gg文一路(古墩路-古翠路)協(xié)調(diào)方案設(shè)計與評價

1、文一西路（古墩路-古翠路）協(xié)調(diào)控制方案設(shè)計報告第PAGE23頁/共NUMPAGES24頁建設(shè)工程學(xué)院課程報告（交通控制理論）題 目: 文一西路（古墩路-古翠路） 協(xié)調(diào)方案設(shè)計報告 指導(dǎo)教師： * 報告時間： 2013.05.29 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc357603774 1設(shè)計概述 PAGEREF _Toc357603774 h 2 HYPERLINK l _Toc357603775 1.1設(shè)計范圍 PAGEREF _Toc357603775 h 2 HYPERLINK l _Toc357603776 1.2設(shè)計目標 PAGEREF _Toc35

2、7603776 h 2 HYPERLINK l _Toc357603777 1.3技術(shù)路線 PAGEREF _Toc357603777 h 2 HYPERLINK l _Toc357603778 2現(xiàn)狀調(diào)查 PAGEREF _Toc357603778 h 3 HYPERLINK l _Toc357603779 2.1調(diào)查方案 PAGEREF _Toc357603779 h 3 HYPERLINK l _Toc357603780 調(diào)查內(nèi)容 PAGEREF _Toc357603780 h 3 HYPERLINK l _Toc357603781 調(diào)查方法 PAGEREF _Toc357603781

3、h 3 HYPERLINK l _Toc357603782 調(diào)查地點 PAGEREF _Toc357603782 h 3 HYPERLINK l _Toc357603783 調(diào)查時間 PAGEREF _Toc357603783 h 3 HYPERLINK l _Toc357603784 調(diào)查數(shù)據(jù)處理 PAGEREF _Toc357603784 h 3 HYPERLINK l _Toc357603785 2.2現(xiàn)狀渠化 PAGEREF _Toc357603785 h 3 HYPERLINK l _Toc357603786 2.3現(xiàn)狀交通流參數(shù) PAGEREF _Toc357603786 h 5

4、HYPERLINK l _Toc357603787 3信號配時優(yōu)化設(shè)計 PAGEREF _Toc357603787 h 6 HYPERLINK l _Toc357603788 3.1相位結(jié)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc357603788 h 6 HYPERLINK l _Toc357603789 3.2信號配時優(yōu)化 PAGEREF _Toc357603789 h 7 HYPERLINK l _Toc357603790 信號配時優(yōu)化過程及原理 PAGEREF _Toc357603790 h 7 HYPERLINK l _Toc357603791 信號配時優(yōu)化結(jié)果 PAGEREF _Toc357

5、603791 h 8 HYPERLINK l _Toc357603792 4協(xié)調(diào)方案設(shè)計 PAGEREF _Toc357603792 h 9 HYPERLINK l _Toc357603793 4.1周期時長的確定 PAGEREF _Toc357603793 h 9 HYPERLINK l _Toc357603794 4.2綠信比優(yōu)化方法 PAGEREF _Toc357603794 h 9 HYPERLINK l _Toc357603795 協(xié)調(diào)相位最小綠燈時間的確定 PAGEREF _Toc357603795 h 10 HYPERLINK l _Toc357603796 非關(guān)鍵交叉口非協(xié)調(diào)相

6、位綠燈時間的確定 PAGEREF _Toc357603796 h 10 HYPERLINK l _Toc357603797 非關(guān)鍵交叉口協(xié)調(diào)相位綠燈時間的確定 PAGEREF _Toc357603797 h 10 HYPERLINK l _Toc357603798 干線協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)各交叉口配時方案 PAGEREF _Toc357603798 h 10 HYPERLINK l _Toc357603799 4.3相位差優(yōu)化方法 PAGEREF _Toc357603799 h 10 HYPERLINK l _Toc357603800 單向協(xié)調(diào) PAGEREF _Toc357603800 h 11 HY

7、PERLINK l _Toc357603801 數(shù)解法 PAGEREF _Toc357603801 h 11 HYPERLINK l _Toc357603802 4.3.3 Maxband PAGEREF _Toc357603802 h 13 HYPERLINK l _Toc357603803 5微觀交通仿真實驗 PAGEREF _Toc357603803 h 15 HYPERLINK l _Toc357603804 5.1仿真模型建立 PAGEREF _Toc357603804 h 15 HYPERLINK l _Toc357603805 仿真路網(wǎng) PAGEREF _Toc357603805

8、 h 15 HYPERLINK l _Toc357603806 仿真參數(shù) PAGEREF _Toc357603806 h 15 HYPERLINK l _Toc357603807 信號控制方案 PAGEREF _Toc357603807 h 15 HYPERLINK l _Toc357603808 5.2評價指標選取 PAGEREF _Toc357603808 h 15 HYPERLINK l _Toc357603809 5.3仿真結(jié)果輸出 PAGEREF _Toc357603809 h 16 HYPERLINK l _Toc357603810 路網(wǎng)性能 PAGEREF _Toc3576038

