第3章 交叉口通行能力(无信号、环形)

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在道路规划与设计中，不能以车流的最大流量为计算值， 而应考虑车流的通行效率。 在评价道路交叉口使用状况以及各种规划设计中一般采用 车流在正常运行条件下的服务通行能力，即C级服务水平 下的通行能力作为一个最合适的道路交通量。
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3.2.6 无信号交叉口实际通行能力及其影响因素 分析
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无信号交叉口的基本通行能力：服务水平为三级时的交叉 口适应交通量。
左转车、右转车影响修正系数
路侧干扰修正系数
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考虑行人、非机动车以及慢行机动车辆等对机动车速度造 成的影响。
交叉口实际延误与服务水平分析
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延误与交叉口流量饱和度呈现一定的关系。 交叉口流量饱和度为观测到的交叉口实际交通量与交叉口 实际通行能力。 延误与交叉口流量饱和度可以用指数关系拟合：
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0.6 0.4
0.2
2
4
6
8
10
时间(t)
曲线是单调下降的，说明车 头时距愈短，出现的概率愈 大。这种情形在不能超车的 单列车流中是不可能出现的， 因为车辆的车头与车头之间 至少存在一个车长，所以车 头时距必有一个大于零的最 小值τ。
2. 移位负指数分布
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移位负指数分布概率密度函数：
1 −( t −τ ) /(T −τ ) e f (t ) = T − τ 0
四路停车或多路停车；二路停车
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让路法控制
3.2.2 无信号交叉口交通状况分析
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包括 交叉口几何特点、车辆组成和速度特征 车流运行特性
一、交叉口几何特点及速度特征
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根据有关研究报告报道，无信号交叉口位于公路的相互连 接处，它所在的地理位置及其自身的几何条件都对过往车 辆的速度构成一定的影响。作为观测点的各地区无信号交 叉口都具有以下特征：
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大部分公路无信号交叉口都是2/2相交，其中公路主要宽 度为9-15m，次要道路宽度为9-12m；城市道路主路宽度 为13-19m，次要道路宽度为13-16m。各个方向的车速都 较低，一般主路车速为20-40km/h，支路车速为2030km/h； 部分公路无信号是4/2相交，其中公路主路宽度为15-17m， 次要道路宽度为9-12m；城市道路主路宽度为19-21m，次 要道路宽度为13-16m。主路的速度与支路速度有一定差 别，一般主路车速40-50km/h，支路速度为20-35km/h。 少部分无信号交叉口是4/4相交，其主路较宽，一般设置 中间带，且机动车和非机动车分道行驶，支路也较宽， 一般也设中间带；无信号交叉口处一般无明显的交通标 志与交通标线。主路与支路速度有较大差别，一般主路 车速为50-70km/h，支路车速为30-40km/h。
一、间隙接受理论分析法
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适合于主次分明的平面交叉口； 设主路交通流量Vp，支路的交通流量为Vn，主路的车流 优先通过交叉口的冲突区不产生延误，支路车辆必须在 交叉口前等待只有当主路的车流间隙至少有一个tc的间 隔时，即h>tc时，允许支路一辆通过，当h>tc+tf时， 允许支路两辆车通过，当h>tc+tf时，允许支路n+1辆车 通过。
3.3 中央设岛的环形交叉口
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交叉口中央设中心岛，使进入交叉口所有车辆均按同一方 向绕岛行驶。车辆行驶过程一般为合流、交织和分流，避 免了车辆的交叉行驶。 优点：车辆连续行驶、安全、不需要设置管理设施，车辆 在交叉口不必要停车、启动，延误小，节省燃料，减少了 对环境的污染，通过环岛设置可起到美化城市的作用； 缺点：占地大，绕行距离长。通行能力低，故不宜用于混 合交通严重的交叉口，当非机动车和行人过多及有直向行 驶的电车时不宜采用。
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三、车辆在交叉口的延误
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延误指运行车辆不能以期望的速度运行而产生的时间损失。 两种描述方法， 一是所有进入交叉口车辆的延误； 二是主路优先条件下的支路车辆是所有进入交叉口车辆的 延误。包括几何延误和排队延误。
3.2.4 无信号交叉口通行能力计算方法
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主路优先交叉口分析方法：间隙接受理论分析法： 自由通行交叉口分析方法：车队分析法
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随车时距可以直接观测得到。在一个连续排队的车流同个 间隙穿越交叉口车队的相邻两车之间的车头时距即是。但 注意样本及数据的精度和可靠性； 临界间隙与随车时距有一定的关系，可以通过随车时距与 临界间隙之比来表达，两者具有相当的稳定性，比值的均 值在0.50-0.60之间波动。
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叉口情况。其它类型 交叉口的建议值不同。 注意分车型分方向
车头时距及其分布 临界穿越间隙与随车时距 车辆在交叉口的延误
一、车头时距及其分布
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进行交通流模拟、应用间隙理论进行通行能力分析及交通 控制方法选择的基本要素。 1．负指数分布 概率密度函数 f (t ) = 1 −t / T e = λ e − λt T
λ ——车流平均到达率(辆／s)；
