基于交通環(huán)島優(yōu)化設(shè)計(jì)的問(wèn)題研究

1、基于交通環(huán)島優(yōu)化設(shè)計(jì)的問(wèn)題研究摘要本文針對(duì)交通環(huán)島的優(yōu)化設(shè)計(jì)與交通信號(hào)燈的最優(yōu)配時(shí)問(wèn)題進(jìn)行了建模與求解算法設(shè)計(jì)。首先，本文針對(duì)交通環(huán)島的優(yōu)化設(shè)計(jì)，運(yùn)用交織段流量限制法的思想，求解出了環(huán)形交叉口的通行能力。其次對(duì)于信號(hào)燈最優(yōu)配時(shí)問(wèn)題，在有信號(hào)燈存在情況下，建立了環(huán)島通行能力的優(yōu)化模型。通過(guò)改進(jìn)模型及其約束條件，得出與信號(hào)燈時(shí)間有關(guān)的線性規(guī)劃模型，結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算及相關(guān)軟件的運(yùn)行得出了信號(hào)燈最優(yōu)配時(shí)方案。對(duì)于問(wèn)題一:首先對(duì)環(huán)島內(nèi)部的通行能力進(jìn)行研究，計(jì)算其交織段通行能力時(shí)，利用沃爾卓普公式，根據(jù)實(shí)際情況，將該模型進(jìn)行修正，并運(yùn)用了交織段流量限制法的思想，求出了環(huán)行交叉口的通行能力。對(duì)于問(wèn)題二：

2、針對(duì)在有信號(hào)燈控制的環(huán)島的通行能力及優(yōu)化配時(shí)問(wèn)題。通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)，根據(jù)各自環(huán)島上的車(chē)流量與總車(chē)流量的比值，計(jì)算出環(huán)各自的車(chē)道數(shù)分別為：2,3,1；即外環(huán)有1個(gè)車(chē)道，中環(huán)有3個(gè)車(chē)道，內(nèi)環(huán)有有2個(gè)車(chē)道。此后，建立有信號(hào)燈控制下的通行能力優(yōu)化模型。當(dāng)交織段的車(chē)流量超過(guò)其通行能力時(shí)，在環(huán)島上會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，通過(guò)改進(jìn)約束條件，再進(jìn)行優(yōu)化求解。此時(shí)可得到交叉口i的最優(yōu)綠信比。通過(guò)計(jì)算最優(yōu)綠信比來(lái)體現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)通行能力。在設(shè)計(jì)優(yōu)化配時(shí)情況下，先考慮在周期T內(nèi)的狀況通行能力的目標(biāo)函數(shù)兩邊同時(shí)乘以T/3600(即的倍數(shù))，又可得到另一個(gè)與信號(hào)燈有關(guān)線性規(guī)劃模型。根據(jù)黃燈時(shí)間和系統(tǒng)的最小信號(hào)周期，利用lingo進(jìn)行

3、優(yōu)化求解，得出最優(yōu)解即為周期T內(nèi)各交叉口亮綠燈的最優(yōu)時(shí)間。最后通過(guò)交叉口的優(yōu)化配時(shí)，得到優(yōu)化時(shí)方案：入口1到入口4的綠燈、黃燈和紅燈的時(shí)間分別為：36s，43s，56s，29s；3s，3s，3s，3s；21s，14s，1s，38s；即為本文的信號(hào)燈配時(shí)方案。小組在研究交通信號(hào)燈控制時(shí)，提出結(jié)合車(chē)道分類(lèi)和信號(hào)控制對(duì)環(huán)島通行能力進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)交通環(huán)島的規(guī)劃設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：交叉口通行能力 交織段流量限制 綠信比 信號(hào)配時(shí)優(yōu)化方案 目錄一、問(wèn)題重述3二、問(wèn)題分析三、模型假設(shè).四、號(hào)說(shuō)明.5五、模型建立與求解5.1基于無(wú)信號(hào)控制時(shí)的環(huán)島通行能力5.1.1模型準(zhǔn)備工作 （1）車(chē)輛進(jìn)入環(huán)島前的

