面向交通信號(hào)控制的相鄰交叉口關(guān)聯(lián)度模型研究

北京理工大學(xué)珠海學(xué)院2020屆本科生畢業(yè)論文面向交通信號(hào)控制的相鄰交叉口關(guān)聯(lián)度模型研究面向交通信號(hào)控制的相鄰交叉口關(guān)聯(lián)度模型研究摘要伴隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人均車輛保有率逐年攀升，這給城市路網(wǎng)交通帶來了巨大壓力，道路交叉口的交通監(jiān)控對(duì)交通的正常運(yùn)行起著重要的作用，子區(qū)劃分是規(guī)劃管理道路交叉口的一種良好方式，道路交叉口間的關(guān)聯(lián)度是子區(qū)劃分的基礎(chǔ)。本文從動(dòng)態(tài)與靜態(tài)兩個(gè)方面分析影響道路交叉口間關(guān)聯(lián)性的主要因素，在此基礎(chǔ)上對(duì)比目前常用的Whitson模型和Whitson改進(jìn)模型，分析研究其各自特點(diǎn)及適用性。在文后將靜態(tài)影響因素和動(dòng)態(tài)影響因素進(jìn)行歸納，選擇距離和周期為參考因素，利用Vissim進(jìn)行子區(qū)劃分仿真。關(guān)鍵詞：交通信號(hào)控制；相鄰交叉口；關(guān)聯(lián)度模型StudyonCorrelationDegreeModelofAdjacentIntersectionsforTrafficSignalControlWiththerapiddevelopmentofeconomy,thepercapitavehicleownershiprateisincreasingyearbyyear,whichbringsgreatpressuretotheurbanroadnetworktraffic.Thetrafficmonitoringoftheroadintersectionplaysanimportantroleinthenormaloperationofthetraffic.Thesubareadivisionisagoodwaytoplanandmanagetheroadintersection,andthecorrelationbetweentheroadintersectionsisthebasisofthesubareadivision.Thispaperanalyzesthemainfactorsthataffectthecorrelationbetweenroadintersectionsfromthedynamicandstaticaspects.Onthisbasis,itcomparesthecommonlyusedWhitsonmodelandtheimprovedWhitsonmodel,andanalyzestheirrespectivecharacteristicsandapplicability.Afterthepaper,staticanddynamicfactorsaresummarized,distanceandperiodareselectedasreferencefactors,andVISSIMisusedforsubareadivisionsimulation.Keywords:trafficsignalcontrol;adjacentintersections;correlationmodel目錄TOC\o"1-1"\t"2,2,標(biāo)題3,3,標(biāo)題4,3"\h一、緒論 一、緒論（一）研究背景城市化水平的提高引起機(jī)動(dòng)車數(shù)量快速增長(zhǎng)，特別是高峰期間，機(jī)動(dòng)車出行量大大超過路網(wǎng)內(nèi)交叉口的容納能力，使得我國(guó)很多城市都存在道路擁擠、交通堵塞等現(xiàn)象由此引發(fā)了混亂的交通模式和頻繁的交通事故[1]。到2019年底，全國(guó)汽車保有量達(dá)到3.27億輛，其中汽車保有量2.4億輛，汽車保有量4.99億輛，汽車保有量3.69億輛。全國(guó)汽車保有量已達(dá)3.1億輛。與2018年相比，2019年的汽車總數(shù)增加了548070輛，登記車輛數(shù)量也迅速增加。2018年已達(dá)到3172萬輛，目前，機(jī)動(dòng)車保有量100萬輛以上的城市有61個(gè)，200萬輛以上的城市有27個(gè)，300萬輛以上的城市有8個(gè)[1]。