9、10 h 16 HYPERLINK l _Toc357603811 交叉口節(jié)點性能 PAGEREF _Toc357603811 h 16 HYPERLINK l _Toc357603812 5.4結(jié)果分析 PAGEREF _Toc357603812 h 19 HYPERLINK l _Toc357603813 單向協(xié)調(diào)方案仿真結(jié)果分析 PAGEREF _Toc357603813 h 19 HYPERLINK l _Toc357603814 不同配時方案仿真結(jié)果分析 PAGEREF _Toc357603814 h 19 HYPERLINK l _Toc357603815 6總結(jié) PAGEREF

10、_Toc357603815 h 211設(shè)計概述通過一系列現(xiàn)場調(diào)查，確定設(shè)計范圍內(nèi)道路路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、交通流線組織、交通流量等交通參數(shù)，利用調(diào)查數(shù)據(jù)并根據(jù)等飽和度原則對道路沿線各個交叉口進行單點配時優(yōu)化，并在優(yōu)化配時基礎(chǔ)上進行單向協(xié)調(diào)、雙向協(xié)調(diào)方案設(shè)計，最終利用VISSIM仿真軟件，對比單點配時方案和各協(xié)調(diào)方案下的路網(wǎng)性能（包括車均延誤、車均停車次數(shù)、平均車速以及通過車輛數(shù)4個指標）、各交叉口節(jié)點的運行效率（車均停車次數(shù)、平均排隊長度以及車均延誤3個指標）。1.1設(shè)計范圍文一西路（古墩路-古翠路），包括文一西路-古墩路交叉口、文一西路-競舟路交叉口、文一西路-豐潭路交叉口、文一西路-益樂路交叉口、文一

11、西路-古翠路交叉口。圖1.1 設(shè)計范圍示例圖1.2設(shè)計目標對文一西路（古墩路-古翠路）進行協(xié)調(diào)控制，盡可能地降低文一西路車輛延誤，并保證其他方向車流正常行駛。1.3技術(shù)路線2現(xiàn)狀調(diào)查2.1調(diào)查方案調(diào)查內(nèi)容文一西路（古墩路-古翠路）沿線交通流組織、路段幾何條件、交叉口渠化、交叉口現(xiàn)有配時方案、交叉口各方向交通流量、各車道飽和流率。2.1.2調(diào)查方法（1）路段幾何條件通過Google地圖測距獲取；（2）現(xiàn)場調(diào)查確定沿線交通流組織、交叉口渠化和交叉口現(xiàn)有配時方案；（3）根據(jù)錄制的視頻，確定交叉口各方向交通流量和各車道飽和流率。2.1.3調(diào)查地點需要對每個交叉口的交通流量和飽和流率進行調(diào)查，因此每個交

12、叉口設(shè)置一個調(diào)查點，有一名調(diào)查人員負責(zé)：*負責(zé)位置，*負責(zé)位置，*負責(zé)位置，*負責(zé)位置，*負責(zé)位置。圖2.1 調(diào)查點示例圖2.1.4調(diào)查時間調(diào)查日為，調(diào)查時段選擇為平峰時段10：00-10：30。2.1.5調(diào)查數(shù)據(jù)處理對調(diào)查數(shù)據(jù)進行處理，最終得到各項數(shù)據(jù)，見章節(jié)2.2和2.3。2.2現(xiàn)狀渠化文一西路（古墩路-古翠路）沿線路段寬度、交叉口間距，如圖2.2（最后一頁）。各交叉口渠化如圖2.2.1-2.2.5所示（進口道寬為3.5m，出口道寬為3.5m，公交專用道寬為4m）。圖2.2.1 文一西路-古墩路交叉口渠化圖2.2.2 文一西路-競舟路交叉口渠化圖2.2.3 文一西路-豐潭路交叉口渠化圖2.

13、2.4 文一西路-益樂路交叉口渠化圖2.2.5 文一西路-古翠路交叉口渠化2.3現(xiàn)狀交通流參數(shù)各交叉口各方向交通流量和各車道飽和流率見表2.3。表2.3 交通流量和飽和流率數(shù)據(jù)表交叉口進口方向流向流量（pcu/h）車道數(shù)飽和流率（pcu/h）流率比文一西路-古墩路東進口左轉(zhuǎn)220.4116000.138 直行720.8217000.212 西進口左轉(zhuǎn)681.6216000.213 直行753.2217000.222 南進口左轉(zhuǎn)152.4116000.095 直行784.8217000.231 北進口左轉(zhuǎn)373.6116000.234 直行742.4217000.218 文一西路-競舟路東進口左

14、轉(zhuǎn)262.8116000.164 直行1318.4217000.388 西進口左轉(zhuǎn)126.8116000.079 直行1101.6217000.324 南進口左轉(zhuǎn)140.8117000.182 直行32右轉(zhuǎn)136.4北進口左轉(zhuǎn)108117000.115 直行32右轉(zhuǎn)56文一西路-豐潭路東進口左轉(zhuǎn)299.6116000.187 直行1058.4217000.311 西進口左轉(zhuǎn)280116000.175 直行1038.4217000.305 南進口左轉(zhuǎn)205.2116000.128 直行703.6217000.207 北進口左轉(zhuǎn)164116000.103 直行696.8217000.205 文一西

