混合交通条件下的信号交叉口配时设计系统
混合交通信号交叉口直行车道通行能力研究
Ｈｅ ｄ ｙ（ ＦＤＨ）ｉ ｒｐ ｓ ｄ ｔ ｅ ｌｃ ｈ ｕ ｒｎ ｍｐｒ ａ ａｕ ｎ ｔ ｆ ｃｃ ｐ ｃｔ ａｃ ｌｔ ｎ ａ ｗａ Ｅ ｓｐｏ ｏ ｅ Ｏ ｒｐａｅ ｔｅ ｃ ｒｅ ｔｅ ｉｉ ｌｖ ｌｅｉ ｒ ｆ ａ ａ ｉ ｃ ｌｕａｉ ．Ｕｓｎ ｃ ａｉ ｙ ｏ ｉｇ
ＬＡＮ ａ Ｉ ｈ—ｉ Ｉ Ｇ Ｘｉｏ ，Ｌ Ｕ Ｚ ｉ ，ＱＩ ｎ ｌ ＡＮ Ｋｕ
（ ． Ｉｔｇａｅ ｒｎ ｐ ｒａｉｎ Ｒｅｅ ｒｈ Ｃ ｎｅ ｆＣ ｉａ；ｂ ａ ｎｅ ｒｔｄＴ ａ ｓ ｏｔｔ ｓａｃ ｅ ｔｒｏ ｈｎ ｏ ．ＭＯＥ Ｋ ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｏ ｒ ａ ｒｎ ｐ ｒ ｔ ｎ ｅ ａ ｏａｏｙｆｒＵ ｂ ｎＴ ａ ｓ ｏｔ ｉ ａｏ
摘 要 ： 定 义 了疏 解 车 距 （ Ｄ Ｆ Ｈ） 分 析 了 影 响 疏 解 车 距 的 ３种 要 素 ， 过 实 地 调 查 获 并 通
得 的数 据 ， 定 疏 解车距 的分布 函数 ．提 出等 效 疏解 车距 的概 念 ， 利 用等 效 疏 解 车距 标 并 计 算 直 行 车 道 的 通 行 能 力 ．在 此 基 础 上 ， 析 了 混 合 交 通 条 件 下 ， 人 、 机 动 车 的 干 分 行 非 扰 对通 行 能力 的影 响．结 果表 明 ： 解车距 仅 与 车型及 干扰 因素 相 关 ， 两者 之 间不 存 疏 且 在 交互 影响 ； ｉｕ 分布 可 以较好 地描 述 疏解 车 距 的 累积概 率 分布 ； 用等 效 疏 解 车 Ｗｅ ｌ ｂ １ 应
ｂ ｔ ｎ，ｉｖ ｓｉａｉｎ ｄ ｔ ｆ ｆｕ ｎｅｓ ｃｉｎ ｎ ｅｊ ｇ ａｅ ｍｐｏ ｅ ． Ｔ ｅ Ｅｑ ｉａｅ ｔ Ｆｒｔ ｉｃ ａｇ ｕｉ ｏ ｎ ｅ ｔ ｔ ａａ ｏ ｏ ｒ ｉｔｒｅｔ ｓ ｉ Ｂ ｉｎ ｒ ｅ ｌｙ ｄ ｇ ｏ ｏ ｉ ｈ ｕｖ ｌｎ ｉ Ｄ ｓｈ ｒｅ ｓ
一种改进的交叉口信号配时优化方法
一种改进的交叉口信号配时优化方法
常争艳;贾志绚;张洪
【期刊名称】《太原科技大学学报》
【年(卷),期】2005(026)002
【摘要】研究了近几年来城市交叉口信号配时优化设计中存在的局限性,提出了一种改进的优化方法并予以实例说明,计算结果表明此方法降低了交叉口平均延误时间和停车次数,提高了通行能力.
【总页数】5页(P102-106)
【作者】常争艳;贾志绚;张洪
【作者单位】太原科技大学,太原,030024;太原科技大学,太原,030024;太原科技大学,太原,030024
【正文语种】中文
【中图分类】U491.5+1
【相关文献】
1.交叉口信号配时优化方法的改进设计 [J], 常争艳;郭富平;贾志绚
2.基于改进F-B模型的过饱和状态下交叉口信号配时优化方法 [J], 高佳宁;丁勇
3.城市道路混合交通流道路交叉口信号配时优化方法 [J], 徐琛辉;马明辉;王栋
4.基于博弈论的单点交叉口信号配时优化方法 [J], 张继;陈京荣;王霞;陈琼
5.基于博弈论的单点交叉口信号配时优化方法 [J], 张继;陈京荣;王霞;陈琼
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基于VISSIM的交叉口配时优化研究
Qu Wenqiu1, Zhang Chun2, Zhang Hao3, Huang Longyang1, Li Chenglong1
(1.Civil Aviation Flight University of China, Guanghan Sichuan, 618300; 2. Traffic Management Bureau of Chengdu Public Security Bureau, Chengdu Sichuan, 610017: 3. Chengdu Communications
o引言
城市交通拥堵问题日益突出，交通环境日益变差是现在 大多数城市的交通现状。交叉口作为道路通行能力、路网通 行效率的关键节点,一直是国内外专家学者的研究重点。丁 柏群［1］针对主次道路车流量悬殊较大的交叉口设立了多个 目标,建立了次要道路红灯末期排队模型、道路剩余容量模 型和多参数协调信号控制模型。尹衍航［2］将相邻三个交叉口 整合为一个系统,利用绿波思想对交叉口进行信号配时方案 的优化，验证结果得到了很好的反馈。戴静［3］利用VISSIM仿 真软件对综合待行区进行了微观建模仿真，仿真结果表明综 合待行区可以很好的提高交叉口通行能力。徐琛辉［4］针对混 合交通问题分别根据机动车、行人以及非机动车的特点提出 交叉口信号配时优化方法，并对此进行了仿真验证。王秋平 ［5］对单点交叉口进行分析建立了非线性函数信号配时模型, 可以有效提高交叉口服务水平。张卫华［6］提出在信号灯配时 应考虑公交优先的策略,并通过分析表明这一措施有助于提 高交叉口整体通行效率。
总流量比 Y=yl+y2=0. 643+0. 269=0. 912
