交通绿波设计

交通管理与控制课程设计天河北路（东段）交通信号协调控制方案设计学院专业成员姓名提交日期-I-摘要选取天河北路（东段）作为研究对象，通过现场实地调查各交叉口的信号控制情况，分析现行干道控制方案所存在的问题，利用绿波协调控制模型与算法，优化各信号交叉口的信号配时，完成绿波带宽最大的最佳协调控制配时方案设计。交通仿真结果表明实施双向绿波带对交通拥堵的缓解有很大的作用。关键词：干道、绿波、协调控制目录第1章绪论..........................................................11.1规划的背景及目的............................................11.2绿波设计的必要性............................................1第2章现场数据采集..................................................22.1交叉口的选取及其交通流量....................................22.2交叉口的相位图..............................................22.2.1龙口东路口...............................................32.2.2龙口西路口...............................................32.2.3天寿路口.................................................32.2.4体育东路口...............................................32.3计算关键车流交通流量比......................................4第3章绿波设计原则..................................................43.1交通量......................................................43.2允许车速....................................................53.3交叉口间距..................................................5第4章关键车辆判定..................................................54.1进行关键车流判定的数据准备及处理............................54.2编制关键车流判定表..........................................64.3绘制信号相位与车流对应关系图................................74.4非搭接车流处理..............................................74.5搭接车流的处理..............................................84.6关键车流的确定..............................................8第5章干道信号协调控制..............................................95.1确定公共信号周期............................................95.2数解法计算干道信号协调控制最优方案.........................105.2.1最佳挪移量的确定........................................105.2.2相位差的确定............................................125.3调整过后信号配时方案.......................................125.4绿波带宽分析与评价.........................................13第6章Vissim仿真效果及评价6.1仿真现状和设计方案对比6.26.1.2数解法方案和现状效果对比第7章小结天河北路（东段）交通信号协调控制方案设计第1页第1章绪论1.1规划的背景及目的21世纪，广州市乃至全国的机动车保有量呈高速增长趋势。随着交通量的大幅增长，市中心的交通拥堵，不能满足市民的出行需求。而城市交通问题的日益突出也对经济发展造成一定程度的影响。早晚高峰时段，城市主干道的交通流量已经处于饱和或超饱和状态。所以，单点交叉口信号控制已经不足以解决实际问题。我们要根据干道的具体情况调整新号控制策略，设计尽可能宽的绿波带，使其方向行驶的车辆延误最小，进而缓解主干道的交通拥堵。天河北路（东段）在早晚高峰期一直是塞车“黑点”，西起体育东路、东至五山路、全长约1.8公里的路，因位于天河繁华的CBD内，车流量非常大。相比珠江新城，天河北路已经属于全天候饱和甚至过饱和的路段。把天河北路东段的相邻交通信号连接起来，加以绿波协调控制，为沿干道行驶的车辆提供绿波带，保证干道上的车辆能够顺畅通过，减少延误和停车次数，线控对改善天河北路甚至整个城市的交通状况具有重要意义。1.2绿波设计的必要性早在2012年3月，广州珠江新城多条核心主干道通过应用“绿波”技术，让车主感受“一路绿灯”。但仅有1.8公里的天河北路东段，双向路段的红绿灯总数达到了12个。根据估计，原先车主在通过天河北路时，来回停车总次数平均为4次。这意味着，车主几乎每隔1.5个红绿灯就要停车一次，在高峰期因排队的车龙过长，在灯位前甚至要等两个灯位。