15、路-益樂路東進口左轉(zhuǎn)196.8116000.123 直行1231.2217000.362 西進口左轉(zhuǎn)96116000.060 直行940.8217000.277 南進口左轉(zhuǎn)80.8116000.051 直行86117000.051 北進口左轉(zhuǎn)206.4116000.129 直行127.2317000.025 文一西路-古翠路東進口左轉(zhuǎn)453.6116000.284 直行946217000.278 西進口左轉(zhuǎn)216.4116000.135 直行884.8217000.260 南進口左轉(zhuǎn)190116000.119 直行506.4317000.099 北進口左轉(zhuǎn)150.8216000.047 直行4

16、47.6217000.132 3信號配時優(yōu)化設(shè)計3.1相位結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)各交叉口的交通流量以及現(xiàn)有相位相序，確定各個交叉口相位結(jié)構(gòu)設(shè)計。文一路-古墩路交叉口、文一路-豐潭路交叉口和文一路-古翠路交叉口采用對向放行，相位顯示順序如圖，文一路-競舟路交叉口和文一路-益樂路交叉口采用南北同時放行-東西對向放行，相位顯示順序如圖。圖3.1.1對向放行相位顯示順序圖圖3.1.2混合放行相位顯示順序圖3.2信號配時優(yōu)化信號配時優(yōu)化過程及原理（1）信號周期時長選用阿克塞立克最佳周期時長計算公式，如下：式中：為信號總損失時間，s；為停車補償系數(shù)，以延誤最小為優(yōu)化目標，；交叉口總流量比；（2） 總損失時間啟動損失

17、時間取3s，各相位綠燈間隔時間取值3s，即黃燈時間。則四相位交叉口總損失時間為12s，三相位交叉口為9s。（3）總流量比總流量比按下式計算：；（0.9）式中：J一個周期內(nèi)的相位數(shù)第j相的流量比交通流量（pcu/h）設(shè)計飽和流量(pcu/h)計算Y值大于0.9時，須改進進口道設(shè)計或/和信號相位方案，重新設(shè)計。（4）總有效綠燈時間：每周期的總有效綠燈時間按下式計算：（5）各相位有效綠燈時間：按照等飽和度的原則，各相位的有效綠燈時間應(yīng)按照各關(guān)鍵車流的比例進行分配：（6）各相位的綠信比：各相位的綠信比按下式計算：（7）各相位顯示綠燈時間：各相位的實際顯示綠燈時間按下式計算：（8）最小綠燈時間取20s。

18、（9）最終綠燈時間取顯示綠燈時間和最小綠燈時間中的最大值；信號配時優(yōu)化結(jié)果沿線交叉口信號配時優(yōu)化結(jié)果如表。表3.1 文一路-古墩路交叉口單點優(yōu)化配時方案進口道流向流量車道數(shù)飽和流率流量比YCgegC東進口左220.4116000.140.821293030130直620217000.18 26 27 西進口左681.6216000.21 30 30 直609.2217000.18 2627南進口左152.4116000.10 33 33 直662.4217000.19 2828北進口左373.6116000.23 3333直627.2217000.18 28 28 表3.2 文一路-競舟路交叉

19、口單點優(yōu)化配時方案進口道流向流量車道數(shù)飽和流率流量比YCgegC東進口左262.8116000.16 0.6756122072直1095.2217000.32 23 23 西進口左126.8116000.08 12 20 直878.8217000.26 2323南進口左140.8117000.18 1320直32右136.4北進口左108117000.12 1320直32右56表3.3 文一路-豐潭路交叉口單點優(yōu)化配時方案進口道流向流量車道數(shù)飽和流率流量比YCgegC東進口左299.6116000.19 0.77 99 21 21 104直828217000.24 28 28 西進口左2801

20、16000.18 21 21 直836.8217000.25 2828南進口左205.2116000.13 14 14 直703.6217000.21 2323北進口左164116000.10 1414直696.8217000.20 23 23 表3.4 文一路-益樂路交叉口單點優(yōu)化配時方案進口道流向流量車道數(shù)飽和流率流量比YCgegC東進口左196.8116000.12 0.6148 82069直892.8217000.26 17 20 西進口左96116000.06 8 20 直660217000.19 1720南進口左80.8116000.10 1520直8611700北進口左260.4

21、116000.23 1520直127.231700表3.5 文一路-古翠路交叉口單點優(yōu)化配時方案進口道流向流量車道數(shù)飽和流率流量比YCgegC東進口左453.6116000.28 0.74 87 2929102直694.0217000.20 21 21 西進口左216.4116000.14 29 29 直618.4217000.18 2121南進口左190116000.12 12 20 直506.4317000.10 1320北進口左150.8216000.05 1220直447.6217000.13 13 20 4協(xié)調(diào)方案設(shè)計干線交通信號協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是通過調(diào)節(jié)主干道路上各信號交叉口之間的相位

