交通控制課程設(shè)計(jì)單點(diǎn)信號(hào)控制設(shè)計(jì)方法.doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 交通控制課程設(shè)計(jì) 單點(diǎn)信號(hào)控制設(shè)計(jì)方法 學(xué) 院 能源與交通工程學(xué)院 專 業(yè) 交通工程 姓 名 李文平 學(xué) 號(hào) 111616875 指導(dǎo)教師 李麗麗 職 稱 講 師 論文提交時(shí)間 二0一四年十一月 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 摘摘 要要 城市交通控制系統(tǒng)是提高城市交通運(yùn)行效率的重要途徑之一 也是城市交 通現(xiàn)代化 智能化的重要標(biāo)志 本文以單點(diǎn)信號(hào)控制理論進(jìn)行信號(hào)分配 其中 以 Webster 的方法為基礎(chǔ) 運(yùn)用 ARRB 方法對(duì)以往的不符合現(xiàn)代交通的分配方式 進(jìn)行了改進(jìn) 使其更加符合交通環(huán)境 以信號(hào)配時(shí)參數(shù)優(yōu)化作為研究?jī)?nèi)容進(jìn)行 深入細(xì)致的研究 對(duì)周期時(shí)長(zhǎng) 綠信比 最小綠燈時(shí)間 等主要配時(shí)參數(shù)的常 用優(yōu)化目標(biāo) 優(yōu)化方法及模型進(jìn)行了對(duì)比分析 表明基于 Webster 的 ARRB 法更 加符合現(xiàn)在城市交通控制 關(guān)關(guān) 鍵鍵 字 字 交通控制 信號(hào)配時(shí) 單點(diǎn)信號(hào)控制 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 AbstractAbstract Urban traffic control system is one important way to improve the efficiency of urban transport but also an important symbol of modern urban transport intelligent In this paper the theory of single point signal control signal distribution which Webster s method is based on the use of the method of allocation ARRB conventional modern traffic does not meet improved to make it more in line with the traffic environment When the signal timing parameters to optimize the content as a research intensive research Long period of time green ratio the minimum green time when other major parameters used with optimization goals optimization methods and models were compared Show based on Webster s ARRB law more in line with current urban traffic control KeywordsKeywords traffic control signals with single point signal control 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 目目 錄錄 第第 1 1 章 緒論章 緒論 1 1 1 1 研究背景及意義 1 1 1 1 研究背景 1 1 1 2 研究意義 1 1 2 交通控制的發(fā)展史 2 1 3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3 1 3 1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 3 1 3 2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 4 第第 2 2 章 單點(diǎn)信號(hào)控制基本理論章 單點(diǎn)信號(hào)控制基本理論 4 4 2 1 單點(diǎn)信號(hào)控制基本參數(shù) 4 2 2 交通流理論的基本參數(shù) 5 2 3 參數(shù)間關(guān)系 6 2 3 1 速度和密度的關(guān)系 6 2 3 2 流量和速度的關(guān)系 6 2 3 3 流量和速度的關(guān)系 7 2 4 交通信號(hào)控制效果評(píng)價(jià)指標(biāo) 7 2 4 1 延誤 7 2 4 2 通行能力和飽和度 7 2 4 3 排隊(duì)長(zhǎng)度 7 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 2 5 小結(jié) 7 第三章 單點(diǎn)信號(hào)控制方法第三章 單點(diǎn)信號(hào)控制方法 8 8 3 1 概述 8 3 2 信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì) 8 3 2 1 最佳信號(hào)周期設(shè)計(jì) 基于 TRRL 法的 ARRB 法 8 3 2 2 綠燈時(shí)間 9 3 3 小結(jié) 10 第四章 實(shí)例分析第四章 實(shí)例分析 1010 4 1 數(shù)據(jù)采集 10 4 2 數(shù)據(jù)分析計(jì)算 12 第五章 