信号交叉口混合交通流干扰影响及其计算方法研究
ｎ ｗ ｍｅ ｏ ｏ ａ ｕａｉ ｇ ｔ ｅ ｉｔｒ ｒｎ ｅ ｉ ｐ ｓ ｎｅ ．Ｔ ｅ ｓ ｌ ｅ ｔ ｄ ｆｒ ｃ ｌ ｌｔ ｎ ｅ ｅ ｃ ｓ ｒ ｅ ｔｄ ｈ ｓ ｒ ｕｔ ｗｍ ｌｙ ａ ｍ ｏｔｎ ｌ ｉ ｅ ｔ ￣ｃ ｈ ｃ ｎ ｈ ｆｅ ｅ ｅ ｅ ｓ ｐａ ｎ ｉ ｐ ｒ ｔｒ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｏ ｈ ａ
ｈ ａｄ ｙ ｆｏ ｒ ｎ ｏ ｉｔ ｈ ｏ ｅ ｗａ ｒ ｍ ａ ｄ ｍ ｎｏ ｃ ａ ｓ，ｗｈｃ ｓｄ ｔｃｅ ｙ ｍｅ ｓ ｒｎ ｅ ｌｒｅ ｔＬ ａ ｕ ｏ ｘ ｏ ｅ ｔ ．Ｉ ｅ ｐ ｐ ｒａ ｉｈ ｉ ｅｅ ｔｄ ｂ ａ ｕｉ ｇ ｔ ａ ｇ ｓ ｙ ｐ ｎ ｖ ｅ ｐ ｎ ｎ ｈ ｓ ｎｔ ａｅ ｈ
（ｃｏｌ ｆ ｒ ｉ ａｄＴａｓｏｔ ｏ ，Ｂｉｎ ｉ ｔ ｇＵｉｅ ｉ ，ｅｉ ００４ Ｃ ｉａ Ｓｈｏ ｏ Ｔａ ｃｎ ｒｎｐｒｔ ｎ ｅ ｉ Ｊ ｏ ｎ ｎ ｒｔ Ｂ ｉ ｇ１０４ ， ｈ ） ｇ ａ ｉ ｊｇ ａ ｏ ｖ ｓｙ ｊ ｎ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ： １ｌ ａ ｅ Ｓ Ｓ ｈ ｒｂ ｂ ｌ ｄｓ ｔ ｔ ｔｏ ｓ ａ ｄ ｔｅ ｓ ｌ ｓｍｐｅ ｓ ｔ ａ ｐ ａ ｈ ｏ ａ ｓｔ １ ｐ ｐ ｒＵ ｅ ｅｐ ｏ ａ ｉ ｔ ａ ｔｉ ｉ ｍｅ ｄ ， ｅ ｔ ｉ ｎ ｙ ａ ｓｃ ｈ ｎ ｍａ ｈ ｌ ａ ｌ ｅｓ ｐ ｒ ｃ ｆ ｈ ｏ ｍｅ ｏ ｃ ｉ ｓｒｅ ｎ ｌ ｚ ｈ ｍｐ ｃ ｆｉｔｒ ｒｎ ｅ ｏ ｘ ｄ ｔ ￣ｃ ｆ ｗ ｓ ｅ ｄ ｈ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ａ ｎｅ ｅ ｎ ｅ ｏ ｌ ｅ ｓｔ ａ ａｙｅ ｔｅ ｉ ａ ｔ ｏ ｅ ｅ ｅ ｃ ｎ ｍｉｅ ｒ ｏ ｐ ｅ ．Ｔ ｅ ｒ ｕｔ ｓ ｏ ｔ ｉｔｒ ｒ ｃ ｎｙ ｉ ｏ ｓ ｎ ｆ ａ ｌ ｅ ｓ ｈ ｆｅ
信号交叉口延误计算方法的比较
文章编号:1673 0291(2005)03 0077 04信号交叉口延误计算方法的比较陈绍宽,郭谨一,王 璇,毛保华(北京交通大学交通运输学院,北京100044)摘 要:在论述控制延误、停车延误和引道延误概念和关系的基础上,着重分析了用于计算延误的调查法、分析法和仿真法,并以十字型交叉口为案例,分别使用点样本法、H CM2000法、SimT raffic 5系统和VISSIM3.60系统计算交叉口延误.经分析认为,VISSIM3.60系统在交通行为描述和参数设置方面更为细致,因此更适合计算国内混和交通流条件下信号交叉口延误.关键词:交通工程;信号交叉口;延误;仿真中图分类号:U491.114 文献标识码:AAnalysis and Simulation on Signalized Intersection DelayCH EN Shao_kuan,G UO Jin_yi,WAN G X uan,MA O Bao_hua(School of T r affic and T ransport,Beijing Jiaotong U niversit y,Beijing100044,China)Abstract:T his paper presents control delay,stopped delay and approach delay of a sig nalized intersec tion and analyzes their relations.It analyses survey method,analytic model and simulation model, w hich are used to compute the delay of an intersection.This paper computes respectively the delay of a crossed intersection through the dot_sample method,HCM2000method,SimTraffic5and VISSIM3.60.The results show that VISSIM3.60more fit for the intersections under mixed traffic environmentin Chinese than other methods because of its detailed parameter settings.Key words:traffic eng ineering;signalized intersection;delay;simulation信号交叉口延误是评价信号交叉口交通服务水平和运营效率的重要指标,它不仅反映了使用者通过信号交叉口时多付出的时间代价,还反映了信号交叉口在城市道路系统中的运营状态.信号交叉口运营状态良好,则延误较低;反之则高.