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交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)范文第1篇

關(guān)鍵詞： 感應(yīng)控制； 優(yōu)先權(quán)； 交通需求； 效率

中圖分類號(hào)： TN911.7?34； U491 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）01?0145?03

0 引 言

為了對(duì)城市道路交通運(yùn)行進(jìn)行合理性的疏導(dǎo)與控制，除傳統(tǒng)的定時(shí)信號(hào)控制方式，感應(yīng)信號(hào)控制在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用也越來越多。但是經(jīng)典的感應(yīng)控制只是遵循車來即延時(shí)的控制策略，在交通構(gòu)成比較復(fù)雜的情況下靈活性不夠，參數(shù)確定方式過于經(jīng)驗(yàn)化，很難適應(yīng)動(dòng)態(tài)交通流狀況[1]。

為了有效提高感應(yīng)信號(hào)控制的適用性，提高其使用效率，一些學(xué)者對(duì)感應(yīng)控制進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。翟潤(rùn)平等就對(duì)延時(shí)策略進(jìn)行了改進(jìn)，通過計(jì)算綠燈有效利用率來確定是否切換相位，提高了綠燈的有效利用率，但是增加了一個(gè)控制參數(shù)和控制的復(fù)雜度；王殿海等提出了一種可變單位綠燈延時(shí)的時(shí)間模型，考慮到了城市路段車流到達(dá)規(guī)律和駕駛員心理特性，與傳統(tǒng)的固定單位綠燈延時(shí)相比有所改進(jìn)，但是在降低車輛的平均延誤上效果并不明顯；邵錦錦等提出了一種動(dòng)態(tài)相序的多相位感應(yīng)控制算法，根據(jù)各個(gè)路口的排隊(duì)長(zhǎng)度和平均等待時(shí)間來給出優(yōu)先級(jí)，通過判斷優(yōu)先級(jí)的方式來靈活變換相位，但是對(duì)于優(yōu)先級(jí)的判斷標(biāo)準(zhǔn)沒有明確說明，并不具有普遍性[2]。

本文在上述研究的基礎(chǔ)上，引入通行優(yōu)先權(quán)的概念，通過車輛排隊(duì)長(zhǎng)度和車輛延誤的計(jì)算，對(duì)于不同方向的交通需求進(jìn)行分析與研究，進(jìn)行相位優(yōu)化調(diào)整，提高感應(yīng)控制運(yùn)行效率。

1 優(yōu)化感應(yīng)控制指標(biāo)

為了更大程度地發(fā)揮感應(yīng)控制的優(yōu)越性，現(xiàn)引入一個(gè)通行需求的判別指標(biāo)，用于對(duì)交通需求進(jìn)行簡(jiǎn)單的量化和優(yōu)先級(jí)調(diào)整，來實(shí)現(xiàn)感應(yīng)控制優(yōu)化的目的。

1.1 車道排隊(duì)長(zhǎng)度的計(jì)算

排隊(duì)長(zhǎng)度是評(píng)價(jià)交叉口通行能力和服務(wù)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，交叉口進(jìn)口道停車線前的排隊(duì)長(zhǎng)度對(duì)于控制方案的選擇、擁堵狀況的評(píng)價(jià)都有著重要的作用[3]。在討論排隊(duì)長(zhǎng)度時(shí)，一般以排隊(duì)車輛數(shù)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)及主要的研究對(duì)象。對(duì)于排隊(duì)長(zhǎng)度的計(jì)算，選用SIGNAL94模型，假定紅燈時(shí)段到達(dá)服從均勻分布，無初始序列，結(jié)合感應(yīng)控制多適用于交通欠飽和狀態(tài)，暫不考慮上一周期未消散序列：

[QN=2.0qNR] （1）

式中：[QN]為隊(duì)列中的車輛數(shù)；[qN]為到達(dá)速率；[R]為紅燈時(shí)間。

交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)范文第2篇

關(guān)鍵詞：交叉口道路渠化信號(hào)配時(shí)

中圖分類號(hào)：U412.35文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

0.引言

隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車擁有量不斷增加，交通擁堵日益嚴(yán)重，滯后的交通狀況已嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。交叉口作為城市交通網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分，是城市交通擁堵的主要發(fā)生地[1]。單點(diǎn)交叉通信號(hào)控制占城市交叉口的90%以上，因此解決城市交通問題的關(guān)鍵在于如何合理、有效地組織好單點(diǎn)交叉口的交通[2]。本文針對(duì)西安市北關(guān)地區(qū)的交通特點(diǎn)，以自強(qiáng)路十字為研究對(duì)象，在交通調(diào)查的基礎(chǔ)上，選擇合適的渠劃方案，并結(jié)合渠劃方案對(duì)信號(hào)配時(shí)進(jìn)行優(yōu)化。將交叉口渠劃與信號(hào)配時(shí)優(yōu)化協(xié)調(diào)起來，以提高交叉口的服務(wù)水平，改善交叉口的交通運(yùn)行狀況。