22、差，使干道上按規(guī)定車速行駛的車輛獲得盡可能不停頓的通行權(quán)。其目的在于滿足干道交通大負荷通行的需求，降低停車排隊時間，減少交叉口延誤，提高干道交叉口通行能力，改善城市交通狀況。在干線交通信號協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，需求確定周期時長、綠信比以及相位差這三個參數(shù)。4.1周期時長的確定關(guān)鍵交叉口是以所需周期時長最大的交叉口為關(guān)鍵交叉口，并以此周期時長為線控系統(tǒng)的公用周期。其計算步驟如下：確定線控區(qū)內(nèi)的各個交叉口的周期時長ci；確定公用周期，Cm=max(c1,c2ci)；根據(jù)3.2節(jié)計算得到的單點信號配時方案，古墩路-文一路、競舟路-文一路、豐潭路-文一路、益樂路-文一路、古翠路-文一路交叉口的周期分別為13

23、0s，72s，104s，69s，102s，則關(guān)鍵交叉口為古墩路-文一路交叉口，公用周期為130s。4.2綠信比優(yōu)化方法交叉口周期時長確定以后，就可以分配各相位的綠信比。綠信比的優(yōu)化方法一般分為兩種，分別是等飽和度分配和不等飽和度分配。等飽和度分配是以車輛阻滯延誤最小為原則，各相位綠信比與流量比成比例，通過計算關(guān)鍵相位的流量比確定有效綠燈時間，從而確定綠信比以及綠燈實際顯示時間，可用于關(guān)鍵交叉口信號控制。不等飽和度分配的計算步驟如下：首先計算給定飽和度關(guān)鍵相位的綠燈時間，然后計算其余關(guān)鍵相位的綠燈時間，最后確定非關(guān)鍵相位的綠燈時間。不等飽和度分配使用與線控系統(tǒng)中非關(guān)鍵交叉口的信號配時。協(xié)調(diào)相位最

24、小綠燈時間的確定關(guān)鍵交叉口協(xié)調(diào)相位的顯示綠燈時間就是各交叉口上協(xié)調(diào)方向所必須保持的最小綠燈時間。根據(jù)3.2節(jié)計算結(jié)果得到關(guān)鍵交叉口（古墩路-文一路交叉口）協(xié)調(diào)方向綠燈時間為27s。非關(guān)鍵交叉口非協(xié)調(diào)相位綠燈時間的確定根據(jù)及非關(guān)鍵交叉口非協(xié)調(diào)相位飽和度使用限值(一般取)，計算非關(guān)鍵交叉口非協(xié)調(diào)相位有效綠燈時間的實用值：式中：g非關(guān)鍵交叉口非協(xié)調(diào)相位的實用有效綠燈時間（s）； Cm公共周期時長（s）； qn非關(guān)鍵交叉口非協(xié)調(diào)相位關(guān)鍵車道的流量（pcu/h）； Sn非關(guān)鍵交叉口非協(xié)調(diào)相位關(guān)鍵車道的飽和流量（pcu/h）； gne非關(guān)鍵交叉口非協(xié)調(diào)相位的有效綠燈時間（s）； 非關(guān)鍵交叉口非協(xié)調(diào)相位的飽

25、和度實用限值； 非關(guān)鍵交叉口非協(xié)調(diào)相位關(guān)鍵車道的流量比。非關(guān)鍵交叉口協(xié)調(diào)相位綠燈時間的確定干線協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的非關(guān)鍵交叉口其周期時長采用公共周期時長，協(xié)調(diào)相位的綠燈時間要大于關(guān)鍵交叉口協(xié)調(diào)相位的綠燈時間。在非協(xié)調(diào)相位的綠燈顯示時間確定以后，富余時間全加給協(xié)調(diào)相位，以形成最大綠波帶。干線協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)各交叉口配時方案根據(jù)上述方法確定了本次協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各個交叉口的信號配時方案，如 REF _Ref357365040 h * MERGEFORMAT 表4.1所示。表4. SEQ 表4- * ARABIC 1干線協(xié)調(diào)交叉口配時方案綠燈時間（s）東西左轉(zhuǎn)東西直行南北左轉(zhuǎn)南北直行公共周期古墩路口3027332813

26、0競舟路口237226豐潭路口27421930益樂路口177133古翠路口404217194.3相位差優(yōu)化方法為使車輛通過協(xié)調(diào)信號控制系統(tǒng)時，能連續(xù)通過盡可能多的綠燈，必須使相鄰信號間的相位差同車輛在其間的行程時間相適應(yīng)，因此相位差是信號控制系統(tǒng)實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制的關(guān)鍵參數(shù)。通常相位差優(yōu)化主要包括兩種設(shè)計思路，分別是最大綠波帶法和最小延誤法。此處以最大綠波帶為優(yōu)化目標來確定各交叉口間的相位差，其中包括單向協(xié)調(diào)和雙向協(xié)調(diào)，雙向協(xié)調(diào)又包括數(shù)解法和Maxband。單向協(xié)調(diào)單向協(xié)調(diào)是一種以單方向交通流為優(yōu)化對象的線控方式，常用于單向交通、變向交通，而對于雙向交通，如果交通流具有明顯的潮汐特性，也可采用單向協(xié)