全文總結(jié)與展望第五章 全文總結(jié)與展望 1414 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 第 1 章 緒論 1 1 研究背景及意義 1 1 1 研究背景 近幾年來(lái) 由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展以及城市化進(jìn)程快速推進(jìn) 人們對(duì)交通的 需求也越來(lái)越大 導(dǎo)致了交通需求與城市道路交通設(shè)施之間形成尖銳矛盾 雖然 城市道路的密度與各種配套設(shè)施有了很大程度的改善和提高 但是小汽車的保有 量也隨之逐年快速增大 交通負(fù)荷的持續(xù)增長(zhǎng)加重了城市道路的交通運(yùn)轉(zhuǎn)能力 從城市發(fā)展的過(guò)程來(lái)看 交通擁堵是城市化進(jìn)程中一個(gè)不可避免的現(xiàn)象 城市交通擁擠不僅會(huì)增大車輛延誤 還會(huì)降低車輛的運(yùn)行速度 造成不必要的 時(shí)間損失 而且車輛以低速行駛會(huì)增加油耗 從而增加燃油費(fèi)用 造成能源浪 費(fèi) 增加了汽車尾氣排放 對(duì)環(huán)境質(zhì)量造成了嚴(yán)重的影響 危害人體的健康 如何解決城市交通擁堵問題是目前我國(guó)交通發(fā)展迫切需要解決的問題 在 不改變現(xiàn)有路網(wǎng)條件下 通過(guò)提高交通管理水平和改變信號(hào)控制方式 充分利 用現(xiàn)有的道路時(shí)空資源 取得最大的交通效益 已經(jīng)成為解決城市日益嚴(yán)重的 交通擁堵問題的重要方法 在城市路網(wǎng)中 交通擁擠或阻塞通常從某一地點(diǎn)開始 往往是在道路交叉 口 而改進(jìn)交叉口信號(hào)配時(shí)不僅耗資少而且見效快 所以緩解城市交通問題的 主要方法就是進(jìn)行合理的交通信號(hào)控制 針對(duì)城市的交叉口信號(hào)控制方法 學(xué) 者們做了大量的研究 形成了較成熟的理論體系 在實(shí)踐方面也取得了一定的 成功 從信號(hào)控制范圍上講 交通信號(hào)控制一般可分為單點(diǎn)信號(hào)控制 干線信 號(hào)協(xié)調(diào)控制和區(qū)域信號(hào)協(xié)調(diào)控制 其中 單點(diǎn)信號(hào)控制是干線信號(hào)協(xié)調(diào)控制和 區(qū)域信號(hào)協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ) 也是所有信號(hào)控制形式中最基本 最常用的 對(duì)城 市交通流的不確定性具有較強(qiáng)的適用性而且應(yīng)用范圍較廣 1 1 2 研究意義 單點(diǎn)交叉口信號(hào)控制是最常用的信號(hào)控制方式 建立一套能解決現(xiàn)代交通 問題的單點(diǎn)信號(hào)控制技術(shù)方法和技術(shù)工具 使得我國(guó)單點(diǎn)信號(hào)控制交叉口的信 號(hào)配時(shí)得到有效的優(yōu)化 通行能力有較大的提高 能夠緩解我國(guó)日趨嚴(yán)重的城 市交通擁擠狀況 交叉口的信號(hào)配時(shí)結(jié)果對(duì)交叉口的控制效果具有直接的影響 因此優(yōu)化城 市交叉口的信號(hào)配時(shí)有助于改善甚至解決交叉口的交通阻塞問題 但是信號(hào)配 時(shí)方案是否合理 就要通過(guò)研究能夠反應(yīng)交叉口運(yùn)行效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)得到結(jié)論 同時(shí)對(duì)交叉口車輛運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià) 常用的交通信號(hào)控制效果評(píng)價(jià)指標(biāo)有延誤 停車率 飽和度 通行能力 綠波帶 排隊(duì)長(zhǎng)度等 在路網(wǎng)交通狀態(tài)良好且交叉口飽和度較低時(shí) 交通信號(hào) 控制通常以降低運(yùn)行車輛的車均延誤和停車率為目標(biāo) 提高城市交通的通行能 力和交通系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量 因此 本文的研究有著重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和理論 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 意義 1 2 交通控制的發(fā)展史 城市道路交通控制系統(tǒng)的發(fā)展歷史城市道路交通自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展是以 城市交通信號(hào)控制技術(shù)為前導(dǎo) 與汽車工業(yè)并行發(fā)展的 在其各個(gè)發(fā)展階段 由于交通的各種矛盾不斷出現(xiàn) 人們總是盡可能地把各個(gè)歷史階段當(dāng)時(shí)的最新 科技成果應(yīng)用到交通自動(dòng)控制中來(lái) 從而促進(jìn)了交通自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展 早在 1850 年 城市交叉口處不斷增長(zhǎng)的交通就引發(fā)了人們對(duì)安全和擁堵的關(guān)注 世界上第一臺(tái)交通自動(dòng)信號(hào)燈的誕生 拉開了城市交通控制的序幕 1868 年 英國(guó)工程師納伊特在倫敦威斯特敏斯特街口安裝了一臺(tái)紅綠兩色的煤氣照明燈 用來(lái)控制交叉路口馬車的通行 但一次煤氣爆炸事故致使這種交通信號(hào)燈幾乎 銷聲匿跡了近半個(gè)世紀(jì) 1914 年及稍晚一些時(shí)候 