1.信號(hào)交叉通組織優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1. 交通組織優(yōu)化的基本概念

交通組織優(yōu)化是指在有限的道路空間上，綜合運(yùn)用交通工程規(guī)劃、交通限制和管理等措施，科學(xué)合理地分時(shí)、分路、分車種、分流向使用道路，使道路交通始終處于有序、高效運(yùn)行狀態(tài)[3]。交通組織優(yōu)化一般應(yīng)遵循以下原則：（1）優(yōu)先考慮宏觀交通組織優(yōu)化的原則；（2）道路交通分離的原則；（3）道路交通流量均分的原則；（4）道路交通連續(xù)的原則；（5）道路交通總量削減的原則；（6）公共交通優(yōu)先通行的原則；（7）排障導(dǎo)流的原則。

1.2. 信號(hào)交叉通組織優(yōu)化設(shè)計(jì)流程

信號(hào)交叉通組織屬于微觀交通組織范疇。作為整體交通組織的基礎(chǔ)，其主要內(nèi)容如下：（1）交叉通調(diào)查。調(diào)查作為交通組織的基礎(chǔ)，一般包括交通量、飽和交通量、延誤、排隊(duì)長(zhǎng)度等的調(diào)查；（2）渠劃設(shè)計(jì)。渠劃設(shè)計(jì)是對(duì)交叉口進(jìn)行空間分離，主要設(shè)計(jì)有交通島、導(dǎo)向車道設(shè)置、交通標(biāo)志標(biāo)線；（3）信號(hào)設(shè)計(jì)。根據(jù)渠劃設(shè)計(jì)的方案，結(jié)合交通量的分布，進(jìn)行信號(hào)設(shè)計(jì)，包括信號(hào)相位、信號(hào)相序、信號(hào)配時(shí)；（4）綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)合前面的所有設(shè)計(jì)，進(jìn)行綜合考慮，最后制定出最優(yōu)方案。

2.自強(qiáng)路交叉口現(xiàn)狀調(diào)查與分析

2.1 交叉口幾何現(xiàn)狀

該交叉口位于西安市南北中軸線上，距北門盤道約300米。東西方向?yàn)樽詮?qiáng)路，南北方向?yàn)楸标P(guān)正街。路口西北角是華潤(rùn)萬家超市，其余皆為住宅樓。該交叉口道路幾何現(xiàn)狀見表1。

表1 交叉口道路幾何現(xiàn)狀圖

2.2 調(diào)查數(shù)據(jù)

2.2.1交通狀況調(diào)查

表2 自強(qiáng)路十字高峰小時(shí)機(jī)動(dòng)車流量表

表2是從自強(qiáng)路十字的調(diào)查數(shù)據(jù)中，選取高峰時(shí)刻具有代表的1h流量作為研究的主要依據(jù)。高峰小時(shí)進(jìn)入此交叉口的交通量為7299pcu，交叉口趨于飽和，南北進(jìn)口道的交通量遠(yuǎn)大于東西進(jìn)口道，且以直行車輛為主。交通組成方面，以小汽車為主，公交車次之，客車和貨車很少。該交叉口非機(jī)動(dòng)車、行人交通量較大，高峰小時(shí)進(jìn)入交叉口的自行車為4704輛。此外，高峰小時(shí)車輛在交叉口入口處大量排隊(duì)，北進(jìn)口排隊(duì)長(zhǎng)度約200米，南進(jìn)口、東進(jìn)口排隊(duì)長(zhǎng)度約50米，西進(jìn)口排隊(duì)長(zhǎng)度約70米。

2.2.2信號(hào)配時(shí)調(diào)查

該交叉口采用二相位控制方式，左轉(zhuǎn)均為許可型。高峰時(shí)期信號(hào)配時(shí)方案為：信號(hào)周期長(zhǎng)142s，南北方向綠燈96s，紅燈44s，黃燈2s；東西方向綠燈41s，黃燈2s，紅燈99s，未設(shè)全紅時(shí)間。

