珠海市前山桥西路口 信号灯流程的优化

1. 珠海市前山桥西路口 信号灯流程的优化 珠海市斗门区第一中学 胡光

2. ● 计算公式 ● 解决实际问题

3. 设单方向上的车辆数为 ， 绿灯点亮的时间（即该方向上全部车辆通过所需时间）为 ， 每辆车通过路口所需时间为 （ 是常量）， 车道数为N . 计算绿灯时间 和一段时间内可通过的车辆数 的公式

4. 已知车长的平均值（保留整数）： 4m, 车辆间距的平均值（专指在类似该路口上。保留整数）： 5m.

5. 现在 ——

6. 化简得： 则全部车辆通过所需时间( t)为： 由上图可看出，在这种理想状况下，第一辆汽车尾部驶出路口开始进入车道后，最后一辆汽车的尾部距第一辆车尾部的距离为 . 即 （其中是汽车在路口匀速行驶的速度，即在此不考虑汽车加速起步。） ………………①

7. 化简得： 又可推出公式： ……………②

8. 珠海市前山桥西路口信号灯流程的优化 珠海市斗门区第一中学 胡光 ①式：已知车辆数求绿灯时间 ②式：已知通行时间求车辆数 ---------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------- ---- ---------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------- ----

9. ▲珠海市前山桥西十字路口的 卫星照片 该十字路口位于： 珠海大道（东） （省道S366） 前山桥以西约550米处。 其西为南屏工业园， 北为华发新城和容闳学校， 向南通往湾仔。

10. 这一路段自竣工以来 一直就是事故多发点。 主要原因之一 是这里的信号灯流程 设计得不够合理。 所以我打算设计一套新的方案 来优化现行的流程，解决安全问题。

11. ① ③ 图例 汽车行驶的方向 行人过马路的线路 • 一、现状分析 • 现在的信号灯流程 示意图： ② 该步骤中 汽车绿灯时间30秒，行人绿灯时间27秒 该步骤中 汽车绿灯时间83秒，行人绿灯时间80秒 如果在上一步骤后，行人仍停滞在此图的A处，那么他们必须等待近一分半钟才能继续前行。所以这部分行人会趁前方暂无直行车辆时快速横穿马路。同时，两侧驶来的车辆车速快，理所当然会给这些行人造成极大的生命威胁。 虽然行人过马路的时间够用，但当行人行至B或C处时，从华发新城或湾仔左转的车也恰好行至B或C处。这样一来，行人不是被困在B、C两处，就是让后面的车排成“长龙”，使交通秩序混乱，影响直行的车辆，更会威胁行人的安全。为什么呢？来看具体分析。 绿灯时间 37秒

12. 行人灯中点亮的灯的值： 0 禁行　1 可行 车辆灯中点亮的灯的值： 0 禁行　1 直行 2 左转 A, B, C, D, E, F, G, H=0 I, K=0; J, L=2 34秒 34秒 C, D, H, G闪烁 全部闪烁 3秒 3秒 A, B, E, F=0; C, D, H, G=1 I, K=1, 2; J, L=0 24秒 24秒 全部闪烁 ３秒 熄灭 全部闪烁 ３秒 ３秒 A, B, E, F=1; C, D, H, G=0 I, K=0; J, L=1 77秒 77秒 A, B, E, F闪烁 ３秒 熄灭 J, L闪烁 ３秒 ３秒 流程图： 流程图分行人和车辆，左右对应。

13. 2. 安全隐患 ①人流量大。 该十字路口北面是一所学校，以小学为主，包括初中部，学生几千人，每天至少横穿该路口四次。 　　华发新城也在路口北面。华发新城是一座大型的居民小区，拥有全市最大的楼盘，住户几万人。 　　另外，南屏辖区人口已经接近13万，很多人要经过该路口。

14. 2. 安全隐患 也就是说汽车和行人会几乎同时到达马路中间， 这样就必有一方要避让了。 有事实为证： ②行人过马路不便。 在前文的说明中我们看到：南北方向行人横穿这条宽50米的公路时，以一个正常人的步行速度，只能走到中间。具体原因如下： 普通小汽车慢速起步的加速度约为0.2g（1.96m·s-2）；一般人步行的速度约为1.5 m·s-1。 现以华发新城一侧为例，假设有汽车从A驶向B，有行人从C走向D；若该汽车与行人同时出发，且该汽车加速到4m·s-1后沿路径AB匀速运动，则通过计算可求出： 汽车驶至B处所用时间（t）≈13.5s ; 行人行至D处所用时间（t）≈13.3s .