美國(guó)的克利夫蘭 紐約和芝 加哥才重新出現(xiàn)了交通信號(hào)燈 它們采用電力驅(qū)動(dòng) 與現(xiàn)在意義上的信號(hào)燈已 經(jīng)相差無(wú)幾 1926 年英國(guó)人第一次安裝和使用自動(dòng)化的控制器來(lái)控制交通信號(hào) 燈 這是城市交通自動(dòng)控制的起點(diǎn) 早期的交通信號(hào)燈使用 固定配時(shí) 方式 實(shí)行自動(dòng)控制 這種方式對(duì)于早期交通流量不大的情況曾起過(guò)一定的作用 但 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展 交通流量增加 隨機(jī)變化增強(qiáng) 采用以往那種單一模式 的 固定配時(shí) 方式已不能滿足客觀需要 于是一種多時(shí)段多方案的信號(hào)控制 器開始出現(xiàn)并逐步取代了傳統(tǒng)的只有一種控制方案的控制器 除了多時(shí)段多方 案定時(shí)控制的使用 為了避免各交叉路口之間 各自為政 的孤立控制方式對(duì) 交通流造成的頻繁停車 還必須把相鄰的交叉路口作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)統(tǒng)一地加以 控制 1917 年 在美國(guó)鹽湖市開始使用聯(lián)動(dòng)式信號(hào)系統(tǒng) 把六個(gè)交叉路口作為 一個(gè)系統(tǒng) 以人工方式加以集中控制 1922 年 美國(guó)休斯頓市建立了一個(gè)同步 系統(tǒng) 它以一個(gè)交通亭為中心控制十二個(gè)交叉路口 1928 年 上述系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改 進(jìn) 形成 靈活步進(jìn)式 定時(shí)系統(tǒng) 由于它簡(jiǎn)單 可靠 價(jià)格便宜 很快在美國(guó) 推廣普及 這種系統(tǒng)以后不斷改進(jìn) 完善 成為當(dāng)今的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 20 世紀(jì) 30 年代初 美國(guó)最早開始用車輛感應(yīng)式信號(hào)控制器 之后是英國(guó) 當(dāng)時(shí)使用的 車輛檢測(cè)器是氣動(dòng)橡皮管檢測(cè)器 車輛感應(yīng)控制器的特點(diǎn)是它能根據(jù)檢測(cè)器測(cè) 量的交通流量來(lái)調(diào)整綠燈時(shí)間的長(zhǎng)短 使綠燈時(shí)間更有效地被利用 減少車輛 在交叉口的時(shí)間延誤 比定時(shí)控制方式有更大的靈活性 車輛感應(yīng)控制的這一 特點(diǎn)刺激了車輛檢測(cè)器技術(shù)的發(fā)展 繼氣動(dòng)橡皮管式檢測(cè)器之后 雷達(dá) 超聲 波 光電 地磁 電磁 微波 紅外以及環(huán)形線圈等檢測(cè)器相繼問世 當(dāng)今在 城市道路交通自動(dòng)控制 交通監(jiān)測(cè)和交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中 應(yīng)用最廣的是環(huán)形 線圈車輛檢測(cè)器 超聲波檢測(cè)器主要在日本等少數(shù)國(guó)家得到廣泛應(yīng)用 計(jì)算機(jī) 技術(shù)的出現(xiàn)為交通控制技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力 1952 年 美國(guó)科羅拉多州 丹佛市首次利用模擬計(jì)算機(jī)和交通檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)交通信號(hào)機(jī)網(wǎng)的配時(shí)方案自 動(dòng)選擇式信號(hào)燈控制 而加拿大多倫多市于 1964 年完成了計(jì)算機(jī)控制信號(hào)燈的 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 實(shí)用化 建立了一套由 IBM650 型計(jì)算機(jī)控制的交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 成為世 界上第一個(gè)具有電子數(shù)字計(jì)算機(jī)城市交通控制系統(tǒng)的城市 這是道路交通控制 技術(shù)發(fā)展的里程碑 伴隨著城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)的迅速發(fā)展 人們認(rèn)識(shí)到 要更好地提高城市管理水平 不僅僅依靠硬件設(shè)備的更新和改進(jìn) 還必須同時(shí) 在控制邏輯和方法上有所突破 即城市交通的區(qū)域協(xié)調(diào)控制 傳統(tǒng)的城市道路 交通控制指的是區(qū)域交叉口信號(hào)燈控制 而城市交通的區(qū)域協(xié)調(diào)控制 是在整 個(gè)城市范圍內(nèi)對(duì)交通進(jìn)行控制 這無(wú)論是從理論角度還是實(shí)踐角度 都是一個(gè) 極其復(fù)雜的大系統(tǒng)控制問題 可以說(shuō) 在近百年的發(fā)展中 道路交通信號(hào)控制 系統(tǒng)經(jīng)歷了無(wú)感應(yīng)控制到有感應(yīng)控制 手動(dòng)控制到自動(dòng)控制再到智能控制 單 點(diǎn)控制 點(diǎn)控 到干線控制 線控 再到區(qū)域控制和網(wǎng)絡(luò)控制 面控 的過(guò)程 1 3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)交叉口的信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)和排隊(duì)長(zhǎng)度計(jì)算進(jìn)行了大量的研究 