因此,进行信号交叉口延误分析对城市道路规划、道路设计和评价信号配时方案非常重要.信号交叉口延误的分类包括排队延误、停车延误、控制延误、引道延误等,但普遍使用的主要有停车延误和控制延误.停车延误和控制延误由美国道路通行能力手册(HCM)提出并推广,H CM97版本之前普遍使用停车延误,1997年之后则采用更符合实际的控制延误来评价信号交叉口.信号交叉口延误的计算方法主要包括调查方法、分析方法和仿真方法3类.调查方法需要大量的实际数据为基础样本数据,耗费较多的人力和物力,并且计算得到的结果仍可能有较大偏差.分析方法则在一定的假设条件之上通过数学模型计算延误,缺乏考虑众多相关因素影响的能力,有时难以充分反映实际情况.仿真方法通过软件系统来模拟车辆运行过程,通过调整控制参数对比,分析不同方案而获得满意结果,但要求使用者对仿真软件系统有充分的了解.1 延误的基本概念信号交叉口延误是由于交叉口处信号控制引起交通流间断而损失的车辆行驶时间.常用停车延误、控制延误和引道延误来描述交叉口处的延误.其定收稿日期:2004 09 01基金项目:教育部科学技术研究重点项目(03039);教育部重点实验室交通运输智能技术与系统开放项目(2003-02)作者简介:陈绍宽(1977 ),男,陕西商州人,博士生.email:csk-puff@第29卷第3期2005年6月 北 京 交 通 大 学 学 报JOU RNAL OF BEIJING JIA OT ON G U N IV ERSIT YVol.29No.3Jun.2005义如下:停车延误是指车辆在交叉口范围内静止状态产生的延误;控制延误是指车辆受信号影响的行驶时间与自由流状态下行驶时间的差;引道延误则是指车辆自交叉口最大排队处至停车线的延误.停车延误和引道延误均为控制延误的一部分,区别在于:停车延误通过车辆行驶过程定义,而引道延误则通过车辆行驶空间定义.上述3种延误的关系满足如下关系d sp=d app-d ac c-d dec(1)d con=d sp+d acc+d dec(2)d app=d con-d con(3)式中,d sp为停车延误,d con为控制延误,d a pp为引道延误,d acc为加速延误,d dec为减速延误,d acc为停车线前的加速延误,d dec为停车线前的减速延误,d con 为越过停车线后的控制延误.式(1)表明停车延误为引道延误减去停车线前的加、减速延误.式(2)表明控制延误是停车延误与加、减速延误之和.式(3)表明引道延误是控制延误与越过停车线后的控制延误之差.在应用中,通常建立上述3种延误的换算关系.美国道路通行能力手册(H CM)认为控制延误在数值上约等于停车延误的1 3倍,但很多学者认为这个换算系数过于笼统.文献[1]认为3种延误之间彼此存在线性关系,但控制延误与停车延误的换算系数不是常数,而是受信号配时影响,与红灯时间相关.2 计算延误时间2 1 调查方法交叉口延误的调查方法主要有点样本法和抽样追踪法两种,考虑到点样本法容错性较好,在本文的分析中采用点样本法.点样本法的主要思路是记录一定时间间隔(通常是15s或20s)引道上停车和驶过的车辆数,然后根据车辆数和时间间隔计算各项延误指标.具体步骤如下:(1)记录调查期内一定时间间隔的车辆数,并分别记录停车车辆数和驶过车辆数.(2)计算调查期内总延误为D=N!t,式中,D为调查期内总延误,N为总停车车辆数,t 为时间间隔.(3)计算停车车辆的平均延误为d sp=D/n,式中,d sp为停车车辆的平均延误,n为停车车辆数.(4)计算引道车辆的平均延误为d a pp=D/n app,式中,d app为引道车辆的平均延误,n a pp为引道交通量.(5)计算停车车辆百分比为p=n spn app!100%,式中,p为引道上停车车辆的百分比,n sp为停车车辆数,n app为引道交通量.(6)计算停车百分比的容许误差为E=(1-p)K2pN min,式中,K为置信度,N mi n为进行延误调查的最小样本容量.点样本法的优点是调查样本中如果存在不良数据时对计算结果几乎没有影响,并且计算过程不受信号周期的约束.需要注意的是:∀点样本法得到的是引道平均延误;#当停车车辆百分比较大时,方法的适用性无法保证.2.2 分析方法分析方法通过建立数学分析模型计算得到延误数值,在本文中,主要分析应用较为广泛的HCM2000延误计算模型.首先,计算信号交叉口的车道组每车平均控制延误,公式为d=d1*P F+d2+d3(4)式中,d为车道组每车平均控制延误,s/辆;d1为假定车辆均匀到达时的控制延误,s/辆;P F为均匀延误行进的调整参数;d2为考虑随机到达和过饱和排队影响的增加延误,s/辆;d3为初始排队延误, s/辆.其次,计算引道每车延误和整个交叉口的每车延误,公式为d A=∃i d i v i∃i v i(5)d I=∃A d A v A∃A v A(6)式中,d A为引道A的延误,s/辆;d i为引道A中车道组i的延误,s/辆;v i车道组i的调整流率,辆/h;d I为交叉口I的每车延误,s/辆;v A为引道A的调整流率,辆/h.