果进行渐进式优化。
与手动测算法相比，交通流模拟法更加精确。
通过使用高级交通流模型，可以模拟各种交通状况下的车流，预测交通瓶颈的出现，从而提供更好的交通规划建议。
因此，无论是手动测算法，还是交通流模拟法，它们都是衡量交叉口通行能力的常见方法。
对于确保交通流通畅，提高路口的安全性，规划合理的道路交通系统，选择合适的测量方法和工具，分析交通流量的数据和模型是必要的。
在建立预测模型前要对市场和业务需求进行更好的规划和梳理。
信号交叉口通行能力计算方法的比较分析
具体计算方法如下 : ( 1) 1 条直行车道的通行能力计算公式 :
Cs =
[3 ]
3 600 t g - t0 ( + 1) φ
Tc ti
( 2)
式中 : Cs 是 1 条直行车道的通行能力 ,辆 Πh ; Tc 是信 号灯周期 ; t g 是信号周期内的绿灯时间 ; t0 是绿灯亮 后 ,第一辆起动 ,通过停车线的时间 ,可采用2. 3 s ; t i 是直行车或右转车辆通过停车线的平均时间 ( 平均 车头时距) ;φ 是折减系数 , 可用 0. 9 。 平均车头时距 t i 与车辆组成 、 车辆性能 、 驾驶员条件有关 , 计算时 可采用本地区调查数据 。 如无调查数据 ,直行车队可 参考下列数值去用 : 小型车组成的车队 , t i = 2. 5 s ; 大型车组成的车队 , t i = 3. 5 s ; 拖挂车组成的车队 ,
详细介绍目前国内外常用的4种计算信号交叉口通行能力的方法饱和流率模型城市道路设计规范停车线法冲突点法以一个典型十字型信号交叉口为例计算该交叉口的通行能力并将结果与实测通行能力进行比较探讨最适合我国交通条件和混合交通流特性的通行能力计算方法
公路交通技术 2006 年 10 月 第 5 期 Technology of Highway and Transport Oct . 2006 No. 5
信号交叉口通行能力计算方法的比较分析
袁晶矜 ,袁振洲
( 北京交通大学交通运输学院 ,北京 100044)
摘 要 : 详细介绍目前国内外常用的 4 种计算信号交叉口通行能力的方法 ( 饱和流率模型 、 城市道路设计规范 、 停车 线法 、 冲突点法) ,以一个典型十字型信号交叉口为例 , 计算该交叉口的通行能力 , 并将结果与实测通行能力进行比 较 ,探讨最适合我国交通条件和混合交通流特性的通行能力计算方法 。初步评价各种方法的优缺点及适用范围 ,旨 在使国内有关信号交叉口通行能力的计算有一个统一的标准 。 关键词 : 信号交叉口 ; 通行能力 ; 饱和流率模型 ; 城市道路设计规范 ; 停车线法 ; 冲突点法 文章编号 :1009 - 6477 (2006) 05 - 0123 - 07 中图分类号 :U491. 2 + 3 文献标识码 :A
平面交叉口通行能力
引道车行道的条数、宽度、几何线形或物理条件有关，而 且受相交车流通过交叉口的运行方式、交通管理措施等方 面的影响，因此，在确定通行能力时，要首先确定交叉口 的车辆运行和交通管理方式。
一、概述
(二)分类
一般可分为四大类，一类为不加任何交通管制的交叉 口，一类是设置停车让行标志的交叉口，一类为中央设圆 形岛的环形交叉口，一类为设置色灯信号交叉口。 目前交叉口通行能力计算在国际上并末完全统一，即 使是同一类型的交叉口，其通行能力计算方法也不一样， 世界各国都有自己的一套计算方法，其中以美国的方法应 用最为广泛。
故
QP 3562 80% 2844 pcu / h) (
各交织路段车流量均末超过此值，故可以通过。
通过大量的实测资料和理论分析，在科学管理的条件下，
建议常规环交的通行能力，采用下表所列数值。
(四)小型环交通行能力的计算
所谓小型环交系指中心岛直径小于25m，环道较宽，而出
三、环形交叉口的通行能力
(一)概述 环形交叉口是在几条相交的交叉口中央，设置圆岛或带圆 弧形状的岛，使进入交叉口的所有车辆均以同一方向绕岛行驶， 其运行过程一般为先在不同方向汇合(合流)，接着于同一车道 先后通过(交织)，最后分向驶出(分流)。 这样行驶可避免直接交叉、冲突和大角度碰撞，其实质为 自行调节的渠化交通形式。 优点为车辆可以连续行驶、安全、无需管理措施，平均延 误时间短，很少刹车和停车，节约用油，随之噪声低、污染少。 缺点为占地大，绕行距离长，当非机动车和行人交通过多 及有直向行驶的电车时不宜采用。
