毕业设计混合交通流信号交叉口交通控制优化研究

本科毕业设计（20届）混合交通流信号交叉口交通控制优化研究Optimizationofmixedtrafficflowatsignalizedintersectiontrafficcontrol所在学院专业班级交通工程学生姓名指导教师完成日期摘要随着我国经济的高速发展，城市化进程不断加快，城市交通量迅速增加，交通需求急剧增加，交通拥堵市场发生，进而制约整个城市的经济发展，缓解交通拥堵问题已迫在眉睫。信号交叉口是城市交通的关键，交叉口运行顺畅与否，将应先给整个城市的交通运行状况。本文简述了我国信号交叉口混合交通流特征和国内外研究现状，并介绍了混合交通流在我国的背景。针对我国典型两相位信号控制交叉口进行分析，通过绿灯时间、全红时间、周期时长等计算出相应的参数。并且根据各项参数进行分析。本文中介绍了各项评价指标，并给出了行人和非机动车相应的绿灯间隔时间计算公式和信号相位配时方法，并结合毛纺路-清河中街交叉口的实测数据进行了计算，计算结果表明，通过设置行人提前截止时间、左转自行车相位，能够有效避开混合交通流在交叉口的冲突，提高交叉口的交通安全性及其通行能力。改善交叉口运行状况。关键词：混合交通流；信号配时；交通优化；通行能力；延误AbstractWithChina'srapideconomicdevelopment,theprocessofurbanizationcontinuestoaccelerate,arapidincreaseinurbantraffic,asharpincreaseintrafficdemand,trafficcongestionoccurredinthemarket,therebyrestrictingthecity'seconomicdevelopment,easetrafficcongestionisimminent.SignalizedintersectionsisthekeytourbantrafficintersectionrunningsmoothlyshouldgivetheentirecitytrafficconditionsThispaperdescribesthecharacteristicsofmixedtrafficflowandthedomesticresearchofoursignalizedintersections,anddescribesthebackgroundofmixedtrafficflowinChina.Analysisofthetypicaltwo-phasesignalcontrolintersection,greentime,redtime,longcycletocalculatethecorrespondingparameters.Anddependingontheparametersanalyzed.Theevaluationdescribedinthisarticle,andgivespedestriansandnon-motorvehiclegreenintervalformulaandsignalphasetiming,combinedwiththemeasureddataofthewoolenRoad-QingheStreetintersectioncalculation,calculationtheresultsshowthatthepedestriancut-offtimeinadvance,turnleft,thebicyclephase,whichcaneffectivelyavoidtheconflictsofmixedtrafficflowattheintersectiontoimprovetrafficsafetyandcapacityoftheintersection.Improveintersectionoperatingconditions.Keywords：Mixedtrafficflow;Signaltiming;Trafficoptimization;CapacityDelayⅠ目录1混合交通流的特性..................................................11.1混合交通流的背景............................................11.2发展混合交通流的意义........................................11.3混合交通流在国内的总体现状..................................11.4混合交通流在国外的总体现状...................................21.5混合交通流的特性............................................22平面交叉口的分类.................................................32.1交叉口形式分类..............................................32.2平面交叉口交通分析..........................................32.3交叉口的交通组织............................................42.3.1机动车车辆交通组织.....................................42.3.2非机动车交通组织.......................................42.4平面交叉口交通改善措施......................................43评价指标的介绍及案例分析..........................................63.1信号配时设计流程............