27、調(diào)控制。單向協(xié)調(diào)時，相位差計算公式：式：相鄰信號間的時差，s； s相鄰信號間的間距，km; v線控系統(tǒng)車輛可連續(xù)通行的車速，km/h； Cm公共周期時長，s?？紤]到初始排隊車輛對協(xié)調(diào)相位的影響，綠波帶帶寬相等時，各交叉口綠時差不同，協(xié)調(diào)效果也不同。因此，對于單向協(xié)調(diào)，分別以綠燈起點、綠燈中點和紅燈起點為基準計算綠時差，得到表4.2。表4.2 單向協(xié)調(diào)正反向相位差協(xié)調(diào)方向交叉口序號距離相位差終點一致中點一致起點一致古墩路-古翠路100002445-4184134076370784587871091295501313846古翠路-古墩路5517707785458143109129341738455

28、3244545679010000數(shù)解法數(shù)解法是確定線控系統(tǒng)相位差的另一種方法，它通過尋找使得系統(tǒng)中各實際信號距理想信號的最大挪移量最小來獲得最優(yōu)相位差的控制方案。已知關(guān)鍵交叉口的周期時長為130s，設(shè)干線協(xié)調(diào)系統(tǒng)的帶速v=11m/s(40km/h)，則vCm/2=715m。這也就是說，相距715m信號的時差正相當(dāng)于交互式協(xié)調(diào)的時差（錯半個周期）；相距1430m的信號正好是同步式協(xié)調(diào)（錯一個周期）。根據(jù)已知的條件，確定數(shù)解法的一般步驟：計算a列，a=715100作為最適當(dāng)?shù)膙Cm/2的變動范圍，各數(shù)字假定為“理想信號”的間距；計算a列各行，根據(jù)各個交叉口的實際間距確定與理想信號點的錯移距離；計算

29、b列，將實際信號位置與理想信號的挪移量，按順序排列（從小到大），并計算各相鄰挪移量之差，將此差值之最大值記入b列；確定最適合理想信號位置，取b為最大值時，對應(yīng)的a值，就可以得到各信號到理想信號的挪移量最??；作連續(xù)行駛通過帶，把理想信號依次列在最靠近的實際信號下面，確定各信號在理想信號的左、右位置；求時差，凡奇數(shù)理想信號相應(yīng)的實際信號間為同步協(xié)調(diào)；而偶數(shù)理想信號相應(yīng)的實際信號間為交互協(xié)調(diào)。因此，相應(yīng)于奇數(shù)理想信號的實際信號的時差為；相應(yīng)于偶數(shù)理想信號的實際信號的時差為 。根據(jù)數(shù)解法的求解步驟，通過matlab編程計算得到綠時差，如表4.3所示。表4. SEQ 表4- * ARABIC 2干線協(xié)調(diào)

30、綠時差交叉路口古墩路競舟路豐潭路益樂路古翠路理想信號No12234各信號位置右左右右左綠信比(%)2155325532損失（%）11.4827.3227.326.1126.64有效綠信比（%）9.5227.684.6848.895.36綠時差（%）89.522.53472.534為保持原定周期時長，則干線協(xié)調(diào)系統(tǒng)帶速須調(diào)整為：。為了生成時空圖，首先需要計算實際交叉口的綠燈啟亮和終止時刻。綠燈啟亮?xí)r刻可以通過該交叉口的相位差確定，綠燈終止時刻可以通過啟亮?xí)r刻、綠信比和周期時長來確定。其次，計算各綠波帶直線方程的截距，以正向綠波帶直線方程截距計算過程為例，利用直行方程，計算截距k1i， k2i。其

31、中，Ai和Bi分別是i交叉口綠燈啟亮?xí)r刻和綠燈終止時刻；Li為i交叉口到原點的距離；k1i， k2i分別是i交叉口協(xié)調(diào)相位綠波帶上線和下線的截距；v是綠波帶的速度。然后，就可以計算得到正反向帶寬，。最后生成綠波帶圖，正向綠波帶上線方程為：；正向綠波帶下線方程為：；反向綠波帶上線方程為，反向綠波帶下線方程為。從而可以得到干線協(xié)調(diào)系統(tǒng)各交叉口的綠燈啟亮?xí)r刻和終止時刻以及截距方程，如 REF _Ref357365292 h * MERGEFORMAT 表4.3所示，時空圖如 REF _Ref357365307 h * MERGEFORMAT 圖4.1所示。圖4. SEQ 圖4- * ARABIC 1

32、綠波控制的時空圖表4. SEQ 表4- * ARABIC 3利用數(shù)學(xué)解析法計算綠波帶寬度正向各交叉口的綠燈啟亮?xí)r刻116159174224304正向各交叉口的綠燈終止時刻143231216296346正向下線截距108.89112.0191.4590.28126.52正向上線截距136.19183.51133.05161.78168.12正向下線截距方程y=L/11.5+126正向上線截距方程y=L/11.5+133反向各交叉口的綠燈啟亮?xí)r刻2461591749444反向各交叉口的綠燈終止時刻27423121616686反向下線截距253.81206.5256.96228.22221.88反向