四、信号交叉口机动车的通行能力
(一)概述
(二)信号交叉口的运行特征
车辆转换方向，交织或交叉 红灯周期性地定时出现
交叉口通行能力计算
交叉口通行能力计算首先，需要确定交叉口的结构形式，常见的结构形式有无信号控制交叉口和信号控制交叉口。
无信号控制交叉口的通行能力计算方法如下：1. 计算交叉口的边线长。
将交叉口各进口道的宽度相加，除以2，再加上交叉口两个人行道边线的长度。
2. 计算交叉口各进口道的通行能力C₁。
根据车辆通过交叉口的平均速度和车辆在进口道的平均排队长度，采用合适的计算公式计算通行能力。
3. 计算交叉口的总通行能力C。
将每个进口道的通行能力相加得到总通行能力。
信号控制交叉口的通行能力计算方法如下：1. 设定交叉口的信号周期。
信号周期是指一个完整的信号控制周期，包括红灯时间、绿灯时间、黄灯时间等。
根据交叉口的交通流量和需求，合理设定信号周期。
2. 根据信号控制交叉口的交通流量和信号周期，计算交叉口各相位的绿灯时间。
根据交叉口各进口道的交通流量，通过交通流量分配方法，计算每个相位的绿灯时间。
3. 计算交叉口各相位的通行能力C₁。
对每个相位的绿灯时间和交通流量，采用合适的计算公式计算通行能力。
4. 计算交叉口的总通行能力C。
将每个相位的通行能力相加得到总通行能力。
以上是交叉口通行能力计算的基本步骤和方法。
在实际计算过程中，还需要考虑车辆转弯和交叉口的几何形态等因素，以得到更准确的通行能力计算结果。
交叉口通行能力计算对于交通规划和交通管理具有重要的指导意义。
通过计算交叉口通行能力，可以评估现有交叉口的通行能力是否能够满足日益增长的交通需求，从而为交通规划提供科学依据。
此外，通过计算交叉口通行能力，可以发现交通瓶颈和短板，并采取相应的措施进行交通管理，提高交叉口的通行效率，减少交通拥堵和事故发生的可能性。
因此，交叉口通行能力计算是交通规划和交通管理的重要工作之一。
常用交叉口通行能力计算
1）计算直行车道的设计通行能力，则：
3600 t t C ( 1) T t
g o s i
取to=2.3s; =0.9 据车种比例为2：8 ， 查表，得ti=2.65。
600 52 2.3 C ( 1) 0.9 533 pcu / h 120 2.65
s
２）计算直右车道的设计通行能力 Ｃsr=Cs=533pcu/h
6）西进口设计通行能力同东进口。
7）南进口设计通行能力。该进口只有直、左、右混 行车道，其设计通行能力按公式计算 C slr Csl
Cs (1 'l / 2) 533(1 0.15 0.5) 493 pcu / h
8）验算南进口的左转车是否影响对面直行车，因为 南北进口车道划分相同，即验算北进口左转车是否影响南 进口车的直行。 设计左转交通量C1=493×0.15=74pcu/h。 设计左转交通量Cl<C‘le=120pcu/h，不需要折减。
5）验算是否需要折算 当Cle>C’le时，应当折减。
T 120 s 3600 n 30 120 C 'le 4 30 120 pcu / h
进口设计左转交通量Cle=Cl=188pcu/h，本题情况， Cle>C‘le,需按公式折减
C 'e Ce ns (Cle C 'le ) 1254 2(188 120) 1254 136 1118 pcu / h
３）东进口属于设有专用左转车道而未设右转专用车 道类型，其设计通行能力为：
Cel (Cs Csr ) /(1 l ) (533 533) /(1 0.15) 1254 pcu / h
城市道路交叉口及路段通行能力计算方法及公式
城市道路交叉口及路段通行能力计算方法及公式一、交叉口通行能力计算方法及公式：1.美国交通规划协会方法（HCM方法）：这是最常用的交叉口通行能力计算方法之一、该方法根据车辆流量和交叉口结构特点计算交叉口的通行能力。
通行能力可以定义为单位时间内通过交叉口的最大车辆数量。