关于上述延误模型需要说明以下两点:∀延误模型为HCM2000中信号交叉口服务水平模型的主体,在输入参数模型、车道组流率模型、饱和流率模型和通行能力模型的基础上计算延误.#模型中增加延误d2考虑了交叉口过饱和情78北 京 交 通 大 学 学 报 第29卷况下的增加延误,但假定车道组在分析期起点没有初始排队;如果存在初始排队则需要计算d3,否则d3等于0.d3的计算过程较复杂,本文不再赘述. 2.3 仿真方法微观交通仿真软件以个体车辆为单位,对车辆的出行行为进行细致的定义,并跟踪和记录这些车辆在交通系统中的所有事件,因此,可以更准确地计算车辆延误.不同的仿真软件计算车辆出行过程各类延误的模型不相同,例如,Trafficw are公司开发的SimTraffic系统认为车辆速度低于3.0m/s的行驶时间为停车延误[2],这与本文第1部分中的停车延误定义有很大差别,但几乎所有仿真系统对于控制延误的定义都相同,从而为不同仿真系统结果的对比分析提供了依据.使用仿真方法计算信号交叉口控制延误需要根据车辆的位置、速度和加减速率采取以下运行状态:∀车辆在无信号控制影响状态时按理想运行速度行驶;#当车辆遇到信号控制或车辆排队时减速行驶; %车辆必须在车辆排队队尾或交叉口停车线前停止;&当排队消散或信号变为绿灯时,车辆加速再次达到正常运行速度.仿真系统记录车辆的实际行程时间,与以理想运行速度行驶的时间比较,两者的差值即车辆的控制延误.因此,理想运行速度的定义非常重要,如果理想速度定义较高,则车辆控制延误较大.国外城市道路条件好、车辆性能较优,通常理想运行速度定义较高,根据我国道路和车辆实际情况,建议选取较国外软件推荐值低的理想运行速度.V ISSIM3.60是应用较为广泛的微观交通仿真系统,由德国PT V公司开发,具有计算控制延误、停车延误和引道延误的功能.我国城市道路系统非机动车、行人交通量大,对信号交叉口通行能力及服务水平有较大影响[3].相比之下,SimTraffic5系统将非机动车、行人对机动车的影响通过折减系数来反映.而VISSIM3.60系统则建立更为细致的交通行为模型,针对每一类交通主体进行行为定义,不仅可计算机动、非机动车辆的控制延误,还对行人的延误进行统计[4].VISSIM3.60系统在计算车辆延误时采用行程时间段来测量延误,用户可以计算车道延误、交叉口内延误甚至是某一转向车流的延误.V ISSIM3.60系统用于描述交通行为的参数主要有:车辆参数(最大加减速度、期望加减速度、长度、宽度、重量、动力等);换道参数(最小车头距、等待换道的最大时间、换慢车道的最短车头时距);强制换道参数(最大减速度、可接受减速度);跟驰行为参数(停止车辆平均间距、特定速度时保持的车头时距、从静止起动时的期望加速度、80km/h的期望加速度等);横向行为参数(期望位置、最小横向间距).描述延误的参数主要有:每车平均总延误;每车平均停车时间;队列中车辆状态改变次数;总车辆数;每人平均总延误;总行人数.3 案例分析3.1 基础数据本文作者以北京海淀区学院南路与大柳树路的信号交叉口(又称中软大厦交叉口)为研究对象,此交叉口为十字形交叉口,采用两相位固定配时信号系统.通过调查得到信号配时数据和早高峰小时交通流数据.表1为早高峰的小时机动车、非机动车和行人流量调查数据;表2列出交叉口信号相位分配状况,信号周期为74.0s.细节数据可文献[5].表1 晚高峰(7:00-8:00)小时交通流量调查数据表T ab.1 T raffic volume at peak hour类 别方 向东进口西进口南进口北进口机动车/辆左转6011310169直行491666237246右转8394483181总计634873821496非机动车/辆左转211151824直行569532305543右转225923870总计612706561637行人/人总计7512412635重型车比例/% 7 8 8 8表2 交叉口信号相位分配情T ab.2 Sig nal phrase assignment at intersection s相位序相位绿灯时间黄灯时间全红时间周期学院南路东西30.0 2.0 4.0大柳树路南北38.0 2.0 4.074 03.2 结果分析本文根据3.1的基础数据,使用点样本法、HCM2000方法及SimTraffic5、V ISSIM3.60仿真系统计算中软大厦交叉口的停车延误、控制延误,结果如表3.分析表3的结果数据可知:(1)点样本法基于现场数据调查,可以认为是实际的交叉口延误,但此方法计算得到的是停车延误,因此,实际的控制延误应略大于调查数据.(2)H CM2000方法考虑了交叉口的增加延误d2,但在v/c比值大于1.0时(北进口为1.12)计算得到的控制延误数据偏大.HCM2000计算得到北进79第3期 陈绍宽等:信号交叉口延误计算方法的比较口控制延误(97.6s)远大于点样本法计算停车延误(35.6s),而其他进口的延误数据相差不大.