33、上線截距281.11278298.56299.72263.48反向下線截距方程y=L/11.5+257反向上線截距方程y=L/11.5+264正反向綠波帶寬度7,74.3.3 Maxband采用雙向最大綠波帶法確定五個口的相位差。通過輸入上下行帶寬比，通行能力，綠信比，公共周期，帶速范圍，得到相位差，最佳帶速，上下行帶寬。其數(shù)學(xué)模型表達為：最大綠波帶目標函數(shù)：Max b=x1*b1+x2*b2s.t0.5*ri+wj+tij-wj-0.5*rj=ij0.5*ri+wj+tij-wj-0.5*rj=ijij+ij=mijmij為C的整數(shù)倍wi+b11-riwi+b21-riwi,wj,wi,wj

34、0其中：b為綠波帶帶寬；b1為上行綠波，b2為下行綠波；x1，x2為上下行帶寬比；ri為第i個交叉口的紅燈時間，rj為第i個交叉口相鄰的交叉口的紅燈時間；wi為交叉口i的綠波帶邊緣和其左側(cè)相近紅燈的右側(cè)邊緣之間的時間間隔；wj為交叉口j的綠波帶邊緣和其左側(cè)相近紅燈的右側(cè)邊緣之間的時間間隔；wi為交叉口i的綠波帶邊緣和其右側(cè)相近紅燈的左側(cè)邊緣之間的時間間隔；wj為交叉口j的綠波帶邊緣和其右側(cè)相近紅燈的左側(cè)邊緣之間的時間間隔；tij為車隊從交叉口i到交叉口j的行程時間；ij為交叉口i的綠波帶左側(cè)的紅燈時間中點和交叉口j的綠波帶左側(cè)的紅燈時間中點之間的間隔時間；ij為交叉口j的綠波帶右側(cè)的紅燈時間中

35、點和交叉口i的綠波帶右側(cè)的紅燈時間中點之間的間隔時間；根據(jù)干道的具體時間，為干道車輛提供盡可能寬的綠波帶，使干道方向行駛的車輛延誤最小，以共同通過帶寬作為交通信號群系統(tǒng)控制的控制效果評價指標，以追求最大上行及下行共同通行帶寬為目標的系統(tǒng)信號相位差設(shè)計方案。這里假設(shè)上下行流量基本相同，取b1=b2，輸入數(shù)據(jù)：交叉口序號公共周期(s)速度(km/h)與下一交叉口距離(m)紅燈時間(s)1130404451032407583587884501595/88輸出數(shù)據(jù)：交叉口序號上行帶寬(s)下行帶寬(s)上行：相位差(s)下行：相位差(s)110100024981310-104923853892圖4.2

36、 Maxband圖示5微觀交通仿真實驗為了驗證交叉口各信號配優(yōu)化方案的效益，本文采用VISSIM軟件對各配時方案進行仿真模擬，并對仿真的結(jié)果進行分析。本章主要分成兩部分內(nèi)容：第一部分主要是通過仿真路網(wǎng)的建立、參數(shù)的設(shè)置、信號方案的設(shè)置和評價指標的選取等步驟，并對各配時方案進行仿真。第二部分主要是仿真結(jié)果分析部分，包括以下主要內(nèi)容：對以綠燈起點、綠燈中點和紅燈起點為基準計算綠時差的（正、反）單向協(xié)調(diào)控制方案進行仿真分析，分析交叉口初始排隊長度對協(xié)調(diào)控制的影響，并選取較優(yōu)單向協(xié)調(diào)方案進行下一階段的不同配時方案的對比分析；分析并評價單點信號配時、（正、反）單向協(xié)調(diào)配時、雙向協(xié)調(diào)配時（數(shù)解法、maxb

37、and法）等5種不同信號配時方案的仿真結(jié)果。5.1仿真模型建立仿真路網(wǎng)按照實際交叉口渠化條件建立仿真模型，具體渠化參見第2.2節(jié)。仿真參數(shù)（1）交通流參數(shù)文一西路有公交專用道，因此公交專用道的車輛構(gòu)成全為大型車，其它機動車道大小型車輛混合，且大型車比例較小；古墩路、競舟路、豐潭路、益樂路以及古翠路沒有公交專用道，大型車比例相對較高。因此將車輛構(gòu)成分為兩類，如表5.1所示，文一西路公交專用道車輛輸入采用1類車輛構(gòu)成，其它機動車道采用2類車輛構(gòu)成，不考慮行人的影響，車輛輸入時間都為0s-7200s，具體流量數(shù)據(jù)參見第2.3節(jié)表5.1 交通流參數(shù)車輛類型小汽車公交車1類相對流量01期望車速/40km

38、/h(40.045.0)2類相對流量0.0990.01期望車速50km/h(48.058.0)40km/h(40.045.0)（2）駕駛行為參數(shù)駕駛行為參數(shù)采用默認值。（3）仿真參數(shù)仿真參數(shù)采用默認值，仿真時間為7200s。信號控制方案具體信號控制方案見第4.5節(jié)。5.2評價指標選取（1）采用路網(wǎng)性能評價，對各個方案下的路網(wǎng)性能進行比較，主要包括：路網(wǎng)車均延誤、路網(wǎng)平均停車次數(shù)、路網(wǎng)車均速度、路網(wǎng)通過車輛數(shù)等評價指標；（2）采用節(jié)點評價，對各個交叉口節(jié)點的平均排隊長度、車均延誤和車均停車次數(shù)等評價指標進行對比分析。5.3仿真結(jié)果輸出路網(wǎng)性能通過設(shè)置VISSIM軟件中的路網(wǎng)性能指標，選取路網(wǎng)車均

