道路交叉通信號控制設(shè)計范文

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《天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)學(xué)報》2014年第二期

1交通現(xiàn)狀分析

（1）個別進口標(biāo)線模糊不清，部分標(biāo)線設(shè)置不全面。大沽南路至市外方向主道和輔道路面中心線、行車道分界線、行車輔助線、車行道邊緣線已經(jīng)模糊不清，車輛在該進口道行駛時交通秩序有些混亂，存在一定安全隱患，并降低了該交叉口的服務(wù)水平。（2）大沽南路上行方向進口主道停車線過于靠后。大沽南路至市內(nèi)方向主道進口過去靠后，使得輛通過路口的行駛時間過長，同時也使得主道和輔道左轉(zhuǎn)以及掉頭車輛交織嚴(yán)重，排隊通過時間過長，制約了交叉口的通行能力。（3）機非混行嚴(yán)重。該交叉通流量大、主道輔道道口較多，且沒有機非隔離設(shè)施、斑馬線及安全島，導(dǎo)致行人、自行車、摩托車僅依靠主觀判斷車流間隙穿過路口，因此機非混行嚴(yán)重，造成機動車延誤增加，交通秩序混亂，并危及行人過街安全[2]。（4）多岔口影響嚴(yán)重。復(fù)興門交叉口不是規(guī)則交叉口，并且交叉口所連接的多條道路車道數(shù)不同，斷面性質(zhì)不同，車流量不同，導(dǎo)致主道和輔道上的車輛不得不在交叉口范圍內(nèi)進行交織分合流。這一現(xiàn)象主要體現(xiàn)在大沽南路主道和輔道雙向直行的車輛，以及大沽南路上行和下行左轉(zhuǎn)和掉頭的車輛[3]。（5）相位設(shè)計不夠合理。大沽南路主道車輛右轉(zhuǎn)如果不受控，則在相位1和相位2可能與輔路直行車輛沖突。如果受控，則按原相位只能在第4相位實現(xiàn)，這樣導(dǎo)致右轉(zhuǎn)進入小海地居住區(qū)車輛等待時間過長。

2交通優(yōu)化方案設(shè)計

國際上固定信號配時一般有英國的TRRL法（Webster法）、澳大利亞的ARRB法以及美國的HCM法，我國有“停車線法”和“沖突點法”等。不同信號配時方法的應(yīng)用條件、適應(yīng)場合均不同。本次優(yōu)化為簡化起見，采用Webster法，式（1）和式（2）為配時優(yōu)化公式，經(jīng)計算Y值大于0.9，因此須改進進口道設(shè)計或信號相位方案[4]。

2.1方案一方案一主要采取了以下優(yōu)化措施，各進口具體渠化設(shè)計方案如下：①對交叉口的交通流重新渠化，設(shè)置明確標(biāo)志標(biāo)線以及渠化導(dǎo)流島；②增加行人橫道線及過街安全島；③增加左轉(zhuǎn)彎待駛區(qū)；④在大沽南路上行和下行輔道上設(shè)置公交專用車道；⑤對不夠清晰的標(biāo)志標(biāo)線進行補充完善；⑥不改變現(xiàn)有信號燈的相位及其配時。⑦加強交通需求管理。對于高峰時段接送孩子家長用車加強停車管理，加強過街行人和非機動車管理，嚴(yán)格執(zhí)行交通規(guī)則。

2.2方案二方案二在方案一基礎(chǔ)上，總信號周期150s保持不變，將信號相位由4相位改成3相位，用周期時間減去總損失時間得到可利用的有效綠燈時間，并將這一時間按各流量值的比例分配給各個相位[4]：相位1為大沽南路方向上、下行車流直行；相位2為大沽南路上、下行車流左轉(zhuǎn)彎或調(diào)頭，清彎路車流左轉(zhuǎn)彎或直行至微山路；相位3為微山路方向車流左轉(zhuǎn)彎，大沽南路主道下行車流右轉(zhuǎn)彎。