從上面的數(shù)據(jù)可以看出車輛增長(zhǎng)速度與城市道路擴(kuò)建速度對(duì)比相差較大。車輛數(shù)量的增長(zhǎng)必然導(dǎo)致城市路網(wǎng)內(nèi)行駛交通流增多，尤其是早晚高峰時(shí)期，機(jī)動(dòng)車增多導(dǎo)致車輛在交叉口排隊(duì)長(zhǎng)度增長(zhǎng)、速度降低、延誤增大，在交叉口處形成交通擁堵，擁堵狀態(tài)不斷蔓延，影響周邊交叉口的運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)使區(qū)域路網(wǎng)交通“癱瘓”。行駛狀態(tài)的改變使得人們出行變得痛苦不堪，人們的日常生活有許多不便之處，這是限制城市發(fā)展的重要因素。目前，解決路網(wǎng)交通擁堵問題主要有增加路網(wǎng)密度和對(duì)路網(wǎng)進(jìn)行管理控制兩種方法，但是由于地理因素的限制，城市道路不能不斷地拓寬增加，而道路交叉口作為路網(wǎng)交通的命脈所在，在城市路網(wǎng)交通的流暢性和安全性方面扮演著重要角色，由于道路交叉口之間相互影響制約的特性，意味著不能只對(duì)發(fā)生擁堵的交叉口進(jìn)行管理控制，因此，對(duì)關(guān)聯(lián)度模型的研究探討，是當(dāng)前眾多學(xué)者的關(guān)注點(diǎn)之一。道路交叉口關(guān)聯(lián)性是判斷是否需要交叉口間協(xié)調(diào)控制的依據(jù)，許多專家學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了大量的研究，伴隨時(shí)代的發(fā)展，建立了各種各樣的交叉口間關(guān)聯(lián)性模型，提出相關(guān)理論，對(duì)城市路網(wǎng)交通效率的提高、城市交通擁堵的緩解具有重要意義。城市路網(wǎng)中交通流具有時(shí)變性、隨機(jī)性以及分布不均勻性，這些特性決定了相鄰交叉口關(guān)聯(lián)性不是一成不變的，將會(huì)隨著交通流運(yùn)行特征的變化而變化。因此，本文的研究有一定的實(shí)際意義與研究?jī)r(jià)值。（二）研究目的與意義不同時(shí)間段的相鄰交叉口的關(guān)聯(lián)性不同，因此本文的主要目的是從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩個(gè)方面分析影響道路交叉口關(guān)聯(lián)度的主要因素，從這個(gè)角度出發(fā)研究現(xiàn)有的交叉口關(guān)聯(lián)度模型，分析其特點(diǎn)及適用性，簡(jiǎn)化后續(xù)研究交通控制子區(qū)劃分和區(qū)域協(xié)調(diào)控制的困難。本文的研究主體是相鄰的兩個(gè)交叉口的關(guān)聯(lián)關(guān)系，研究成果是分析比較不同的相鄰交叉口關(guān)聯(lián)度模型并將影響交叉口間關(guān)聯(lián)度的主要因素進(jìn)行歸納，將周期和距離作為參考因素，利用Vissim進(jìn)行子區(qū)劃分仿真實(shí)踐。主要存在以下兩個(gè)方面的意義：（1）在理論層面，本文利用Vissim軟件仿真數(shù)據(jù)分析了動(dòng)態(tài)因素和靜態(tài)因素對(duì)相鄰交叉口關(guān)聯(lián)性的影響，在此基礎(chǔ)上，綜合考慮各類型影響因素，以最為典型的影響因素作為參考，為后續(xù)交通管制區(qū)分區(qū)域劃分和區(qū)域協(xié)調(diào)管理研究提供了理論依據(jù)。（2）在實(shí)踐層面，本文通過將影響交叉口間關(guān)聯(lián)度的主要因素作為參考，以此為依據(jù)利用Vissim進(jìn)行子區(qū)劃分仿真，該方法可用于評(píng)估相鄰交叉口的協(xié)調(diào)控制需求，也可為優(yōu)化信號(hào)管理和設(shè)計(jì)通道交叉口提供具體的參考依據(jù)。（三）道路交叉口間關(guān)聯(lián)度模型國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.