synchro学习报告.doc

目录第一章 概述21.1 背景21.2 交通信号控制系统简介31.3信号灯控制方法41.3.1定时控制41.3.2感应控制51.3.3自适应控制51.4 交叉口基本情况51.4.1交叉口位置和周边.51.4.2 相交道路7第二章 数据调查与分析72.1 交叉口基本情况72.2 交通量92.2.1 调查方案和范围92.2.2 调查时间与地点的选择102.2.3 交通量调查方法10第三章 synchro运用及仿真143.1对交通仿真软件Synchr的介绍143.2 Synchro系统主要功能143.3 Synchro方法与模型153.3.1 优化方法介绍153.3.2交叉口信号相位周期时长优化163.4 仿真过程173.3.1 相位设置173.3.2 创建交叉口模型183.3.3 交通仿真223.5仿真数据及评价233.5.1 信号配时优化模型233.5.2 排队计算模型233.5.3 延误计算模型243.5.4 停车计算方法253.5.5 服务水平定义253.6优化结果及分析27第四章 结语294.1 总结294.2 个人心得体会29附：龙山路天竺路交叉口现状调查图30第1章 概述1.1 背景 城镇道路交通在现代社会经济发展过程中起着重要的作用，城市道路交通的良好发展，可以给社会带来巨大的经济效益，和社会效益。19世纪60年代西方许多发达国家中的大型城市就出现了许许多多的严重的交通问题。随着我国经济的迅速发展和城市化进程的加快，许多大中型城市机动车保有量急剧增长，城市交通需求和城市道路设施之间的矛盾日益加剧，城市交通问题已成为城市经济发展和经济增长中不可忽视的问题。仅靠增加城市道路建设不能很好的解决城市的交通问题，尤其是在城市中心地带，大中型城市的路网密度已经相当大，而且已趋近于饱和状态！再加上社会对环境的重视程度越来越大，土地资源的限制，石油危机以及当时的财政状况等很多因素的影响；同时，在科学技术上，系统工程，计算机技术的成就，给交通管理系统提供了强大的技术支持。所以，只有通过科学的交通管理与控制才是充分发挥路网通行能力的重要举措，才是解决城市交通拥堵问题的有效途径。目前国内外交通管理部门都已将城市交通管理与控制放在提高城市经济发展的重要位置上，针对城市路网的拥堵问题，各种城市交通管理及控制系统都已经投入了使用，将对城市交通进行科学的管理和控制。这些年，国内在城市道路交通方面的管理和优化中，城市道路交叉口进口道的信号周期时长和相位控制是对城市交叉口交通问题控制的手段之一。对城市道路交叉口信号时长，绿信比和相位等的信号控制能很好的分配交叉口的各个进口道交通流，缓解城市道路交叉口的拥堵问题。达到提高城市区域交通路网的控制和各个路网通行能力的运行效益的目的。而城市内的交通问题都集中在交叉口地带，因此交叉口是一个城市交通问题的瓶颈地带，是城市解决道路交通问题的关键部位。各种交通运动体（各种机动车流，非机动车流和行人流）在城市交叉口不断交叉，发生冲突不断地地分离，合并，让本来就很复杂城市交叉口变得使得更繁琐，交通状况更加的复杂，因此，现代城市的交通拥堵问题就集中表现在城市道路交叉口处，然而通过信号控制和优化提高城市道路交叉口的通行能力就成为解决城市交通道路交通拥堵问题的重要前提。城市道路交叉口信号控制是提高城市道路交通通行能力必必要的交通控制手段之一，是提高城市交叉口通行能力的重要手段之一。众所周知，先进的城市道路交通交叉口信号控制系统受到国际各大城市青睐并得到了快速的发展且起到了很好的效果。一方面，它有利于保障交通的安全性，维持交通的有序性，并且可以有效提高交通流的通行效率；另一方面，他关系到土地资源的合理利用，环境污染的改善乃至过面经济的持续发展和社会经济效益的提高。单个交叉口的控制策略会对其上游及下游道路交叉口的车流量产生很大的影响，上游和下游交叉口距离越近交通流量越大的情况下，影响会越大。交通信号“点控制”就是把单独的交叉口拿出来进行单独的分析，对其进行单独的信号优化和道路控制策略，而不考虑该交叉口对其上下游交叉口的影响。城市道路交通信号区域协调控制的就是研究在一个城市道路子区内，对各个道路交叉口进行的信号周期时长、交叉口的绿信比以及路口间的相位差进行优化，以减小交叉口的停车延误、提高城市路网的通行能力的交通区域信号协调控制方法。 