2.3方案三在方案二基礎(chǔ)上，將總信號周期改為120s，信號控制由4相位改成3相位，各相位交通流向與方案二相同。

3交通優(yōu)化仿真

3.1仿真過程依據(jù)交叉口的斷面形式、車道功能、流量流向、優(yōu)化后的信號配時等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，針對所述不同交通信號控制方案，在Vissim軟件中對復(fù)興門交叉口進行建模與仿真分析，具體步驟如下[5-6]：（1）確定仿真對象，并對其進行基本交通數(shù)據(jù)調(diào)查、分析。需要調(diào)查的數(shù)據(jù)包括：交叉口高峰小時車流量數(shù)據(jù)、交叉口幾何尺寸數(shù)據(jù)、車道功能劃分情況及原有信號配時參數(shù)等。（2）利用繪圖軟件CAD繪制干道仿真藍(lán)圖，并將其轉(zhuǎn)換為軟件平臺能夠識別的*.bmp格式。（3）把位圖導(dǎo)入VISSIM軟件平臺，建立基礎(chǔ)路網(wǎng)，注意連接器的選擇，務(wù)必保證紅燈下車輛可以右轉(zhuǎn)。為簡化起見，本次仿真沒有考慮過街行人的影響因素。（4）調(diào)整參數(shù)。根據(jù)實際情況調(diào)整車輛行駛速度分布/加減速特性、車種/車型、駕駛行為/跟車模型參數(shù)標(biāo)定等參數(shù)，本次仿真選擇系統(tǒng)默認(rèn)值。（5）輸入路網(wǎng)基本特征變量。路網(wǎng)的基本特征變量主要包括：車種構(gòu)成、車型比例、流量、行駛路徑。其中，要對不同時段的交通量進行分時段輸入，注意路徑比例分配、減速區(qū)設(shè)置、路徑?jīng)Q策起終點的設(shè)置。（6）設(shè)置信號控制方案。設(shè)置信號控制機和信號配時方案，首先定義信號控制機，然后分配信號燈組。需要注意的是本次采用的是固定配時，需要根據(jù)算法提前設(shè)計好配時方案，畫出信號控制時間相位圖。（7）建立檢測器，檢測器中主要包括行程時間、數(shù)據(jù)采集點和排隊計數(shù)器等的設(shè)置。可采用數(shù)據(jù)庫形式對所需的評價參數(shù)進行統(tǒng)計和對比分析。（8）進行3D效果設(shè)計。重點是設(shè)置3D信號燈，同時通過V3DM、3DMAX等軟件建立建筑和車輛模型數(shù)據(jù)庫，經(jīng)過多次調(diào)整，3D仿真界面如圖4所示。

3.2仿真評價微觀仿真評價參數(shù)如表1所示。對用于VISSIM結(jié)果校驗的輸出指標(biāo)進行了歸納，確定采用平均行程時間、平均延誤和評價排隊長度數(shù)據(jù)作為VISSIM評價指標(biāo)[7]，結(jié)果顯示，方案二比方案一平均行程時間縮短18.90%，平均延誤減少24.67%，平均排隊長度減少8.97%，各指標(biāo)均優(yōu)于方案一。為了避免信號周期過長，如果采用方案三，指標(biāo)優(yōu)化效果并不明顯。整體考慮，建議采用方案二進行短期優(yōu)化。長期應(yīng)該考慮建設(shè)海河過河通道，減少過河車輛數(shù)量。

4結(jié)束語

本文通過對復(fù)興門交叉口的交通現(xiàn)狀調(diào)查與分析，提出了解決交通擁堵狀況的道路渠化和信號優(yōu)化方案，并采用VISSIM交通微觀仿真軟件進行了評價驗證。結(jié)果證明，所設(shè)計的方案二各項指標(biāo)均優(yōu)于原有方案。本研究為交通管理部門提供管理參考，避免了不必要的財力和人力的浪費，對于緩解復(fù)興門交通問題具有積極的促進作用。然而，本文的優(yōu)化方案是在所有道路參與者遵守交通規(guī)則基礎(chǔ)上提出的高峰期間固定配時方案，沒有從動態(tài)感應(yīng)的角度提出控制策略。同時，針對復(fù)興門交叉口單點進行優(yōu)化，沒有從大沽南路快速路主干道上進行全面協(xié)調(diào)控制的角度考慮問題，因此，復(fù)興門交叉口的優(yōu)化還有待于進一步深入研究。

作者：王少華張海任超關(guān)志偉單位：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)汽車與交通學(xué)院天津市公安交通管理局科研所