因此在天河北路通过“绿波”技术来缓解交通拥堵情况更有必要性。如果道路上实行“绿波控制”，那么大部分车辆一路走来，都将会遇到绿灯，行车速度将明显增快。设计“绿波控制”后的路段平均停车次数将下降，路面行驶时间也将平均减少，路口车辆排队平均长度也将缩短，单程行驶速度估计平均提高50%。天河北路（东段）交通信号协调控制方案设计第2页第2章现场数据采集2.1交叉口的选取及其交通流量图2-1选取路段基本情况调查时间：2013年1月9日调查内容：对各个交叉口的交通流量进行分方向记录并统计如下。东南西北左直右左直右左直右左直右龙口东q1601510000011203125528880S800480032001600160016001600龙口西q0159012021660150016400000S400080080016008004000天寿路q014880336128400134003241221S480016004800480016004800体育东q608992033378003031054006660S3200320016003200160048003200表2-1各交叉口的交通流量2.2交叉口的相位图调查时间：2013年1月10日调查内容：对各个交叉口的信号灯相位顺序记录并作图如下。天河北路（东段）交通信号协调控制方案设计第3页2.2.1龙口东路口图2-2龙口东相位分配现状2.2.2龙口西路口图2-3龙口西相位分配现状2.2.3天寿路口图2-4天寿路相位分配现状2.2.4体育东路口图2-5体育东路相位分配现状天河北路（东段）交通信号协调控制方案设计第4页2.3计算关键车流交通流量比调查时间：2012年10月1日调查对象：相关交叉口流量调查目的：获取相关交叉口流量信息，为后续计算各个交叉口交通流量比、寻找关键车流等工作打好基础。调查结果：获取到流量信息分析结果如表2-2所示。根据所调查的数据进行关键车流的判定并计算关键车流的交通流量比。体育东东南YTy0.50.240.7412天寿路东南YTy0.310.480.7912龙口西南西YTy0.270.410.6810龙口东东西北YTy0.20.350.180.739表2-2各交叉口交通流量比第3章绿波设计原则“绿波带”指的是在指定交通线路上，调整各路口的信号灯周期、相位差和绿信比，使各路口信号灯协调，规定好车速后，力求行驶在道路上的车辆可以不遇红灯或少遇红灯，形成绿波。绿波带的设计是和实际交通状况、交通管理方式和道路条件是密切相关的。感到绿波设计的信号配时需要考虑一下因素。3.1交通量在干道绿波协调控制当中，要达到良好的控制效果，就是希望交通流量维持在恒定值范围内，这样在绿波带内通过的车辆数才是最优的。另外，相邻交叉口之间的交通流量也是划分绿波协调子区的重要依据。天河北路（东段）交通信号协调控制方案设计第5页3.2允许车速设计绿波带通过速度应接近于干道的允许车速，保证车辆在绿波带时间内通过各信号交叉口。在交叉口间距基本相等时，整个路段应该采用相同的速度。天河北路限速40km/s，我组采用的绿波设计行驶速度为36km/s。我院徐建闽教授也在广州市中心城区绿波带设计中提到“行车最好按照相关的速度指引，（时速）约40公里左右最好。随便超车和抢道加速不仅不会加快通行速度，反而会遇到一连串的红灯，增加等待时间。”3.3交叉口间距干道绿波带设计的信号相位差取决于车速和交叉口间距。设计方案上的交叉口间距均在360m左右，比较适合做绿波带设计。第4章关键车辆判定4.1进行关键车流判定的数据准备及处理现以天河北路与龙口东路为例，进行处理，列出该交叉口的基本信息（绿灯间隔、最短绿灯时间、损失时间、到达流率和饱和流量），绘制表格，如表4-1所示。表4-1龙口东各向车流的已知交通数据车流编号绿灯时间间隔I最短绿灯显示时间Gm损失时间l到达流量q饱和流量S饱和度极限值1373151048000.923431608000.93373112032000.943438016000.9534328816000.963335516000.9天河北路（东段）交通信号协调控制方案设计第6页因此，可以选取一个比91略大的数值作为初始信号周期，假设初始信号周期取100s。4.2编制关键车流判定表表4-2关键车流判定表车流编号y=q/sλ=y/x100λ+IGm+IC=100s时的t10.31460.349538103820.20000.22222572530.35000.388942104240.05000.055697950.18000.20002372360.03440.0382767天河北路（东段）交通信号协调控制方案设计第7页4.3绘制信号相位与车流对应关系图图4-1关系图4.4非搭接车流处理由图4-1可以看到，车流4、车流5与车流6是出现在同一信号相位的两股非搭接车流，他们各自所需的必要通行时间分别为：t4=9s、t5=23s、t6=7s，由于t5t4t6,故可以将车流4和车流6从图中去除,重绘一张信号相位与车流对应关系图。如图4-2所示。图4-2天河北路（东段）交通信号协调控制方案设计第8页4.5搭接车流的处理此例中不存在具有相同通行时间区间的搭接车流，因此无需进行搭接车流的处理。4.6关键车流的确定共存在两组车流组合）与，它们各自所需的总最短通行分别为显然为所有总通行时间中最大的以个，可初步判定车流2、车流3与车流5为关键车流。实用信号周期阿氏最佳信号周期根据车流2、车流3和车流5确定信号周期的适当取值55s以后，重新编制“关键车流校验表”进行关键车流校验。表4-3关键车流校验表车流编号y=q/sλ=y/x55λ+IGm+IC=55s时的t10.31460.349522102220.20000.22221571530.35000.388924102440.05000.055667750.18000.20001471460.03440.0382566经校验，车流2、车流3和车流5仍为关键车流。天河