随着城市道路区域信号协调控制理论的发展，研究者发现，可以把一个较大的城市的道路交通区域路网看成一个大的整体，对其进行交通信号协调控制及优化，由于道路路网及机动车流量的复杂性，但是对其优化结果对其通行能力的提高不是很理想。因此，从20世纪70年代，许多研究者开始尝试将庞大、复杂繁琐的道路路网按照一定的原则和方法模型进行划分，划分成若干个信号控制子区，然后再对信号控制子区域内进行协调信号控制，用以提高城市里整个道路路网的协调控制效果。 目前，城市道路交通拥堵问题己经成为全国乃至全世界都普遍关注问题。城市道路及交叉口作为城市交通道路的基本服务设施，主要包括道路交叉口与路段，其服务性能的良好运行直接影响到城市交通的正常运转。 城市道路交叉口是道路系统的重要组成部分，城市道路通过交叉口这个节点把各条道路互相连接构成城市的道路路网，来协调交叉口各个进口方向上的车流量需要；同时在城市道路网络中各种各样的交通流（机动车，非机动车，行人）在此相互交叉通过、分流转向，可见交叉口是城市道路网络最为重要的位置。但交叉口也是交通堵塞和交通事故的多发地点。城市道路运输机动车的效率、道路安全度、交叉口通行能力、道路的服务水平对环境和能源的影响基本上取决于城市道路交叉口的通行能力。 在对城市道路交叉口中控制和优化中最为常见的是信号控制，在信号控制中单点信号交叉口是城市道路控制与优化的基础。对城市道路交叉口进行科学合理的信号控制与优化，是提高城市交叉口的交通安全和通行能力、减少交叉口停车延误的有效措施，可以缓解城市拥堵的交通问题。1.2 交通信号控制系统简介交叉口信号灯的不断发展和控制技术是随城市道路交通的大力发展而发展起来的。开始的交叉口信号灯就两种颜色（红，绿），绿色让机动车辆通过，红色不允许通过。都安放在道路交叉口上，人为控制，哪条路来车就给那条路亮绿灯，控制车辆顺利通过交叉口；同时给另外的车流方向亮红灯，控制该方向的车流，等候绿灯，用来维持平面相交叉口车流量安全有序的通行。到二十世纪九十年代年，信号灯变为红，黄，绿三种颜色，而且被世界各大城市得以应用，由于车辆和道路的不断增加，在道路交叉口上，各方向上的车流量的冲突，车辆与行人的冲突越来越复杂，对于车流，行人需要更加科学合理的时间分离。为了减少各种冲突所带来的不安全因素，需要交叉口信号配时的设计和优化方法不断地进步；同时，也需要电子信息技术和计算机技术的不断发展给信号交通的发展提供支持，这样就能不断提高交叉口及道路的信号控制方法。我国对交叉口信号灯的开发与应用研究方面起步较晚，20世纪80年代国家研制出了了定点信号周期的控制机。20世纪80年代我国又研制出了感应式信号机，环形线圈式、磁感应式和超声波等车辆检测器，能识别出机动车辆，非机动车辆和行人。 伴随着城市道路交通的不断发展，城市范围的不断扩大和城市交通量增多。人们已经不单单满足于在单点交叉口孤立地进行单点交通信号控制，因为这种“点控制”的是要把单个交叉口看做控制对象，控制的范围和对整个区域交通流的控制和影响起到的作用较小。经过不断地探索研究，人们把两个信号灯甚至某一条路上的多个交叉口信号灯联结起来，进行协调控制，从而出现了“线控”的控制模式，即城市道路交通信号干线协调控制。这种控制模式扩大了对城市交通流空间和时间的控制范围。在一定程度上起到了良好的控制效果。“面控”的出现将交通的时空控制范围不断地扩大，这种控制模式将城市所在区域内的信号交叉口作为本论文研究的对象。交交叉口区域协调控制从单个交叉口到整个区域，硬件设施也有所提高。控制优化的范围不断扩大，而且所需要的硬件设施也有所增加，因此现在计算机水平，信息技术，通信技术的不断发展也需要交叉口信号控制在该方面也能有所提高，加大交叉口在这方面的控制功能。1.3信号灯控制方法1.3.1定时控制城市道路交叉口信号配时按人为设计好的方案进行，称为定周期控制。一整天信号配时方案都不变的控制方式称为单段式定时控制；按照高峰小时交通量和平常时段交通量的差别而在一天内运用不同配时方案的为多段式定时控制。最常用的交叉口控制方式是单点交叉口的定时控制。线控制，面控制也可以采用定时控制方式。1.3.2感应控制 感应控制是在城市道路交叉口进口道前面的相应位置上设置车辆检测器，信号灯配时设计由于信息技术和计算机的发展由计算机控制。检测结果由按照动态信息传递给计算机。道路感应控制是由多个单点交叉口控制组成的，称为单点交叉口感应控制。单点交叉口感应控制由道路检测器的放置位置不同而不同，分为：半感应控制:在交叉口一个方向上进口道上设置车辆检测器的感应控制。