國(guó)外的研究現(xiàn)狀Yogoda等認(rèn)為城市路網(wǎng)上的道路交叉口是具有關(guān)聯(lián)性的，可以通過車輛的運(yùn)行情況和交叉口間距相結(jié)合，對(duì)兩交叉口間的關(guān)聯(lián)性達(dá)到量化。Pinnell等在此基礎(chǔ)上將道路車輛流量和車輛到達(dá)交叉口時(shí)的狀態(tài)考慮其中，再一次優(yōu)化了Yogoda模型的計(jì)算方式。Chang等認(rèn)為車輛到達(dá)交叉口時(shí)的規(guī)律也影響著道路交叉口之間的關(guān)聯(lián)性，以此兩個(gè)相鄰道路交叉口間是否需要進(jìn)行協(xié)調(diào)控制還應(yīng)該著重考慮到達(dá)交叉口車輛的車隊(duì)特點(diǎn)。Whitson綜合考慮了Chang的研究成果后提出將道路交叉口車流量和道路交叉口間的行程時(shí)間這兩個(gè)重要因素相結(jié)合，以建立新的道路交叉口間關(guān)聯(lián)度模型，Whitson模型是目前最常用的關(guān)聯(lián)度模型。2.國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)對(duì)于關(guān)聯(lián)性的研究起步晚于國(guó)外研究，因此很多的關(guān)聯(lián)度模型都是以Whitson模型作為基礎(chǔ)改進(jìn)的。高云峰在Whitson模型的基礎(chǔ)上加入了車輛排隊(duì)長(zhǎng)度參數(shù)并重新定義了Whitson模型中的時(shí)間參數(shù)t ，因而得到Whitson改進(jìn)模型。首艷芳采用群決策理論中的相聚度概念構(gòu)建關(guān)聯(lián)度計(jì)算模型，開辟了關(guān)聯(lián)度模型研究的新道路。（四）論文研究?jī)?nèi)容論文旨在梳理分析影響道路交叉口間關(guān)聯(lián)度的各種因素，研究目前常用的關(guān)聯(lián)度模型，總結(jié)歸納出關(guān)聯(lián)度模型中最典型的參數(shù)并以此模擬仿真進(jìn)行子區(qū)劃分。論文的研究?jī)?nèi)容如下：（1）城市道路交叉口間關(guān)聯(lián)度的主要影響因素梳理分析道路交叉口間的關(guān)聯(lián)性主要體現(xiàn)在其相似程度。一個(gè)道路交叉口的運(yùn)行情況包含很多因素，因此道路交叉口間的相似性不能單獨(dú)依照一種因素進(jìn)行分析歸納。道路交叉口的內(nèi)在屬性包含物理特性和交通特性兩方面，所以在研究道路交叉口間的關(guān)聯(lián)度模型之前，首先需要對(duì)交叉口的內(nèi)在屬性進(jìn)行分析，研究影響交叉口間關(guān)聯(lián)性大小的主要因素。（2）城市道路交叉口間關(guān)聯(lián)度模型的特點(diǎn)以及其適用情況道路交叉口間的關(guān)聯(lián)性大小是進(jìn)行城市路網(wǎng)區(qū)域劃分的重要依據(jù)。因此，合理量化道路交叉口間的關(guān)聯(lián)性是十分必要的。論文主要研究目前常用的Whitson模型和Whitson改進(jìn)模型，著重探討這兩種模型的特點(diǎn)與其適合運(yùn)用的交通情況。（五）論文組織結(jié)構(gòu)論文共有五章，每章的主要研究?jī)?nèi)容如下：第一章為緒論部分，簡(jiǎn)單描述了道路交叉口間關(guān)聯(lián)性研究的背景與研究的意義，簡(jiǎn)單總結(jié)了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的主要研究成果和其之間的發(fā)展關(guān)系，簡(jiǎn)述論文主要研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線。第二章為城市道路交叉口間的影響因素分析，從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩方面入手，并利用Vissim進(jìn)行仿真，得出最終分析結(jié)論。第三章為城市道路交叉口關(guān)聯(lián)度模型研究，總結(jié)目前國(guó)內(nèi)外最主要的三種關(guān)聯(lián)度模型，從交叉口間的相互影響因素出發(fā)，分析每種關(guān)聯(lián)度模型的特點(diǎn)及適用性。