交通管理与控制实验报告.doc

交通管理与控制 课程设计专业：交 通 工 程班级：4 4 1 1 0 4班学号：44110423 号学生姓名：韩 宇指导教师：宋现敏 新民大街干道交通协调控制设计1 新民大街干道交通信号协调控制设计的目的和意义1.1设计目的 城市主干道是城市交通的主要承担者，主干道上的交叉口成为干道交通通行能力的瓶颈，将干道上若干交叉口实现联动控制，可以大幅度提高干道通行能力。 课程设计的目的在于让学生比较全面掌握交叉口信号配时的设计和优化方法以及干道交通信号协调控制的方法，以新民大街沿线主要交叉口为控制对象，在前期的交通量数据调查及数据分析的基础上，设计交叉口信号控制最优方案，并针对新民大街干道交通信号制定协调控制方案。通过课程设计的环节培养学生分析问题解决问题的能力，实践动手能力以及加强学生对VISSIM仿真软件的应用。1.2设计意义 对新民大街各个交叉口进行协调控制可以最大限度地节省车辆停留及等待时间，提高道路设施综合效益，更好的优化现有的交通信号控制状况。 新民大街是长春的主要干道，交通量非常大，沿线分布有学校，饭店，宾馆，企事业单位等。高峰时段比较容易出现交通拥堵车辆延误时间长的现象。另外，车辆行驶的连续性严重影响着交通畅通及行车速度，对该段路程设置干线协调控制是十分有必要的。 本课程设计通过前期交通调查与分析实习对各个交叉口交通量及其他数据进行了精确统计，从而进行信号配时的优化及线控，以期能达到预期的控制效果，减小道路拥挤程度，最大可能的增大绿波带宽度。2 单个交叉口信号配时参数2.1各交叉口现状信号配时各交叉口现有配时方案 2.2优化配时参数计算2.1.1饱和流量的确定 饱和流量的定义是：在一次连续的绿灯时间内，进口道上一列连续车队能通过进口道停止线的最大流量，单位是pcu/绿灯小时。 饱和流量由实测平均基本饱和流量乘以影响因素校正系数估算得到，由于调查数据有限，本文中只考虑车道宽度对饱和流量的影响。即： 式中：-进口车道的估算饱和流量，pcu/h -第i条进口道基本饱和流量，pcu/h -车道宽度修正系数车道宽度校正系数： w3.5经计算得到各个路口各车道饱和流量如表2-1-1： 表2-1-1路口名称南进口东进口北进口西进口左转直行右转左转直行右转左转直行右转左转直行右转隆礼路131314141313/1313141413139001100800同光路1313141413139001100800131314141313/清华路131318831313/1313141413139001100800惠民路131318831313/131314141313900/1100义和路131314141313/13131414131390011008002.1.2 各个交叉口最佳周期时间的计算各个交叉口现状交通量如表2-1-2 表2-1-2（1）交叉口优化后信号周期时长按下式计算： 式中： -最佳周期时长，s L-一个周期内全部关键车流的总绿灯损失时间，s Y-全部关键车流的流量比总和（2）信号损失时间L按下式计算： 式中：-第i相位得到启动损失时间，实测为3s左右 A-黄灯时间，定为2s I-绿灯间隔时间，本例中取4s K-一个周期中的绿灯间隔数（3） 流量比总和按下式计算： 式中：Y-组成周期的全部信号相位的各个最大流量比之和 J-一个周期内的相位数 -第j相位的流量比经计算各路口流量比如下： 路口名称南北y值东西y值总Y值隆礼路0.430.270.7同光路0.560.260.82清华路0.640.190.83惠民路0.590.20.79义和路0.630.140.77隆礼路同光路清华路惠民路义和路115s128s135s110s100s最佳周期时间如下：2.2各交叉口优化后配时方案各交叉口各相位有效绿灯时间按下式计算： 式中：C-各交叉口周期时长 L-各交叉口总损失时间计算得各交叉口有效绿灯时间分别为： 隆礼路：南北相位：63s 东西相位：39s 同光路：南北相位：79s 东西相位：37s 清华路：南北相位：95s 东西相位：28s 惠民路：南北相位：81s 东西相位：17s 义和路：南北相位：63 s 东西相位：14s各交叉口各相位绿信比按下式计算： 各交叉口绿信比经计算分别为： 隆礼路南北相位：，东西相位： 同光路南北相位： ，东西相位： 清华路南北相位： ， 东西相位： 惠民路南北相位： ，东西相位： 