4、車(chē)流量分布特性 （2）車(chē)頭時(shí)距的分布特性5.1.2模型的建立5.1.3應(yīng)用交流段流量限制法求解六、模型檢驗(yàn)與結(jié)果分析七、模型評(píng)價(jià)與推廣八、模型優(yōu)缺點(diǎn)九、參考文獻(xiàn)十、附件一、問(wèn)題重述      在許多城市和社區(qū)都建立有交通環(huán)島，既有多條行車(chē)道的大型環(huán)島（例如巴黎的凱旋門(mén)和曼谷的勝利紀(jì)念碑路口），又有一至兩條行車(chē)道的小型環(huán)島。有些環(huán)島在進(jìn)入口設(shè)有“停車(chē)”標(biāo)志或者讓行標(biāo)志，其目的是給已駛?cè)氕h(huán)島的車(chē)輛提供行車(chē)優(yōu)先權(quán)；而在一些環(huán)島的進(jìn)入口的逆向一側(cè)設(shè)立的讓行標(biāo)志是為了向即將駛?cè)氕h(huán)島的車(chē)輛提供行車(chē)優(yōu)先權(quán)；還有一些環(huán)島會(huì)在入口處設(shè)立交通燈（紅燈會(huì)禁止車(chē)輛右轉(zhuǎn)）；也可能

5、會(huì)有其他的設(shè)計(jì)方案。這一設(shè)計(jì)的目的在于利用一個(gè)模型來(lái)決定如何最優(yōu)地控制環(huán)島內(nèi)部，周?chē)约巴獠康慕煌?。該設(shè)計(jì)的目的在于可利用模型做出最佳的方案選擇以及分析影響選擇的眾多因素。解決方案中需要包括一個(gè)不超過(guò)兩頁(yè)紙，雙倍行距打印的技術(shù)摘要，它可以指導(dǎo)交通工程師利用你們模型對(duì)任何特殊的環(huán)島進(jìn)行適當(dāng)?shù)牧髁靠刂啤?該模型可以總結(jié)出在何種情況之下運(yùn)用哪一種交通控制法為最優(yōu)。當(dāng)考慮使用紅綠燈的時(shí)候，給出一個(gè)綠燈的時(shí)長(zhǎng)的控制方法（根據(jù)每日具體時(shí)間以及其他因素進(jìn)行協(xié)調(diào)）。找一些特殊案例，展示你的模型的實(shí)用性。二、問(wèn)題分析問(wèn)題1的分析，我們將該問(wèn)分解兩方面，分步驟進(jìn)行解決。一方面是無(wú)信號(hào)燈控制的環(huán)島通行能力；其次是

6、有信號(hào)燈控制的環(huán)島通行能力。 要求設(shè)計(jì)一個(gè)模型來(lái)控制交通環(huán)島內(nèi)部、周?chē)约巴獠康慕煌?。首先本文?duì)環(huán)島外部車(chē)流量的分布特性進(jìn)行了描述。即環(huán)島外部的車(chē)流量服從參數(shù)為的泊松分布。在此基礎(chǔ)上，對(duì)車(chē)頭時(shí)距進(jìn)行研究，得出車(chē)頭時(shí)距在車(chē)流量服從泊松分布的前提下是服從負(fù)指數(shù)分布的。即外部車(chē)流量是一離散型分布，而車(chē)頭時(shí)距則是一連續(xù)性分布。 在做好準(zhǔn)備工作后，接著研究在無(wú)信號(hào)燈控制的環(huán)島通行能力，首先提出了沃爾卓普模型，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)該模型進(jìn)行了修正，得到修正后的數(shù)學(xué)模型。利用其來(lái)計(jì)算環(huán)島交織段的通行能力，應(yīng)用交流段流量限制法，結(jié)合修正后的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出整個(gè)環(huán)形叉口的通行能力。問(wèn)題2的分析，該問(wèn)要解決是有信號(hào)燈