39、延誤、路網(wǎng)平均停車次數(shù)、路網(wǎng)車均速度、路網(wǎng)通過車輛數(shù)等評價指標，對整體路網(wǎng)情況進行對比分析。路網(wǎng)仿真數(shù)據(jù)如表所示。表5.2 單向協(xié)調(diào)路網(wǎng)整體評價表指標車均延誤(s)車均停車次數(shù)（次）車均速度(km/h)通過車輛數(shù)位置起點中點終點起點中點終點起點中點終點起點中點終點正向81.786.282.51.351.441.3720.519.820.4825282598270反向82.385.891.31.421.421.4120.620.219.4822282148214表5.3 各配時方案路網(wǎng)整體評價表車均延誤(s)車均停車次數(shù)（次）車均速度(km/h)通過車輛數(shù)單點控制89.1881.88619.70

40、28142雙向協(xié)調(diào)（數(shù)解）84.1881.43720.2958227雙向協(xié)調(diào)（maxband）83.3491.35820.32882335.3.2交叉口節(jié)點性能通過采用VISSIM軟件中的節(jié)點評價，對各個交叉口節(jié)點的平均排隊長度、車均延誤和車均停車次數(shù)等評價指標進行對比分析。（1）方案1：單點信號控制當(dāng)各交叉口均采取單點配時設(shè)計時，各個交叉口運行效率如表5.4所示。表5.4 節(jié)點評價單點信號控制交叉口編號車均停車次數(shù)（次）平均排隊長度（m）車均延誤(s)1協(xié)調(diào)相位1.4384.9120.0非協(xié)調(diào)相位1.0344.367.8交叉口整體效益1.1255.080.12協(xié)調(diào)相位0.7513.124.2

41、非協(xié)調(diào)相位0.694.620.7交叉口整體效益0.748.123.43協(xié)調(diào)相位2.0490.786.7非協(xié)調(diào)相位1.4856.184.7交叉口整體效益1.7070.785.54協(xié)調(diào)相位4.05179.3131.5非協(xié)調(diào)相位1.252.330.0交叉口整體效益3.4968.8110.95協(xié)調(diào)相位2.28237.9131.2非協(xié)調(diào)相位0.984.935.6交叉口整體效益1.7374.890.2（2）方案2：正向協(xié)調(diào)控制協(xié)調(diào)方向為古墩路-古翠路時，三種綠波帶位置下各個交叉口運行效率如表5.5所示。表5.5 節(jié)點評價正向協(xié)調(diào)控制交叉口評價對象車均停車次數(shù)（次）平均排隊長度（m）車均延誤(s)綠波帶位置

42、起點中點終點起點中點終點起點中點終點1協(xié)調(diào)相位1.471.491.3973.074.773.5120.7123.7119.0非協(xié)調(diào)相位1.010.991.0338.839.340.766.165.767.2交叉口整體1.121.111.1247.848.649.379.079.479.42協(xié)調(diào)相位0.620.620.5613.512.612.024.121.618.3非協(xié)調(diào)相位0.840.830.8412.512.412.749.248.249.3交叉口整體0.670.660.6213.713.213.229.727.525.13協(xié)調(diào)相位0.460.710.6873.075.776.234.9

43、39.140.6非協(xié)調(diào)相位1.381.391.3688.391.089.6115.8118.2115.8交叉口整體0.991.111.0888.190.990.181.785.284.84協(xié)調(diào)相位2.232.042.05115.2112.6112.470.965.063.1非協(xié)調(diào)相位1.371.161.195.05.15.252.250.149.3交叉口整體2.071.871.8946.745.745.767.362.160.55協(xié)調(diào)相位1.491.782.0691.095.191.958.365.367.1非協(xié)調(diào)相位1.011.091.197.67.87.949.351.353.1交叉口整體

44、1.291.511.7132.634.033.154.759.761.5（3）方案3：反向協(xié)調(diào)控制協(xié)調(diào)方向為古翠路-古墩路時，三種綠波帶位置下各個交叉口運行效率如表5.6。表5.6 節(jié)點評價反向協(xié)調(diào)控制交叉口評價對象車均停車次數(shù)（次）平均排隊長度（m）車均延誤(s)綠波帶位置起點中點終點起點中點終點起點中點終點1協(xié)調(diào)相位1.46 1.42 1.47 68.8 65.1 64.9 112.1 110.6 107.1 非協(xié)調(diào)相位1.03 1.04 1.01 36.7 36.1 37.1 64.0 64.9 65.0 交叉口整體1.14 1.13 1.12 45.2 43.7 44.4 75.4 7