义和路南北相位：，东西相位：各信号交叉口显示绿灯时间按下式计算： 经计算各交叉口显示绿灯时间如下： 隆礼路南北相位：64s ， 同光路南北相位： 80s 清华路南北相位： 96s， 惠民路南北相位： 82s 义和路南北相位：65s则新民大街各交叉路口优化后协调相位（南北方向）配时方案如表2-2-1： 表2-2-1路口名称绿灯时间（s）红灯时间（s）黄灯时间（s）周期时长（s）绿信比（%）隆礼路6449211555同光路8046212862清华路9637213570惠民路8226211074义和路6434210063非协调相位（东西方向）配时方案如表2-2-2： 表2-2-2路口名称绿灯时间（s）红灯时间（s）黄灯时间（s）周期时长（s）绿信比（%）隆礼路4073211534同光路3888212829清华路29104213521惠民路1890211016义和各交叉口协调控制设计3.1选定公共周期 由2.2中各个交叉口优化后周期可以判断关键交叉口为清华路，协调控制的公共周期为：C=135s。 3.2确定合适的理想信号位置及信号时差 数解法是确定线控系统相位差的一种方法（还可以用图解法，MAXBAND等），它通过寻找使得系统中各实际信号距理想信号的最大挪移量最小来获得最优相位差控制方案。根据系统的公用周期（135s）和行车速度（11m/s），可以计算得到交叉口的理想行程时间为B=67s（B=C/2），理想间距是742m,（ vC / 2= 11135=742 ,）。这就是说，以 隆礼路为起始信号，则其上游同相距 vC /2、vC 、 3vC /2处即为正好能组成交互式或同步式协调控制的“理想信号”位置。1） 交叉口距离及各路口间行程时间示意图： 表3-2-1 16.4s 16.4s 29.1s 15.5s 隆礼路 180m 同光路 180m 清华路 320m 惠民路 170m 义和路 2）车辆通过理想交叉口间距与实际交叉口间距的差值：，3） 将进行由小到大排序=0,10.4,16.4,32.8,61.9,674） =10.4,6,16.4,29.1,5.1其中，m=4，。5） 最大挪移量6） 各个交叉口实际坐标：， ， 7） 计算得到个交叉口的绿灯起亮时间分别为： 表3-2-2隆礼路同光路清华路惠民路义和路98s93s88s18s24s由前文所得各交叉口信号配时分别为： 表3-2-3交叉口隆礼路同光路清华路惠民路义和路绿灯时间（s）74849510085红灯时间（s）61514035508） 计算绿波带直线方程的截距正向绿波带：利用直线方程，计算直线的截距，其中为i交叉口距离原点的坐标，分别为i交叉口协调相位相位某一方向绿波带下线和上线的截距；v为绿波带速度 ( m /s)。反向绿波带：与正向绿波带同样的原理，利用直线方程，计算绿波带上下线的截距。带入数据计算得 正向绿波带上线方程为： 正向绿波带下线方程为： 绿波带宽度：52.2 反向绿波带上线方程为： 反向绿波带下线方程为： 绿波带宽度：51.553.3数解法计算绿波带宽度的图表展示 表3-3-1正向各交叉口的绿灯起亮坐标989388153159正向各交叉口的绿灯终止坐标172177183253244正向上线截距185.85174.45164.05204.95180.45正向下线截距111.8590.4569.05104.9595.45正向上线截距方程正向下线截距方程反向各交叉口的绿灯起亮坐标9893881824反向各交叉口的绿灯终止坐标172177183118109反向上线截距158.5179.55201.95166.05172.55向下线截距84.1595.55106.9566.0587.55反向上线截距方程反向下线截距方程3.4数解法相位差时空图 根据表3-3-1中的数据，用CAD绘图软件画出用数解法求出的交通信号相位差时空分布图，如图3-4-1所示： 图3-4-1 隆礼路 同光路 清华路 惠民路 义和路4 现行方案与协调控制方案仿真对比及评价4.1现行方案的仿真干线延误 表4-1-1时间（s）车均延误 停车延误停车次数 通过车数车均延误 停车延误停车次数通过车数30067.20 40.401.82 1988.50 47.30 3.00 960078.10 48.70 2.34 38100.70 55.40 2.53 1990089.00 50.302.54 41108.80 60.80 3.35 20 