全感应控制：在道路交叉口各个方向上所以的进口道上都设置检测器的感应控制。用感应控制方式的线控制，面控制就是交通信号自动控制系统。1.3.3自适应控制 把城市交通当成一个大的动态信息平台，能够实时动态传递道路交叉口的交通信息，如道路交叉口的机动车流量，交叉口的停车次数，交叉口进口道的停车延误，进口道车辆的车辆排队长度，慢慢了解交叉口道路对象，把得到的结果和预期的动态交通信息进行比较，运用比较结果改变交叉口控制系统的相关参数来优化交叉口现状交通情况。从而保证不论交通状况如何改变，都可可以使道路交叉口通行能力有所提高交通状况有所好转。1.4 交叉口基本情况1.4.1交叉口位置和周边.龙山路位于重庆市渝北区龙山街道冉家坝片区，道路西起江北盘溪路交叉，东至渝北龙华大道，全长2.40km，全路段为双向四车道中央隔离带设计，分别与天竺路、旗山路、余松路、龙山大道、松石支路、松石北路等区域内主要道路相交，是渝北龙山街道冉家坝片区内东西横向交通主干道，是连接江北南桥寺地区、渝北龙山街道冉家坝地区、渝北松树桥地区的主要道路之一。其中与龙山路立体式交叉的余松路是直接接入G75兰海高速、重庆市内环快速路出口的市级重点监控道路，道路通行能力要求较高。龙山路作为消散余松路交通流的主要道路之一，道路的通行能力要求同样较高。此次交通分析改善的交叉口选在龙山路西起第二个交叉口“龙山-天竺”交叉口，该交叉口为正方位形十字交叉口（龙山路东西向、天竺路南北向），占地面积约为2576.1 m2，交叉口四周分布有医院、居民住宅区、商业区、以及公共交通停靠站、重庆市建筑改扩建工地等。现目前交叉口交通主要由信号配时协调控制，但交叉口周边情况较为复杂，医院、居民住宅区、以及公共交通停靠站点较多，交叉口行人出行过于旺盛，由于交叉口都采用的人行横道线过街方式，导致人车混行情况严重；交叉口东南、东北向都为改扩建建筑工地，由此而来的工程车辆较多，工程车辆频繁出入道路、使用交叉口调头，给交叉口行人，以及车辆通行带来不小安全隐患。“三多”过街行人多、道路上行驶车辆多、工程车辆出入多，直接导致现有交叉口交通出行混乱，交叉口通行能力下降，道路交通事故频发.所以，交通分析改善迫在眉睫该交叉口位于重庆市渝北区，周边为繁华街区，车流量较大，行人出行率高图1.4.1 交叉口及周边1.4.2 相交道路 该交叉口为十字信号交叉口，相交道路龙山路、天竺路。龙山路为城市干道，进口道为四车道，设有中央分隔带；天竺路为城市次干道，进口道为三车道，未设中央分隔带。龙山路东连武松西路、盘溪路大交叉口，西连龙山立交至轻轨六号线，为车辆出入的主要干道。图1.4.2 交叉口相交道路第2章 数据调查与分析2.1 交叉口基本情况 对交叉口的基本道路情况进行调查，得到数据，如下表：表2.1.1 交叉口道路基本情况表项目龙山路天竺路东路西路南路北路道路等级主干道主干道次干道次干道断面形式两块板两块板一块板三块板车道数5555车道宽（m）3.5 3.53.53.5过街设施斑马线斑马线斑马线斑马线过街信号灯有道路限速40km/h 该交叉口为信号控制的普通十字交叉口，信号情况见下表：表2.1.1 各方向信号配时表（单位：s）道路转向绿灯黄灯红灯周期时长龙山路（东）直行17394114左转17394龙山路（西）直行17394左转17394天竺路（南）直行34377左转34377天竺路（北）直行34377左转34377图2.1.1 现状相位图图2.1.2 现状相序图图2.1.3 现状相位图2.2 交通量 在选定的时间段内，通过道路某横断面的车辆和行人的数量，定义为交通量。该断面交通量可以作为包含它在内的某一长度的路段交通量。在研究车行道的交通状况时，一般所说的交通量如果未加特别说明，则指车流量。实施交通量调查时，首先应根据调查的目的要求，制定调查方案、选择与布 署，使调查工作取得预期的成果。2.2.1 调查方案和范围 调查时，对汇龙路-双龙路环形交叉口的四条入口道路均设立观测点，进行观测，记录驶入、驶出交叉口的各路段断面总交通量及右转和直行的车辆数。2.2.2 调查时间与地点的选择一周内各日交通量是不同的，一般是各工作日(星期一至星期五)变化不大，而在星期六、星期日或节假日交通量变化较大。一天内24小时的交通量分布也不均匀，由于白天工作和夜晚休息对交通的需求不同，交通量呈现出周期性变化规律。一天内有两个高峰值，一个在上午，一个在下午。