................................63.2各项评价指标的介绍..........................................73.3案例分析....................................................84混合交叉口优化方案...............................................124.1设置左转自行车相位的依据...................................124.2左转自行车计算模型.........................................134.3行人提前截止时间与模型的建立...............................13结论...............................................................14参考文献...........................................................16致谢.............................................................18北京城市学院2012届毕业设计（论文）11混合交通流的特性1.1混合交通流的背景随着经济的发展、城市化进程的加快以及小汽车逐步进入家庭,各城市的交通拥挤现象日趋严重,已经影响了城市的可持续发展及人民生活水平的提高。造成这种现象的最主要原因是交叉口交通信号设置不合理,道路利用率低下。因此如何改善交叉口行车秩序、提高路网通行能力是亟待解决的问题。一方面,原有道路网布局和基础设施因规划、资金等原因所限,不能像新建城市的道路那样能够按照交通需求的发展趋势进行道路的规划设计。另一方面,完全靠拓宽道路和修建立交桥等途径来解决交通拥挤问题也是不现实的。我国城市交通环境明显有别于发达国家,其中最突出的一点就是混合交通现象十分普遍。中国在引进外国的先进信号控制系统后发现,在国外运行良好的系统移置到国内后其控制效果并不理想,究其原因是我国的混合交通十分严重,且车辆性能差异也较大。同时由于我国人口众多,机动车、非机动车、行人之间的混行是交叉口交通拥挤的最直接的原因,所以优化利用现有交叉口的时空资源势在必行[1]。同时随着城市的发展，道路的交通流状况越来越复杂。我国的许多大中型城市最近几年由于交通堵塞、交通事故等交通问题造成的经济损失巨大，约为1600亿元，相当于全国生产总值的。针对日益突出的交通问题，许多学者致力于交通信号控制的研究，这些理论和算法在改善交通状况方面都取得了一定的效果，但都没有考虑到交通流处于饱和及过饱和状态的情形。1.2发展混合交通流的意义到目前为止已有的研究结论大都是对混合交通宏观行为的描述,缺乏对于交叉口混行车辆冲突行为的研究,这使得机非冲突问题一直未得到很好地解决,这也是现有城市交通控制系统控制效果不理想的根本原因。为此,本文研究了典型交叉口混合交通环境下的机非冲突问题,提出了一些解决方案,并结合调查数据对方案的实施效果进行了验证[2]。通过对混合交叉口的研究调查，从而获得对交叉口车流量的数据，并对拥堵交叉口进行优化设计，使交通顺畅，减少交通事故。1.3混合交通流在国内的总体现状道路交叉口是道路网的重要组成部分，各向道路在交叉口相互联结而构成路网，以满足沟通各向道路交通的需要。道路网畅通与否，很大程度上取决于交叉口交通问题处理的好坏。平面交叉口是道路交通网的重要枢纽点，也是交通事故的多发点。根据国际上的经验表明:设置行人过街信号，对于提高交叉口的交通北京城市学院2012届毕业设计（论文）2安全性和通行能力具有重要的作用。信号设置与混合交通流不协调，表现在同一个交叉口，机动车信号灯配时、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，当行人绿灯信号启亮，行人开始过街时，往往上一相位绿灯末期驶入的车辆还未通过该人行横道，常发生行人、机动车相互干扰的交通混乱现象，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之间的严重冲突，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。再者,大部分城市的平面交叉口较常见的另一现象是，随同向机动车绿灯信号过街的行人，在绿灯信号末期过街时，往往刚跨出人行道，机动车绿灯信号便切换成黄灯信号，且在行人过街途中转换成红灯信号，此时相交道路的车辆启动，行人被阻于毫无安全保障的过街横道上，等候穿越机动车流空当，或者乘机动车启动之机，挡住启动车辆强行穿越。显然,这既容易造成交通事故，又严重影响了交叉口的交通秩序，降低了交叉口的通行能力。1.4混合交通流在国外的总体现状早在1868年，英国伦敦Westminster街口出现了最早的交通信号灯，从此诞生了第一个交通信号灯，围绕着交叉口的研究不断的深入开展。英国、美国等发达国家率先对此进行了研究，他们以连续的交通流为前提，提出了左、右转专用车道、渠化交通设施等方法，在交通个管理方面采用信号控制与交通规划相结合的方法，如采用多相位控制等来提高交通安全与通行能力。在信号交叉口信号设计优化方面，1994年美国实验室交通研究中心ITS研究室提出了如何在有限支路和有限范围的交通系统中得到最大线控的带宽，并介绍了获得最大带宽的一种启发式方法的形成和发展过程。1998年，美国维吉尼亚工程技术学院，以排队长度或等待时间最小为目标，针对单个交叉口和有两个交叉口组成的最简单的网络，提出了反馈控制方法的设计，并讨论了由两个交叉口组成的最简单的网络的多种模型和问题。1999年，日本学者通过用仿真模型再现交通状况，用时间扫描法对设计方案进行评价，并在十字路口进行时间的方法，研究了在交通高峰时段的拥挤状态下，信号协调控制系统相位差的设计方法。2001年美国普渡