3.交叉口渠劃與信號(hào)配時(shí)優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

3.1交叉口渠劃方案

在對(duì)自強(qiáng)路十字進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘、調(diào)查，并對(duì)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上提出渠劃方案如下：（1）壓縮非機(jī)動(dòng)車道、拓寬道路以增加?xùn)|西進(jìn)口道車道數(shù)，使西進(jìn)口車道數(shù)增加為3條（劃分左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)車道），東進(jìn)口車道數(shù)增加為兩條，設(shè)置左轉(zhuǎn)專用車道；（2）北關(guān)正街的交通組成中公交車所占比例較大，建議在北關(guān)正街上明確劃分公交專用道，為公共交通的優(yōu)先行駛提供保障；（3）北關(guān)正街路幅較寬，為了確保過街行人的安全，應(yīng)在南北進(jìn)口處設(shè)置安全島；（4）該交叉口自行車數(shù)量較多，建議明確自行車行駛軌跡，并采用二次過街的方法；（5）行人過街橫道兩端缺乏無障礙處理，建議在人行橫道兩端進(jìn)行無障礙改造，體現(xiàn)“以人為本”。

3.2信號(hào)配時(shí)方案

自強(qiáng)路十字采用兩相位，周期采用142s時(shí)，延誤很大，高峰時(shí)刻大量車輛在交叉口前排隊(duì)，因此，有必要對(duì)此交叉口重新進(jìn)行信號(hào)配時(shí)。在渠劃方案的基礎(chǔ)上，利用Synchro仿真軟件進(jìn)行信號(hào)配時(shí)得到優(yōu)化后的配時(shí)方案為：信號(hào)周期長(zhǎng)105s，其中，南北方向綠燈65 s，紅燈38s，黃燈2s；東西方向綠燈32 s，紅燈71s，黃燈2s。

5.結(jié)語

本文首先論述了平面信號(hào)交叉口組織優(yōu)化設(shè)計(jì)的流程，在此基礎(chǔ)上對(duì)自強(qiáng)路十字的道路狀況，交通管控情況進(jìn)行調(diào)查，在對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，從交叉口渠劃和信號(hào)配時(shí)兩個(gè)方面進(jìn)行組織優(yōu)化，以便車輛能夠快速、安全的通過該交叉口。

參考文獻(xiàn)

[1] 王秋平，譚學(xué)龍，張生瑞.城市單點(diǎn)交叉口信號(hào)配時(shí)優(yōu)化[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2006，6（6）： 60-64.

交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)范文第3篇

關(guān)鍵詞：道路工程；優(yōu)化設(shè)計(jì)；實(shí)例

Abstract: the road engineering in municipal design other professional dominant position, road engineering design optimization of both in the tender or design stage plays a critical role, so in engineering design we must optimize work do sufficient, will do fine, for more safety and quick to provide the city traffic environment.

Keywords: road engineering; Optimization design; example

中圖分類號(hào)：U41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

0 前言

在市政工程設(shè)計(jì)中，一般包括道路工程，給排水工程、交通工程、電氣工程、綠化工程，其中道路工程與交通工程最為緊密，相輔相成，交通組織需全部體現(xiàn)在道路工程設(shè)計(jì)之中。道路工程在其他專業(yè)中占有著主導(dǎo)地位，關(guān)系道路運(yùn)營(yíng)階段交通的安全、快捷和其他專業(yè)的可實(shí)施性及整個(gè)工程造價(jià)，所以道路工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)不論是在工程投標(biāo)還是設(shè)計(jì)階段都起著至關(guān)重要作用?，F(xiàn)通過兩個(gè)工程實(shí)例闡述道路工程優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1道路工程優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例一

深圳機(jī)場(chǎng)位于深圳市寶安區(qū)西部，根據(jù)城市總體規(guī)劃，深圳機(jī)場(chǎng)將在現(xiàn)有機(jī)場(chǎng)西側(cè)新建T3 航站樓。南進(jìn)場(chǎng)路、南出場(chǎng)路為地面加高架的環(huán)形道路系統(tǒng)，D支一～五路連接地面道路交通，形成航空城的路網(wǎng)。

優(yōu)化1：D支四路為長(zhǎng)途車，短途車，出租車提供到達(dá)相應(yīng)車道邊的服務(wù)，原規(guī)劃中采用雙向通行將在D支四路兩端形成兩個(gè)信號(hào)燈路口，將降低機(jī)場(chǎng)主要的服務(wù)功能。則將D支四路設(shè)計(jì)成單向交通，與D支五路形成環(huán)形交通，無需信號(hào)燈控制，行使流暢。優(yōu)化后如圖1所示：