第四章模擬仿真，本文通過將影響交叉口間關(guān)聯(lián)度的主要因素作為參考，以此為依據(jù)利用Vissim進(jìn)行子區(qū)劃分仿真。第五章總結(jié)，總結(jié)論文研究成果與研究不足。（六）技術(shù)路線本文的技術(shù)路線為：閱讀相關(guān)文獻(xiàn)資料，對(duì)交叉口間關(guān)聯(lián)性造成影響的因素進(jìn)行分析總結(jié)，在此基礎(chǔ)上研究現(xiàn)有的關(guān)聯(lián)度模型，分析其特點(diǎn)及適用性，以此歸納出道路交叉口間關(guān)聯(lián)度模型中最典型的兩個(gè)因素，以此進(jìn)行區(qū)域子區(qū)劃分的模擬仿真。圖1-1為論文的技術(shù)路線圖：圖1.1技術(shù)路線圖二、道路交叉口間關(guān)聯(lián)度影響因素道路交叉口間的關(guān)聯(lián)性是子區(qū)劃分的基礎(chǔ)，并且在子區(qū)域中以交叉口間的關(guān)聯(lián)度強(qiáng)弱來判斷進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的效益大小。因此，應(yīng)首先對(duì)影響相鄰交叉口之間關(guān)聯(lián)度強(qiáng)弱的主要因素進(jìn)行梳理分析。影響相鄰交叉口之間關(guān)聯(lián)性強(qiáng)弱的因素并不是單一不變的，大致可分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種因素。靜態(tài)的影響因素對(duì)道路交叉口關(guān)聯(lián)性的影響一般是固定的，比如交叉口進(jìn)出口道的車道寬度，相鄰交叉口間的路段距離等。動(dòng)態(tài)的影響因素主要是指道路交通流特性，例如隨時(shí)動(dòng)態(tài)變化的交叉口流量、車輛排隊(duì)長(zhǎng)度等。（一）靜態(tài)影響因素在城市道路交通的研究中，影響道路交叉口間關(guān)聯(lián)性的靜態(tài)因素有車道寬度、交叉口間距等，但由于地理因素限制，最主要的影響因素為交叉口間的距離因素。交通流在交叉口之間的運(yùn)行狀態(tài)具有很明顯的離散特性，當(dāng)相鄰交叉口間的距離過大時(shí)，車流呈現(xiàn)隨機(jī)分散的狀態(tài)從上游交叉口到達(dá)下游交叉口，不具備連續(xù)性，在這樣的情況下，進(jìn)行協(xié)調(diào)控制效果甚微；當(dāng)相鄰交叉口間的距離較小時(shí)，交叉口間的車流離散程度較低，呈連續(xù)行駛狀態(tài)，此時(shí)相鄰交叉口間的關(guān)聯(lián)度高，適合實(shí)施協(xié)調(diào)控制以改善交通狀況。從道路通行能力分析，若相鄰兩個(gè)交叉口間的距離較大，道路內(nèi)部能夠容納的車流量較大，下游交叉口的排隊(duì)車流也不會(huì)溢出影響上游交叉口，因此，交叉口間很難相互影響，其關(guān)聯(lián)度較低；若相鄰兩個(gè)交叉口間的距離較小，那么其通行能力較低，短時(shí)間內(nèi)能夠容納的車輛數(shù)不多，在車流量增加且較大的高峰小時(shí)期間，下游交叉口的排隊(duì)車輛很容易對(duì)上游交叉口造成影響，造成兩個(gè)交叉口堵塞以至于導(dǎo)致整個(gè)路網(wǎng)癱瘓，此時(shí)上下游交叉口關(guān)聯(lián)度較高。交叉口間距與交叉口間關(guān)聯(lián)性的大小關(guān)系如下圖所示。圖2.1關(guān)系圖（二）動(dòng)態(tài)影響因素動(dòng)態(tài)因素與靜態(tài)因素的不同在于，動(dòng)態(tài)因素在道路交通中是不斷變化的，不能只從理論方面簡(jiǎn)單地陳述歸納。因此，論文在交通流特性中選取周期和交叉口流量?jī)蓚€(gè)最典型的特性進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。