7、控制下的通行能力以及交通信號(hào)燈的優(yōu)化配時(shí)問(wèn)題。首先確定研究的環(huán)島為環(huán)內(nèi)為3環(huán)，分別是，其功能從內(nèi)到外依此規(guī)定為左轉(zhuǎn)車(chē)道及各路口掉頭返回車(chē)道，直行車(chē)道和右轉(zhuǎn)車(chē)道。根據(jù)三環(huán)上各自的車(chē)流量與總車(chē)流量之比，可推算出上的具體的車(chē)道數(shù)，以上為該問(wèn)的準(zhǔn)備工作。接著計(jì)算1小時(shí)內(nèi)進(jìn)入系統(tǒng)的車(chē)輛總數(shù)，由交織段車(chē)輛通行能力的計(jì)算方法，可以得到1小時(shí)內(nèi)入口i和出口k交織段的流量限制約束條件，通過(guò)對(duì)約束條件進(jìn)行簡(jiǎn)化和信號(hào)燈的時(shí)長(zhǎng)，可進(jìn)一步得到通行能力的優(yōu)化模型。當(dāng)交織段的車(chē)流量超過(guò)其通行能力時(shí)，在環(huán)島上則會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象；此時(shí)根據(jù)實(shí)際情況改變參數(shù)條件，在進(jìn)行優(yōu)化求解。此種情況則增加另一個(gè)變量：最優(yōu)綠信比。通過(guò)計(jì)算最優(yōu)綠信

8、比，來(lái)反映系統(tǒng)的最優(yōu)通行能力。考慮系統(tǒng)在周期T內(nèi)的狀況，將通行能力的優(yōu)化模型及其約束條件做適當(dāng)?shù)母淖儯纯傻玫脚c信號(hào)時(shí)長(zhǎng)有關(guān)的線性規(guī)劃模型及其約束條件。利用lingo軟件進(jìn)行優(yōu)化求解，得到周期T內(nèi)各交叉口亮綠燈的最優(yōu)時(shí)間。最后對(duì)交叉口進(jìn)行優(yōu)化配時(shí)，根據(jù)環(huán)形交叉口的車(chē)流量數(shù)據(jù)，環(huán)島的具體設(shè)計(jì)和相關(guān)軟件，對(duì)結(jié)果進(jìn)行是當(dāng)?shù)貐f(xié)調(diào)，即可以計(jì)算出優(yōu)化配時(shí)方案三、模型假設(shè)右轉(zhuǎn)車(chē)輛在入口自由通行且不與任何車(chē)輛發(fā)生沖突。假設(shè)路上沒(méi)有行人，不會(huì)干擾島內(nèi)交通車(chē)輛的正常行駛。左轉(zhuǎn)和直行車(chē)輛按逆時(shí)針?lè)较蚶@環(huán)行駛。不考慮汽車(chē)靠左行駛的情況。汽車(chē)到達(dá)停車(chē)線的時(shí)間滿足均勻分布。四、符號(hào)說(shuō)明pk表示計(jì)數(shù)時(shí)間間隔t內(nèi)到達(dá)k輛車(chē)的

9、概率表示單位時(shí)間間隔平均到達(dá)率（輛/s）m在計(jì)數(shù)間隔t內(nèi)平均到達(dá)的車(chē)輛數(shù)g 表示觀測(cè)數(shù)據(jù)分組數(shù)t表示每個(gè)計(jì)數(shù)間隔持續(xù)時(shí)間（s）fj表示計(jì)算間隔t內(nèi)到達(dá)kj輛車(chē)這一事件發(fā)生的次數(shù)kj表示計(jì)數(shù)間隔t內(nèi)到達(dá)數(shù)或各組的中值N 表示觀測(cè)的總計(jì)間隔數(shù)Q 表示每小時(shí)的交通量Qm表示交織段上最大交通能力（輛/h）W表示交織段寬度（m）L表示交織段長(zhǎng)度（m）e 表示環(huán)交入口引道平均寬度（m）e1表示入口引道寬度（m）e2表示環(huán)島突出部分寬度（m）p表示交織段內(nèi)交織車(chē)輛與全部車(chē)輛之比PHV大型車(chē)交通量占總交通量的百分比EHV大型車(chē)換算成小客車(chē)的車(chē)輛換算系數(shù)五、模型建立與求解5.1 基于無(wú)信號(hào)控制的環(huán)形交叉口 當(dāng)環(huán)

