工农广场信号控制优化设计.doc
《工农广场信号控制优化设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《工农广场信号控制优化设计.doc(24页珍藏版)》请在沃文网上搜索。
1、摘 要在我国城市道路交叉信号控制中,单点信号控制处于主导地位,而混合交通现象在我国城市道路交叉口中又表现得最为严里,解决好道路交叉口中机动车流、非机动车流及行人流混行的单点信号控制问题,是改善我国现实城市道路交通状况的关键。然而,国内外关于单点信号控制交叉口混合交通流协调优化控制的研究还比较少,对其研究尚缺乏完整的理论方法和技术手段。本论文首先通过回顾和总结国内外交叉口交通流模型研究、交叉口信号控制方法和控制效果评价技术研究三个方面的文献,明确本次研究的方向和重点,制定研究方法和技术路线,确立预期完成的研究任务和目标。然后,通过分析信号交叉口内机动车、交通流的特性,行人交通流的特性以及机动车车
2、头时距的分布特性;研究分析机动车与非机动车的通行能力、延误、服务水平的计算方法;研究分析行人过街设施的通行能力、服务水平及行人过街等待时间的计算方法,并以长春市工农广场无路交叉口为例,对上述方法和模型进行实证分析,利用交通流的特性,对信号交叉口内机动车、非机动车和行人交通流的各种冲突作出了分析,尤其是对左转机动车与直行机动车之间的冲突、左转非机动车与直行机动车之间的冲突以及转向机动车与行人的冲突进行定性和定量研究。关键词:交通控制;信号交叉口相位;混合交通流Signal Optimal Control Design of Gongnong Square in Changchun CityAbs
3、tractCross-signal control of urban roads, a single point of signal control in a dominant position, the phenomenon of mixed traffic in urban road intersection was the most strict, to solve the cross road of Sino-Japanese motor vehicle flow, vehicle flow and pedestrian flow mixed single point of signa
4、l control is the key to improve the realistic urban road traffic conditions. However, the intersection of mixed traffic flow signals on a single point of control to coordinate the study of the optimal control is still relatively small, the research still lack a complete theoretical methods and techn
5、iques at home and abroad.Firstly, through the same care and summarized and intersection traffic flow model, the intersection signal control methods and control effect evaluation of three aspects of literature, a clear direction and focus of this study, the development of research methods and technol
6、ogy roadmap, establish the expected completion of the tasks and goals.Then, motor vehicles, motor vehicles and pedestrians, three kinds of traffic flow characteristics through the analysis of signalized intersections, particularly bicycle, pedestrian traffic flow characteristics and the distribution
7、 characteristics of motor vehicle front interval; the establishment of the intersection of the non-motor vehicle arrival model, expansion model of non-motor vehicles, non-motorized main dissipation model, motor vehicle and pedestrian traffic conflicts, especially the right turn left at the conflict
