交通仿真课程设计_动视

交通仿真课程设计

2025-09-29 17:04:16 责编:小OO

交通系统仿真课程设计

一、课程设计的目的和背景

目的：通过对既有现场观测资料的分析，对信号交叉口的交通进行数据分析和现在评价，并用所学的知识进行交叉口交通设计，设计出交叉口的信号灯配时，同时计算出信号交叉口通行能力、饱和度、交叉口信控延误等指标，并进行服务水平的评价。最终，对交叉口仍然存在的问题进行分析。

背景：以一已知的十字交叉口为背景，已知该交叉口在8点到10点各车道的流量资料，根据这些数据进行交叉口信号灯配时设计。

二、交叉口现状概述和初始流量数据

（1）交叉口概述：交叉口为十字交叉路口

进口道	左转车道	直行车道	右转车道
北进口	1	2	1
东进口	1	3	1
南进口	1	2	1
西进口	1	3	1

表1 交叉口现状

交叉口路况如下图：

图1 交叉口

（2）8点到10点交通流量如下表所示：

进口道	转向	合计
北进口	左转	149
	直行
	右转	208
东进口	左转	167
	直行	547
	右转	126
南进口	左转	546
	直行	288
	右转	112
西进口	左转	132
	直行	399
	右转	223

表2 8点—9点流量表

进口道	转向	合计
北进口	左转	244
	直行	225
	右转	131
东进口	左转	154
	直行	525
	右转	146
南进口	左转	478
	直行	263
	右转	114
西进口	左转	126
	直行	447
	右转	207

表3点—10点流量表

三、交叉口信号配时

3.1交叉口渠化设计与相位初定

图2 交叉口渠化

图3 相位方案

初设信号周期为120s，相应的相位方案为：共4个相位.

第一相位：东西方向的直行和右转；

第二相位：东西方向的左转；

第三相位：南北方向的直行和右转；

第四相位：南北方向的左转。

进口道	人行横道宽度(m)	车道转向	宽度(m)
北进口	22	S	3.10
		L	3.52
		R	3.52
东进口	18	S	3.25
		L	3.75
	14.5	R	3.75
南进口	21	S	3.10
		L	3.52
		R	3.52
西进口	14.5	S	3.25
		L	3.75
	17.5	R	3.75

表4 车道、人行横道宽度

3.2饱和流量校正系数和校正饱和流量的计算

3.2.1 按照周期120s，相位数j=4，总损失时间L=12s，总有效绿灯时间Ge=108s，计算饱和流量校正系数

见附表1

附表1 饱和流量校正系数计算表

周期120s，相位数j=4，总损失时间L=12s，总有效绿灯时间Ge=108s

进口道	车道	渠化	通用校正			直行车道自行车校正					左转校正				右转校正
			车道校正	坡度大车校正											右转校正
			车道校正	坡度大车校正											转弯校正		行人或自行车干扰校正
			fw	G+HV	fg	B	beta	ge	bl	fb	epsilo	qT	lmd or Ge/jC	fL	r	fr	lmd	tT	fb' or fp	gj
北	L	1	1.001		1.00
	S	2	1.00		1.00					1.00
	R	1	1.001		1.00										>15	1.00			0.86
东	L	1	1.0125		1.00
	S	3	1.00		1.00					1.00
	R	1	1.0125		1.00										>15	1.00			0.86
南	L	1	1.001		1.00
	S	2	1.00		1.00					1.00
	R	1	1.001		1.00										>15	1.00			0.86
西	L	1	1.0125		1.00
	S	3	1.00		1.00					1.00
	R	1	1.0125		1.00										>15	1.00			0.86

3.2.2 根据附表1各项计算结果，计算各项校正饱和流量

见附表2

附表2 交通信号配时设计计算表

初始周期长120s

进口道	车道	设计交通量				车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y
进口道	车道	Q	PHF	qdmn	每周期转弯车辆数	车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y
北	L			236		1.00	1801.800	0.1310	相位1
	S			208		2.00	4000.000	0.0520	0.2663
	R			1		1.00	1334.333	0.1229
东	L			188		1.00	1822.500	0.1032	相位2
	S			596		3.00	6000.000	0.0993	0.1032
	R			184		1.00	1349.663	0.1363		0.8787
南	L			588		1.00	1801.800	0.3263	相位3
	S			336		2.00	4000.000	0.0840	0.1829
	R			132		1.00	1334.333	0.09
西	L			148		1.00	1822.500	0.0812	相位4
	S			424		3.00	6000.000	0.0707	0.3263
	R			2		1.00	1349.663	0.1956