所以我们采用“峰值时间观测”。综上考虑，调查时间选取在12月24日(周四上午7:30至8:00对环形交叉口的4个入口进行交通量调查。观测地点应选择在交通量大小具有代表性及观测视野良好的路段。 2.2.3 交通量调查方法调查采用人工观测法。安排人员分五天在指定地点按调查工作计划进行交通量观测。观测时用原始记录表格以划“正”字记录来往车辆，统计的时间单位为5min。交通量调查记录表如表2.2.1所示。表2.2.1 交通量调查记录表（单位：辆）小客车出租车公交车大客车小货车大货车龙山路(东)直行17:30-17:3510913712017:35-17:4012315600017:40-17:4511012501117:45-17:5010015610117:50-17:5510213412017:55-18:001121220006568030352左转17:30-17:35285310117:35-17:40252203017:40-17:45293101017:45-17:50218601017:50-17:55237221117:55-18:0035521011613016463右转17:30-17:35103210017:35-17:4081200017:40-17:45112100017:45-17:5090201117:50-17:55104002017:55-18:00146010062167231龙山路(西)直行17:30-17:3510011511017:35-17:409414303117:40-17:4510410301117:45-17:5010115410017:50-17:551088702017:55-18:001141561016217328373左转17:30-17:35279201017:35-17:40258300017:40-17:45273500017:45-17:50355101017:50-17:55308211017:55-18:00201310011644614131右转17:30-17:3593210017:35-17:4071300117:40-17:4552100017:45-17:50100212017:50-17:5571000017:55-18:001442000521110221龙山路(东)直行17:30-17:356411922117:35-17:406210603217:40-17:45607700017:45-17:506581012017:50-17:5561101011117:55-18:0071201002138366526125左转17:30-17:35174210017:35-17:40152210017:40-17:45133401117:45-17:50192102017:50-17:55205111017:55-18:0018621001022212441右转17:30-17:35111101017:35-17:4092000017:40-17:45101000017:45-17:50122110017:50-17:55111200017:55-18:007010106075120龙山路(东)直行17:30-17:356710501017:35-17:406913610017:40-17:457112601017:45-17:506415700017:50-17:556214411017:55-18:00701250014037633231左转17:30-17:35144200017:35-17:40133100117:40-17:45162101017:45-17:50176000017:50-17:55150300017:55-18:001714000921611011右转17:30-17:35103100017:35-17:40114101017:40-17:45126210017:45-17:50145000017:50-17:55142101017:55-18:00113000072235120 将调查得到的各种车型流量换算为标准车型。经查询，采用了下表的换算系数：表2.2.2 标准车型换算系数表车型小客车大客车公交车小货车大货车大客车换算系数11.51.51.522.5 将标准车型的单位流量换算为小时流量。换算方法为取半小时流量的二倍。