10、島的車(chē)流量沒(méi)有超過(guò)其最大承受范圍時(shí)，并不需要設(shè)置信號(hào)燈。在該文中，我們要解決的問(wèn)題是計(jì)算無(wú)信號(hào)燈控制時(shí)的交通環(huán)島叉口的通行能力以及環(huán)島周?chē)巴獠康能?chē)流量的分布特征。5.1.1進(jìn)道口車(chē)流概率分布特性在確定新建交通管理方案或改善交通設(shè)施時(shí)，都應(yīng)先預(yù)測(cè)交通流的某些具體特征。例如，預(yù)測(cè)在每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)到達(dá)的車(chē)輛數(shù)，從而確定交通流的控制方案。在道路上某一地點(diǎn)、每個(gè)時(shí)間間隔到達(dá)的車(chē)輛數(shù)是不規(guī)則的，其交通流變化是一種隨機(jī)現(xiàn)象。本問(wèn)題中可用概率論中的離散型分布來(lái)描述進(jìn)入環(huán)島前交通流量特性。在車(chē)輛進(jìn)入環(huán)島前，車(chē)流量密度如不大，車(chē)輛間相互影響微弱，其他外界干擾因素基本不影響車(chē)輛運(yùn)行，則車(chē)輛是隨機(jī)的，此時(shí)常用泊松分

11、來(lái)描述車(chē)流特性。泊松分布【1】的基本公式如下： （1）其中，若令為在計(jì)數(shù)間隔t內(nèi)平均到達(dá)的車(chē)輛數(shù)，根據(jù)式（51）可寫(xiě)為： （2） 當(dāng)m為已知時(shí)，則應(yīng)用上式可求出在計(jì)數(shù)間隔t內(nèi)恰好有k輛車(chē)到達(dá)的概率。到達(dá)數(shù)小于k輛車(chē)的概率： （3）當(dāng)?shù)竭_(dá)數(shù)小于等于k的概率：當(dāng)?shù)竭_(dá)數(shù)大于k的概率： （4）當(dāng)?shù)竭_(dá)數(shù)大于等于k的概率： （5）到達(dá)數(shù)至少是x但不超過(guò)y的概率： （6）用泊松分布擬合觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，參數(shù)m按下式計(jì)算： （7）g表示觀測(cè)數(shù)據(jù)分組數(shù)；表示計(jì)算間隔t內(nèi)到達(dá)輛車(chē)這一事件發(fā)生的次數(shù)；表示計(jì)數(shù)間隔t內(nèi)的到達(dá)數(shù)或各組的中值；N表示觀測(cè)的總計(jì)間隔數(shù)。5.1.2車(chē)頭時(shí)距分布特性由于時(shí)間間隔間的分布是連續(xù)的，包含

12、的問(wèn)題有車(chē)頭時(shí)距、速度等交通流等分布特征。在到達(dá)車(chē)輛符合泊松分布的基礎(chǔ)之上，可知車(chē)頭時(shí)距服從負(fù)指數(shù)分布，即連續(xù)分布。 由公式，k=0,1,2,.，在時(shí)間間隔t內(nèi)無(wú)車(chē)輛到達(dá)時(shí)，即k=0時(shí)有?？傻迷诰唧w時(shí)間間隔t內(nèi)，如果無(wú)車(chē)輛到達(dá)，則上次到達(dá)和下次到達(dá)之間車(chē)頭時(shí)距至少為t，即p（0）為車(chē)頭時(shí)距等于或大于t的概率： （8）當(dāng)車(chē)頭時(shí)距時(shí)，若Q表示每小時(shí)的交通量，則（輛/s）5.1.3 交織段通行能力的計(jì)算 利用交織段流量限制法，在高峰小時(shí)交通量調(diào)查的基礎(chǔ)之上，獲得高峰小時(shí)入口交通量及各交織段的高峰小時(shí)交通量。當(dāng)環(huán)形叉口交通量達(dá)到通行能力時(shí)，將各入口交通量與其對(duì)應(yīng)入的交織段交通量之比等同于高峰小時(shí)各入口