用Vissim軟件仿真不同條件下兩個(gè)相鄰交叉口的交通運(yùn)行狀態(tài)，初始情況下，兩個(gè)交叉口的位置和進(jìn)口道流量如下圖所示：圖2.1A交叉口和B交叉口的進(jìn)口流量圖在獲得A、B交叉口流量的情況下，運(yùn)用韋伯斯特配時(shí)法進(jìn)行計(jì)算，分別得出兩交叉口的最佳周期時(shí)間，具體數(shù)據(jù)如下表所示：表2.1A、B交叉口初始信號(hào)配時(shí)方案相位1234周期（s）相位圖交叉口A2715231580交叉口B2313181367周期影響因素假定道路交叉口間其他因素不變，在原有信號(hào)配時(shí)基礎(chǔ)上等比增加或者減少A交叉口各個(gè)相位的綠燈時(shí)長(zhǎng)，以此改變交叉口周期時(shí)長(zhǎng)，然后通過仿真觀察B交叉口的各項(xiàng)參數(shù)，以此研究A交叉口周期變化對(duì)B交叉口的影響。下表為A交叉口不同的信號(hào)配時(shí)方案：表2.2A交叉口的不同配時(shí)方案方案相位1相位2相位3相位4周期方案11810161054方案22413201370方案32715231580方案42916241685方案554304630160使用Vissim軟件仿真得到的交叉口B的延誤指標(biāo)和平均排隊(duì)長(zhǎng)度結(jié)果如下表所示：表2.3B交叉口仿真結(jié)果評(píng)價(jià)指標(biāo)方案1方案2方案3方案4方案5交叉口B延誤（s）26.726.327.527.728.7交叉口B平均排隊(duì)長(zhǎng)度（m）18.318.119.219.820.3仿真結(jié)果表明，相鄰交叉口間，兩交叉口最佳信后周期時(shí)長(zhǎng)的差值越大，交叉口間的交通狀態(tài)就越差，如果綠信比一定，周期越長(zhǎng)的交叉口在紅燈時(shí)間排隊(duì)的車輛就越多，綠燈放行時(shí)進(jìn)入下一個(gè)交叉口的車流量就越大，因而造成大量延誤。由此可見，周期時(shí)長(zhǎng)能夠嚴(yán)重影響道路交叉口的車輛運(yùn)行情況，是一個(gè)非常關(guān)鍵的影響因素。如果兩個(gè)信號(hào)控制的相鄰交叉口的周期時(shí)間相差較大，其關(guān)聯(lián)度一定不會(huì)強(qiáng)，若對(duì)這兩個(gè)交叉口施行協(xié)調(diào)控制，必然效果甚微；如果兩個(gè)信號(hào)控制的相鄰交叉口的周期時(shí)間相差不大，或者有一定的比例關(guān)系，那么這兩個(gè)交叉口的相似程度必然很高，適合使用協(xié)調(diào)控制緩解交通壓力。關(guān)聯(lián)性與信號(hào)周期比的關(guān)系總結(jié)如下圖所示：圖2.2周期比與關(guān)聯(lián)性的關(guān)系圖交叉口流量的影響假定除車流量以外的各種因素不變，成倍數(shù)的增加或者減少A交叉口進(jìn)口道的車流量，以此觀察B交叉口的交通參數(shù)變化。仿真結(jié)果如下表所示：表2.4A交叉口不同流量方案對(duì)B交叉口影響的仿真結(jié)果評(píng)價(jià)指標(biāo)方案1方案2方案3方案4方案5B交叉口延誤（s）26.627.527.728.929.2B交叉口平均排隊(duì)時(shí)間（m）17.519.119.321.621.8仿真結(jié)果表明，兩個(gè)相鄰交叉口間，如果一個(gè)交叉口的進(jìn)入車流量越大，下一個(gè)交叉口中車輛的延誤和平均排隊(duì)時(shí)間就會(huì)越長(zhǎng)。道路交叉口間的車流量大小是兩個(gè)交叉口間關(guān)聯(lián)度最直接的體現(xiàn)。交叉口間的車流量越大，車頭間距就越小，車輛運(yùn)行的離散性也越小，因此，相鄰交叉口的關(guān)聯(lián)程度越強(qiáng)。路段交通流量與交叉口間的關(guān)聯(lián)性大小如下圖所示：圖2.3交叉口關(guān)聯(lián)性與路段交通量的關(guān)系圖三、城市道路交叉口間關(guān)聯(lián)度模型研究道路交叉口間的關(guān)聯(lián)性是城市路網(wǎng)進(jìn)行子區(qū)劃分，實(shí)施區(qū)域協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)。道路交叉口間的關(guān)聯(lián)性是一個(gè)抽象的概念，需要以參數(shù)建立模型進(jìn)行量化表示。本文選取了目前使用頻率最高的兩種關(guān)聯(lián)度模型進(jìn)行研究。