圖1D支四路優(yōu)化后平面布置圖

優(yōu)化2：D支一～三路與機(jī)場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)路和機(jī)場(chǎng)出場(chǎng)路相交的路口，原規(guī)劃中設(shè)計(jì)考慮設(shè)置左轉(zhuǎn)車道，這樣所有路口均需由信號(hào)控制，支路間距均不到400m，不僅降低了道路的通行能力，頻繁短距的信號(hào)路口使司機(jī)行車也感不適，優(yōu)化后除D支二路采用信號(hào)控制外，D支一路、D支三路均采用右進(jìn)右出，在相應(yīng)合理位置設(shè)計(jì)專用掉頭車道，左轉(zhuǎn)車?yán)@行距不僅不長(zhǎng)，也消除了多個(gè)交通沖突點(diǎn)，取消了D支一路、D支三路路口的信號(hào)燈控制。優(yōu)化后如圖1所示：

優(yōu)化3：原規(guī)劃設(shè)計(jì)中Z5，Z6，Z7由高架左側(cè)分別連續(xù)駛?cè)耄m然實(shí)現(xiàn)了交通分離的特征，但三條匝道連續(xù)從左側(cè)駛?cè)敫呒?，不僅不符中國(guó)人行車右進(jìn)的習(xí)慣，且駛?cè)朐训赖南喔糸g距過短，存在交通安全隱患。根據(jù)交通量的大小，在滿通量大小的情況下將Z6，Z7匝道合并成優(yōu)化后的Z6匝道，不僅減少左進(jìn)的不利影響，且可減少工程造價(jià)和墩柱林立的不利景觀效果。優(yōu)化前后分別如圖3、圖4所示。

圖2 優(yōu)化前 Z6、Z7、Z4匝道圖3 優(yōu)化后Z6、Z4匝道

優(yōu)化4：Z4匝道主要為巴士由高架進(jìn)入巴士停車場(chǎng)提供服務(wù)，原規(guī)劃中將Z4匝道車輛駛出設(shè)計(jì)在地面道路左側(cè)，進(jìn)入停車場(chǎng)的巴士需右轉(zhuǎn)橫穿道路駛?cè)胪＼噲?chǎng)，對(duì)地面的車輛干擾大。優(yōu)化中將Z4匝道車輛駛出設(shè)計(jì)在地面道路右側(cè)，則進(jìn)入停車場(chǎng)的巴士對(duì)地面的車輛無干擾。優(yōu)化前后分別如圖2、圖3所示。

2道路工程優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例二

本工程為城市快速路，設(shè)計(jì)車速60km/h，道路紅線寬40m，機(jī)動(dòng)車道為雙向4車道，為減少對(duì)直行車的影響，道路交叉口分別設(shè)置專用左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)車道。在城市道路中，主要為交叉口減弱了道路的交通能力，所以對(duì)交叉口的渠化及優(yōu)化成為道路工程設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)。

優(yōu)化1：原規(guī)劃中交通島與道路中心線的距離不等距，直行車在交叉口均需變線避讓交通島。優(yōu)化后交叉口通過拓寬左右車道使左右轉(zhuǎn)車按行駛軌跡變線，即符合行車常理，直行車也可平直順暢通過交叉口。此設(shè)計(jì)交叉口不僅美觀，且行車順暢。優(yōu)化前后分別如圖4、圖5所示。

圖4交叉口優(yōu)化前

圖5交叉口優(yōu)化后

優(yōu)化2：加長(zhǎng)拓寬掉頭車道及左轉(zhuǎn)車的長(zhǎng)度至35米，規(guī)劃中掉頭車道距人行道停止線僅20米左右，停車等候左轉(zhuǎn)車容易占用掉頭車道的位置而使無需等候紅燈的掉頭車輛行駛不暢，優(yōu)化前如圖4所示，優(yōu)化后如圖5所示。

優(yōu)化3：路段中原規(guī)劃的掉頭處僅一個(gè)8米開口提供兩個(gè)方向的掉頭，交通安全隱患大。優(yōu)化后將兩個(gè)掉頭車道通過隔離島隔開，并拓寬專用掉頭車道，減少對(duì)直行車的影響。優(yōu)化前后分別如圖6、圖7所示。