13、交通量與其對(duì)應(yīng)流入的交織段交通量之比，將各入口交通量之比等同于高峰小時(shí)各入口交通量之比，利用沃爾卓普公可計(jì)算出各交織段的最大交通能力。計(jì)算交叉口通行能力時(shí)，各交織段交通量將以同比例增加。各入口交通量同比例增加，當(dāng)某一交織段交通量增加到其通行能力，即達(dá)到飽和。認(rèn)為該交織段已成環(huán)形交叉口的瓶頸，交通量不能再增加，此時(shí)的環(huán)形交叉口交通量即為各入口的交通量之和，即環(huán)形叉口通行能力。由于題中要求最優(yōu)地控制環(huán)島內(nèi)部，故本文采取計(jì)算各個(gè)路口交織段的通行能力來(lái)反映如何控制環(huán)內(nèi)的車(chē)流量，根據(jù)沃爾卓普公式【2】有： （9）式中： 該公式的使用條件為：引道上沒(méi)有因故障暫停的車(chē)輛環(huán)形交叉口位于平坦地區(qū)，縱坡不大于4%

14、各參數(shù)應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)：其中，在平面交叉口的相對(duì)位置如圖1所示。圖1 在平面交叉口示意圖由參考文獻(xiàn)資可得到沃爾卓普公式中參數(shù)適用范圍如下表所示：表1 參數(shù)范圍參量e/ww/lp駛?cè)虢邱偝鼋莣范圍0.4-1.00.12-0.40.34-1.410.4-1.0>30度<60度不大于95度6.1-18.0m使用此公式時(shí)，應(yīng)檢驗(yàn)各個(gè)相應(yīng)的參量是否在以上范圍內(nèi)。根據(jù)實(shí)際情況，一般設(shè)計(jì)通行力應(yīng)為沃爾卓普公式計(jì)算最大值的80%，因此，該公式應(yīng)修正為： （10）在計(jì)算交叉口通行能力時(shí)，考慮到車(chē)型大小對(duì)交通能力的影響。為便于計(jì)算應(yīng)將不同類(lèi)型的車(chē)輛折算成同一類(lèi)型的車(chē)輛計(jì)算，其車(chē)輛的折算系數(shù)如下表：表2

15、 車(chē)輛折算系數(shù)表車(chē)輛類(lèi)型小型中型大型折算系數(shù)1.01.752.5型卡車(chē)的車(chē)輛數(shù)還需進(jìn)一步進(jìn)行改正，設(shè)大型車(chē)的修正系數(shù)為，則有： （11）5.1.4 環(huán)形交叉口通行能力計(jì)算當(dāng)環(huán)島的環(huán)形交叉口有n個(gè)時(shí)，則相應(yīng)的有n個(gè)交織段，已知高峰小時(shí)交通量為Q，每個(gè)入口的交通量為（i=1,2,，,n）,各個(gè)交織段的交通量為，各入口交通量與其相應(yīng)交織段交通量之比為，各入口交通量之比為。當(dāng)該環(huán)形交叉口達(dá)到飽和時(shí)，即交通量等于通行能力時(shí)時(shí)，各入口交通量為，各交織段的交通量為，各入口交通量與其交織段交通量之比為，各入口交通量之比,由沃爾卓普公式可計(jì)算出該環(huán)形交叉口各交織段的最大通行能力為，根據(jù)交織段流量限制法的基本思想

