平面交叉口不同控制方法比较分析(实验报告)

《交通控制与管理》课程实验报告实验名称：平面交叉口不同控制方法比较分析姓名：学号：专业：实验数据：第组实验时间：年月日星期实验地点：----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 一、实验目的通过对平面交叉口交通流进行定时控制和感应控制的仿真实验，了解两种不同控制方法的优缺点，学会使用VISSIM仿真软件进行平面交叉口基本的信号配时，把握这两种控制方法各自的适用条件和范围，加深理解交通信号控制对改善交叉口交通运行的有效作用。

二、实验内容和要求1．实验内容（1）对单个交叉口进行定时控制和感应控制信号配时方案设计；（2）根据配时方案进行相应的仿真实验，并对两种控制方式进行比较分析。

2．实验要求（1）掌握VISSIM等相关软件系统的操作使用；（2）能够根据定时控制和感应控制的信号配时原理与配时流程进行配时；（3）能够进行交通效益指标计算和比较分析。

三、实验主要仪器设备和预备知识微型计算机，交通控制仿真软件VISSIM。

四、实验方法和步骤实验采用人工计算与计算机仿真相结合的设计办法，主要步骤如下：4.1 人工计算设计部分（定时信号）根据交叉口基本交通条件和交通数据，进行初步渠化设计；(1). 交叉口基本条件和交通数据交叉口原始交通量如表4.1（a）所示，非机动车交通量如表4.1（b）所示。

表4.1（a）交叉口现状交通量表4.1（b）非机动车现状交通量(2).渠化方案根据以上交通数据进行初步渠化设计。

南北向进口道设置为直行、左转、右转各一条车道，东西方向进口道左转、直行、右转分别设置一条、两条、一条车道。

进口道宽均为3m，出口道均为3.5m,自行车道宽度为5.5米，具体信息图4.1及表4.2所示。

图4.1车道功能分配示意图置如下图4.2所示：图4.2 信号相位方案通过流量比来计算检验渠化以及信号初步设计方案。

(3).设计交通量信号配时的设计流量应为高峰小时中最高15min 流率换算的小时交通量，已知最高15min 流率的实测数据如表4.3所示。

(4).校正饱和流量校正饱和流量的计算原理如下： 1).各车道饱和流量计算公式 a.直行车道饱和流量：b g W bT T f f f S S ⨯⨯⨯=b.左转专用车道有左转专用相位时的饱和流量L S ：g W bL L f f S S ⨯⨯=c.左转专用车道无专用相位时的饱和流量'L S ：L g W bL L f f f S S ⨯⨯⨯='d.右转专用车道无右转专用相位时的饱和流量pb r g W bR Rf f f f S S ⨯⨯⨯⨯=' 2).车道宽度校正：()⎪⎩⎪⎨⎧>+≤≤--==5.3)5.16(05.00.37.25.04.05.30.31W W W W W f W式中：W —— 车道宽度（m ） 3).坡度及大车校正：g f =1- (G+HV)式中：G —— 道路纵坡，下坡时取0 HV —— 大车率 4).信号参数初设信号总损失时间，按下式计算：()∑-+=kk s A I L L式中：s L —— 起动损失时间，取3s ； A —— 黄灯时长，定为3s ；I —— 绿灯间隔时间（s ）取4s ；k —— ―个周期内的绿灯间隔数，本例中为3. 则计算得12L s =。

初设信号周期时长为60s ，则有效绿灯时间可按下式计算：LC G e -=0计算得48e G s =。

各相位的有效绿灯时间按下式计算： []Yy y G g j j e ej',max =各相位的绿信比按下式计算：Cg ej j =λ则校正饱和流量的计算如表4.4所示。

表4.4 初设饱和流量校正系数计算表《交通控制与管理》课程实验报告同济大学交通运输工程学院教学实验中心(5).信号配时计算 流量比总和按下式计算：[]∑∑==⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==jj j dd j ddjj jj S q Sqy y Y 1/1/,,max ,,max ；（Y ≯0.9） 最短绿灯时间按下式计算：I V L g pp -+=7min式中：p L —— 行人过街道长度(m)p V —— 行人过街步速，取1m/s ；I —— 绿灯间隔时间(s)信号周期时长为最佳周期时长，按下式计算：YLC -=10 各相位的实际显示绿灯时间按下式计算：j j ej j l A g g +-=式中： l j ——第j 相位起动损失时间。

依次计算相应参数，则交叉口信号配时设计计算如表4.5所示。

配时不满足最小绿灯时间要求，行人无法完成过街。

应按照最小绿灯时间要求重新确定周期时长。

确定周期时长为70秒，则交叉口信号配时设计计算如表4.6所示。

此时配时满足最小绿灯时间要求。

《交通控制与管理》课程实验报告《交通控制与管理》课程实验报告同济大学交通运输工程学院教学实验中心按照确定的饱和流量重新进行校正饱和流量的计算如表4.7所示。

计算相应的流量比如表4.8所示。

经计算，配时满足设计要求。

则确定配时方案如图4.3所示：图4.3 信号配时方案《交通控制与管理》课程实验报告《交通控制与管理》课程实验报告同济大学交通运输工程学院教学实验中心(6).信号配时评价设计交叉口各车道延误用下式估算：21d d d +=()[]λλx Cd ,1min 115.021--= ()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+-=CAP ex T x x T d 81190022式中：C —— 周期时长（s ） λ—— 所计算车道的绿信比x —— 所计算车道的饱和度，即交通流量与通行能力之比：capqx = CAP —— 所计算车道的通行能力 T ——分析时段的持续时长（h ）。