得到如下的调查统计汇总表：表2.2.3 交通量调查数据换算汇总表（单位：pcu/h）龙山路（东）左转480直行1600右转200龙山路（西）左转480直行1520右转178天竺路（南）左转320直行1140右转160天竺路（北）左转256直行1080右转216第三章 synchro运用及仿真3.1对交通仿真软件Synchr的介绍 软件介绍：Synchr系统软件是美国开发的专门运用于信号配时控制及优化的交通仿真软件，它的信号配时优化模型事以HCM2000为理论基础，Synchr软件是进行交通信号配时和优化的理想工具，具有交叉口交通流，服务水平仿真，协区域协调控制仿真等等，感应信号，自适应信号仿真等多种功能，Synchro系统是对交叉口信号进行配时与优化，并对控制优化结果进行系统仿真为主的交通软件。该软件对所需的硬件（如SCOOT等系统需要接入实际信号系统）没有太大要求。而且和传统的交通流仿真软件CORSIM TRANSYT-7F HCS 的接口基本相同。该软件操作简单，具有很高的对实际交通流的分析仿真实能力。Synchr交通信号协调及配时设计软件包含的组件有：Synchr SimTranffic SimTranfficCI.3D Viewer Warrants。 3.2 Synchro系统主要功能 1）创建网络方便容易，可以很容易的设置调查的道路和交叉口数据，比如交叉口相位、交叉口各进口道交通流调查、车道数、道路宽度、道路交叉口大小、道路高峰小时系数、进口车道数、转弯车速等 2）对调查交叉口进口道车道数进行划分，并输入相应各进口道方向的计算饱和流量、实际调查交通量、道路名称等相关信息； 3）输入设计或现状调查的信号控制方案，包括交叉口信号控制方式、各个方向上的相位、周期长度、绿灯时间，黄灯时长、全红时等； 4）通过Synchr的相关仿真软件，通过模拟仿真计算可以获得道路交叉口的V/C、各进口道的延误、进口道排队长度、各个方向停车次数、交叉口总的服务水平等数据， 用于来对现状和优化方案进行分析评价。 Synchr系统中的标准参数是根据车辆状况，常见驾驶员心理和行为习惯，道路交通法律法规等规定设计的。计算出来的结果（如各进口道的延误时间，交叉口服务水平，各进口道排队长度，停车次数，废气排放等）作为对交叉口各个信号配时方案比较的参数之一。具有重要的参考价值，信号配时方案也科学合理，能提高交叉口的通行能力和服务水平。 总体来说， Synchro系统对信号交叉口的配时方案及优化程序主要针对交叉口信号周期时长、相位方案和交叉口绿信比等进行总体综合优化。该系统能充分考虑到该区域道路的各项性质（交叉口范围内的公交站点、公共交通的影响，交叉口范围内的路边停车、自行车和行人等各种外在因素对交叉口通行能力和服务水平的影响， 其适用能力强， 是一种专业针对信号交叉口使用较为简便的信号控制优化配时软件。 3.3 Synchro方法与模型3.3.1 优化方法介绍Synchro信号配时系统中提供了各种相关的交叉口信号周期时长、交叉口的绿信比、相位等的优化方法和模型。1）信号周期时长优化 自然信号周期是单个信号控制交叉口可能接受的最小信号周期时长。Synchro信号配时系统信号周期时长优化程序就是选择自然信号周期。自然信号周期包含了三种可能情况：a）可以放行道路上所有车辆的的最短周期；b）最低绩效周期，它比a）的周期时间要短，但它是在V/C1时最科学合理的周期时长；c）如果没有足够长的的周期时长能够把道路上的所有车辆放行，但有一个可以满足道路交叉口V/C要求的周期时长，则这个较短的周期将被应用。 在城市道路网络中交叉口信号周期可以设定最长和最短周期。但进行交叉口信号优化时，Synchro系统将会以道路网络里最短的信号周期开始运算，依据交叉口的交通量对信号相位周期进行优化。如果交叉口相位周期不能放行交叉口道路上的所有交通量，Synchro系统将改变信号周期，会自动调整一个更长的信号周期，直到满足百分率临界交通量。当信号周期不断变大，大于90s时，V/C应该小于1。如果没有找到合适的周期，系统将会自动选择最低绩效周期。 若存在一个或多个相位，且V/C1。Synchro信号配时系统将自动把信号周期不断变大，由于黄灯时间和全红时间只占整个信号周期时间的很小部分，剩余出来的时间会额外增加交叉口的通行能力。 当信号周期时长超过120s时，再不断增加信号周期时长，就会对交叉口通行能力的增加起到很小作用，但却对交叉口的延误的增加很快。