根据HCM方法，交叉口通行能力计算公式如下：C=f(H)×S×(1-B)×(1-L)其中，C表示交叉口通行能力，f(H)表示具体交叉口类型的修正因素，S表示车道数，B表示冲突点因素，L表示交叉口位置因素。
2.法国AGIL交叉口性能模型：这是一种用于城市交叉口通行能力和交通流量分配研究的方法。
AGIL模型通过将交通流量分为不同的运动“流”（流行、背景流、转向流和冲突流）来分析交叉口的通行能力。
AGIL模型中具体的计算方法较为复杂，需要根据交叉口结构、车辆流量和信号灯配时等参数进行计算。
通过计算交叉口的通行能力可以得到交叉口关键参数，如通过交叉口的最大车辆数和最大排队长度。
二、路段通行能力计算方法及公式：1.根据交通流量理论，路段通行能力可以定义为单位时间内通过路段的车辆数量。
常用的路段通行能力计算方法之一是基于道路几何特征的计算方法，其中包括路宽、车道数、路段长度等因素。
另一种常用的路段通行能力计算方法是根据车头时距理论计算，该理论是通过计算驶入路段的车辆与前车之间的时距来估计通行能力。
路段通行能力计算方法中经典的公式如下：q=k×v其中，q表示路段通行能力，k表示路段车道宽度和车头时距之比，v 表示道路平均流速。
2.根据车流量和速度关系的实际观测公式：Q=k×V×C其中，Q表示路段通行能力，k表示路段车道宽度和车头时距之比，V 表示车辆通行速度，C表示每小时实际车流量。
以上仅是交叉口及路段通行能力计算方法及公式的简要介绍，实际应用中还需要考虑不同交通条件下的修正因素、实际观测数据和实地调研等因素。
单车道、多车道和交叉口的通行能力的计算
1.1.1单车道通行能力美国交通研究委员会研究成果表明，在标准小汽车的情况下，一条车道的基本通行能力为2000辆/小时。
美国将道路交通状态分为六个等级，并称之为服务水平，分为A、B、C、D、E、F。
其对应的服务水平之γ值（γ＝Nm/Np，即：设计通行能力与可能通行能力之比）如表：表美国城市道路服务水平服务水平交通状态PHF 平均速度（km/h）γA 自由流（相当自由的）0.70 ≥50≤0.6B 稳定流（稍有阻滞）0.80 ≥40≤0.7C 稳定流（有阻滞、可接受）0.85 ≥33 ≤0.8D 接近非稳定流（严重阻滞）0.90 ≥25≤0.9E 非稳定流（阻塞、严重阻滞）0.95 接近25 ≤1.0F 强制流（阻塞）无意义<25 无意义（超负荷）根据我国城市道路的特点，服务水平宜在B－D之间。
参照《城市道路设计规范》建议：快速路取γ＝0.75，主干路γ＝0.80，次干路γ＝0.85，支路γ＝0.9。
按《城市道路设计规范》确定道路的设计通行能力在城市一般交通条件下，当不受平面交叉口影响时，一条机动车车道的可能通行能力按下式计算：式中N p—一条车道的可能通行能力（辆/h）t i—连续车流平均车头间隔时间（s）表一条车道可能通行能力计算行车速度（Km/h）50 40 30 20可能通行能力（辆/小时） 1690 1640 1550 1380不受平面交叉口影响时一条车道的设计通行能力:式中N ml —— 一条机动车道的设计通行能力（辆/h ）a c —— 机动车道通行能力的道路分类系数，主干道为0.8a 综合 —— 考虑交叉口间距、绿信比等综合折减系数参照上述美国城市道路服务水平分类标准和根据我国城市道路设计规范中的道路设计通行能力结合新安西乡的实际交通状况来计算本次规划中采用的设计通行能力。
表 一条车道设计通行能力不同道路类型的通行能力 快速路 主干路 次干路 支路 机动车道的道路分类系数 0.75 0.8 0.85 0.9 基本路段可能通行能力 1850 1750 1640 1400 基本路段设计通行能力1387140013941260自行车、交叉口对通行能力影响系数的确定：自行车影响折减系数γ的确定，结合本次新安西乡交通规划的实际情况，新安西乡规划快速路、主干道和非机动车道之间都设有隔离带，路段上的自行车对机动车行驶无影响，不考虑折减。
交叉口通行能力计算(HCM)
（三）交叉口流量、延误、信号配时调查与分析1、交叉口流量、延误、信号配时调查（1）交叉口流量调查交叉口的交通状况比较复杂，交叉口交通量调查一般采用人工观测法，也可采用车辆检测器采集数据。