得到的流量比总和为0.8787，虽然小于0.9，但仍然显偏高。

3.2.3 调整进口道设置

由表5可知，虽然Y<9.0，但仍然偏大，通过观察可知，南进口左转相位的交通量较大，现对南进口车道重新进行渠化，将一条直行车道改为左转车道（图4）。相位保持不变，重新计算饱和流量校正系数与各项校正饱和流量。

图4 修改渠化方案

见附表3、附表4

附表3 饱和流量校正系数计算表

周期120s，相位数j=4，总损失时间L=12s，总有效绿灯时间Ge=108s

进口道	车道	渠化	通用校正			直行车道自行车校正					左转校正				右转校正
			车道校正	坡度大车校正											右转校正
			车道校正	坡度大车校正											转弯校正		行人或自行车干扰校正
			fw	G+HV	fg	B	beta	ge	bl	fb	epsilo	qT	lmd or Ge/jC	fL	r	fr	lmd	tT	fb' or fp	gj
北	L	1	1.001		1.00
	S	2	1.00		1.00					1.00
	R	1	1.001		1.00										>15	1.00			0.86
东	L	1	1.0125		1.00
	S	3	1.00		1.00					1.00
	R	1	1.0125		1.00										>15	1.00			0.86
南	L	2	1.001		1.00
	S	1	1.00		1.00					1.00
	R	1	1.001		1.00										>15	1.00			0.86
西	L	1	1.0125		1.00
	S	3	1.00		1.00					1.00
	R	1	1.0125		1.00										>15	1.00			0.86

附表4 交通信号配时设计计算表

初始周期长120s

进口道	车道	设计交通量				车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y
进口道	车道	Q	PHF	qdmn	每周期转弯车辆数	车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y
北	L			236		1.00	1801.800	0.1310	相位1
	S			208		2.00	4000.000	0.0520	0.2663
	R			1		1.00	1334.333	0.1229
东	L			188		1.00	1822.500	0.1032	相位2
	S			596		3.00	6000.000	0.0993	0.1032
	R			184		1.00	1349.663	0.1363		0.7997
南	L			588		2.00	3601.800	0.1633	相位3
	S			336		1.00	2000.000	0.1680	0.2669
	R			132		1.00	1334.333	0.09
西	L			148		1.00	1822.500	0.0812	相位4
	S			424		3.00	6000.000	0.0707	0.1633
	R			2		1.00	1349.663	0.1956

得到的流量比总和为0.7991，小于0.9，可以进行下一步信号配时计算

3.3 信号配时计算

3.3.1 总损失时间为L=12s，Co=99s。计算出各相位的实际显示绿灯时间。见附表 5

附表5 交通信号配时设计计算表

进口道	车道	设计交通量				车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y	总损失时间L	周期时长C0	总有效绿灯时间Ge	有效绿灯时间ge	绿信比lmd	显示绿灯时间g	最短绿灯时间min
进口道	车道	Q	PHF	qdmn	每周期转弯车辆数	车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y	总损失时间L	周期时长C0	总有效绿灯时间Ge	有效绿灯时间ge	绿信比lmd	显示绿灯时间g	最短绿灯时间min
北	L			236		1.00	1801.800	0.1310	相位1
	S			208		2.00	4000.000	0.0520	0.2663					16.0	0.2667	16.0	26
	R			1		1.00	1334.333	0.1229
东	L			188		1.00	1822.500	0.1032	相位2
	S			596		3.00	6000.000	0.0993	0.1032					6.2	0.1033	6.2
	R			184		1.00	1349.663	0.1363		0.7997	12	60	48
南	L			588		2.00	3601.800	0.1633	相位3
	S			336		1.00	2000.000	0.1680	0.2669					16.0	0.2667	16.0	22
	R			132		1.00	1334.333	0.09
西	L			148		1.00	1822.500	0.0812	相位4
	S			424		3.00	6000.000	0.0707	0.1633					9.8	0.1633	9.8
	R			2		1.00	1349.663	0.1956

最小绿灯时间的计算。按照原有交叉口图中的几何尺寸，在第一、三相位中设置行人过街的红绿灯。南北两进口道出的人行横道一次过街，东西方向可以利用分隔带，设置二次过街。计算得到最小绿灯时间，通过比较可知，不能满足行人过街要求。

3.3.2 按照最短绿灯时间的要求，将周期时长扩大为120s。得到信号配时参数（见附表6）。根据最后得到是信号配时参数表（附表6）重新计算饱和流量校正系数，见附表7，计算各项校正饱和流量，见附表8