圖6掉頭處優(yōu)化前 圖7掉頭處優(yōu)化后

3結(jié)語

交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)范文第4篇

【關(guān)鍵詞】 平面交叉口 交通信號(hào) 優(yōu)化 VISSIM

一、引言

近幾十年來，世界經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，隨之引發(fā)汽車保有量日益劇增以及城市交通的快速發(fā)展。尤其在道路交叉口處，不同車型組成的混合車流，即行人、非機(jī)動(dòng)車、機(jī)動(dòng)車形成的混合交通流以及交叉口幾何空間等相互交叉、相互影響。在已經(jīng)發(fā)展的ITS（智能運(yùn)輸系統(tǒng)）的基礎(chǔ)上，結(jié)合交通信號(hào)控制與優(yōu)化，能夠有效地緩解交通擁堵、交通事故一系列交通問題。F.V.Webster和B.M.Cobbe于1958年提出基于最小延誤的TRRL法（同樣稱為Webster法）。這種方法是建立在延誤基礎(chǔ)上，即先以停車延誤最小為目標(biāo)來確定周期時(shí)長(zhǎng)，再確定其它各參數(shù)。此外，國(guó)外應(yīng)用更多的是美國(guó)的HCM法和澳大利亞的ARRB法。國(guó)內(nèi)一般是將研究信號(hào)配時(shí)的考察斷面從停車線轉(zhuǎn)移到?jīng)_突點(diǎn)來。因此，本文針對(duì)上述現(xiàn)象，結(jié)合鎮(zhèn)江市谷陽路-禹山路交叉口的調(diào)查數(shù)據(jù)，分析該交叉口存在的渠化問題，提出改善措施?；赩ISSIM仿真平臺(tái)，建立該交叉口的仿真模型，對(duì)比分析改善前后的交通運(yùn)行參數(shù)指標(biāo)，最終評(píng)價(jià)交叉口優(yōu)化前后的交通運(yùn)行質(zhì)量。

二、禹山路-谷陽路交叉口信號(hào)優(yōu)化

2.1 信號(hào)配時(shí)

信號(hào)配時(shí)的主要過程：確定信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)、給各個(gè)相位合理分配綠燈時(shí)間。常用的信號(hào)配時(shí)方法是依據(jù)飽和流率比對(duì)綠信比進(jìn)行優(yōu)化，基于平均的準(zhǔn)則按照各相位最大車流量比來分配各個(gè)相位的綠燈時(shí)間[3]。結(jié)合實(shí)地調(diào)研，以及詢問交警，發(fā)現(xiàn)該交叉口存在以下交通問題：1、西進(jìn)口右轉(zhuǎn)車與南進(jìn)口左轉(zhuǎn)車流存在明顯沖突，很容易在西進(jìn)口和東出口處發(fā)生交通擁堵問題。2、西出口僅有兩條車道，存在東進(jìn)口車流量排隊(duì)過長(zhǎng)，并且容易與東進(jìn)口直行車輛在西出口處匯合時(shí)造成擁堵。3、東西方向在早晚高峰車流量較大，呈現(xiàn)“潮汐”車流現(xiàn)象。4、交叉口空間內(nèi)的出行車輛不能充分利用交叉口內(nèi)部空間，交叉口易產(chǎn)生二次排隊(duì)的現(xiàn)象。

2.2 改善方案

（1）交通島布置。布置交通島并將所有停車線提前，優(yōu)化禹山路的進(jìn)口處車輛的行駛軌跡，縮短右轉(zhuǎn)車輛的行駛時(shí)間，并將流量大的直行車流和流量較小右轉(zhuǎn)車流分隔開。

（2）道路改造。將西進(jìn)口的禹山路由現(xiàn)在的雙向四車道改為雙向六車道，并設(shè)置公交專用道。

（3）車道渠化方案。調(diào)整東西方向車道功能，重新分配交叉口空間資源，提高交叉口空間利用率。

三、VISSIM仿真平臺(tái)

（1）延誤對(duì)比。圖2顯示交叉口的車輛延誤由現(xiàn)狀的31.6s減少到18.8s，所有進(jìn)口道的延誤均有所降低。交叉口的平均排隊(duì)長(zhǎng)度由現(xiàn)狀的7.4m減少到3.2m，所有進(jìn)口道平均排隊(duì)長(zhǎng)度均有降低，其中東進(jìn)口直行由現(xiàn)狀的29.7m減少到13m。

（2）服務(wù)水平。表2顯示實(shí)施交叉口的交通工程措施后，交叉口的信控延誤由現(xiàn)狀的31.6s減少到18.8s，服務(wù)水平由C級(jí)提升到B級(jí)。

四、結(jié)論

改善城市道路網(wǎng)絡(luò)中交叉通運(yùn)行環(huán)境，提高通行能力及效率，有利于緩解城市道路交通擁堵現(xiàn)狀。仿真結(jié)果表明，通過合理地布置交叉口的車道組，并重新規(guī)劃?rùn)C(jī)動(dòng)車在交叉口內(nèi)的行車軌跡，充分利用交叉口幾何空間，能夠達(dá)到較少交叉口平均延誤，縮短排隊(duì)長(zhǎng)度的效果，最終提高交叉口的運(yùn)行質(zhì)量。

參 考 文 獻(xiàn)

交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)范文第5篇

基金項(xiàng)目：湖北省教育廳科學(xué)技術(shù)研究青年項(xiàng)目（Q20123401）；武漢市科技計(jì)劃項(xiàng)目（201250499145-24）