45、5.7 74.9 2協(xié)調(diào)相位0.50 0.60 0.65 8.7 14.4 15.5 15.6 25.7 27.3 非協(xié)調(diào)相位0.82 0.85 0.86 11.5 12.0 11.9 46.3 48.5 48.0 交叉口整體0.57 0.66 0.70 11.2 13.7 14.0 22.3 30.6 31.7 3協(xié)調(diào)相位1.05 0.68 0.92 89.0 77.9 81.8 67.5 48.2 54.9 非協(xié)調(diào)相位1.38 1.42 1.39 93.2 92.5 92.3 120.9 121.0 118.9 交叉口整體1.25 1.11 1.20 97.0 92.8 93.9 99.1

46、 90.1 92.1 4協(xié)調(diào)相位2.29 2.50 2.32 107.8 118.3 113.5 73.3 76.0 71.5 非協(xié)調(diào)相位1.38 1.41 1.25 5.6 5.5 5.5 51.4 54.6 54.4 交叉口整體2.11 2.29 2.12 44.3 48.1 46.4 69.1 71.9 68.2 5協(xié)調(diào)相位1.93 1.79 1.50 102.7 100.5 93.6 84.7 79.0 61.6 非協(xié)調(diào)相位0.95 0.95 0.97 7.4 7.7 7.5 47.8 49.5 49.2 交叉口整體1.54 1.46 1.29 36.0 35.5 33.3 69.9

47、67.4 56.8 （4）方案4：雙向協(xié)調(diào)控制（數(shù)解法）方案相位采用數(shù)解法計算，各個交叉口運行效率如表5.7。表5.7 節(jié)點評價雙向協(xié)調(diào)控制（數(shù)解）交叉口編號車均停車次數(shù)（次）平均排隊長度（m）車均延誤(s)1協(xié)調(diào)相位1.468.1112.9非協(xié)調(diào)相位1.037.065.1交叉口整體效益1.145.276.42協(xié)調(diào)相位0.49.417.2非協(xié)調(diào)相位0.812.449.1交叉口整體效益0.512.124.33協(xié)調(diào)相位0.577.041.5非協(xié)調(diào)相位1.490.9117.4交叉口整體效益1.091.386.14協(xié)調(diào)相位2.2112.864.1非協(xié)調(diào)相位1.35.153.2交叉口整體效益2.045.

48、862.05協(xié)調(diào)相位2.3102.277.3非協(xié)調(diào)相位1.18.254.3交叉口整體效益1.836.468.2（5）方案5：雙向協(xié)調(diào)控制（maxband）方案相位采用最大綠波帶法計算，各個交叉口運行效率如表5.8。表5.8 節(jié)點評價雙向協(xié)調(diào)控制（maxband）交叉口編號車均停車次數(shù)（次）平均排隊長度（m）車均延誤(s)1協(xié)調(diào)相位1.471.8114.6非協(xié)調(diào)相位1.038.365.9交叉口整體效益1.147.177.52協(xié)調(diào)相位0.510.318.2非協(xié)調(diào)相位0.811.746.5交叉口整體效益0.611.924.53協(xié)調(diào)相位0.679.150.6非協(xié)調(diào)相位1.489.7115.4交叉口整體

49、效益1.191.288.64協(xié)調(diào)相位2.7122.186.4非協(xié)調(diào)相位1.75.454.3交叉口整體效益2.549.580.35協(xié)調(diào)相位1.488.260.5非協(xié)調(diào)相位0.97.950.3交叉口整體效益1.232.056.55.4結(jié)果分析單向協(xié)調(diào)方案仿真結(jié)果分析由表5.2、表5.5和表5.6的數(shù)據(jù)可以看出：（1）在綠波帶帶寬相等的情況下，交叉口運行效率因綠時差的不同而不同，驗證了非協(xié)調(diào)方向左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)車輛在協(xié)調(diào)相位造成初始排隊，對協(xié)調(diào)效果差生影響。（2）不同交叉口的最優(yōu)綠時差（使運行效率最好）并不一致，說明綠時差的選擇和交叉口交通流量特性、相位結(jié)構(gòu)設(shè)計以及交叉口幾何特征等因素相關(guān)，應(yīng)具體分析確定

50、影響因素。（3）最優(yōu)單向協(xié)調(diào)方案，應(yīng)該具體分析每個交叉口，確定每個交叉口使初始排隊影響最小的綠時差，最終確定最優(yōu)協(xié)調(diào)方案。不同配時方案仿真結(jié)果分析（1）路網(wǎng)性能分析通過VISSIM對單點配時方案、正向協(xié)調(diào)控制方案、反向協(xié)調(diào)控制方案、雙向協(xié)調(diào)控制方案（數(shù)解法）、雙向協(xié)調(diào)控制方案（maxband法）等五種配時方案進行仿真模擬，得到如下各方案下的路網(wǎng)性能參數(shù)，如表5.9及圖5.1圖5.4所示。表5.9 路網(wǎng)整體評價匯總表評價（1h）方案編號車均延誤(s)車均停車次數(shù)（次）車均速度(km/h)通過車輛數(shù)1單點控制89.21.8919.781422正向協(xié)調(diào)（起點）81.71.3520.582523反向協(xié)調(diào)（起點）82.31.4220.682224雙向協(xié)調(diào)（數(shù)解）84.21.4420.382275雙向協(xié)調(diào)（maxband）83.31.3620.38233從表5.9和圖