人工观测法在选定的交叉口，在规定的观测时段，记录通过交叉口每个进口道停车线断面的车辆数，一般要对每个进口道分方向(左转、直行、右转3个方向)、分车型进行观测。
分方向、分车型进行交叉口交通量进行观测时，一般需要较多的观测人员。
如果交通量较大，可在每个进口安排 5~7名观测员，2人记录左转机动车和非机动车数量并报时，2~3人记录直行机动车和非机动车数量并报时， 2人记录右转机动车和非机动车数量。
如果需要保证较高的精度，可适当增加1~2名观测员。
调查时间一般选在高峰时间段内进行，数据记录时至少每隔15min做一次记录，最好每5min记录一次将。
信号交叉口交通量的人工观测和交叉口延误的点样本法综合进行。
交叉口流量观测表见表5。
（2）交叉口延误调查（表6）（3）交叉口道路条件和信号配时调查（表7）2、交叉口分析（1）交通量换算在实测交通量时，一般分车型计测车辆数，在交通流中不同车型的车辆由于其占有的空间与时间的不同，同一车道的通过数量也不同，而在交通运营中常常需要将其换算成某种单一车型的数量，通称之为交通量换算。
获得交叉口交通量数据后，一般需要进行车型换算，得到每个方向和进口的换算交通量（当量交通量）。
车型换算标准可参考表 8、表9。
（2）交叉口交通量汇总表（表10）（3）交叉口流量流向图绘制交叉口流量流向图时所采用的交通量为换算交通量，见图1。
（4）交叉口交通改善措施（参考案例二）表 5注：交叉口类型：①十字形和 X形交叉口②T形或Y形交叉口③环形交叉口④多路交叉口④错位交叉口交叉口控制方式：①无信号控制②定时信号控制③感应信号控制表6 点样本法交叉口延误现场观测记录表调查日期：天气：___________ 调查员姓名：调查地点：路口编号：交叉口类型：进口（东、南、西、北）： ___ 控制方式：_ __ 方向（左、直、右）：__ __ 开始时间在下列时间内停在引道内的车辆数引道交通量00:00 +0s +15s +30s +45s 停驶车数不停驶车数小计合计注：交叉口类型：①十字形和X形交叉口②T形或Y形交叉口③环形交叉口④多路交叉口④错位交叉口交叉口控制方式：①无信号控制②定时信号控制③感应信号控制WORD格式可以任意编辑表7 交叉口道路条件和信号配时调查表3专业资料整理分享表8 《城市道路交通规划设计规范》GB50220-95中的当量小汽车换算系数车种换算系数车种换算系数自行车0.2 旅行车 1.2二轮摩托0.4 大客车或小于9t的货车 2.0三轮摩托或微型汽车0.6 9~15t货车 3.0小客车或小于3t 的货1.0 铰接客车或大平板拖挂货4.0车车表9 《城市道路设计规范》（CJJ37-1990）规定车辆换算系数车型小汽车普通汽车铰接汽车路段上换算系数 1 1.5 2环形交叉口换算系数 1 1.4 2信号交叉口换算系数 1 1.6 3.5无信号控制交叉口换算系数 1 1.5 3.5 （4）交叉口延误计算表10 交叉口交通量汇总表进口机动车机动车非机动车非机动车换算合计行人（veh/h）（pcu/h）（veh/h）（pcu/h）（pcu/h）（人/h）左转26427414463 337-东直行568586640232818-右转40841822881 499-合计1240127810123761654-30830816058 366左转-西直行444474492154628-右转25226016855 315-合计100410428202671309-左转23926124672 333-南直行109811778202661443-右转21522720246 273-合计1552166512683842049左转25326819093 361-北直行112211358322921427-右转23224821665 313-合计1607165112384502101444092308 210136649914431377 3131654 818268674636129151309 12616282723153371427204920794128图1 某叉口高峰小时流量流向图（四）信号交叉口通行能力计算和服务水平分析（HCM2000）1、输入模型输入交叉口的几何条件、交通条件和信号条件，最关键的交通特性是每一进口道上车辆的到达类型，有关信号设计的全部资料包括相位图、周期长、绿灯时间和绿灯间隔时间。