Synchro系统在选择周期时依赖最低绩效PI，即： PI=D+ST10/3600 式中：D交叉口总体延误； ST停车数。 总体上说，在多个不同的信号周期平均延误后发现，较短的信号周期将产生较短的平均延误。在拥挤的交叉口，信号周期延误推荐采用较长的信号周期。 以前，对于交叉口的服务水平V/C1的都用该主干道上周期最长的信号时长。在一些情况下，交叉口的信号周期时长都比较短，尽量减少交叉口通行能力的损失来减少交叉口的停车延误。较短的信号周期还有好多好处，如减少交叉口进口道的排队长度，能有效地利用交叉口的转弯半径。 在允许左转的情况下，通行能力也可能随着信号周期的增加而减少。有时当较长的信号周期失效时，短的周期时长将会提供更好的交叉口通行能力。所以Synchro也可能会采用没有满足要求的短周期。通过优化后的周期可以满足车流量要求，如果交通波动有额外能力，Synchro将采用短周期。以前，周期的优化只是找到更好的V/C要求。在交通量较低的进口道，交通流波动较大，需要较低的V/C。为了满足额外车辆的要求，需要更长的绿灯时长。通过对百分位交通量的调查研究发现，在应用短周期长度时，Synchro在高峰时段会更好地处理全部车辆。3.3.2交叉口信号相位周期时长优化 在考虑交叉口道路网络最小相位周期的情况下，Synchro信号配时系统基于交通流量与该相位饱和流量的比，自动为每个相位设置周期时长。 在优化交叉口周期时长时，Synchro首先会提供足够的绿灯时间服务第90百分位的相位流量。如果没有足够的信号周期长度满足这一要求，就会为第70、50百分位的交通量提供足够的绿灯时间。所有的额外的时间会被分配到主路相位。 通过尝试满足第90百分位相位流量，Synchro系统分配足够的绿灯时间放行90%的道路车辆。由于车辆较少的进口道比车辆较多的进口道的车辆更不稳定，这一理论更偏向于低交通量的进口相位。 实际上，每个百分比道路交叉口的信号控制与优化都留有多余的绿灯时间来缓解交通情况。这时交叉口信号周期时长变得更加长。但总时间较短。对于各种不同情况下，交叉口控制与优化的应该采取不同的方法：a）如果道路实际车流量超过道路的设计通行能力，在考虑最短的相位时长的情况下，Synchro将先平衡其他各个相位的V/C；b）如果一个相位中包含多个方向的的交通流同时流动，相位时长将会由各个相位中最大交通流量与本相位饱和流量的比确定其时长；c）如果信号相位采用双循环，则这个相位将被采用的总数比率最大；d）全部相位都分配了大于等于最小相位时长，周期时长优化中通过不断地反复计算周期时长以保证最小流量，如果所有最小相位超过信号周期长度，那么全部相位时长会按相应比例减少，为使行人过街的时间小于周期时长，要保证最小周期时长小于步行时间、闪烁但停止步行的时间、黄灯时间、全红时间四项之和；。e）如果平面交叉口允许左转，控制优化运用上面的方法重复进行一遍，运用交叉口专用左转相位，在交叉口信号控制中加上专用的左转绿灯时间，在运用专用左转相位进行计算左转保护相位，最后使用新相位时长计算左转因素；f）如果该交叉口进口道为多相位控制，可以划分它在所服务的相位的交通流量；g）如果该交叉口进口道有直左，直右或者专用拐弯车道的话，上述的计算过程将被再次重复使用，对于各个交叉口服务水平的不同，把交通量按照不同比例分配到各个路口上，但这样会影响交叉口进口道的左转车流量和进口道的饱和交通流，如果改变最科学合理的信号周期交通流就会面临从新分配。h）在交通量较低的交叉口，信号周期时长很容易就可以满足大部分的交通流，其余的额外绿灯的时间，会被分配到其他相位。3.4 仿真过程3.3.1 相位设置本设计为四相位设置，相位设置如下图所示图3.3.1 相位设置图3.3.2 创建交叉口模型1） 创建路段点击添加路段按钮， 或按下A键。在地图视图中， 将鼠标移至至路段起始点上， 然后单击鼠标左键。在设置的右下角将显示状态提示， 以英尺（ 米） 为单位显示东南方向坐标。注意： 按下ESC键可取消添加路段操作。释放鼠标键， 将指针移至路段终止点。再次点击鼠标左键。在底部状态栏中可以查看路段长度和方向信息。当添加一个路段时， 并不需要知道其精确长度。可在车道设置中调整该路段长度。然而，为了在仿真中确保准确性， 新添加到网络中的路段应和实际路段的长度误差不超过50 英尺。按照上述方法创建两条十字相交的道路，形成一个十字型的交叉口。