8、between the motor vehicle with straight motor vehicle, turn left non-conflict and steering of motor vehicle and pedestrian conflict between motor vehicles, motor vehicle and go straight to the qualitative and quantitative research.Keywords:traffic control,phrase, mixed traffic flow19目 录1 绪 论11.1 研究背
9、景11.2 研究现状21.2.1 国外研究现状31.2.2 国内研究现状31.3 多路交叉口常见问题41.4交叉口信号控制参数41.5 本文主要研究内容62工农广场五路交叉口现状评价72.1 设计对象介绍72.2基础数据的收集整理82.2.1道路几何条件调查82.2.2交通量调查92.3交通现状和问题分析103该交叉口信号控制优化设计113.1信号配时优化控制方案113.1.1各进口道渠化113.1.2确定信号相位方案113.1.3信号配时参数123.1.4信号配时计算133.2信号配时的初步检验153.3信号配时方案的确定164总结与展望184.1总结184.2展望18参考文献20致 谢21
10、1 绪 论1.1 研究背景早在19世纪,人们就开始研究交通信号对交叉口的控制。1868年,在英国伦敦Westminster的街口出现了最早的交通信号灯,从此诞生了第一个信号交叉口。围绕着交叉口的研究在不断的深入展开。近年来,城市机动车数量的增加对道路交通行成很大的压力。在城市道路网中,交叉口作为相交道路交通转换的节点,往往是城市道路最拥挤的环节,经常出现车辆排长队的情况,高峰期间甚至出现堵塞。我国的机动车保有量正在以前所未有的速度增加,根据统计显示,截至到目前,全国机动车保有量已达1.4亿,庞大的机动车数量使很多城市的道路及交通设施几经难堪重负,很多大城市特别像北京、上海这样的特大城市经常会出
11、现大面积交通堵塞。严重的交通拥堵不仅会降低城市的运转效率,削弱城市的竞争力,还会加重对环境的污染。面对交通拥堵发生的频率越来越高、持续时间越来越长及波及范围越来越大这种情况,各大城市在不断加大对交通建设的资金投入,从各方面寻求解决这个问题的方法和途径。在城市路网中,平面交叉口的管制是交通管理与控制的关键。在平面交叉口上,有多股相互交叉的交通流利用同一平面完成分流、交汇和冲突等交通行为,因此交叉口成为路网中道路通行能力的瓶颈和交通事故的多发源。在城市平面交叉口类型中,除了常规的3路,4路交叉口外,由于历史原因或规划原因,还存在一些5路以及5路以上的多路交叉口。多路交叉口交通聚集程度高,交通情况复
12、杂。与常规交叉口相比,设计建设和管理的难度较大,出现的问题也较多。信号交叉控制一般分为单点控制(以一个交叉口交通流为控制对象)、主线信号控制(以某一条干线的若干交叉口的交通流为控制对象)、区域信号控制(以某一区域若干个主要交叉口的交通委控制对象)三种控制方式。我国目前的信号控制系统以单点控制为主,区域信号控制、主线信号控制较少。据全国城市道路“畅通工程”专家组调查,在实施“畅通工程”的640多个城市中,仅有直辖市、部分省会城市及部分大城市实施了区域信号控制或主线信号控制,约占5%,即使在以实施的区域信号控制或主线信号控制的城市中,也只有一小部分信号交叉口进入区域信号控制系统,大部分信号交叉口仍
13、然是单点控制。可见要提高我国城市道路的通行能力,首要任务是提高单点控制信号交叉口的通行能力。总体来说,各城市道路交通管理部门对交叉口信号灯控制非常重视,都把交叉口设置信号灯(单点控制)作为提高路网通行能力的有效措施来实施,但在实践过程中普遍存在以下问题:1.信号设置与交通流未协调表现在信号周期、绿时分配、相位设置等信号控制关键参数与交叉口各进口交通流的流量、流向不协调,造成个进口、各车道之间的交通负荷严重不均,影响通行效率。2.信号设置与交叉口空间资源部协调表现在交叉口进出口车道划分、渠化模式与信号灯绿时分配、相位设置不协调,造成大量空间资源浪费、或交叉口车流运行轨道不顺畅、或多相位功能丧失,
14、严重影响交叉口的通行能力。3.信号设置与混合交通流不协调表现在同一个交叉口,机动车信号配时、非机动车交通流与行人交通流、行人过街信号灯配时之间不协调,造成机动车交通流与非机动车交通流、机动车交通流与行人交通流、行人交通流与非机动车交通流的严重冲突,引起交叉口的交通混乱,造成交叉口信号灯控制作用的丧失,严重影响交叉口通行能力。1.2 研究现状国内外学者对信号交叉口的通行能力和配时设计进行了大量研究。在西方发达国家,由于经济发展较早,20世纪50年代交通拥挤问题就已经非常突出,因此对信号交叉口的研究积累了很多研究成果。在我国,随着经济的快速发展,汽车保有量的不断增加,交通问题变得越来越突出,我国的