作者簡(jiǎn)介：劉 霞（1977―），女，江西星子人，副教授，博士，研究方向：系統(tǒng)集成與優(yōu)化。

文章編號(hào)：1003-6199(2014)02-0133-04

摘 要：以減小車均延誤為目標(biāo)，在調(diào)查交叉通流量和當(dāng)前信號(hào)控制的基礎(chǔ)上，采用韋伯斯特配時(shí)算法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，并通過通行能力、交通流量比等指標(biāo)來確定信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)和各相位綠燈時(shí)間，改善相位飽和度，從而充分利用道路的通行能力。以建設(shè)大道新華路交叉口為例，基于實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)優(yōu)化前后的交叉口利用vissim軟件進(jìn)行仿真，結(jié)果表明，優(yōu)化后各相位的飽和度較優(yōu)化前更為平均，沒有出現(xiàn)很高或很低的極端情況，優(yōu)化后的車均延誤明顯改善。

關(guān)鍵詞：交通控制；交叉口；配時(shí)；仿真

中圖分類號(hào)：U491.51文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

お

Signal Optimization and Simulation of Intersections

お

LIU Xiak, NIU Junxiong

(School of Physics and Information Engineering, Jianghan University, Wuhan,Hubei 430056)

Abstract:Webster timing method is adopted to minimize per vehicle delay based on investigation of traffic flow and current signal timing of intersections. Cycle time and green light time are determined by analyzing road capacity and traffic flow ratio, so as to improve phase saturation and make full use of the capacity of roads. The intersection of Jianshe road and Xinhua road as an example, simulation for signal timing is implemented based on the VISSIM software, and results are compared before and after optimization. It shows that phase saturation is more balanced without extreme cases of very high or very low and the average value of vehicle delay is decreased after optimization.

Key words:traffic control; intersection; signal timing; simulation

1 引 言

在城市快速發(fā)展過程中，出現(xiàn)了日益嚴(yán)重的交通擁堵問題，給人們的工作和生活帶來了種種不便與損害，成為制約城市可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸［1-3］。以武漢市為例，三環(huán)線內(nèi)平均車速2008、2009、2010年分別為23.2、20.4、20公里/時(shí)。2012年由于新建快速路網(wǎng)的通車，主城路網(wǎng)交通容量增加，平均車速提升至23.1公里/小時(shí)。但因?yàn)闄C(jī)動(dòng)車擁有量處于快速膨脹期， 2012年增至130萬輛，導(dǎo)致交通流量快速增長(zhǎng)，高峰擁堵路口從2008年的68個(gè)增加至100個(gè)，交通發(fā)展形勢(shì)嚴(yán)峻。而在道路擁擠當(dāng)中又以交叉口所造成的擁堵最為明顯，交叉口的信號(hào)控制在配時(shí)上不盡合理等現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生［4-6］。本文以最小延誤為目標(biāo)，采用韋伯斯特配時(shí)方法進(jìn)行交叉口的優(yōu)化控制［7,8］，并以建設(shè)大道與新華路交叉口為例進(jìn)行了分析和掄?。?/p>

2 交叉通狀況

建設(shè)大道與新華路交叉口是典型的城市主干路平面交叉口，建設(shè)大道和新華路均為武漢市的重要主干道，周圍還有各類銀行、酒店和企事業(yè)單位，交通流量較大，高峰時(shí)段經(jīng)常有擁堵現(xiàn)象。該交叉口東進(jìn)口有三條車道，包含一條左轉(zhuǎn)車道，二條直行車道，其中最右端的直行車道也用于右轉(zhuǎn)；南進(jìn)口有四條車道，包含一條左轉(zhuǎn)車道，三條直行車道，其中最右端的直行車道也用于右轉(zhuǎn)；東出口有兩條車道；南出口有三條車道；西進(jìn)口和東進(jìn)口相同，西出口和東出口相同；北進(jìn)口和南進(jìn)口相同，北出口與南出口相同。交叉口車道分布具體情形如圖1所示。ソ徊嬋誄檔婪植季嚀邇樾穩(wěn)繽1所示。信號(hào)控制分為南北直行、南北左轉(zhuǎn)、東西直行、東西左轉(zhuǎn)四個(gè)相位，對(duì)于每個(gè)方向的右轉(zhuǎn)則不受紅綠燈信號(hào)影響，只要前面沒有直行車輛擋道，則可以直接前進(jìn)。交叉口信號(hào)相位如圖2所示。