15. 2. 安全隐患 ④道路交通繁忙。 经过该路口的珠海大道担负着重要的交通运输功能。这条大道最初按城市快速干道标准16车道规划设计，其中，8车道为封闭运行的快速干道，8车道为辅助车道。 它西连珠海西部各区、珠海机场以及通往外地的公路， 东接珠海市区和澳门等地，贯穿整个南屏镇，是省一级道路，因而车多且杂。 ③行人不愿等待红灯。 有调查显示，在德国，行人对马路口红灯的等待时间忍耐限度是60秒，因此该国人行信号灯设计最长红灯时间都不超过60秒，英国则是45秒。 在这一路口的南北方向，红灯时间是123秒（包括红灯闪烁的时间），实在难有人愿意等待这么长时间。何况经过的行人多是不愿意等待红灯的民工，他们根本不留意信号灯，只要没车就过马路。所以我经常见到众多行人与汽车一起穿梭于大街之上。 珠海大道道路单方向高峰流量去年年底已达5.8万辆／小时，而该路段的信号灯设计却使行人直接在快速主干道上来往，交通安全环境十分恶劣，成为我市交通事故多发地点。 我从市交通管理局了解到，该路段平均每周发生1~2起交通事故。2004年共发生交通事故1195起，造成19人死亡，553人受伤，直接经济损失247万元，而2005年1月-7月就因交通事故死亡10人。

16. 2. 安全隐患 综上所述， 由于该路口信号灯流程本身对于行人不够合理，加之该路段交通状况较差，给行人带来了严重的安全隐患。据息，目前存在这种安全隐患的路段较为普遍，因此急需一套科学、系统的治理方案来解决上述问题。 希望我制定的这些方案能够解决这样的现象。

17. 二、改进建议 1．调查分析 ①驶往各方向上的车流量 （测量时间：2006-11-12，17:30-18:30，单位：辆/2分钟） ②年平均车流量 2001年：3000辆/小时 2005年：5600辆/小时

18. ③车辆行驶的路径长度与行驶所需时间（ ） 回顾公式

19. 25秒 31秒 74秒 示意图： • 图解 方案一：有人行天桥 2．我的改进建议

20. I=1, 2; K=1; J, L=0 22秒 I1, K闪烁 3秒 I, K=2; J, L=0 22秒 全部闪烁 ３秒 I, K=0; J, L=2 28秒 J,L闪烁 ３秒 I, K=0; J, L=１ 71秒 全部闪烁 ３秒 车辆灯中点亮的灯的值： 0 禁行　1 直行2 左转 74秒 流程图： 示意图： • 图解 方案一：有人行天桥 2．我的改进建议

21. 因为华发新城—→前山的车辆在第一步和第二步中一直可以通行，根据①式，得出共需50秒。按照这两步中其他方向上的最大车流量（7辆和8辆），给第一步和第二步都分配25秒。因为华发新城—→前山的车辆在第一步和第二步中一直可以通行，根据①式，得出共需50秒。按照这两步中其他方向上的最大车流量（7辆和8辆），给第一步和第二步都分配25秒。 第一步中行车路线出现了交叉，但考虑到从南向北直行的车辆每两分钟只有2辆，车辆相遇时会自行避让，且从湾仔驶出的车辆速度不快，所以允许了这一交叉的出现。 修建人行天桥从根本上解决了行人的安全问题，因此无论是对行人还是车辆，该方案都是最能解决问题的。缺点就是修建天桥工程量大，经费投入高，而且可能占用车道。 第三步，根据①式计算得31秒。 回顾公式 第四步，根据①式计算得74秒。 流程图： ②分析 • 图解 方案一：有人行天桥 2．我的改进建议