15、交通工程专家对信号交叉口做了大量的研究。1.2.1 国外研究现状国外的交通信号控制研究起步较早,在19世纪,人们就开始研究交通信号,用信号灯指挥道路上的车辆通行,控制车辆进入交叉口的次序。1868年,在英国伦敦威斯敏斯特(westminster)的街口出现了最早的双色的臂板式交通信号灯。1918年,在纽约街头出现了手动操作的三色信号灯。1925年,伦敦也装上了三色信号灯。1926年,英国人在乌尔夫汉普斯安装了第一座自动交通信号灯。上世纪50年代,以英国学者Wwbster为代表的交通专家开展了城市信号交叉口最优配时的研究工作,他们的研究主要围绕单点交叉口信号配时参数进行。上世纪60年代,世界各国
16、开始研究信号联动协调控制系统,1966年英国交通与道路研究所以D.I.Robertson为首的小组开始研究开发交通网络研究工具系统,于1968年研制成功。在1973年,英国道路研究所开始研究SCOOT(绿信比-周期长-相位差优化技术)系统。澳大利亚新南威尔士州干道部以A.G.Sims为首进行新的交通控制方法的研究,经过十年的时间,获得成功并在悉尼应用。到上世纪80年代,一些交通学者对Webster公式提出了质疑,认为随着时代的发展和交叉口形式的改进,应该对停车次数、排队长队加以考虑。1.2.2 国内研究现状国内交通工程学者通过引进、消化和应用国外的研究成果,同时结合我国混合交通的特点对信号交叉
17、口做了大量的研究工作,尤其是在信号交叉口通行能力与信号配时研究反面取得了很多成果。从交叉口信号控制的研究过程来看,单点信号控制是其他控制方式的基础。因此一些学者对单点信号配时进行了深入研究,其中“冲突点法”把研究信号配时的考察断面从停车线移到冲突点,充分考虑了车辆进入交叉口前后全过程可能受到的阻滞。一些配时设计采用多目标的方法,真对交叉口非饱和条件建立了城市信号交叉口周期时长优化模型。由于我国交叉口的交通流特性不同于西方发达国家,在考虑交叉口延误、停车及通行能力的情况下,交通工程专家提出了交通信号配时的模拟退火全局优化算法,对交叉口的信号周期时长进行优化,同时提出了适合我国混合交通流的信号配时
18、公式,建立了交通延误和停车次数综合指标最小的交通信号配时优化理论模型。在网络配饰方面交通工程师提出了同时进行动态交通分配和最优信号配时的动态网络交通信号配时多层规划模型。1.3 多路交叉口常见问题按交叉口可能存在的流向数量来计算,3路交叉口有6个流向,4路有12个,5路有20个,6路则达到30个。随着流向数量的增加,交叉口复杂程度大大增加,而且处理难度大。通常出现以下问题:相交道路多,交通复杂。交叉口信号灯、标志标线复杂,有些交叉口限制特定方向通行,驾驶者来不及反应而发生走错路,走错道的情况。渠化不到位,交叉口等待时间长。交叉口进口道渠化车道数少,甚至车道数没有增加;或虽然进行了渠化,但渠化长
19、度不够,交叉口通行能力大打折扣。相交道路夹角小,转弯半径小。多路交叉口中6路交叉口的夹角平均为60。实际情况中,经常在本来4路交叉口的基础上增加相交道路而成为5路、6路交叉口。这样,相交道路之间的最小夹角可能小于45;加上交叉口用地限制,转弯车道半径小,视距受影响,车辆行驶条件差。行车轨迹复杂,转向交通相互干扰。不同流向之间干扰大,分合流点多,造成冲突点也多。1.4交叉口信号控制参数本文通过理论阐述说明确定最佳信号周期是信号配时的关键,在此基础上,按各进口的临界车道组的流率成比例地分配绿灯时间,在一个进口内把各车道按各流向的流量比成比例地分配,抓住了合理分配空间和时间资源的本质上的相同点。在具
20、体调查信号交叉口时发现,解决好车辆到达是减少车辆延误的关键所在。所以进行线控或面控,使车辆在绿灯时到达,使主干道车辆一路绿灯地通过交叉口,能比优化单点信号控制成十倍地提高通行效率。本论文对单点信号控制交叉口混合交通流进行研究时,主要考虑解决交叉口饱和或者近饱和状态下的信号控制问题,所以,对用模糊控制或神经网络等方法对信号配时的感应式动态控制研究没有进行深入探讨。本次研究主要针对我国典型的信号控制十字交叉口,对于其它异型交叉口的控制只能起到参照作用;另外,论文只是笼统地考虑了交叉口的服务水平、饱和度、车辆达到及消散、信一号控制相位相序等因素,对于交叉口所处的区域、所连接道路的等级没有严格区分。本
21、论文对单点信号控制交叉口混合交通流进行研究时,对于非机动车流主要考虑了自行车的交通特点,对于现在逐渐增多的电动自行车及其它类型非机动车没有涉及;对于行人交通的研究。主要是针对普通行人的行为,没有区分不同年龄层次、不同文化修养以及残疾人等不同人群的行为偏差否则,可能引起等待司机的烦躁或误以为灯色控制已经失灵。适当的周期长度对于交叉口交通流的疏散和减少车辆等待时间具有重要意义。交通信号控制的基本概念主要有以下几个:信号相位:一股或几股车流在一个信号周期内,不管任何瞬间都获得完全相同的信号灯色显示,那么就把它获得不同灯色的连续时序称作一个信号相位。信号相位是按车流获得信号显示时序来划分的,有多少种不
- 1.请仔细阅读文档,确保文档完整性,对于不预览、不比对内容而直接下载带来的问题本站不予受理。
- 2.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
- 3、该文档所得收入(下载+内容+预览)归上传者、原创作者;如果您是本文档原作者,请点此认领!既往收益都归您。
下载文档到电脑,查找使用更方便
20 积分
下载 | 加入VIP,下载更划算! |
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 工农 广场 信号 控制 优化 设计