尤其是在西方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家 交通問題在二十世紀(jì)五十年代已經(jīng)變得非常突出 因此積累了很多信號(hào)交叉口的研究成果 在我國(guó) 隨著改革開放和經(jīng)濟(jì)的飛速 發(fā)展 汽車保有量的不斷增加 交通問題也變得日益突出 我國(guó)在交通信號(hào)控 制方面同樣做了大量的研究取得了很多的研究成果 1 3 1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響 國(guó)外很早就開始了交通信號(hào)控制的研究 最早的信 號(hào)控制出現(xiàn)在 1868 年 由英國(guó)的德 哈特設(shè)計(jì)的一臺(tái)紅綠兩色煤氣照明燈安裝 在倫敦的威斯敏斯特教堂 用以指揮路口馬車的通行 但不幸發(fā)生意外的爆炸 引致人們的反對(duì)而夭折 從此 各國(guó)的學(xué)者們對(duì)交通信號(hào)控制展開了廣泛研究 1917 年聯(lián)動(dòng)式信號(hào)控制系統(tǒng)在美國(guó)鹽湖城首次投入使用 這種控制方法將六個(gè) 路口作為一個(gè)系統(tǒng) 通過(guò)人工手動(dòng)方法控制信號(hào)變換達(dá)到引導(dǎo)車輛運(yùn)行的目的 1918 年新的通過(guò)人工手動(dòng)控制的紅黃綠三色信號(hào)燈出現(xiàn)在美國(guó)紐約街頭 這與 現(xiàn)在使用的交通信號(hào)機(jī)非常的相似 1926 年第一臺(tái)自動(dòng)交通信號(hào)控制機(jī)在英國(guó) 倫敦大街上投入使用 標(biāo)志著城市交通信號(hào)自動(dòng)控制的開始 1928 年交通學(xué)者 們?cè)谥案鞣N信號(hào)控制機(jī)的基礎(chǔ)上總結(jié)其各自的優(yōu)點(diǎn)并進(jìn)行改進(jìn) 研制成了 靈活步進(jìn)式 適時(shí)系統(tǒng) 其具有構(gòu)造簡(jiǎn)單 性能可靠 價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn) 很快的 在美國(guó)得到廣泛的使用 后來(lái)隨著經(jīng)驗(yàn)的積累對(duì)其進(jìn)行不斷的改進(jìn) 更新和完 善 最終發(fā)展成現(xiàn)在廣泛使用的交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 上世紀(jì)五十年代 以 webster 為代表的交通學(xué)者們開始研究以延誤最小為目標(biāo)的單點(diǎn)交叉口信號(hào)配 時(shí)參數(shù)優(yōu)化 取得了良好的成績(jī) 后來(lái) 交通學(xué)者們認(rèn)為延誤不是交叉口信號(hào) 控制的唯一指標(biāo) 開始考慮排隊(duì)長(zhǎng)度 停車次數(shù)等其他因素 經(jīng)過(guò)七年的努力 于 1979 年應(yīng)用到道路信號(hào)控制中 SCOOT 的功能之一是 對(duì)交通敏感區(qū)域設(shè)置流量限制 防止大量交通向敏感地流動(dòng)產(chǎn)生排隊(duì)車輛上溯 的現(xiàn)象 稱為閘門控制 SCOOT 系統(tǒng)在進(jìn)行檢測(cè)器布設(shè)時(shí) 充分考慮了最大排 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 隊(duì)長(zhǎng)度可能出現(xiàn)的位置 為了實(shí)現(xiàn)閘門控制 SCOOT 可以修改相關(guān)交叉口的信 號(hào)配時(shí) 閘門邏輯定義了一條或多條的瓶頸連線以及閘門連線 當(dāng)瓶頸連線的 車輛排隊(duì)達(dá)到一定值時(shí) 作為儲(chǔ)存車隊(duì)的閘門連線的綠燈時(shí)間將減少 以緩解 瓶頸連線的交通壓力 1 3 2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)的交通工程學(xué)者們通過(guò)引進(jìn) 參考和應(yīng)用國(guó)外的研究成果 同時(shí)結(jié)合 我國(guó)特有的交通特點(diǎn)對(duì)交叉口信號(hào)控制也做了大量的研究工作 取得良好的成 就 尤其是在信號(hào)交叉口通行能力與信號(hào)配時(shí)研究方面取得了很多成果 王殿 海等 2002 通過(guò)應(yīng)用交通波理論對(duì)交叉口車輛的排隊(duì) 消散過(guò)程進(jìn)行研究 分析了排隊(duì)車輛對(duì)上下游交叉口的影響 得出若上下游交叉口之間連線較短時(shí) 容易產(chǎn)生 多米諾 現(xiàn)象的結(jié)論 所以對(duì)短連線交叉口進(jìn)行配時(shí)需要謹(jǐn)慎 裴 玉龍等 2005 提出了一種新的綠信比優(yōu)化算法 在飽和狀態(tài)下 根據(jù)交叉口 各個(gè)方向的排隊(duì)長(zhǎng)度與臨界排隊(duì)長(zhǎng)度的關(guān)系 分配給排隊(duì)過(guò)長(zhǎng)相位一個(gè)較大的 綠燈時(shí)間 其余相位按關(guān)鍵流量比進(jìn)行綠燈分配 楊曉光等 2006 針對(duì)短連 線交叉口群的特殊性 提出適合其特殊性的控制策略 充分考慮下游交叉口的 排隊(duì)長(zhǎng)度 并以此為基礎(chǔ)設(shè)置交叉口的相位差 同時(shí)指出了傳統(tǒng)的定時(shí)信號(hào)控 制方法并不適用于短連線交叉口 樊宏哲 2007 研究了信號(hào)控制交叉口停車 線前的車輛排隊(duì)過(guò)程 