表3 中软大厦交叉口延误计算结果表T ab.3 Delay at Zhongruan Building intersection方 法项 目东进口西进口南进口北进口点样本法停车延误/s15.9015.4013.3035.60HCM2000v/c0.880.720.80 1.12控制延误/s21.9015.8011.8097.60SimTra ffic5停车延误/s38.9025.9011.2023.10控制延误/s44.8035.8018.9037.50VISS IM3.60停车延误/s12.7013.3012.5024.80控制延误/s17.9019.0014.3038.90注:v/c为最大车流量与通过能力的比值.(3)SimTraffic5仿真得到的南、北进口控制延误数据与点样本法计算的停车延误相差不大,而东、西进口控制延误数据(44.8s和35.8s)偏大.此系统适应国外交通状况,较少考虑非机动车、行人对交通流的影响,因此在用于国内信号交叉口案例研究时无法较完整的反映实际情况,即难以细致描述非机动车和行人交通行为.(4)VISSIM3.60仿真得到的各进口控制延误数据与点样本法计算停车延误相差较小,并且系统详细描述了交通主体的行为,通过设定相应参数来反映实际交通状况,因此得到延误数据更贴近实际观察数据.4 小结在分析延误关系的基础上着重论述了计算延误的点样本法、HCM2000模型以及仿真方法的基本思路.文中以中软大厦交叉口为例,使用点样本法、HCM2000法、SimTraffic5系统和VISSIM 3.60系统计算得到交叉口延误数据,分析计算结果可知:(1)点样本法通过调查数据计算得到停车延误,可通过适当修正得到控制延误,例如乘以一定的转换系数.(2)H CM2000方法在计算国内信号交叉口延误时不太稳定,v/c比值大于1.0时计算结果的误差较大.(3)SimT raffic5系统和VISSIM 3.60系统均为国外商业化交通微观仿真软件,但相比之下, VISSIM3.60系统因其细致的可调整参数系统而更适合于计算国内混合交通流条件下的信号交叉口延误.参考文献:[1]邵长桥,荣建,任福田,等.停车延误、引道延误和控制延误关系研究[J].中国公路学报,2002,15(4),90-93.SHA O Chang_qiao,RO NG Jian,REN Fu_tian,et al.Study of the Relationship Among Stopped Delay,A ppro ach Delay and Control Delay[J].China Journal of Hig hw ay and T ransport,2002,15(4),90-93.(in Chinese) [2]David Husch,John A lbeck.SimT raffic5User G uide[R].T rafficware Co rporation,2000.[3]李建新,毛保华.混合交通流环境下有信号平面交叉口通行能力研究[J].交通运输系统工程与信息,2001,1(2),119-123.L I Jian_x in,MA O Bao_hua.Capacity Analysis on Signal ized Intersections under M ix ed T raffic Env ironment[J].Journal of Communication and T ransportation Systems En gineering and Information,2001,1(2),119-123.(in Chinese)[4]PT V P lanung T ranspor t V erkehr AG.VISSIM3.60UserManual[R].PT V Corporation,2001.[5]陈绍宽,徐彬.北京交通大学周边地区交通状况研究报告[R].北京交通大学交通运输智能技术与系统实验室, 2004.CHEN Shao_kuan,Xu Bing.A Report on Local T rans por tat ion around Beijing Jiaotong U niversity[R].K ey L ab oratory of the Intelligent T echnologies and Systems of T raffic and T ransportation,Beijing Jiaotong U niv ersity, 2004.(in Chinese)80北 京 交 通 大 学 学 报 第29卷。
信号交叉口混合交通流控制仿真系统研究
ｊｒｔｔ ｑ ） Ｔ （ｄ ＿
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Ｒ。 ｔｈ ≤ Ｒｐ
（） ４
ｇ ≥ ｍａ （ ｇ ｉ） （ — ｌ ２ … ， ｐ （ ） ｘ ｇ 曲， Ｌｐ ｉ ｉ ｎ ， ， ｎｈ ５ ）
维普资讯
６
交通与计算机
２０ ０８年 第 ３期
维普资讯
信 号 交 叉 口 混合 交 通流 控 制 仿 真 系统 研 究 —— 徐 良 杰
５
信 号 交叉 口混 合 交 通 流 控 制 仿 真 系统 研 究 ＊
徐 良 杰
（ 汉理工大学 武 武汉 ４０６ ） ３ ０ ３
摘
要
运用交通 流控 制理论 建立 了信号交叉 口混合 交通 流控制 优化仿 真模 型， 利用 Ｖ 并 Ｂ搭 建 了