附表6 交通信号配时设计计算表

进口道	车道	设计交通量				车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y	总损失时间L	周期时长C0	总有效绿灯时间Ge	有效绿灯时间ge	绿信比lmd	显示绿灯时间g	最短绿灯时间min
进口道	车道	Q	PHF	qdmn	每周期转弯车辆数	车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y	总损失时间L	周期时长C0	总有效绿灯时间Ge	有效绿灯时间ge	绿信比lmd	显示绿灯时间g	最短绿灯时间min
北	L			236		1.00	1801.800	0.1310	相位1
	S			208		2.00	4000.000	0.0520	0.2663					36.0	0.3000	36.0	26
	R			1		1.00	1334.333	0.1229
东	L			188		1.00	1822.500	0.1032	相位2
	S			596		3.00	6000.000	0.0993	0.1032					13.9	0.1158	13.9
	R			184		1.00	1349.663	0.1363		0.7997	12	120	108
南	L			588		2.00	3601.800	0.1633	相位3
	S			336		1.00	2000.000	0.1680	0.2669					36.0	0.3000	36.0	22
	R			132		1.00	1334.333	0.09
西	L			148		1.00	1822.500	0.0812	相位4
	S			424		3.00	6000.000	0.0707	0.1633					22.1	0.1842	2.8
	R			2		1.00	1349.663	0.1956

附表7 饱和流量校正系数计算表

进口道	车道	渠化	通用校正			直行车道自行车校正					左转校正				右转校正
			车道校正	坡度大车校正											右转校正
			车道校正	坡度大车校正											转弯校正		行人或自行车干扰校正
			fw	G+HV	fg	B	beta	ge	bl	fb	epsilo	qT	lmd or Ge/jC	fL	r	fr	lmd	tT	fb' or fp	gj
北	L	1	1.001		1.00
	S	2	1.00		1.00					1.00
	R	1	1.001		1.00										>15	1.00			0.87
东	L	1	1.0125		1.00
	S	3	1.00		1.00					1.00
	R	1	1.0125		1.00										>15	1.00			0.87
南	L	2	1.001		1.00
	S	1	1.00		1.00					1.00
	R	1	1.001		1.00										>15	1.00			0.87
西	L	1	1.0125		1.00
	S	3	1.00		1.00					1.00
	R	1	1.0125		1.00										>15	1.00			0.87

附表8 交通信号配时设计计算表

进口道	车道	设计交通量				车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y	总损失时间L	周期时长C0	总有效绿灯时间Ge	有效绿灯时间ge	绿信比lmd	显示绿灯时间g	最短绿灯时间min
进口道	车道	Q	PHF	qdmn	每周期转弯车辆数	车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y	总损失时间L	周期时长C0	总有效绿灯时间Ge	有效绿灯时间ge	绿信比lmd	显示绿灯时间g	最短绿灯时间min
北	L			236		1.00	1801.800	0.1310	相位1
	S			208		2.00	4000.000	0.0520	0.21					35.8	0.2983	35.8	26
	R			1		1.00	1349.849	0.1215
东	L			188		1.00	1822.500	0.1032	相位2
	S			596		3.00	6000.000	0.0993	0.1032					14.0	0.1167	14.0
	R			184		1.00	1365.356	0.1348		0.79	12	120	108
南	L			588		2.00	3601.800	0.1633	相位3
	S			336		1.00	2000.000	0.1680	0.2658					36.1	0.3008	36.1	22
	R			132		1.00	1349.849	0.0978
西	L			148		1.00	1822.500	0.0812	相位4
	S			424		3.00	6000.000	0.0707	0.1633					22.1	0.1842	22.1
	R			2		1.00	1365.356	0.1934