建立了適合路段動(dòng)態(tài)車輛排隊(duì)長(zhǎng)度計(jì)算的模型 提出了 以路段上車輛排隊(duì)長(zhǎng)度為約束的防止排隊(duì)溢出到上游交叉口交通控制策略和方 法 孫輝 2010 建立了基于交通流二流理論和交通波理論的當(dāng)量排隊(duì)長(zhǎng)度計(jì) 算模型 提出了針對(duì)瓶頸交叉口以排隊(duì)長(zhǎng)度作為約束條件的協(xié)調(diào)控制方法 充 分利用現(xiàn)有路網(wǎng)的時(shí)間和空間資源 將交通量較大的轉(zhuǎn)移到交通負(fù)荷較小的交 叉口 均衡各交叉口的交通壓力 防止 多米諾 現(xiàn)象出現(xiàn) 第 2 章 單點(diǎn)信號(hào)控制基本理論 交叉口單點(diǎn)信號(hào)控制 又稱孤立交叉口信號(hào)控制 是指對(duì)于單個(gè)或多個(gè)交 叉口采用信號(hào)控制 但交叉口之間在信號(hào)配時(shí)上沒有關(guān)聯(lián) 配時(shí)參數(shù)的調(diào)整是 各自獨(dú)立進(jìn)行的 根據(jù)控制方式不同 單點(diǎn)信號(hào)控制分為定時(shí)信號(hào)控制和感應(yīng) 信號(hào)控制 2 1 單點(diǎn)信號(hào)控制基本參數(shù) 國(guó)內(nèi)外信號(hào)控制的方式有很多種 但是不論是哪種信號(hào)控制方式 其基本 的控制參數(shù)和控制理論都是相同的 只是采用不同的信號(hào)控制優(yōu)化目標(biāo) 信號(hào) 控制的基本參數(shù)有周期時(shí)長(zhǎng) 綠信比 相位差等 而單點(diǎn)信號(hào)交叉口控制不用 考慮相位差 基本參數(shù)有兩個(gè) 周期時(shí)長(zhǎng)和綠信比 下面分別對(duì)他們進(jìn)行簡(jiǎn)單 的介紹 1 周期時(shí)長(zhǎng) 周期時(shí)長(zhǎng)是對(duì)應(yīng)于某一進(jìn)口道信號(hào)燈各種燈色輪流顯示一次所用的時(shí)間 即各種燈色顯示時(shí)間之和 或是某主要相位的綠燈啟亮開始到下次該綠燈再次 啟亮之間的一段時(shí)間 用 C 表示 單位為秒 s 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 2 綠信比 綠信比是指一個(gè)信號(hào)相位 的有效綠燈時(shí)間 ge與周期時(shí)長(zhǎng)C 之比 一般用 表示 式中 綠信比 C 周期時(shí)常 單位 s ge 有效綠燈時(shí)間 單位 s 合理的綠信比對(duì)降低交叉口總延誤和疏散交通流有著十分重要的作用 交 叉口各相位分配的綠燈時(shí)間 綠信比 是否合理 決定了各相位駛進(jìn)交叉口的 車輛的停車次數(shù)和延誤大小 3 信號(hào)相位 在交通信號(hào)控制中 為了避免交叉口各個(gè)方向運(yùn)行交通流間的沖突 采取 分時(shí)段通行的方法 即在一個(gè)信號(hào)周期的某一時(shí)間段內(nèi) 交叉口的某一支或幾 支交通流具有通行權(quán) 即該方向上的信號(hào)燈為綠色 在一個(gè)周期內(nèi) 平面交 叉口上某一支或幾支交通流所獲得的通行權(quán)稱為信號(hào)相位 簡(jiǎn)稱相 位 一個(gè) 周期內(nèi)有幾個(gè)信號(hào)相位 則稱該系統(tǒng)為幾相位系統(tǒng) 4 相位差 相位差是協(xié)調(diào)控制中聯(lián)動(dòng)信號(hào)的一個(gè)參數(shù) 有相對(duì)相位差和絕對(duì)相位差之 分 相對(duì)相位差是指在聯(lián)動(dòng)信號(hào)系統(tǒng) 相鄰兩交叉口同相位的綠燈起始時(shí)間之 差 這個(gè)相對(duì)相位差與周期時(shí)長(zhǎng)之比稱為相對(duì)相位差比 用百分比表示 絕對(duì) 相位差是指在聯(lián)動(dòng)信號(hào)系統(tǒng)中選定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)路口 規(guī)定該路口的相位差為零 其他路口相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)路口的相位差 5 飽和流量 飽和流量 S 是指在一次連續(xù)的綠燈時(shí)間內(nèi) 排隊(duì)車輛以自由流速度通過(guò)交 叉口最大車輛數(shù)折算成當(dāng)量小汽車的穩(wěn)定流量 單位是 pcu 綠燈小時(shí) 飽和 流量的大小與道路條件和車輛狀況有關(guān) 與綠燈時(shí)間無(wú)關(guān) 飽和流量是交叉口 信號(hào)控制的一個(gè)必須的要素 周期 綠信比以及飽和度的計(jì)算都離不開交叉口 飽和流量數(shù)據(jù) 2 2 交通流理論的基本參數(shù) 交通流理論對(duì)交通分析有著重要的作用 其包括三個(gè)基本的參數(shù)分別是 交通量 q 速度 v 和密度 k 1 交通量 q 交通量是指在單位時(shí)間內(nèi) 通過(guò)道路 或道路上某一條車道 斷面或指定 點(diǎn)的交通實(shí)體數(shù) 交通量是通過(guò)實(shí)際觀測(cè)或者通過(guò)預(yù)測(cè)得到的 是一個(gè)變化的 量 不同觀測(cè)時(shí)間 觀測(cè)地點(diǎn)的交通量都是不同的 通常根據(jù)需要取某一段時(shí) 間內(nèi)的平均值 2 速度 v 1 時(shí)間平均速度 時(shí)間平均速度 vt是指在一定時(shí)間內(nèi) 通過(guò)道路某一地點(diǎn)的所有車輛地點(diǎn) 速度的算數(shù)平均值 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 式中 vt 時(shí)間平均速度 Vi 