16、有 （12）設(shè),則有： 此時(shí)，故第r個(gè)交織段是該環(huán)形交叉口的瓶頸交織段，其最大通行能力的大小決定了整個(gè)環(huán)形交叉口的通行能力。5.2問(wèn)題二基于有信號(hào)燈控制的情況鑒于環(huán)形交叉口的形狀、規(guī)模不同，對(duì)環(huán)形交叉口實(shí)施信號(hào)控制的方法也不完全相同。按交叉口可容納的交通空間，可將信號(hào)控制的環(huán)形交叉口分為3類(lèi)：左轉(zhuǎn)兩步控制的環(huán)形交叉口（環(huán)島直徑較大），左一步控制的環(huán)形交叉口（環(huán)島直徑較?。话憧刂菩偷沫h(huán)交叉口。本文以4路環(huán)形交叉口的為研究對(duì)象（圖2所示），討論左轉(zhuǎn)兩步的環(huán)形交叉口，并且暫不考慮非機(jī)動(dòng)車(chē)和行人過(guò)街的影響。圖2 為4路環(huán)形交叉口平面圖5.2.1進(jìn)口道的布置及環(huán)繞方式本小組在討論左轉(zhuǎn)兩部的環(huán)形交叉口

17、問(wèn)題時(shí)，將標(biāo)有數(shù)值1,2,3,4所在位置為進(jìn)環(huán)口道。并根據(jù)進(jìn)口道實(shí)際車(chē)流量確定其車(chē)道數(shù)，為方便討論本文假設(shè)各進(jìn)到所在車(chē)道的車(chē)流量相同。如果要考慮環(huán)外車(chē)道分主次干道，則根據(jù)進(jìn)口道實(shí)際車(chē)流量占環(huán)內(nèi)總車(chē)流量的比值，根據(jù)線性加權(quán)賦值的方法。本文利用采用進(jìn)口2車(chē)道，出口2車(chē)道，并以進(jìn)口道1為研究對(duì)象，討論環(huán)的繞行方式。規(guī)定車(chē)流繞環(huán)逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)行，其繞行方式流程圖：圖3 車(chē)輛繞行方式流程圖其中1到2為右轉(zhuǎn)，1到3為直行，1到4為左轉(zhuǎn)，1（入口）到1（出口）為掉頭返回。并規(guī)定右轉(zhuǎn)車(chē)輛繞圖1中環(huán)行駛，直行車(chē)輛繞環(huán)行駛，左轉(zhuǎn)和掉頭返回車(chē)輛繞環(huán)行駛。5.2.2 環(huán)內(nèi)車(chē)道配置根據(jù)規(guī)定的繞行方式，可明確環(huán)各自所承載進(jìn)

18、入環(huán)內(nèi)的車(chē)流量。小組各環(huán)所承載的車(chē)流量來(lái)確定的環(huán)的車(chē)道數(shù)，以某環(huán)島為例：表3 某環(huán)島交叉口測(cè)量數(shù)據(jù)可根據(jù)此表可得到環(huán)所承載右轉(zhuǎn)的車(chē)流量=1062輛，環(huán)所承載直行的車(chē)流量=3240輛，環(huán)所承載直行的車(chē)流量=1991輛；由各環(huán)所承載車(chē)流量占環(huán)內(nèi)總車(chē)流量的比例，最終得出環(huán)為1個(gè)車(chē)道，環(huán)為3個(gè)車(chē)道，環(huán)為2個(gè)車(chē)道。 5.2.3信號(hào)相位的確定本文在使用信號(hào)控制環(huán)島的方法采用的是左轉(zhuǎn)二次控制的方法。其核心思想是將存在沖突點(diǎn)的各向左轉(zhuǎn)、直行車(chē)流和右轉(zhuǎn)車(chē)流在時(shí)空上進(jìn)行分離；由左轉(zhuǎn)車(chē)流經(jīng)過(guò)兩次停車(chē)控制通過(guò)交叉口加以實(shí)現(xiàn)，適用于環(huán)島直徑較大，環(huán)島上有有足夠空間容納左轉(zhuǎn)車(chē)流進(jìn)行排隊(duì)的環(huán)交。 在各方向進(jìn)口道上設(shè)置第1停