e ——单个交叉口信号控制类型校正系数，定时信号取e=0.5。

各进口道的平均信控延误，按该进口道中各车道延误的加权平均数估算：∑∑=ii i ii A q q d d /式中：A d —— 进口道A 的平均信控延误i d —— 进口道A 中第i 车道的平均信控延误i q ——进口道A 中第i 车道的小时交通量换算为其中高峰15分钟的交通流率整个交叉口的平均信控延误按该交叉口中各进口道延误的加权数估算：∑∑=AA A A I q q d d /式中：I d —— 交叉口每车的平均信控延误 A q —— 进口道A 的高峰15分钟交通流率 则对交叉口进行延误及服务水平估算如表4.9所示。

交叉口延误为10.56s ，服务水平为B 级，符合各项设计要求。

同济大学交通运输工程学院教学实验中心表4.9 交叉口延误及服务水平估算《交通控制与管理》课程实验报告4.2 根据配时方案进行定时信号仿真实验1）建立交叉口模型加载背景图，如图4.4所示：图4.4 背景图加载编辑交叉口，如图4.5所示：图4.5 交叉口模型2）输入交通量，如图4.6、4.7所示：图4.6 各进口道交通组成设置3）路径选择，如图4.8所示：4）信号灯设置，如图4.9、4.10所示图4.9 信号灯设置1图4.10 信号灯设置25）优先规则设置机动车之间、机动车与非机动车之间、非机动车之间交通流的冲突、交叉、合流进行优先规则设置, 如图4.11所示。

图4.11 优先规则设置6）评价设置○1.行程时间点击后，选定路段，然后单击右键确定行程时间测定的起始点，再选择结束点。

如图4.12所示.在“评价”—“文件”里面选择“行程时间”进行参数输入设置，如图4.13所示。

图4.13 行程时间检测○2.延误选择“评价”—“文件”中选择“延误”, 并且在“配置”里面设置相关的参数，如图4.14所示图4.14 延误检测设置○3.排队长度选择进行计数器的布置。

选择“评价”—“文件”,选中“排队长度”进行参数的配置，如图4.15所示.图4.15 排队长度设置4.3进行感应信号仿真实验(1).返回第四步，进行各相位最长最短时间设置，如图4.16所示。

图4.16 感应控制信号灯组设置(1).加载程序文件，如图4.17所示.图4.17控制机加载设置按照以上定时信号和感应信号设置即可按照一定时长进行仿真。

五、实验结果分析设定仿真时长3600s，仿真结束后，软件输出以下三个文件：*.rsz 为行程时间的统计数据；*.rsr 为行程时间的原始数据；*.vlz 为延误的统计数据；5.1 行程时间的输出和对比分析定时信号行程时间输出如表5.1所示。

感应信号行程时间输出如表5.2所示。

对比发现，在本交叉口，相比较于定时信号配时，感应信号配时能使大部分路段的行程时间降低，只有小部分路段（表格中加粗部分）行程时间有所提高。

表明感应信号控制能够更有效地节省时间成本，创造社会效益。

5.2 延误的输出和对比分析定时信号延误输出如表5.3所示。

感应信号延误输出如表5.4所示。

仿真输出结果显示，在本交叉口，相比较于定时信号配时，感应信号配时能够使大部分路段延误显著降低，只有在小部分路段延误稍有增加（表格中加粗部分）。

感应信号的控制措施明显优于定时信号的控制措施。

5.3 排队长度的输出和对比分析定时信号排队长度输出如表5.5所示。

感应信号排队长度输出如表5.6所示。

配时能够有效降低最大排队长度和平均排队长度。

这与感应信号的配时原理相吻合。

对于本交叉口，综合考虑行程时间、延误、排队长度三项评价指标，通过仿真评价发现，感应信号配时比定时信号配时能更有效的减少行程时间、降低延误、缩短排队长度。

在同样的交通条件下，感应信号配时方案更优！六、思考题1.定时控制和感应控制各自的适用条件和范围是什么？答：定时控制适用条件：(1).交通量比较稳定的交叉口；(2).适用于一些联机定时系统的交叉口；(3).有大量行人过街的交叉口。

定时控制适用范围：定时控制在流量接近交叉口通行能力时显示出其优势。

感应控制适用条件:(1).交通量变化大而不规则，难以用定时控制处置的交叉口。

(2).轻交通交叉口或期间，感应控制可以避免主要道路上的交通产生不必要的延误。

(3).感应控制还特别适用于交通只在一天的部分时间里需要信号控制的地方。

(4).半感应控制在主次路相交且只在次路有车辆和行人时才中断主路车流的交叉口适用。

半感应控制使用范围：它的使用范围是在次路交通量很少但主路交通量较多但相对饱和流量还比较小时。

半感应控制使用范围：全感应控制的适用范围较广，在交通量较多时，可选用全感应设置。

半感应可以适用的范围，全感应控制也能适用。

2.在本实验中，影响不同信号控制方法配时效果的主要因素是什么？答：高峰小时流量是影响信号配时方案的主要因素。

各进口道、各行驶方向的交通量的大小决定着周期、各个相位时长等重要参数。