第 i 輛車的地點(diǎn)速度 n 觀測(cè)到的車輛數(shù) 2 區(qū)間平均速度 區(qū)間平均速度 vs是指某路段的長(zhǎng)度與通過(guò)該路段所有車輛的平均行程時(shí) 間之比 在數(shù)學(xué)上 區(qū)間平均速度是通過(guò)路段的所有車輛行程速度的調(diào)和平均 值 式中 vs 區(qū)間平均速度 l 行駛路段長(zhǎng)度 ti 第 i 輛車通過(guò)距離 l 所用的時(shí)間 n 觀察到的車輛數(shù) 3 密度 K 交通流密度 K 是指某一瞬間 道路上單位長(zhǎng)度存在的車輛數(shù) 單位 veh km 式中 N 車輛數(shù) L 觀測(cè)路段長(zhǎng)度 2 3 參數(shù)間關(guān)系 交通流三個(gè)基本參數(shù)間關(guān)系是 q Kv 2 3 1 速度和密度的關(guān)系 格林希爾治在 1933 年提出了速度 密度模型 式中 vf 區(qū)間平均速度 Kj 阻塞密度 2 3 2 流量和速度的關(guān)系 流量 密度關(guān)系是交通流的基本關(guān)系 根據(jù)格林希爾治模型的關(guān)系式 得 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 2 3 3 流量和速度的關(guān)系 2 4 交通信號(hào)控制效果評(píng)價(jià)指標(biāo) 信號(hào)控制的目的就是使城市交通路網(wǎng)獲得良好的通行效益 評(píng)價(jià)交通效益 指標(biāo)有 延誤 通行能力 排隊(duì)長(zhǎng)度 飽和度 行程時(shí)間 停車次數(shù) 停車率 油耗等 2 4 1 延誤 延誤是指由于道路 交通環(huán)境以及交通控制等引起的行程時(shí)間損失 延誤 主要分為控制延誤 運(yùn)行延誤 停車延誤 排隊(duì)延誤和引道延誤 車輛平均延 誤是交叉口信號(hào)控制的一個(gè)十分重要的控制指標(biāo) 2 4 2 通行能力和飽和度 通行能力是指單位時(shí)間內(nèi)連續(xù)通過(guò)車輛的能力 包括路段通行能力和交叉 口通行能力 路段通行能力是指在單位時(shí)間內(nèi)路段某截面能通過(guò)的最大車輛數(shù) 交叉口各進(jìn)口道的通行能力是交叉口設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素 與交叉口的信號(hào)配時(shí) 有著密切的關(guān)系 應(yīng)該從一個(gè)相位著手 找出相位通行能力的計(jì)算方法 然后 再對(duì)整個(gè)交叉口的通行能力及飽和度進(jìn)行分析 2 4 3 排隊(duì)長(zhǎng)度 排隊(duì)長(zhǎng)度是指停駛車輛占用道路的空間長(zhǎng)度 能反應(yīng)交叉口車流運(yùn)行情況 是評(píng)價(jià)交叉口控制效果的重要指標(biāo) 特別是在經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)飽和狀態(tài)的交叉口以 及上下游路段連線較短的交叉口 因?yàn)檫^(guò)飽和情況或者交叉口間連線較短時(shí) 由于排隊(duì)車輛周期累積會(huì)上溯到上游交叉口 從而影響上游交叉口的通行能力 造成交通擁堵 導(dǎo)致 多米諾 效應(yīng)的發(fā)生 根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的不同研究目的 將排隊(duì)長(zhǎng)度定義為以下幾類 1 平均排隊(duì)長(zhǎng)度 某一時(shí)間段內(nèi)排隊(duì)長(zhǎng)度的平均值 2 最大排隊(duì)長(zhǎng)度 紅燈結(jié)束或者綠燈開始時(shí)的排隊(duì)長(zhǎng)度 3 平均最大排隊(duì)長(zhǎng)度 各周期最大排隊(duì)長(zhǎng)度的平均值 4 排隊(duì)消散長(zhǎng)度 排隊(duì)消散點(diǎn)距離停車線的長(zhǎng)度或稱排隊(duì)最遠(yuǎn)點(diǎn)距離停車線 的距離 5 二次排隊(duì)長(zhǎng)度 是指在本周期內(nèi)到達(dá)交叉口的所有車輛中 在該周期綠燈 時(shí)間內(nèi)無(wú)法離開交叉口的滯留車輛形成的排隊(duì)長(zhǎng)度 二次排隊(duì)長(zhǎng)度是交叉口過(guò) 飽和的主要表現(xiàn) 如果不產(chǎn)生過(guò)飽和狀態(tài) 就不會(huì)有二次排隊(duì) 2 5 小結(jié) 本章主要介紹了城市信號(hào)交叉口控制和交通流理論的一些基本理論以及信 號(hào)控制的評(píng)價(jià)指標(biāo) 可以得出以下結(jié)論 為避免排隊(duì)上溯 應(yīng)將車輛排隊(duì)長(zhǎng)度 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 作為信號(hào)控制中需要考慮的首要參數(shù)尤其是在過(guò)飽和和短連線情況下 排隊(duì)消 散長(zhǎng)度對(duì)交叉口影響更為顯著 應(yīng)該重視 第三章 單點(diǎn)信號(hào)控制方法 3 1 概述 Webster 于 1958 年提出的單點(diǎn)信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)方法奠定了近代預(yù)設(shè)時(shí)間控制 理論與方法的研究基礎(chǔ) 研究者們不斷對(duì)其進(jìn)行豐富和完善 逐漸形成了面向相 位階段的單點(diǎn)預(yù)設(shè)時(shí)間控制理論與方法體系 研究者們習(xí)慣將預(yù)設(shè)時(shí)間控制交叉口的通行時(shí)間資源分配問題描述為相位 結(jié)構(gòu) 信號(hào)周期時(shí)間 