第２ ６卷
总 １２ ４期
Ｔ ｐ— ｍａ （ ｗ ｘ
） 丁ｈ ≤ Ｉ ｐ
（） ６
２ 相 位 选 择 。根 据 经 验 判 断 选 择 初 始 相 位 ）
数；
式中： ｐ Ｃ 为信号交叉 口机动车的通行 能力， ｃ／ ｐｕ
ｈ ｃ 为第 ｚ ； 周期 各信 号相 位各 方 向各 车 道机 动
车 、 机 动车 及行人 协 调优化 控 制方法 研 究［ 的 非 ４
基 础 上 ， 试 在混 合 交 通 流条 件 下 交 叉 口各种 交 尝
通 流 的模 拟仿 真 ， 开 发设 计 一 个 有 一 定 通用 性 并
的仿 真系 统 。
非机 动车交 通流 之 间 的严 重 冲突 ， 引起 交 叉 口的 交通混 乱 ， 造成交 叉 口信 号灯 控制 作用 的丧 失 ， 严
前 国内外交 又 口的仿 真研 究 主要是 对交 叉 口机 动 车 的微 观仿 真［ ］ 对 于 交 叉 口 内机 动 车 、 机 动 】， 。 非
混合交通自适应控制系统
车和行 人 闯红 灯 、与机动 车抢道 等现象 ，这种 大面积 实 际 存 在 的混合交 通 大 大 减 小 了交 叉 路 口机 动 车道 （ 或非 机 动车道 和人 行 道 ） 的有 效 行 驶宽 度 ，减 少 了机 动 车在 交 叉路 口的有效 通行 时间 ，使 得交通 信号 系统 的配时 与实 时 路 口交 通状况 不适应 ，严重 地影 响 了道 路交通 秩序 ，降低 了道路 通行能 力 ，增 加 了道 路交通 管理 难度 ，给我 国交通
［ 关键词 ］ 平 面交叉 口；混合 交通 ； 实时信 息采 集 ； 自 应控 制 适 ［ 图分 类号 ］ Ｕ ９． 中 ４ １２ ［ 文献 标识码 ］Ａ ［ 文章 编号 ］ １０ — ４２ （０ ２ １ — ０５— ５ ０ ５ ６３ ２ １） ９ ００ ０
交 通为核 心 的 Ｕ Ｓ （ ｒａ ａｆ ｙｔｍ ｍａａｅ Ｔ Ｍ ｕｂ ｎｔ ｆｃｓｓ ｎｇ ）技 术研 ｒ ｉ ｅ
１］ 课 题背景 １
混 合交通 是一种 客观存 在 的现 象 。在 我 国 ，混合交 通 所 指 的是 白 车 、行人 、机 动车组 成的交 通混合 体 。 目前 行
在路段 上划 分 有 机 动 车道 、非机 动 车道 和人 行 道 ，通 过 “ 各行 其 道 ” 的 管 理 方 法 基 本 能 维 护 路 段 上 交 通 运 行 秩 序 ，但 交叉路 口上 的交 通 混 行 仍 然 是一 个 亟待 解 决 的 问
为尽可 能保 障 行 者具有 “ 公平 通 行权 ”，需 要建 立完 善 的法律 制度 和运用适 当的交通管 理技术 手段 。
穿 行 ，彼 此干扰 严重 的现象 ，既影 响 了交通运 行效 率 ，又
不 利于交 通安 全 。
１ 国外 研究 现状 ． ２ １ ９世纪 中期 ，国外 的交 通 信 号 控 制 技 术 开 始 发 展 。
交通管理与控制思考题与习题
《交通管理与控制》思考题与习题一、名词解释1.交通管理、全局性交通管理、局部性交通管理、传统交通管理、交通系统管理、交通需求管理、ITS、交通行政管理、交通秩序管理2..交通标志、可变标志、交通标线3．视距三角形、禁行管理、渠化交通、专用车道（街道）、单向交通、变向交通4.交通控制、点控（单点信号控制）、单点定时控制、单点感应控制、线控（干线绿波协调控制）、面控（区域协调控制）、同步协调控制、交互协调控制、续进式协调控制5.饱和流量、临界流量、关键车道、流量比、相位6.周期、最佳周期、最短周期、相位差、绝对相位差、相对相位差、绿信比、损失时间、相位损失时间、周期损失时间二、填空题1.控制车辆行驶速度的方法有（）、（）、（）。
2.人行过街设施主要包括（）、（）、（）。
3.禁行管理大致有以下集中方式（）、（）、（）、（）、（）。
4.交叉口按交通管理控制方式不同，可分为（）、（）、（）、（）、（）等几种类型。
5.交通标志的三要素是（）、（）、（）。
6.交通控制的原则有（）、（）、（）、（）。
7.信号控制按控制范围分为（）、（）、（）。
8.快速道路的主要交通问题是（）、（）、（）、（）。
9.信号控制机按不同控制方式分为（）、（）、（）、（）、（）。
10．高速干道的控制系统分为三部分（）、（）、（）11.道路交通标志分为主标志和扶助标志两大类，其中主标志又分为警告标志、（）、（）、（）、（）、( )。
12.TRANSYT是一种脱机操作的（）系统，主要由（）模型和（）两部分组成。
13、面控系统的常用软件是（）、（）和（）。
14.现代信号灯除红、黄、绿三色基本信号灯之外，还包括（）和（）。
15.入口匝道控制方法有：（）、（）、（）和（）。
16.美国最新的ITS项目分类中，包含8个分系统，它们是：（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）。
16、地上型车辆检测器的类型很多，其中四种类型是（）、（）、（）、（）。
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国内在引进外国的先进信号控制系统后发现 ， 在 国外运行 良好的系统移置到国内后其控制效果并 不理想 ， 究其原因是我国的混合交通十分严重 ， 且