120071.30 43.50 2.12 46144.40 81.70 4.08 121500111.20 59.20 3.54 48180.60 108.40 5.88 161800112.40 57.40 3.81 48232.40 142.60 6.75 162100124.30 75.40 4.79 35250.40 143.20 7.06 182400147.60 83.00 4.67 30256.80 156.50 7.82 172700159.60 90.305.84 31313.50 205.60 8.89 93000175.10 107.20 6.29 27264.60 160.40 8.14 143300214.20 124.90 7.07 39395.80 259.10 10.50 23600240.60 143.90 6.79 34453.30 273.90 12.50 6统计141.80 80.10 4.58 32203.40 121.40 5.97 12 （右侧为由南至北延误数据）各次路总延误 表4-1-2时间（s）车均延误 停车延误停车次数 通过车数30015.20 11.90 0.36 10360018.10 14.50 0.40 10890022.20 18.20 0.45 95120018.40 14.30 0.44 114150013.40 10.50 0.29 93180020.70 16.60 0.43 92210019.20 15.90 0.38 128240017.60 14.30 0.35 84270017.20 13.80 0.38 104300019.70 16.00 0.38 102330018.60 15.00 0.36 111360018.50 14.70 0.42 116统计18.30 14.70 0.39 1044.2协调控制方案的仿真干线延误 表4-2-1时间（s）车均延误 停车延误停车次数 通过车数车均延误 停车延误停车次数 通过车数300124.882.44.252239.811.62.46600103.245.24.4544102.2484.3520900112.4534.623699.346.94191200113.546.53.0645101.446.75.06171500116.734.33.543692.9464.5121800106.855.73.843578.738.53.1718210078.747.62.923995.742.13.215240078.435.92.033483.7403.6118270061.225.42.683685.242.13.8312300045.314.82.712983.634.63.0616330099.342.12.484273.331.22.679360086.259.93.9934122.471.84.1519 统计93.8845.233.383688.1841.623.66 15 （右侧为由南至北延误数据）各次路总延误 表4-2-2时间（s）车均延误 停车延误停车次数 通过车数3002319.20.387760039.233.70.6311990036.6310.56108120031.927.20.4599150022.418.70.34108180026.922.40.46104210026.222.40.42105240029.825.60.46100270026.422.30.492300034.629.20.5597330025.321.90.34102360026.722.80.43121统计29.324.90.46189干线车流的延误变化 表4-2-3车均延误 停车延误停车次数 通过车数车均延误 停车延误停车次数通过车数现行仿真141.8 80.1 4.58 32203.4 121.4 5.97 12 优化仿真93.8845.233.383688.1841.623.66 15支线车流的延误变化 表4-2-4时间（s）车均延误 停车延误停车次数 通过车数现行仿真18.3 14.70.39 104优化仿真29.324.90.4699 由表4-2-3可知经过协调控制后的配时方案较大幅度减小了干线的延误，在通过车辆数相同的情况下干线延误减少30%左右，初步达到了干线协调控制的目的。但是次路的延误明显增大了，必要的时候