綠燈時(shí)間等技術(shù)參數(shù)的優(yōu)化問題 模型構(gòu)建和智能求解成 為這一領(lǐng)域的研究熱點(diǎn) 近 30 年以來(lái) 為了細(xì)化通行時(shí)間資源的載體 增強(qiáng)通 行時(shí)間資源分配的靈活性 部分研究者嘗試將控制時(shí)段內(nèi)始終具有相同燈色顯示 的信號(hào)燈組引入優(yōu)化模型的構(gòu)建過(guò)程 由此開啟了面向信號(hào)燈組的預(yù)設(shè)時(shí)間控制 理論與方法研究的序幕 目前 我國(guó)針對(duì)典型的十字形交叉口常見的相序方案大都是基于單環(huán) Single Ring 結(jié)構(gòu)的 考慮到城市道路交通流時(shí)空分布的不均衡性以及信 4 綠燈時(shí)間的 使用效率 NEMA 相位更加合理 NEMA National Electronic Manufacturers Association 相位是美國(guó)國(guó)家電器制造商協(xié)會(huì)針對(duì)信號(hào)交叉口軟 硬件設(shè)備開 發(fā)制屯的 TS22 標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于相位設(shè)置的內(nèi)容 NEMA 雙環(huán)相位結(jié)構(gòu)由雙環(huán) 雙段 的 8 個(gè)相位構(gòu)成 在調(diào)整相位顯示順序和相位綠燈時(shí)長(zhǎng)方面有著更高的靈活性 3 2 信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì) 3 2 1 最佳信號(hào)周期設(shè)計(jì) 基于 TRRL 法的 ARRB 法 英國(guó)的 TRRL 法 稱 Webster 法 以停車線為參考斷面 以車輛阻滯延誤最 小為原則的算法 以平均延誤為控制目標(biāo)的論文多采用 Webster 公式 但該公 式無(wú)法計(jì)算飽和以及超飽和情況下的延誤 TRRL 法自 20 世紀(jì) 50 年代以來(lái)一直為許多國(guó)家的交通工程師所采用 但 是 這個(gè)方法并非十分完善 各國(guó)學(xué)者都在試圖尋求一種更為完善的配時(shí)方法 從目前的各種方法來(lái)看 大部分都是在英國(guó) TRRL 方法的基礎(chǔ)上改進(jìn)和修正而 形成的 如前所述 韋伯斯特 柯布配時(shí)方法的基本出發(fā)點(diǎn)是 使交叉口通行 車輛總延誤時(shí)間為最少 顯然 更完善的配時(shí)設(shè)計(jì)還應(yīng)當(dāng)力圖降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用及 汽車尾氣污染 降低司機(jī)和乘客的不舒適程度 同時(shí)確保交叉口的行車安全等 為此 車輛受阻而被迫停車的次數(shù)也應(yīng)列入交叉口配時(shí)設(shè)計(jì)考慮因素中去 20 世紀(jì) 80 年代 澳大利亞學(xué)者阿克塞立科通過(guò)引入 停車補(bǔ)償系數(shù) 將停車次數(shù)與車輛延誤時(shí)間合在一起 建立了評(píng)價(jià)信號(hào)配時(shí)方案優(yōu)化程度的綜 合指標(biāo) 稱作 運(yùn)行指標(biāo) Performance Index PI PIPI D KHD KH 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 式中 D 全部車輛總延誤時(shí)間 s K 停車補(bǔ)償系數(shù) H 全部車輛總停車率 經(jīng)理論推導(dǎo) 使 PI 值最小的信號(hào)周期 近似于最佳值 C0 即 式中 C0 最佳信號(hào)周期 s K 停車補(bǔ)償系數(shù) K 0 4 時(shí) 燃油消耗量最少 K 0 2 時(shí) 運(yùn)營(yíng)費(fèi)用最少 包括延誤時(shí)間 K 0 時(shí) 車輛延誤時(shí)間最少 K 0 3 時(shí) 各關(guān)鍵相位車輛平均排隊(duì)長(zhǎng)度最短 L 信號(hào)周期的總損失時(shí)間 s Y 所有關(guān)鍵相位關(guān)鍵車道的流量比之和 從公式不難看出 當(dāng) K 0 時(shí) 與韋伯斯特的公式很接近 當(dāng) L 10s 時(shí) 二 者完全相同 因?yàn)?K 0 恰好是符合韋伯斯特公式建立的前提 即 不考慮 停車因素 僅僅使通過(guò)交叉口的車輛延誤時(shí)間最小 3 2 2 綠燈時(shí)間 在確定最佳信號(hào)周期時(shí)長(zhǎng)的基礎(chǔ)上 進(jìn)行綠燈時(shí)間的分配 首先計(jì)算交叉口每周 期的總損失時(shí)間 如下式所示 其中 L 為每周期的總損失時(shí)間 單位為秒 I 為綠燈問隔時(shí)間 單位為秒 l 為相位損失時(shí)間 等于起始遲滯與終止遲滯之差 單位為秒 A 為黃燈時(shí) 單位 為秒 一個(gè)周期內(nèi)總的有效綠燈時(shí)間 Ge 單位為秒 如下式所示 Ge C0 L 每一相位的冇效綠燈時(shí)間gei 單位為秒 如下式所示 每一相位的實(shí)際顯示綠燈時(shí)間gi 單位為秒 如下式所示 gi gei A l 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 3 3 小結(jié) ARRB 法與 TRRL 法相比 ARRB 法由于引入停車補(bǔ)償系數(shù) 因此具有多重適應(yīng)能 力 即它能適應(yīng)多種信號(hào)控制設(shè)計(jì)目標(biāo)的需要 只要選用不同的 K 值 就可滿 足不同的控制目標(biāo)要求 例如 一個(gè)平均車速較高的道路交叉口 在非高峰時(shí) 間 交通負(fù)荷度較小的時(shí)段 往往以最大限度地節(jié)省燃油為主要目標(biāo) 作為 信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)的依據(jù) 這才是比較妥當(dāng)?shù)?