图3.3.2 创建路段图2）输入调查数据在地图中选择好交叉口，在道路属性中输入所需要的各种道路参数：（1） 车道宽度。经过调查该交叉口出口道为3.5m，所以在路网设置对话框中设置道路宽度。在车道宽度栏里输入3.5，然后点击“Set All”，让所有车道宽度变为3.5m。同时把道路交叉口进口道宽度变为3m，完成输入图3.3.3 输入调查数据（2)车道分布。根据调查结果把道路现状的进出口车道数分布在图上图3.3.4 车道设置图（3）车道坡度。把交叉口的道路坡度按照实际调查数据输入进去，没有坡度的就输入0。（4）存储车长度。如果在交叉口有加宽车道，就输入加宽车道长度。（5）储存车辆数。在对应的加宽车道长度选项下填写车道数。（6）交叉口道路限速。在交叉口车道限速窗口中填写限制速度（7）输入调查交通量在流量窗口中输入下面输入交通流量。在交叉口每个进口方向输入整理好的交通流量。按照东、西、南、北和左转、直行、右转方向依次 输入452 1520 178 480 1600 200 320 1140 160 256 1080 216。（8）输入高峰小时系数。在每个对应的交通流向上输入交通高峰小时系数。为0.92（9）大车所占比例。在对应的流向上输入大车比例。为2% 图3.3.5 车道、流量等基本数据输入图3）信号配时在信号配时窗口输入调查数据1） 控制类型。在配时窗口控制类型中选定周期配时。调查结果所选控制类型为 定时控制。2） 转弯类型。根据调查结果在选项中选择左转及右转相位类型，该交叉路口为 四相位控制。因此在左转选项中选择“split”选项，即为分道行驶。3） 黄灯时间/全红时间。在窗口黄灯时间中填写3s，在全红时间里=填写0s。图3.3.6 信号配时输入图3.3.3 交通仿真 运用Synchro软件的SimTraffic功能进行仿真，得到动态仿真图像，利用生成报告功能得到仿真报告预览，由此可以知道对道路交叉口进行哪方面的优化。图3.3.7 SimTraffic仿真演示图3.5仿真数据及评价评价方法与模型介绍：3.5.1 信号配时优化模型 单点交叉口信号配时的主要设计参数是信号周期和相位时间, Synchro 系统信号配时模型就是对上述 两个主要参数进行的优化计算。Synchro 系统首先会 分析各相位提供的绿灯时间是否满足90% 的车道组 交通流量。如果没有足够长的周期达到此目的, 则分析是否能满足70% 的车道组流量和50% 的车道组流量。相位绿灯时间满足90% 的车道组流量, 意味着所有周期的90% 的车队长可以清空。优化周期的方法是Synchro 在自然周期( 即最短周期) 的基础上优化相位, 调整相位时间。如果满足一定的百分比车道组交通量( 例如90% 、70%、50% 的车道组流量) ,则采用该周期, 否则增大信号周期, 不断重复上述步骤。在此过程中, 需要计算性能指标, 如果没有满足百分比车道组交通量的信号周期, 则选用性能指标P最低的信号周期长度。计算性能指标为:P =D 1+ St 10+ Qp100/3 600 , ( 1) 式中, P 为综合性能指标; D 为百分信号延误; St 为停车次数; Qp 为排队长度另外,Synchro 系统除了信号周期长度满足大于自然周期( 即最短周期) 之外每个信号相位的绿灯时间要能够满足行人通行的需要, 即要对Synchro 中的每个相位设置对应的最小绿信比。具体的行人过街最短绿灯时间按下式计算:tP= 7+Lp/vp- I , ( 2) 式中, Lp 为行人过街道长度; vp 为行人过街步行速度,取112 m/ s; I 为绿灯间隔时间。3.5.2 排队计算模型 排队长度是在一个信号周期时长里，道路车辆的最大排队距离。下图为车辆到达离开示意图。 图中每个字母代表的含义： R代表信号周期内的有效红灯时间； V代表交叉口的实际交通量（vph）； S代表路口的饱和交通流量（vph）； Q为进口道最大排队长度（由于车辆经过交叉口速度只有下降但没有停车， 所以Synchro把延误小于6s的车辆不不认为是排队）； Q2是红灯时间进入进口道的车辆数。由图可得到交叉口进口道的车辆排队长度： （3-1）式中： L车头间距； n车道数； Fn车道利用系数。另外， Q、R、S、V的含义与上面相同。