城市道路平面交叉口左转保护相位设置条件分析开题报告

1.课研究立项依据（所选课题的来源、科学意义、目的，国内外研究现状）随着我国经济的发展，居民生活水平的提高，我国汽车保有量大幅度增加，使得我国道路通行压力增大，这就使得本就紧张的道路资源变得更为紧缺。而且车型繁多，加之与大量的非机动车和行人相互干扰,使得我国城市道路交通条件更加复杂。相对于路段而言,交叉口由于车流的转向而引起的各种车流之间的冲突、交叉、分流、合流等行为使交叉口的交通特性比较复杂,交叉口往往成为城市交通畅行与否的关键点。各种车辆在平交口转弯，加剧了交通拥挤和交通延误。转弯交通不仅影响了平交口的通行能力，而且也大大增加了车辆与行人、车辆与车辆间的冲突，造成交通秩序的混乱。其中平面交叉口左转弯交通是影响平交口交通运行、增加交通冲突的关键。交叉口处的左转车辆不仅是产生冲突点的主要因素,而且也影响直行方向主要车流的通行。由于左转车辆的影响,交叉口通行效率下降,延误时间长,车辆排队造成交通阻塞,废气排放加剧。左转车流的配置是平面交叉口交通流组织与管理的重点。所以无论是保证交通安全还是提高交叉口的通行能力,组织好左转车流都是一个关键问题。因此,研究平面交叉口左转交通组织方式,是十分必要的。我国城市道路交通繁忙的平面交叉口大都采用交通信号控制。因此如何科学管理交叉路口(特别是信号控制的路口)，挖掘现有潜力，提高交通安全程度和通行能力已成为投资少、见效快、现实意义重大的一项工作。我国目前对左转车的信号控制方式大致分为左转保护相位和许可相位两种，对车道的划分有左转专用车道和直左混合车道。左转专用车道可以减少左转车流在交叉口的等待时间，加快左转车流的通行效率，提高左转车流的通行能力。但是左转专用车道占据一个车道，较少了道路资源，设置不当可能会增加交叉口延误。左转许可相位指的是在直行绿灯通行时间内允许左转车辆通过，根据我国交通法规的规定：“绿色信号允许车辆直行和左转弯，左转车辆不得妨碍对向车直行”。因此，左转车只能在绿色信号初期，在对向直行车未到达冲突点的时间内左转弯，或在冲突点附近等待直行车流出现允许穿越的车头时距时穿插通过。若初期绿时段和直行车流中允许穿越的车头时距能满足本信号周期左转车的需要，则路口交通秩序较好，不易发生交通阻塞。但随着左转交通量或对向直行交通量的增加，在同一相位中，获得相同通行权的左转车流和对相同直行车流将要发生冲突，本向车流很难在对向直行车流中找到一个足够的间隙而顺利地通过交叉口，此时左转车流就必须在通过交叉口以前等待很长的时间，一个左转车队将积聚起来，并扩展到左转车道(或左转车泊位)的上游，对交通运行产生严重负面影响。因此会使交叉口的延误更为严重。左转保护相位是为左转车流单独设置一个相位来确保左转车流平稳运行，对于左转车流较大的交叉口而言，左转保护相位可以减少交叉口内的冲突和延误。但是左转保护相位是以牺牲其他信号相位的代价来实现左转车辆通行的绿灯时间，一旦左转保护相位设置的不合理反而会导致交叉口延误增大，因此设置左转保护相位要反复的调查论证。我国目前对如何设置左转相位还没有明确的。在左转交通方面，国内的研究主要集中于对左转交通流的特性、延误模型以及无信号控制下的左转交通组织管理等方面，同济大学的杨晓光等人针对左转交通流延误进行了相关研究。针对左转交通带来的问题，解决方法大都注重左转车道的设计。对左转交通专用相位的研究，近几年开始得到一些学者的重视，开始有相关的论文发表，昆明理工大学成卫、张瑾以及山东交通学院的姜华平在2003年发表了《信号交叉口左转保护—许可相位转换阈值研究》。但是国内对这方面的研究还是不够全面和深入，而且在左转车和直行车的放行的优先权方面仍存在争议。国外对信号交叉口的研究比较多，总体来说，主要集中在交叉口的信号配时、交叉口延误计算分析，交叉口的交通模拟等方面。1950年美国交通师协会出版了《道路通行能力》第一版，于1965年修订出版了第二版HCM,1985年的第三版里详细论述了如何分析交叉口通行能力和服务水平，提出用停车计数法来量测交叉口的实际停车延误，并介绍了各路口绿灯时间分配的原理及对各车道功能的划分，2000年出版的《道路通行能力手册》对以前版本中信号交叉口的研究方法进行了修正，采用了许多新思想、新方法，在第十章《城市道路》中介绍了信号左转车道的设置原则，在第十六章《信号交叉口》中详细介绍了信号配时的计算过程，并针对左转交通特性，给出了左转保护相位和许可相位的选择方法。德国道路与交通工程研究学会编著的《交通信号控制》有很多值得借鉴的地方，书中的交通信号设计标准，不是定量标准，而是提出了详细的定性标准，在《信号配时设计》一章中给出了左转相位设置的条件，以及一般情况和特殊情况下的左转相位设置方法。在信号设计中，左转信号相位的设计至关重要，很多专家学者都致力于对左转交通的研究工作中。通过查阅大量文献资料的基础上，综合分析了国内外在交通流特性及交叉口信号配时方面的研究现状；结合实际交通调查数据，分析交叉口处机动车流的到达规律，研究左转车流同其它车流的相互作用规律，借助仿真等手段对信号灯左转相位进行设计与优化。2.课题研究的基本内容及预期目标或成果通行能力是反映信号控制交叉口运行效率的两个重要指标，通行能力分析是道路设施合理规划、设计和运营管理的重要依据。信号设计的目标就是寻求交叉口最大通行能力，最低的饱和度，车辆总延误时间和停车次数最少。本文在研究交叉口左转车交通量、通行能力和直行车交通量、通行能力之间的相互影响的基础上，通过对比分析保护左转、许可左转交叉口通行能力的变化，以交叉口车辆平均通行能力最大为优化目标，确定了设置左转专用相位的依据。目前我国左转许可相位下左转车的运行方式有专用左转车道和直行左转混合车道两种。1.单独的左转左转车道：有单独的左转车道可使左转车流的运行对直行车流的通行能力影响相对较小。但是在实际生活中，往往会发现左转车流交通量较小时，左转专用车道的利用率很低，造成道路资源的浪费，降低了道路通行能力，这说明组织方法不当造成了时空资源的浪费；而当对向直行车流量继续增大，不能提供足够的间隙以供左转车流通过时，应设置左转专用相位。2.直行左转混合车道：直行车辆和左转车辆共用一条车道，直行车流和左转车流的相互影响相对有单独左转车道的要大。当左转交通流量过大导致自身以及直行车流的通行能力较低时，考虑设置左转专用车道，用以分开左转车流与直行车流；随着左转车流量的增加，左转车流会溢出左转车道，尾随其后的其他车辆也随之受到阻滞延误，导致道路的拥堵，整个进口道的通行能力就会受到影响。为了增大左转车道的容量，可以加设两条及更多的专用车道。在保证交叉口安全的前提下，通过对比研究在直左混行和单独左转车道的不同情况下左转通行能力与直行车流通行能力之间的相互影响，来确定左转保护相位——许可相位转换的阈值。