這就意味著 要盡量設(shè)法減少停車 次數(shù) 即加大停車補(bǔ)償系數(shù) K 的值 反之 若是在一個(gè)市中心區(qū)的交叉口上 又是在交通高峰時(shí)間 那么 應(yīng)當(dāng)把縮減排隊(duì)長(zhǎng)度作為配時(shí)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo) 在進(jìn)口車道能容納滯留車輛的空間受到嚴(yán)重局限的交叉口 尤其應(yīng)當(dāng)如此 該 方法被認(rèn)為是對(duì)韋伯斯特 柯布方法的一個(gè)成功的修正和補(bǔ)充 但是同 TRRL 法 相似 它也不適合高密度 低流量交通狀態(tài)及準(zhǔn)飽和交通狀態(tài) 第四章 實(shí)例分析 4 1 對(duì)呼和浩特市鄂爾多斯大街與興安南路交叉口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集 交通量的調(diào)查是從下午17 30到下午18 30以五分鐘為基準(zhǔn)通過(guò)實(shí)地觀測(cè)獲得 為了減少頁(yè)面冗余 現(xiàn)將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)按小時(shí)交通量進(jìn)行整理 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 由調(diào)查得到17 30至18 30各進(jìn)口道的流量分別如下表1所示 表1 各進(jìn)口道的流量 進(jìn)口道單車道各車道方向當(dāng)量交通量 pcu h 左轉(zhuǎn) 134 直行1 236 直行2 246 東 右轉(zhuǎn) 284 左轉(zhuǎn)1 197 左轉(zhuǎn)2 221 直行 298 直行右轉(zhuǎn)合用 269 西 右轉(zhuǎn) 348 左轉(zhuǎn) 278 直行1 307 直行2 342 南 右轉(zhuǎn) 323 左轉(zhuǎn)1 157 左轉(zhuǎn)2 170 直行1 294 直行2 317 北 右轉(zhuǎn) 454 表2 各進(jìn)口道采集的車頭時(shí)距 東直東左西直西左 時(shí)間樣本時(shí)間樣本時(shí)間樣本時(shí)間樣本 10 1659 6945 4137 494 21 281010 5754 2929 024 07 5045 6335 8037 794 10 71511 3564 0329 124 05 72410 7657 31410 676 08 9658 72412 7168 935 1 8572 0741 9731 906 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 南直南左北直 北左 時(shí)間樣本時(shí)間樣本時(shí)間樣本時(shí)間樣本 05 8336 634 8222 091 09 7943 935 16310 524 09 3244 427 5425 193 10 0253 517 6931 971 13 4179 68411 0354 42 16 868 2766 94269 9366 2 2401 8511 8121 89 4 2 數(shù)據(jù)分析計(jì)算 通過(guò)對(duì)每個(gè)進(jìn)口道車頭時(shí)距的觀測(cè)求得各進(jìn)口道飽和流率 如下表3所示 表3 各類進(jìn)口道飽和流率 車道東直東左西直西左 南直南左北直北左 S19381735182418881607194419861904 通過(guò)以上的交通量的統(tǒng)計(jì)得到的各進(jìn)口道的車頭時(shí)距 飽和流率可以初步 統(tǒng)計(jì)出鄂爾多斯大街與興安南路交叉口各進(jìn)口到的基本數(shù)據(jù) 如表4所示 為 確定關(guān)鍵車道做充分準(zhǔn)備 表 4交叉口各進(jìn)口道的基本數(shù)據(jù) 進(jìn)口道 車道交通量q車頭時(shí)距h0飽和流率s 左轉(zhuǎn) 1342 0741735 直行1 2361 8571938 東 直行2 2461 8571938 左轉(zhuǎn)1 1971 9061888 左轉(zhuǎn)2 2211 9061888 直行1 2981 8121986 西 直行2 2691 8121986 左轉(zhuǎn) 2781 8511944 南 直行1 3072 2401607 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 直行2 3422 2401607 左轉(zhuǎn)1 1571 8901904 左轉(zhuǎn)2 1701 8901904 直行1 2941 8121986 北 直行2 3171 8121986 分析基本數(shù)據(jù) 由于南北方向直行 左轉(zhuǎn)不相互影響 因此找出最大流量 計(jì)算流率比即可 且在直行 左轉(zhuǎn)中有兩條或者以上的車道 選擇最大車流量 的一條即可 因?yàn)樽畲罅髁康能囕v能夠通過(guò) 則車流量小的肯定可以通過(guò) 即有一下數(shù)據(jù)計(jì)算表 交通量飽和流率流率比車頭時(shí)距 東西左轉(zhuǎn) 22118880 1170551 906 東西直行 29819860 150051 812 南北左轉(zhuǎn) 27819440 1430041 851 南北直行 31719860 1596171 812 假設(shè)周期損失時(shí)間 L 10s 計(jì)算最佳周期 C 1 4 K 10 6 1 0 117 0 150 0 143 0 160 計(jì)算綠燈時(shí)