19、車(chē)線，左轉(zhuǎn)車(chē)道及左轉(zhuǎn)信號(hào)燈；另外在環(huán)道上各進(jìn)口道左轉(zhuǎn)車(chē)流與對(duì)向進(jìn)口道左轉(zhuǎn)車(chē)流沖突點(diǎn)前分別設(shè)置第2停車(chē)線，并配以相應(yīng)的專(zhuān)用車(chē)道及信號(hào)燈。左轉(zhuǎn)車(chē)流經(jīng)過(guò)兩次信號(hào)燈后通過(guò)交叉，其左轉(zhuǎn)車(chē)流控制示意圖如下：圖4 左轉(zhuǎn)車(chē)流控制示意圖信號(hào)相位設(shè)計(jì)，在第1停車(chē)線（即進(jìn)口道處）采用兩相位控制，并結(jié)合各進(jìn)口道直行車(chē)與右轉(zhuǎn)車(chē)流量的不均衡比，對(duì)左轉(zhuǎn)車(chē)流采取遲起早斷方式調(diào)整其綠燈時(shí)間，以滿足環(huán)道容量的約束，同時(shí)提高直行車(chē)的通行效率；在第2停車(chē)線（即環(huán)道處）也采用兩項(xiàng)位之間的綠燈間隔時(shí)間通行，相位相序。 環(huán)道相位與進(jìn)口車(chē)道相位的協(xié)調(diào)，停在第2停車(chē)線的左轉(zhuǎn)車(chē)輛利用進(jìn)口道處兩項(xiàng)位之間的綠燈間隔時(shí)間通行，應(yīng)避免與兩相位車(chē)流的微車(chē)

20、發(fā)生兩相位車(chē)流發(fā)生沖突或干擾。 首先必須避免左轉(zhuǎn)車(chē)流的首車(chē)與本相位車(chē)流的尾車(chē)發(fā)生沖突，使本相位車(chē)流的尾車(chē)安全通過(guò)沖突點(diǎn)，這與求環(huán)道相位與本相位之間保證一定的綠燈時(shí)間間隔時(shí)間。根據(jù)環(huán)道容量的約束條件： （3）以某環(huán)環(huán)島為例，其環(huán)形交叉口的車(chē)流測(cè)量數(shù)據(jù)如表3所示：表3 某環(huán)島交叉口測(cè)量數(shù)據(jù)可最終求得該環(huán)島交通的相位控制圖如下圖入口1入口3入口2入口4圖5 信號(hào)相位控制圖5.2.4信號(hào)控制優(yōu)化配時(shí)增加進(jìn)入環(huán)前的出入口所在的車(chē)道，從左到右依次為左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)車(chē)道。本文是以4個(gè)交叉口的環(huán)島為例進(jìn)行研究。由上文環(huán)內(nèi)車(chē)道配置時(shí)由內(nèi)至外為2車(chē)道的左轉(zhuǎn)車(chē)道及各路口掉頭返回車(chē)道，為3車(chē)道直行車(chē)道，為右轉(zhuǎn)車(chē)道。在

21、解決本問(wèn)題中假設(shè)： （1）右轉(zhuǎn)車(chē)輛在入口自由通行且不與任何車(chē)流發(fā)生沖突；直行車(chē)輛不受任何控制，左轉(zhuǎn)車(chē)輛在入口處受交通燈控制；左轉(zhuǎn)和直行車(chē)輛按逆時(shí)針?lè)较蚶@環(huán)行駛。 （2）信號(hào)控制系統(tǒng)的最小信號(hào)周期為s。 （3）交叉口的黃燈時(shí)間為，綠燈時(shí)間為則綠信比為。 （4）入口（=1,2,.）從左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)車(chē)道駛?cè)氲能?chē)流量為、，駛出的車(chē)流量為；由入口沿左轉(zhuǎn)、直行車(chē)道從出口的車(chē)流量分別為和。配時(shí)優(yōu)化模型的建立 設(shè)則1小時(shí)內(nèi)進(jìn)入系統(tǒng)的車(chē)輛總數(shù)為 （1）由交織段車(chē)輛通行能力的計(jì)算方法，可得到1小時(shí)內(nèi)入口和出口交織段的流量限制約束條件為 （2）其中，。當(dāng)，；當(dāng)時(shí)，。根據(jù)（2）式約束條件令 。由于交叉口的黃燈的固定