圖1 建設(shè)大道與新華路交叉口車道分布圖オ

計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化2014年6月

第33卷第2期劉 霞等：交叉口的信號(hào)優(yōu)化與仿真

ね2 交叉口信號(hào)相位オ

該交叉口信號(hào)配時(shí)參數(shù)為：周期150s，第一到第四相位顯示綠燈時(shí)間分別為56 s、53 s、32 s、27 s，黃燈時(shí)間均為4 s。信號(hào)配時(shí)方案如圖3所示。

圖3 交叉口信號(hào)配時(shí)方案

3 交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 主要參數(shù)

3.1.1 有效綠燈時(shí)間

某信號(hào)相位的有效綠燈時(shí)間是指一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)該信號(hào)相位能夠利用的通行時(shí)間，用gei表示，其值等于綠燈信號(hào)時(shí)段減去相位前后損失時(shí)間，如（公式1）所示。

gei=gi+Ai－li (公式1)

其中，gei為第i相位有效綠燈時(shí)間，gi為第i相位綠燈時(shí)間，Ai為第i相位黃燈時(shí)間，li為第i相位損失時(shí)間，即一個(gè)信號(hào)相位時(shí)間內(nèi)不能被充分利用的時(shí)間，包括起動(dòng)停車導(dǎo)致的前后損失時(shí)間，設(shè)前損失時(shí)間為3s，后損失時(shí)間為2 s秒。

計(jì)算可得：第一相位ge1=43s；第二相位ge2=23s；第三相位：ge3=47s；第四相位：ge4=17s。

3.1.2 綠信比

綠信比是指一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)某信號(hào)相位的有效綠燈時(shí)間與信號(hào)周期的比值，用λ表示。

λi=geiC (公式2)

其中，λi表示第i相位的綠信比；C表示該交叉口的信號(hào)周期。

計(jì)算可得：第一相位λ1=0.287；第二相位λ2=0.153；第三相位：λ3=0.313；第四相位：λ4=0.113。

3.1.3 飽和流量

飽和流量是指單位時(shí)間內(nèi)車輛通過交叉口停車線的最大流量，即排隊(duì)車輛加速到正常行駛速度時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過停車線的穩(wěn)定車流量，用S表示。飽和流量取決于道路條件、車流狀況以及配時(shí)方案，與配時(shí)信號(hào)的長(zhǎng)短基本無關(guān)。根據(jù)《道路通行能力手冊(cè)》HCM2000的建議，飽和率的計(jì)算如（公式3）所示。

Sij=1710*PPHFNij(公式3)

其中，Sij表示第i相位j進(jìn)口方向的飽和率；PPHF為高峰小時(shí)系數(shù)，取為0.92；Nij為第i相位j進(jìn)口方向的車道數(shù)量。

由于南、北進(jìn)口車道數(shù)量相同，東、西進(jìn)口車道數(shù)量相同，可計(jì)算出各相位的飽和流量：第一相位S1=4719.6pcu/h；第二相位S2=1573.2pcu/h；第三相位S3=3146.4pcu/h；第四相位S4=1573.2pcu/h。

3.1.4 通行能力

通行能力是指在現(xiàn)有道路條件（飽和流量）和交通管制（綠信比配置）下，車輛以能夠接受的行車速度行駛時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)一條道路或道路某一截面所能通過的最大車輛數(shù)，用Q表示。

Qij=SijgeiC=Sijλi (公式4)

其中，Qij表示第i相位j進(jìn)口方向的通行芰?。?/p>

可以看出，交叉口各方向進(jìn)口車道的通行能力隨其綠信比的變化而變化，是一個(gè)可以調(diào)節(jié)的參量，具有非常重要的實(shí)際意義。當(dāng)增加某相位的綠信比時(shí)，該相位對(duì)應(yīng)的車道通行能力將增加，即該相位單位時(shí)間內(nèi)能夠通過更多數(shù)量的車輛，但同時(shí)也會(huì)造成其它信號(hào)相位綠信比的下降，從而導(dǎo)致其它相位所對(duì)應(yīng)的車道通行能力的下降。

3.1.5 交通流量比

車道交通流量比是指道路的實(shí)際流量與飽和流量之比，用y表示。

yij=qijSij(公式5)

其中，yij表示第i相位j進(jìn)口方向的車輛流量比；qij表示第i相位j進(jìn)口方向的車輛到達(dá)率。建設(shè)大道新華路交叉口流量統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 交叉口流量統(tǒng)計(jì)

進(jìn)口道

東

南

西

北

方向

左

轉(zhuǎn)

直

行

右

轉(zhuǎn)

左

轉(zhuǎn)

直

行

右轉(zhuǎn)

左轉(zhuǎn)

直

行

右轉(zhuǎn)

左轉(zhuǎn)

直

行

右

轉(zhuǎn)