3.4 延误及服务水平估算

3.4.1 按新建交叉口计算有关延误（见附表9）

最终得到该交叉口的服务水平为D。

附表9

进口道	车道	设计交通量				车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y	总损失时间L	周期时长C0	总有效绿灯时间Ge	有效绿灯时间ge	绿信比lmd	显示绿灯时间g	最短绿灯时间min	通行能力	饱和度	均匀延误	随机延误	车道信控延误	进口道信控延误	交叉口信控延误	交叉口服务水平
进口道	车道	Q	PHF	qdmn	每周期转弯车辆数	车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y	总损失时间L	周期时长C0	总有效绿灯时间Ge	有效绿灯时间ge	绿信比lmd	显示绿灯时间g	最短绿灯时间min	通行能力	饱和度	均匀延误	随机延误	车道信控延误	进口道信控延误	交叉口信控延误	交叉口服务水平
北	L			236		1.00	1801.800	0.1310	相位1									332	0.71	45.90	5.60	51.5	39.6	42.68	D
	S			208		2.00	4000.000	0.0520	0.21					35.8	0.2983	35.8	26	1203	0.17	30.90	0.02	30.9
	R			1		1.00	1349.849	0.1215										406	0.40	33.30	0.20	33.5
东	L			188		1.00	1822.500	0.1032	相位2									213	0.88	52.20	26.60	78.8	42
	S			596		3.00	6000.000	0.0993	0.1032					14.0	0.1167	14.0		1790	0.33	32.80	0.04	32.8
	R			184		1.00	1365.356	0.1348		0.79	12	120	108					407	0.45	34.10	0.30	34.4
南	L			588		2.00	3601.800	0.1633	相位3									663	0.	47.80	11.40	59.2	48.6
	S			336		1.00	2000.000	0.1680	0.2658					36.1	0.3008	36.1	22	602	0.56	35.30	1.00	36.3
	R			132		1.00	1349.849	0.0978										406	0.33	32.60	0.20	32.8
西	L			148		1.00	1822.500	0.0812	相位4									213	0.69	50.90	4.70	55.6	38.2
	S			424		3.00	6000.000	0.0707	0.1633					22.1	0.1842	22.1		1790	0.24	31.80	0.03	31.8
	R			2		1.00	1365.356	0.1934										407	0.65	36.60	2.10	38.7

四、信号相位图与配时图

最终方案为：

第一相位：东西方向的直行和右转；

第二相位：东西方向的左转；

第三相位：南北方向的直行和右转；

第四相位：南北方向的左转。

图5 信号相位图

图6 信号配时图

五、根据对8点到9点时间段内数据的处理和计算方法，利用改进后的交叉口渠化方案，同样分析9点到10点时间段内的流量。

5.1饱和流量校正系数和校正饱和流量的计算

5.1.1 按照周期120s，相位数j=4，总损失时间L=12s，总有效绿灯时间Ge=108s，计算饱和流量校正系数。见附表（1）

附表（1）饱和流量校正系数计算表

进口道	车道	渠化	通用校正			直行车道自行车校正					左转校正				右转校正
			车道校正	坡度大车校正											右转校正
			车道校正	坡度大车校正											转弯校正		行人或自行车干扰校正
			fw	G+HV	fg	B	beta	ge	bl	fb	epsilo	qT	lmd or Ge/jC	fL	r	fr	lmd	tT	fb' or fp	gj
北	L	1	1.001		1.00
	S	2	1.00		1.00					1.00
	R	1	1.001		1.00										>15	1.00			0.87
东	L	1	1.0125		1.00
	S	3	1.00		1.00					1.00
	R	1	1.0125		1.00										>15	1.00			0.87
南	L	2	1.001		1.00
	S	1	1.00		1.00					1.00
	R	1	1.001		1.00										>15	1.00			0.87
西	L	1	1.0125		1.00
	S	3	1.00		1.00					1.00
	R	1	1.0125		1.00										>15	1.00			0.87

5.1.2根据附表1各项计算结果，计算各项校正饱和流量

见附表（2）

附表（2）交通信号配时设计计算表

初始周期长120s

进口道	车道	设计交通量				车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y
进口道	车道	Q	PHF	qdmn	每周期转弯车辆数	车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y
北	L			276		1.00	1801.800	0.1532	相位1
	S			240		2.00	4000.000	0.0600	0.2546
	R			152		1.00	1349.849	0.1126
东	L			168		1.00	1822.500	0.0922	相位2
	S			608		3.00	6000.000	0.1013	0.0922
	R			156		1.00	1365.356	0.1143		0.7302
南	L			508		2.00	3601.800	0.1415	相位3
	S			292		1.00	2000.000	0.1460	0.2320
	R			116		1.00	1349.849	0.0860
西	L			144		1.00	1822.500	0.0790	相位4
	S			508		3.00	6000.000	0.0847	0.1514
	R			232		1.00	1365.356	0.1699