22、時(shí)間為，從而，可得到通行能力的優(yōu)化模型： （3）若存在使得，則說(shuō)明交叉口此時(shí)不需要信號(hào)燈控制。當(dāng)交織段的車(chē)流量超過(guò)其通行能力時(shí)，在環(huán)道上會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象；此時(shí)即參數(shù)，則入口參考其設(shè)計(jì)通行能力，按比例調(diào)整測(cè)量數(shù)據(jù)使得，再進(jìn)行優(yōu)化求解。若，根據(jù)（3）式通行能力約束條件可得交叉口的最優(yōu)綠信比： ， （4）則可得到系統(tǒng)的最最優(yōu)通行能力為。一般可考慮系統(tǒng)在周期內(nèi)的狀況，將（3）式中的等式和不等式兩邊同時(shí)乘以（即的倍數(shù)），得到線性規(guī)劃模型： （5）根據(jù)黃燈時(shí)間，系統(tǒng)的最小信號(hào)周期，再利用Lingo進(jìn)行優(yōu)化求解，其最優(yōu)解即為周期內(nèi)各交叉口亮綠燈的的最優(yōu)時(shí)間。根據(jù)（3）式可以看出，最優(yōu)通行能力由綠燈時(shí)間決定。較

23、大的周期值并不一定能使環(huán)形交叉口通行能力達(dá)到最優(yōu)，反而會(huì)造成車(chē)輛在入口處更長(zhǎng)時(shí)間的延誤。此外相鄰兩交叉口的綠信時(shí)間要協(xié)調(diào)，如果相同的話可能會(huì)造成環(huán)內(nèi)車(chē)輛發(fā)生相撞的情況。因此在求得了交叉口的最優(yōu)綠信時(shí)間（=1,2.n）,在此基礎(chǔ)上可進(jìn)一步采用相位延遲的方法，相間隔交叉口開(kāi)始的交通燈信號(hào)相同。交叉口的優(yōu)化配時(shí)：交叉口：綠燈時(shí)間，黃燈，紅燈時(shí)間為（s）；交叉口：綠燈時(shí)間，黃燈，紅燈時(shí)間為（s）。根據(jù)文獻(xiàn)資中所提供數(shù)據(jù)如下表：表1 某環(huán)形交叉口的車(chē)流測(cè)量數(shù)據(jù)根據(jù)上文中計(jì)算無(wú)信號(hào)燈控制時(shí)的參數(shù)范圍和國(guó)家道路標(biāo)準(zhǔn)，假設(shè)車(chē)道寬度=3.25m,相鄰路口的交織段長(zhǎng)度=35m,入口引道的平均寬度=10.5m。本小組在研究討論該問(wèn)題時(shí)，采用的是4個(gè)交叉口的環(huán)島，在環(huán)內(nèi)車(chē)道分配時(shí)根據(jù)各環(huán)上的交通流量，最終確定環(huán)內(nèi)為6個(gè)車(chē)道。 現(xiàn)假設(shè)黃燈時(shí)間=3s,系統(tǒng)信號(hào)的周期=60s,由（5）式綠燈最優(yōu)時(shí)間的性規(guī)劃模型 （5）再根據(jù)表1 某環(huán)形交叉口的車(chē)流測(cè)量數(shù)據(jù)，用lingo求解可得到優(yōu)化配時(shí)方案如下：表2 優(yōu)化配時(shí)方案由于解決本問(wèn)題采用的是相位延遲的方法，對(duì)信號(hào)相位進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。最總得出相位配時(shí)方案：入口1的綠燈亮行時(shí)間為36s,入口2的綠燈亮行時(shí)