車輛到達(dá)率(pcu/h)

178

635

198

252

1103

222

152

570

177

177

1168

201

相位關(guān)鍵車道交通流量比是指某信號(hào)相位中車道交通流量比的最大值。交叉口的總交通流量比為信號(hào)周期內(nèi)所有相位關(guān)鍵車道的交通流量比累加，用Y表示?？偨煌髁勘扰c相位關(guān)鍵車道交通流量比反映了道路的擁擠狀況，是信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，前者決定信號(hào)周期大小的選取，后者決定各相位綠燈時(shí)間的合理分配。

У諞幌轡唬南直行q11S1=11034719.6=0.234，北直行q12S1=11684719.6=0.248，則第一相位關(guān)鍵車道為北直行道，即y1=0.248；同理可得第二相位關(guān)鍵車道為南左轉(zhuǎn)道，y2=0.16；第三相位關(guān)鍵車道為東直行道，y3=0.202；第四相位關(guān)鍵車道為東左轉(zhuǎn)道，y4=0.113。 總交通流量比Y=∑4i=1yi=0.723。

3.1.6 飽和度

某進(jìn)口方向到達(dá)的車流量和該進(jìn)口方向的通行能力之比就是該進(jìn)口的飽和度，用x表示。

xij=qijQij=qijSijCgei=yijλi（公式6）

其中，xij表示第i相位j進(jìn)口方向的飽和度。

相位飽和度為關(guān)鍵車道飽和度，計(jì)算可得：第一相位x1=0.864；第二相位x2=1.046；第三相位x3=0.645；第四相位x4=1。交叉口的總飽和度是指飽和程度最高的相位所達(dá)到的飽和度值，用X表示，此時(shí)X=1.046＞1，交叉口通行能力┎蛔恪＊

3.2 優(yōu)化計(jì)算

3.2.1 確定信號(hào)周期

本文采用韋伯斯特單點(diǎn)配時(shí)方法計(jì)算周期┦背?。?/p>

C=1.5L+51－Y （公式7）

其中，L表示一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)總損失時(shí)間，其值等于各相位損失時(shí)間之和，L=∑4i=1li=20s。

則信號(hào)周期C=1.5×20+51－0.723=350.277=126.35，為使周期時(shí)長(zhǎng)具有更好的適應(yīng)性，取周期時(shí)長(zhǎng)C為128s。

3.2.2 設(shè)置綠燈時(shí)間

總有效綠燈時(shí)間Ge=C－L=128－20=108s。

根據(jù)交通流量比分配各相位有效綠燈時(shí)間， gei=yiYGe，計(jì)算可得：第一相位ge1=37s；第二相位ge2=24s；第三相位ge3=30s；第四相位ge4=17s。

實(shí)際綠燈時(shí)間gi=gei+li－Ai，計(jì)算可得：第一相位g1=38s；第二相位g2=25s；第三相位g3=31s；第四相位g4=18s。

3.2.3 計(jì)算綠信比

根據(jù)（公式2）計(jì)算綠信比，則第一相位λ1=0.289；第二相位λ2=0.188；第三相位：λ3=0.234；第四相位：λ4=0.133。

3.2.4 計(jì)算飽和度

相位飽和度為關(guān)鍵車道飽和度，根據(jù)（公式6）計(jì)算可得：第一相位x1=0.858；第二相位x2=0.851；第三相位x3=0.863；第四相位x4=0.85，各相位飽和度比較接近。交叉口總飽和度X=0.863＜0.9，可以獲得較好的通行條件。И

4 交叉口仿真

基于以上分析，采用vissim軟件對(duì)建設(shè)大道與新華路交叉口進(jìn)行優(yōu)化前后的仿真。建立的仿真模型如圖4所示。

ね4 仿真模型オ

通過仿真比較與分析，可得到如下結(jié)果：

1）優(yōu)化前車輛平均延誤為54.19s優(yōu)化后車輛平均延誤為45.25s，較優(yōu)化前有一定的改善。

2）優(yōu)化前各相位都是在形成較長(zhǎng)隊(duì)列之后車輛才開始通過交叉口，而優(yōu)化后各相位停車線前排隊(duì)的車輛數(shù)量減少，交叉通壓力減小。

5 總 結(jié)

本文以建設(shè)大道新華路交叉口為例，對(duì)單交叉口的信號(hào)控制進(jìn)行了分析與優(yōu)化，通過采用韋伯斯特配時(shí)算法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，確定信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)和各相位綠燈時(shí)間，在現(xiàn)有道路條件基礎(chǔ)上，有效地改善了各相位飽和度，降低了車均延誤，提高了車輛的通行效率。

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