（一）Whitson模型Yagoda最開始簡(jiǎn)單地使用“耦合指數(shù)”的概念量化表示關(guān)聯(lián)度，“耦合指數(shù)”I等于道路交通量與路段長(zhǎng)度的比值，如公式(3.1)所示：(3.1)Chang提出相鄰兩個(gè)交叉口能否進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的關(guān)鍵是到達(dá)車輛的車隊(duì)特征，取決于道路交叉口間車輛行駛的離散程度。如果相鄰交叉口間的車隊(duì)到達(dá)離線性高，則這兩個(gè)交叉口間進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的效果甚微，反之則適用。上游交叉口駛出車流流量的波動(dòng)性由車流量不均衡系數(shù)Imb表示，到達(dá)下游交叉口時(shí)車流的離散程度用車流離散系數(shù)D表示。Imb計(jì)算公式如（3.2）所示，D的計(jì)算公式如（3.3）所示：(3.2)式中：——上游交叉口駛出的各路徑中最大車流流量；——上游交叉口駛出的各路徑車流流量的平均值。(3.3)式中:——上游交叉口車輛排隊(duì)長(zhǎng)度；——上游交叉口進(jìn)口方向排隊(duì)長(zhǎng)度與下游交叉口進(jìn)口方向排隊(duì)長(zhǎng)度的差值；——車輛平均行駛時(shí)間。Chang提出關(guān)聯(lián)度I的計(jì)算模型：(3.4)式中：——上游交叉口駛出的車流數(shù)。在Chang的研究成果之后，Whitson將道路交叉口車流量和道路交叉口間的行程時(shí)間結(jié)合考慮，構(gòu)建新的模型如下：(3.5)式中：——關(guān)聯(lián)度指數(shù)；——駛?cè)胂掠谓徊婵诘穆窂綌?shù)；——駛?cè)胂掠谓徊婵诘淖畲舐窂杰嚵髁?；——車輛平均行程時(shí)間；——駛?cè)胂掠谓徊婵诘母髀窂搅髁康目偤?。I取得1和0兩個(gè)近似值，當(dāng)I等于1時(shí)應(yīng)將兩個(gè)相鄰交叉口劃入同一子區(qū)，當(dāng)I等于0時(shí)則不將其劃入同一子區(qū)。（二）Whitson改進(jìn)模型Whitson模型雖然被廣泛應(yīng)用，但是隨著時(shí)代發(fā)展，仍舊存在一些考慮不足，因此，中國(guó)的高云峰對(duì)Whitson關(guān)聯(lián)度模型做出了改進(jìn)。公式如下：(3.6)式中：——上游交叉口駛出車流路徑數(shù)；——駛?cè)胂掠谓徊婵诘母髀窂搅髁康目偤?；——來自上游交叉口駛出的最大路徑流量；——放行時(shí)間內(nèi)車輛由上游交叉口運(yùn)行到下游交叉口進(jìn)口方向排隊(duì)車隊(duì)的隊(duì)尾時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)度，，式中：為車輛平均行駛速度；是下游交叉口的車輛平均排隊(duì)長(zhǎng)度，沒有車輛排隊(duì)時(shí)取值為0；為上下游交叉口間距。（三）道路交叉口間關(guān)聯(lián)度模型的特點(diǎn)與適用性分析每種不同關(guān)聯(lián)度模型的特點(diǎn)與適用性分析如下：Whitson模型Whitson模型中所需要獲取的變量主要有路段交通流量、相鄰交叉口間距和車輛在路段上的平均行駛速度，這些參數(shù)相較容易獲取，再加上計(jì)算過程不繁雜，使得很多學(xué)者普遍使用，同時(shí)也是《美國(guó)交通控制系統(tǒng)手冊(cè)》中建議使用的關(guān)聯(lián)度模型。論文分析了影響道路交叉口間關(guān)聯(lián)度的主要因素，發(fā)現(xiàn)最關(guān)鍵的周期因素并沒有包含在經(jīng)典的Whitson模型中，同時(shí)模型中也沒有考慮道路交叉口的派對(duì)車輛長(zhǎng)度。當(dāng)兩個(gè)交叉口的最佳信號(hào)周期相差較大并且未呈整數(shù)倍時(shí)，兩交叉口間的關(guān)聯(lián)程度較弱，當(dāng)在這種情形下，Whitson模型中的各類參數(shù)并無變動(dòng)，最后會(huì)導(dǎo)致計(jì)算與實(shí)際不符，由此見得，Whitson模型適用于計(jì)算結(jié)果要求不是很精確或者道路交叉口車流量飽和度較低的情況。Whitson改進(jìn)模型Whitson模型因?yàn)楹雎粤酥芷谝蛩睾蛙囕v排隊(duì)長(zhǎng)度因素，所以其適用范圍受到限制。