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参考文献
该计算方法首先将入口车道按照类型和转向分类，然后按照不同的公式进行计算，每一个入口道的通行能力为左转、右转和直行车道的通行能力之和。整个交叉口的通行能力则为各个入口道通行能力的总和。采用停车线法计算信号交叉口的通行能力，需先假定信号周期及配时。一般情况下，根据交通量的大小，周期长可在45秒～120秒之间
5
此法是以信号周期作为分系统能力的时间单元。测出车辆通过路口停车线的车头时距，算出一个周期内能够通过的车辆数，进而算出一小时内(如高峰小时)的通行能力。此法的物理意义清晰，推算方法易于掌握，但同路口内的复杂情况相比，尚显不足。原苏联与东欧一些国家常采用此法。
6
此法的要点是．在不妨碍相交道路上直行车流安全行驶的前提下。越过人行横道线，在路口内部的适当部位。设置左转专用停车线，并相应调整对向直行车道停车线的位置，以便在“左一直”车冲突点上，创造左转车部分超前通过冲突点的时间差。此法对于几何尺寸较大、左转车流量所占比例在1～2个进口处超过总量25％以上的平交路口是比较有效的。
1
《城市道路设计规范》是针对我国交通的实际情况，提出的计算交叉口设计通行能力的方法。该方法将车道按转向分类，先计算某方向进口道的一条直行车道通行能力，然后根据车道类型和转弯车辆比例赋予一个不同的系数对其修正即可得到该进口道的通行能力，最后通过累加各进口道通行能力，得出整个交叉口的通行能力。
2
该计算方法由北京市政设计院提出。它是以进口处车道的停车线作为基准面，认为凡是通过该面的车辆就已通过交叉口，所以称为停车线断面法。
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3
停车线断面法是以停车线断面为考虑的出发点，研究信号配时及通行能力的估算。根据对有信号控制交叉口实际交通运行状态的分析，可以发现，对信号交叉口通行能力真正起作用的地点是在交叉口中的冲突点上，而不是在停车线上，特别是在两相位信号控制的交叉口上。所以，我国学者根据对车辆通过信号交叉口的实际运行状态的分析，提出了计算车辆通过冲突点的信号交叉口通行能力分析的方法一冲突点法。该方法计算交叉口内每个冲突点上的通行能力，然后累加得到整个交叉口的通行能力。
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交叉口的通行能力由每个车道组确定。它是根据交叉口的几何形状、各个方向流量的分配,将交叉口的各车道分成若干组。一个车道组是由具有同样的交通特性(车道功能),具有一个共同的停止线,其通行能力由各种交通工具共同分享的一条或多条车道组成。
信号交叉口的通行能力是以饱和流量或饱和流率为基础而进行的。饱和流率是假定某车道组在全绿灯条件下,所能通过的最大车流量,其单位是辆P有效绿灯时间。
在计算每个车道组的饱和流率过程中,首先要选用理想的饱和流率(一般直行车道1650辆P绿灯hP车道,左转车道取1550辆P绿灯hP车道,右转车道取1550辆P绿灯hP车道,然后对该值做各种修正。
其修正计算公式如下
S=S0X N XfwXfHVXfgXfpXfbbXfaXfRTXfLT
式中:S为车道组的饱和流率;S0为车道组在理想条件下的饱和流率;N为该车道组中车道数;fw为车道宽度校正系数;fHV为重型车辆校正系数;fg为引道坡度校正系数;fp为临近车道停车情况及该车道停车次数校正系数;fbb为公共汽车停在交叉口范围内阻塞影响作用校正系数;fa为地区类型校正系数;fRT为车道组中右转车校正系数;fLT为车道组中左转车校正系数。先计算各个车道组的通行能力,通过对进口各单车道组通行能力求和获得交叉口总通行力。每一个车道组通行能力依据其车道功能不同按下式计算:Ci=SiKi,其中:Ci是车道组i的通行能力,单位为辆Ph;Si是车道组i的饱和流率;Ki是绿信比,计算公式为Ki=(g/Tc)i,其中:g是绿灯时间,Tc为信号周期。整个交叉口的通行能力为 。