22. 28秒 50秒 74秒 示意图： • 图解 方案二：无人行天桥 2．我的改进建议 方案一：有人行天桥 2．我的改进建议

23. A, B, E, F=0; C, D, H, G=1 I=0; K=1; J, L=2 50秒 25秒 I, K, L闪烁 3秒 I=1; J=2; K, L=0 25秒 C, D, H, G闪烁 ３秒 熄灭 全部闪烁 ３秒 ３秒 A, B, C, D, E, F, G, H=0 I, K=2; J, L=0 44秒 47秒 全部闪烁 ３秒 熄灭 全部闪烁 3秒 ３秒 A, B, E, F=1; C, D, H, G=0 I, K=0; J, L=1 68秒 71秒 全部闪烁 3秒 熄灭 J, K, L闪烁 3秒 ３秒 行人灯中点亮的灯的值： 0 禁行　1 可行 车辆灯中点亮的灯的值： 0 禁行　1 直行 2 左转 74秒 流程图： 示意图： • 图解 方案二：无人行天桥 2．我的改进建议

24. 回顾公式 第一步西侧，15秒行人走到路中间，然后南屏——华发新城方向汽车停止通行，行人便可在第二步的15秒钟内穿过整条马路； 第一步东侧，行人走到路中间后，前山——湾仔方向的车辆已剩余不多，行人可以在等待这些车驶完之后再接着过马路。 通过公式①计算得第一步和第二步共需56秒，给第一步和第二步各分配28秒； 第三步50秒； 第四步74秒。 该方案的周期为180秒，比现行方案的150秒多了30秒。 该方案基本解决了车辆和行人的安全问题。第一步、第二步给了足够的时间供行人过马路，而且可以应对从前山驶出左转的较多车辆。 第一步和第二步安排行人在有车经过的情况下过马路，看似危险，实际上只要不乱穿马路，危险性很小： 流程图： ②分析 • 图解 方案二：无人行天桥 2．我的改进建议

25. 在设计新方案的时候，我曾有过各种各样奇怪的想法，但与老师讨论后，觉得不现实，而现有的一些路口的信号灯程序还是最佳的，于是借鉴了一点。在设计新方案的时候，我曾有过各种各样奇怪的想法，但与老师讨论后，觉得不现实，而现有的一些路口的信号灯程序还是最佳的，于是借鉴了一点。 原本的设计方案只有一种，由于市政府规划要在南屏路段修建人行天桥，所以临时增加了一套修建人行天桥后的方案。 而现在该路口的信号灯已改为“感应式信号灯”，安全问题已基本得到解决。 为了科学地设定信号灯点亮的时间，我反复分析采集的数据，然后自己推算，得出了两个计算公式。 这两个公式能大概地得出结论，应用于今后信号灯流程设计，但它们都是建立在纯理论化的基础上的，真正用时可能还要加以改动。 这些设计从理论上讲都是可行的。具体的效果如何，还是要由实践来检验了。 这篇论文至今已作过四次大的修改。其中最后一次修改，也就是4月11日的修改，发现并纠正了一个公式推论上的错误：原先在使用计算公式计算时间时，未考虑车道数量的影响，导致数据产生了严重的偏差。修订后的文章已经过我和老师的共同审阅，我们一致对其严谨与精细程度表示满意。四个多月的努力将就此告一段落。 鸣谢 爸爸妈妈 高一年级全体教师 高一（4）班全体同学 1102宿舍全体成员 胡光 2007年4月11日 珠海市前山桥西路口信号灯流程的优化 珠海市斗门区第一中学 胡光 许多人都对这一带的交通状况感到担忧。为了解决安全问题，我设计了这两套新方案。 为完成这篇论文，我前后共花了近两个月的时间进行调查，包括统计车流量、上网查阅资料、走访调查等。 三、结语

26. 珠海市前山桥西路口信号灯流程的优化 珠海市斗门区第一中学 胡光

27. PHOTO 与汽车一起穿梭于大街之上