车辆性 能差 异也 较大 ． 吉林大 学王殿 海 教 授 指 出 ： 我 国城 市 交 通 在 管理中， 对城 市信 号交叉 口处 机动 车 、 自行 车和 行 人 的混合 交通 流 的有 效组 织是 交通通 畅运 行 的关
Ｐ ＩＹｕ ｌｎ ，ＪＡＮＧ Ｘｉｎ ｃ ｉ Ｉ ｏ ｈ ｎ Ｅ — ｇ Ｉ ｏ ａ —ａ ，Ｌ Ｕ Ｂ — ａ ｇ
（ｎｔｕ ｆ ｒ ｓｏｔ ｉ ｅｅｒｈ Ｈ ｂｎＩｓ ｔｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ａｂｎ１０９ ， ｈ ａ Ｉｓｔｔ ｏ ａ ｐｒ ｔ ｎＲ ｓａｃ ， ａ ｉ ｎｔｕｅ ｆ ｃｎ ｌ ｙ Ｈ ｉ ５０ ０ Ｃ ｉ ） ｉｅ Ｔｎ ａｏ ｒ ｉ Ｔ ｏ ｒ ｎ
设计规则知识库 ， 主要 由以下几部分构成 ： １ 车 道功能 划分 标 准 ： ） 车道 组 的划 分 是 基 于 用户输 入 的基本 交 通 量 数据 ， 虑 是否 设 立 左 转 考
收 稿 日期 ： ０４一 Ｉ一 ５ ２０ Ｏ ０ ．
北京交通大学李建新 、 毛保华分析 了我国非机动 车 比例较大的混合交通环境的基本 特点 ， 提出了 有信号平面交叉 口非机动车对通行能力的影响及
基金项 目： 哈尔滨 工业大学跨学科 交叉研究 基金资助项 目（ Ｉ ＨＴ
ＭＤ． ０ ２ ２ ． ２ ０ ． ８）
对 信号 交叉 口 自行 车 流及行 人 的交通特 性形 成原 因进行 了分 析 ， 究 结 果 应 用 于城 市 信 号 交 叉 口 研 混 合交 通控 制及 管理 中取 得 了较 理 想 的效 果 ． 此 外， 他还 分析 了混合 交通 环境 下机 动车 、 自行 车和 行 人 的冲突情 况 ， 究 了这 些 冲突 对 交 叉 口通 行 研 能 力 的影响 ， 出 了设 置 左转 自行 车 相 位 和 自行 提 车、 行人 相位 提前截 止等 解决 方案 ， 这些 理论成 果 可用 于解 决混 合交 通 环 境 下 机 动 车 、 自行 车 和 行
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｓｇ ａ ｉｅ ｎ ｅ ｅ ｔ ｎ；ｃ ｐａ ｉ ｉ ｌ ｄ ｉｔ ｒ ｃｉ ｎ ｚ ｓ ｏ ａ ｃｔ ｙ；ｄ ｌｙ；ｔｍｉ ｇ ｄ ｓｇ ｉ ｇ ｅａ ｉ ｎ ｅｉ ｎ ｎ
我 国的城 市交 通 环 境 明显 有 别 于 发达 国家 ， 其 中最突 出的 一点 就 是 混 合交 通 现 象 十 分普 遍 ．
１２ 系统 设计规 则 ．
市道路交通的信号控制提出了新的需求 ， 即如何体 现信号控制适 应复杂 的车型变化 隋况．
基 于经典 的 信 号控 制 理论 ， 结合 上 述 混 合 交 通环境 下 的信号 交 叉 口配 时设 计 理论 研 究 成 果 ，
在充分考虑我国城市道路交叉 口的交通流运行特 性基础上 ， 设计了一套适合我 国实际交通状况的
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｔａｆｃ ｓｇ ａ ｏ ｔｏ ｈ ｏ ｙ，ａ ｓｇ ａ ｉ ｎ ｏ ｔ ｒ ｙ ｔｍ ｓ ｄ ｓｇ ｅ ｓｎ ｓ ａ ｓ ｄ ｏ ｈ ｒ ｆ ｉｎ ｌｃ ｎ ｒ ｌｔ ｅ ｒ ｉ ｉ ｌｔｍｉｇ ｓ ｆｗａ ｅ ｓ ｓｅ ｉ ｅ ｉ ｄ ｕ ｉｇ Ｖｉｕ ｌ ｎ ｎ Ｂａ ｉ ａ ｇ ｇ ．Ｔ ｅ ｓ ｓｅ ｉ ｕ ｔｂ ｅ ｔ ｈ ｃ ｕ ｌｔａ ｆ ｔｔ ｓｏ ｉ ａ ｂ ｃ ｕ ｅ ｉ ａ ｓ ｔｅ ｔａｆｃ ｆ ｗ ｈ ｒ ｓｃ ｌｎ ｕａ ｅ ｈ ｙ ｔ ｍ ｓｓ ｉ ｌ ｏ ｔ ｅ ａ ｔ ａ ｒ ｉ ｓａｕ ｆＣｈ ｎ ｅ ａ ｓ ｔｔｋｅ ｈ ｒｆ ｌ ｃ ａ － ａ ｆ ｃ ｉ ｏ ａ ｔｒｓｉ ｓａ ｈ ｎ ｅ ｓ ｃｉｎ ｉ ｔ ｃ ｏ ｎ ｄ ｑ ａ ｅｙ Ｓ ｍｕ ａｉｎ ａ ａｙ ｉ ｎ ｒ ｃ ｉｅ ｖ ｌ ａ ｉｎ ｓ ｇ ｅ ｔｔ ａ ｃ ｅ ｉｔｃ ｔｔ ｅ ｉｔ ｒｅ ｔｏ ｎ ｏ ａ ｃ ｕ ｔａ ｅ ｕ ｔｌ ． ｉ ｌｔｏ ｎ ｌｓｓａ ｄ ｐ ａ ｔ ａｉ ｔ ｕ ｇ ｓ ｈ ｔ ｃ ｄ ｏ
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第３ ８卷
第 ４期
哈
尔
滨
工
业
大
学
学
报
Ｖ ． ８ Ｎｍ ４ ｏ ３ １
Ａｐ ．２ ０ ｒ ０ ６
２００６年 ４月
Ｊ ＲＮＡ ＯＵ Ｌ ＯＦ ＨＡＲＢ Ｎ Ｉ Ｔ Ｔ Ｅ Ｏ ＥＣ ＯＬ Ｉ ＮＳ Ｉ ＵＴ Ｆ Ｔ ＨＮ ＯＧＹ
单 点信 号配 时软件 系统 ． 系统 的开发研制主要从 本
在信 号配 时方 案 设 计过 程 中 ， 立 了相 关 的 建
两个方面综合考虑了中国城市道路交通的实际状 况， 一是城市道路交叉 口的几何 特征 因素 ， 另一个是 道路交 通流的特点． 系统 充分体 现 了我 国城 市道路
交叉 口交通 流运行特 征 ， 通过用 户输入 交叉 口几何