中國(guó)高云峰將原有模型中的時(shí)間t做出了新的定義：放行時(shí)間內(nèi)車輛由上游交叉口運(yùn)行到下游交叉口進(jìn)口方向排隊(duì)車輛尾部的時(shí)間長(zhǎng)度。當(dāng)整個(gè)路網(wǎng)發(fā)生擁堵時(shí)，排隊(duì)車隊(duì)長(zhǎng)度的增加是最直觀的體現(xiàn)，在新的Whitson改進(jìn)模型中，道路交叉口進(jìn)口道的排隊(duì)長(zhǎng)度因素能直觀反應(yīng)兩交叉口間的關(guān)聯(lián)程度和道路交叉口的飽和度，判斷是否有必要進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。因此在道路交叉口車流量飽和度較高時(shí)，建議選用Whitson改進(jìn)模型。四、相鄰交叉口VISSIM仿真模型的建立（一）仿真原理道路交叉口的關(guān)聯(lián)度模型是道路交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行子區(qū)劃分的基礎(chǔ)，關(guān)聯(lián)度模型需要各種道路交叉口間影響因素的綜合量化。本文從動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩方面系統(tǒng)分析了影響道路交叉口間關(guān)聯(lián)度強(qiáng)弱的各種因素并研究分析了目前最常用的Whitson模型和Whitson改進(jìn)模型的特點(diǎn)及適用性。在分析過程中發(fā)現(xiàn)，靜態(tài)因素中最主要為距離因素，在動(dòng)態(tài)因素和模型分析中，最主要為周期因素，因此利用這兩個(gè)因素作為關(guān)聯(lián)度模型的主要參數(shù)進(jìn)行子區(qū)劃分較為合理。（二）子區(qū)劃分原則1.周期原則假設(shè)在劃分區(qū)域內(nèi)的每個(gè)交叉口都實(shí)行單點(diǎn)信號(hào)控制，分析交叉口間信號(hào)周期的相似性，把信號(hào)周期相似性高的道路交叉口劃分到同一子區(qū)中。將交通特性相似的道路交叉口劃分在同一子區(qū)可以使得這些交叉口比較容易進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。首先周期的相似性需要量化，因此引出描述N個(gè)相鄰交叉口間的相似程度。表示如下：(4.1)(4.2)式中：是整個(gè)道路區(qū)域中不同交叉口的周期；是這組交叉口之間的相似性值，值越小，表明周期相似程度越大。首先任意選擇一個(gè)交叉口為起點(diǎn)，對(duì)與它相鄰的交叉口進(jìn)行搜索，每搜索一次就將相似程度最接近的交叉口歸為一組，再以組類另一個(gè)交叉口為起點(diǎn)進(jìn)行同樣的搜索，直到將整個(gè)路網(wǎng)的道路交叉口搜索完為止，以此劃分控制區(qū)域。2.距離原則在交叉口靜態(tài)影響因素分析中，距離為最主要的影響因素。因此，如果相鄰兩個(gè)交叉口間的距離很短則可以將它們劃分在同一子區(qū)。根據(jù)《城市交通控制》交叉口平均排隊(duì)長(zhǎng)度公式，計(jì)算出兩個(gè)交叉口之間必須合并的距離閾值。在道路交叉口連接路段存在上下行方向，因此如果兩交叉口之間連接路段長(zhǎng)度小于平均排隊(duì)長(zhǎng)度較大方向的平均排隊(duì)長(zhǎng)度，那么必須合并這兩個(gè)交叉口。（三）周期+距離子區(qū)劃分流程綜合周期原則和距離原則用于子區(qū)劃分方法流程如下：圖4.1流程示意圖五、仿真實(shí)踐論文假設(shè)一個(gè)待劃分區(qū)域，區(qū)域內(nèi)有9個(gè)不同間距和不同周期時(shí)間的交叉口，利用Vissim進(jìn)行模擬仿真。首先觀察交叉口間距，將交叉口間距明顯過大的交叉口分開，再以其中任意一個(gè)交叉口按照周期相似性原理進(jìn)行搜索劃分，將該交叉口周邊的相鄰且相似交叉口劃為一個(gè)子區(qū)。表5.1交叉口間距路段名ABACADAE路段長(zhǎng)/m300500800200路段名EFFGGHGL路段長(zhǎng)/m2001000350300表5.2交叉口周期時(shí)長(zhǎng)交叉口名稱ABCDE周期/s1801009095120交叉口名稱FGHL周期/s11015080909個(gè)道路交叉口位置關(guān)系