当交叉口的道路实际交通量与道路的设计通行能力的比值：V/C1时， Synchro把完成了两个信号周期时长后的进口道车辆排队长度定义为饱和流量下的排队长度Q， 可按下式计算：Q=V（C-6）+（V-SG/C）/3600 （3-2）式中各参数的含义同上3.5.3 延误计算模型Synchro信号配时系统运用Webster延误模型，而且还运用了一种更加繁琐的百分位进口道停车延误计算方法（Percentile Delay Method， PDM）。以PDM方法为例介绍，分两个步骤进行： 第一先计算某一百分位车流量下的周期时长的延误和车道组中各个车辆的延误， 第二计算百分位车流量和平均百分位的平均延误。PDM方法更适用于的延误计算：a） 信号配时的调整； b）自适应和半适应信号； c）交叉口道路交通饱和与不饱和信号计算。 每个周期时长内的车辆延误VD（vehs）由上图中三角形的面积表示，PDM方法对延误的计算可由下面公式求得；此外各个车辆的停车延误Dp可由公式（4）求得， 分别如下： （3-3） （3-4） 式中， C代表周期长度（s）， 其他参数同上。 在现状交叉口交通条件下，机动车流量是随时随地不断变化的，不是一成不变的， 可以运用泊松分布进行运算。Synchro对实际的现状交叉口车辆流分为五类情况，为90%、70%、50%、30%、10%的交叉口车辆流。每种状况下运用的计算对应于实际周期的五分之一。实际状况P下的流量Vp可按公式（5）计算： （3-5）式中， Z为百分位车流量系数， 百分位车辆系数取值为1.28， 0.52， 0、-0.52、-1.28。百分位交叉口进口道延误可以运用于计算交叉口进口道不饱和车流量的基本停车延误。 计算方法如公式（6）所示： (3-6) 式中， VDp为百分位小时进口道车辆停车延误，计算方法为（7）： (3-7)3.5.4 停车计算方法道路交叉口停车计算与交叉口延误的计算方法相同。在交叉口进口道产生停车延误的车辆数与排队车辆数相同，如上图中的Q。同时Synchro系统认为10s以内延误的车辆没有完全停车，对这些车辆，Synchro通过计算每个车辆每次在进口道延误的时间，对延误在10s以内的车辆按照定好的相应比例确定停车数。3.5.5 服务水平定义Synchro同步系统使用HCM2000级别定义的服务标准，并充分考虑到道路通行能力的交叉口自行车和行人交通的影响。道路交叉口控制延误评价交叉口服务，交叉口控制延误和服务的对应关系的水平级别：小于10秒，没有拥挤，服务水平;10S-20S，轻微拥挤，服务水平之类的乙类20S-35S，不拥挤，只是拥挤，服务水平为E级C级的服务水平;35S-55S，正常情况下，没有拥挤，服务水平为D级;55S-80， ;在80年代，超过负载能力，为F服务水平。表3.5.1 服务水平划分表 应用Synchro 系统对龙山路与天竺路交叉口的信号配时现状进行仿真分析。该交叉口的最大车流量/通行能力( V/ C) 为6.32, 最大控制延误为2412 s,交叉口的整体服务水平为F。详细数据见表3.5.2 所示。由表3.5.2可知, 各路口直行进口的服务水平较低, 都达到最低水平F 级; 而且V/ C 比、控制延误、95% 排队长度远高于其他进口, 大大影响了整个交叉口的通行效率。尤其是东、西直行进口的延误比较大。这说明信号分配给东进口的有效绿灯时间不足以满足通车需求, 因此需要通过Synchro 系统来优化、均衡各相有效绿灯时间。表3.5.2 现状仿真参数表车道组v/c ratiocontrol delaytotal delayapproach delaystops(vph)queue length 95th(m)LOSapproach LOS西进口左转1.88439.4439.4308242.4F直行 6.012270.82270.81702.31613825.5FF右转0.749.349.312564D东进口左转2490.5490.5322259F直行 6.322412.62412.61801.31775868FF右转0.78565614177.2E南进口左转0.6742.442.4278105.1D直行 2.26594.1594.1428.3749554.3FF右转0.3420.420.47337.7C北进口左转0.5337.937.921082.3D直行 2.14542.1542.1386.4712522FF右转0.4421.121.110048.8C3.6优化结果及分析Synchr