上 入 输
交叉口状况数据 、 流量数据
和 阐 述 ， 出 了提 高 多 相 位 信 号 控 制 效 果 的 方 提 法 ｊ中 国科 学 院 自动 化 研 究所 的高 海 军 等人 考 ； 虑 了混 合交 通流 环境下 机动 车 和非机 动车辆对 信 号配 时的影 响 ， Ｆ・ 对 韦伯斯 特 一Ｂ・ 柯布 信号 配 时公式 进行 了改 进 ， 出 了适 合 混 合 交 通环 境 下 提 的交叉 口信 号配 时 计算 公 式 ， 通 过 北 京市 体 育 并 馆 西路 路 口的实 测交通 数据 验证 了信 号配时公 式 的有效 性 ； 献 ［ 结 合 我 国道 路 交 通 管 理 实 文 ７］
采用 Ｖｓａ Ｂ ｓ ｉ ｌ ａｉ ｕ ｃ程序设计语 言开发 了适合中国交通实际状况 的信号交叉 １配时软件 系统． ３ 经过仿真分析及 实 际验证表 明， 用本 系统对信号 交叉口进行配时设计 ， 利 具有计 算精度高 、 计算速 度快的优 点， 并且 明显改善
了信 号 交叉 口的 交 通 运 行 状 况 ．
确 定 信 号 相 位
计算信号周期
通能分 行力析Ｉ
服 务 水 平 分 析 （ 进 口及 整体 ） 各
Ｔ Ｉ 否
计算 模 型 ， 析 了其 影响 参数 的适用 范 围． 分 在此 基 础上 ， 出 了提高 通 行 能力 的科 学 方法 和 信 号 控 提
制 策略．
＝二 墨 墨 ：—＝ ： ＝ 墨 兰 —二 ＝一
是
此外 ， 机动车车型 复杂也是 我 国城 市交通 的一
个显著 特点． 我国的车辆种类繁多 ， 按车辆分类标 准
结 束
图 １ 信 号配 时设计 流程
可分 为 ３大类 、 十几个 小类 ， 同一小 类 的车辆 之 在 间 ， 的性能差异也较大 ， 而造成机动 车在信号 车辆 从 交叉 口处表现 的运行 特征差异 显著 ， 也对我 国城 这
关键词 ： 号交叉 口； 信 通行能力； 延误 ； 配时设计
中图分类号 ： ４ １ Ｕ ９ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ３ ７— ２４ ２０ ）４— ５ ５— ０ ６ ６ ３ （０ ６ ０ ０ ８ ０ ４
Ｓ ｇ ａ ｉ ｎ ｅ ｉ ｎ ｎ ｙ ｔ ｍ ｎ ｅ ｘ ｄ ｔａ ｃ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｉ ｎ ｌｔ ｍｉ ｇ ｄ ｓｇ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ｕ ｄ ｒ ｍｉ ｅ ｒ ｆ ｏ ｄ ｔ ｎ ｉ ｉ
号控制 在实 际运 用 中应该 注意 的问题 进行 了分析
依据 ． 系统 考 虑 的交 叉 口几何 特征 因素包 括 ： 口 人
车道数 ； 口车 道数 ； 口坡 度 ； 出 进 车道 宽 度 ； 车道 功 能； 有无调整车道 ； 无行人按钮 ； 口车道 总宽度 ； 有 进
停车线距 人行道距离 ； 人行横道宽度 ； 区类型． 地
际， 从交 叉 口宏观 和微观 特性 出发 ， 研究 了交叉 口 混 合交通 流 的运 行特 征 ， 立 了路 口交 通 运 行 状 建 况 动态模 拟体 系 ， 立 了路 口通 行 能力 的分 析 与 确
确定每一 相位的 绿灯时间 Ｉ Ｉ 整Ｘ及相位 调 ｃ
交通量校正模型 ｌ 饱和流率调整 Ｉ
作者简介 ：斐玉龙（９ １ ， ， １６ 一） 男 博士 ， 教授 ， 博士生导师．
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哈
尔
滨
工
业
大
学
学
报
第３ ８卷
相应 的计算 模 型 ｊ研 究 结 果 对 于 优化 混 合 交 通 ， 流条 件下 的交 通信 号 控 制 有一 定 的 借 鉴 价值 ； 为 了进 一步提 高 多相 位 信 号 控制 的效 果 ， 好 地 解 更 决 实际交 通 问题 ， 安 大学 周 彤 梅 等 人从 交 通 冲 公 突、 通行能 力 和服 务水 平 等 方 面对 多相 位 信 号 控 制 与传统 的控制 方 式 进 行 了 比较 ， 对 多 相位 信 并
混合 交 通 条 件 下 的信 号 交叉 口配 时设 计 系统
裴 玉龙 ， 蒋贤才 ， 刘博航
（ 哈尔滨工业大学 交通 研究所 ， 黑龙江 哈尔滨 １０ ９ ） ５０ ０
摘
要： 根据 交叉 １信号配 时的有关理论 ， ３ 在充 分考 虑中国城 市道路交 叉 １混合 交通流运 行特性 的基础上 ， ３
科 学合 理 的交 叉 口信号 配 时设计 需要综 合 考 虑交叉 口的几何特 征要 素和 道路 交叉 口交 通流 特 征， 系统 考虑 的交 叉 口交 通 流特征 因 素包括 ： 口 进 行 人小 时交通 量 ； 右转 高峰小 时交 通量 ； 直行 高峰 小 时交 通 量 ； 转高 峰 小 时交 通 量 ； 型 车 比例 ； 左 重 公 交停 靠 次数 ； 高峰 小 时 系数 ； 干扰 行 人 流 ； 到达 类 型 ； 转交 通量 ； 右 直行交 通量 ； 转交 通量 ． 左