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示例：
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某城市附近一国道与其环城路相交的交叉口，是一个典型的 2路与2路相交的交叉口，其日交通量为7000-9000veh/d，交 叉口处的道路条件一般，其中主路流量横向干扰不大，但附 近有一家工厂，因此在上下班期间会出现较大的干扰，但它 们影响时间不长，因此定义其横向干扰为中等。现场没有大 型的建筑物，驾驶员的视野良好，一条引道在很远的地方有 一点坡度，考虑其距交叉口有相当的距离，可认为车辆不受 其影响。根据观测统计，车辆的组成轻型车与重型车之比为 0.44-0.56，其相应的PCE系数为1:3.5。根据此交叉口所记 录的各方向车流量及车型比例，计算其当量交通量，并确定 该交叉口的服务水平，评价其运行状况。
二、临界间隙与随车时距
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不管是主、次干道相交的交叉口，还是等级相当道路相交 的交叉口，在无信号控制条件下或仅用停、让车标志条件 确定这类交叉口的通行能力，都离不开各向岔流相互穿越 的间隙（也叫临界间隙）。 临界间隙tc：指交叉口主路车流允许支路等待穿越车辆通 过主路的最小间隙。 随车时距tf，指支路车辆在无其他车辆冲突影响下以饱和 车流通过交叉口的车头时距； 临界间隙与随车时距是间隙接受理论的两个重要参数，其 参数大小对通行能力的计算有很大的影响，因此在一定的 几何、交通条件下，正确测量这两个参数是非常重要的。
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可穿越交叉口的间隙个数有两种表达形式，离散型和连 续型。
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一般假设条件 临界间隙和随车时距为常数 主路优先车流的到达时距分布为负指数分布
V n == V P
e − λt c 1− e
− λt f
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分析次要道路左右转车流、不同车型组成及主要车流速度 变化时如何影响道路车流通过交叉口的通行能力。
车辆折算系数（Passenger Car Equivalent, PCE)
交叉口车流量 1207
实际通行能力 饱和度 2008 0.6
平均延误 5
服务水平 一级
作业
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自学环形交叉口通行能力计算模型。 自学信号交叉口通行能力计算方法。
以下讨论题目 1.智能交通技术有哪些？应用与研究现状？ 2.任选以下之一： （1）智能交通技术可以从哪些方面提高通行能力？ 综述或具体举例说明（理论或应用）。 （2）智能交通条件下通行能力计算方法研究
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影响临界间隙与随车时距的因素
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主路车流量和支路的车辆延误； 交叉口的几何特征，主要包括主路车道数和交叉口的类型； 主路的右转车流量所占比例； 次要道路进口道的坡度； 车辆转向角度的大小。
临界间隙的估算方法
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临界间隙并不是一个常值，是一个随机分布量，观测不饱 和条件下的临界间隙时非常复杂，主要因为临界间隙不能 直接测量。 目前估计方法很多：Greenshields方法；Raff方法； Acceptance Curve方法；Logit方法；Siegloch方法；阿什 活思（Ashworth）方法； Ashworth方法适用性较好，且简单易于操作，对样本要求 也不太高：
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二、交叉口车流运行特征
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对主次道路相交交叉口，不管是次要道路进口道上采用停 车、让车标志，还是全无控制形式，一般来说主要道路上 的车流都不太受影响，即多车道车流的车头时距分布符合 负指数分布规律，而次要道路上的车流遵循停车、让车次 序利用主路的车头间隙穿过交叉口。如果主次路上都有左、 右转车流，则一般各向车流遵循以下的优先规则通过交叉 口，即次要道路上的右转车流，主要道路上的左转车流， 次要道路上的直行车流，次要道路上的左转车流。
第3章 交叉口通行能力分析
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概述 无信号交叉口通行能力分析 环形交叉口通行能力分析 信号交叉口通行能力分析
3.2 无信号交叉口通行能力分析
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车流运行特征受交叉口类别影响较大。 根据相交道路等级，分为主次道路相交和两条等级相当的 道路相交
交大
3.2.1 交通控制方式
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停车法控制
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其分布为
F (t ) = 1 − e − λt
实际应用中，工程人员往往关心的是车头时距大于等于t 的概率： P ( h > t ) = e − λt
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均值M和样本的方差D
1 1 m = ,D = 2 λ λ
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大于等于t的车头时距分布曲线
1.0
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0.8
P ( h ≥ t ) = e − λt
概率 P
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次要道路的车辆左转穿过主要道路车队时，一般发生2次停车。 第1次是与主要道路上车队交叉时，第2次是越过中间带与主要 道路上车队合流时； 当主要道路上交通量较大时，次要道路上车辆在交叉口冲突点 处排队等候。数量一般不超过3辆； 次要道路上右转车辆一般不发生停车现象，但车速降低较大； 主要道路上左转车辆通过交叉口一般仅发生1次停车； 主要道路上右转车辆通过交叉口车速降低较少。