5.2 信号配时计算

5.2.1计算得总损失时间为L=12s，从而Co=44.5s。计算出各相位的实际显示绿灯时间。

见附表（3）

附表（3）交通信号配时设计计算表

进口道	车道	设计交通量				车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y	总损失时间L	周期时长C0	总有效绿灯时间Ge	有效绿灯时间ge	绿信比lmd	显示绿灯时间g	最短绿灯时间min
进口道	车道	Q	PHF	qdmn	每周期转弯车辆数	车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y	总损失时间L	周期时长C0	总有效绿灯时间Ge	有效绿灯时间ge	绿信比lmd	显示绿灯时间g	最短绿灯时间min
北	L			276		1.00	1801.800	0.1532	相位1
	S			240		2.00	4000.000	0.0600	0.2546					11.3	0.2539	11.3	26
	R			152		1.00	1349.849	0.1126
东	L			168		1.00	1822.500	0.0922	相位2
	S			608		3.00	6000.000	0.1013	0.0922					4.1	0.0921	4.1
	R			156		1.00	1365.356	0.1143		0.7302	12	44.5	32.5
南	L			508		2.00	3601.800	0.1415	相位3
	S			292		1.00	2000.000	0.1460	0.2320					10.3	0.2315	10.3	22
	R			116		1.00	1349.849	0.0860
西	L			144		1.00	1822.500	0.0790	相位4
	S			508		3.00	6000.000	0.0847	0.1514					6.7	0.1506	6.7
	R			232		1.00	1365.356	0.1699

5.2.2 按照最短绿灯时间的要求，将周期时长扩大为120s。得到信号配时参数（见附表（4））。

附表（4）交通信号配时设计计算表

进口道	车道	设计交通量				车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y	总损失时间L	周期时长C0	总有效绿灯时间Ge	有效绿灯时间ge	绿信比lmd	显示绿灯时间g	最短绿灯时间min
进口道	车道	Q	PHF	qdmn	每周期转弯车辆数	车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y	总损失时间L	周期时长C0	总有效绿灯时间Ge	有效绿灯时间ge	绿信比lmd	显示绿灯时间g	最短绿灯时间min
北	L			276		1.00	1801.800	0.1532	相位1
	S			240		2.00	4000.000	0.0600	0.2546					37.7	0.3142	37.7	26
	R			152		1.00	1349.849	0.1126
东	L			168		1.00	1822.500	0.0922	相位2
	S			608		3.00	6000.000	0.1013	0.0922					13.6	0.1133	13.6
	R			156		1.00	1365.356	0.1143		0.7302	12	120	108
南	L			508		2.00	3601.800	0.1415	相位3
	S			292		1.00	2000.000	0.1460	0.2320					34.3	0.2858	34.3	22
	R			116		1.00	1349.849	0.0860
西	L			144		1.00	1822.500	0.0790	相位4
	S			508		3.00	6000.000	0.0847	0.1514					22.4	0.1867	22.4
	R			232		1.00	1365.356	0.1699

5.3 延误及服务水平估算

5.3.1 按新建交叉口计算有关延误（见附表（5））

最终得到该交叉口的服务水平为D。

附表（5）

进口道	车道	设计交通量				车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y	总损失时间L	周期时长C0	总有效绿灯时间Ge	有效绿灯时间ge	绿信比lmd	显示绿灯时间g	最短绿灯时间min	通行能力	饱和度	均匀延误	随机延误	车道信控延误	进口道信控延误	交叉口信控延误	交叉口服务水平
进口道	车道	Q	PHF	qdmn	每周期转弯车辆数	车道渠化方案	设计饱和流量Sd	流量比y	相位最大流量比	流量比总和Y	总损失时间L	周期时长C0	总有效绿灯时间Ge	有效绿灯时间ge	绿信比lmd	显示绿灯时间g	最短绿灯时间min	通行能力	饱和度	均匀延误	随机延误	车道信控延误	进口道信控延误	交叉口信控延误	交叉口服务水平
北	L			276		1.00	1801.800	0.1532	相位1									339	0.81	41.10	19.81	60.91	45.7	42.7	D
	S			240		2.00	4000.000	0.0600	0.2546					37.7	0.3142	37.7	26	1143	0.21	32.56	0.52	33.08
	R			152		1.00	1349.849	0.1126										386	0.49	35.	2.37	38.01
东	L			168		1.00	1822.500	0.0922	相位2									206	0.81	51.96	29.70	81.66	41.1
	S			608		3.00	6000.000	0.1013	0.0922					13.6	0.1133	13.6		1885	0.32	31.40	0.37	31.77
	R			156		1.00	1365.356	0.1143		0.7302	12	120	108					429	0.36	31.86	1.70	33.56
南	L			508		2.00	3601.800	0.1415	相位3									672	0.76	46.20	7.19	53.39	46.3

5.4 信号相位图与信号配时图

图7 信号相位图

图8 信号配时图

六、总结

通过计算可知，南进口的左转车流量比较大，所以要对南进口的渠化方式进行修改。但我们的设计方案也存在不合理的地方，在计算校正系数时，没有考虑通用校正系数中的坡度校正、右转的转弯校正等一些校正系数，将设计简单化。通过对个车道饱和度的分析，可知，各车道车流量分布不是很均匀，交叉口的信号延误时间仍然较长，服务水平不是很高。还需改进。下载本文

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