交通控制实验

成 绩 土木工程与力学学院交通运输工程系实验报告实验报告目录实验报告一：基本两相独立交叉口的交通信号配时实验实验报告二：双循环、八相位独立交叉口的交通信号配时实验实验报告三：六进口的独立交叉口信号配时实验实验报告四：干道交通信号协调控制实验实验报告五：典型交通区域信号协调控制实验实验报告成绩实验一实验二实验三实验四实验五综合实验报告一一、实验名称基本两相独立交叉口的交通信号配时实验二、实验目的（1）通过基本两相独立交叉口的交通信号配时实验，使学生们能灵活地运用 Synchro 软件对独立交叉口进行基本两相位配时方案的优化设计；（2）通过基本两相独立交叉口的交通信号配时实验，帮助学生们掌握单点信号控制交叉口信号配时方案的基本设计方法和过程，并进一步熟悉 Synchro软件的各项功能和基本操作。（3）通过基本两相独立交叉口的交通信号配时实验，巩固同学们对 Synchro软件的各项功能和基本操作的熟悉程度三、实验内容（1）建立交叉口，（2）设置交叉口车道、流量等基本数据，（3）为对象交叉口设计基本两相信号配时方案，（4）并通过饱和度、延误和服务水平等参数来评价交叉口运行状况。（5）根据结果对方案进行修正四、实验步骤步骤 1：创建网络开始一个新的网络，请打开 Synchro 选择命令 filenew，从 map 窗口创建如下图（1）所示的网络。图（1）步骤 2：输入车道和流量在 map 窗口，点击交叉口，按下 lane window 按钮（或按下 F3 键）激活 lane window 。按下表（1）输入车道值：表（1）按下 volume window 按钮（或按下 F4 键）切换到 volume window 窗口，按下表（2）输入流量值：表（2）其它 volume window 设置使用默认的系统设置。步骤 3：输入相位控制数据由于这是一个基本交叉口，你可以使用相位模块快速构建这个交叉口就地相位控制设定。在这个例子中，主街道是东西方向，因此按下options按钮，然后选择 set to east-west template phase 为东西干线设置相位。系统将自动设定如下图（2）所示的相位数： 图（2）步骤 4：优化路口信号周期基本数据输入后，下一步就要设计该交叉口的最佳配时方案。有 optimize intersection cycle length 命令为交叉口设置一般周期长度。一般周期长度是交叉口独立运作地最低可接受长度。 同时，系统将自动优化路口绿信比。执行下一步后， 优化的周期长度会在 timing window 左侧 current cycle length 中显示。如图（3）所示： 图（3） 步骤 5：记录结果报告的有效评价指标是 volume to capacity（v/c）饱和度，延误和服务水平 LOS。饱和度 v/c 是交叉口某一进口道的流量与该进口道的通行能力之比， 用来衡量各个进口道的拥挤程度。饱和度大于或等于 1 表示该车道拥挤或堵塞。延误即是总控制延误量度，以秒/车计量，在已给定的车道集合中使用。Synchro 提供两种延误方式： 百分比讯号延误和韦伯斯特讯号延误。 这两种延误方式计算的主要区别在于对路、绿灯时间的决定和进于和过于饱和状态的使用。服务水平是描述给定交叉口基于适当延误之上的运转效率的一种手段， 服务质量的范围已划分为六个区段（A 到 F） ，LOS A 表示在轻微延误的自由通畅条件，LOS F 表示过度延误的强行流动条件（阻塞条件） ，在 LOS F 下，队列可能阻塞上流交叉口。打印这些结果，用命令 FILE Print-Window。五、实验结果与分析 根据上述步骤，所得到的结果如下：图（4）图（5）从上图中我们可以很清晰地得到例如指标 volume to capacity（v/c）饱和度，延误和服务水平 LOS等，经过我们的判断，其指标是不符合要求。如指标 volume to capacity（v/c）饱和度在图中显示为2.11，而延误则为130.4S和服务水平 LOS为F，这是不满足要求的，也是不符合实际的，故需进行修改。从图中我们可以看出其存在巨大延误的车道是东进口的左转车道、西进口的左转车道、北进口的直行和左转车道、以及南进口的左转车道。那么就要对其进行修改，并且要修改延误指标还可以增加周期长度。于是将西进口的左转车道增加一个，将北进口的直行车道增加一个，左转专用车道增加一个，而南进口的右转改为专用车道，并且增加左转车道一个。而且将周期长度修正为110s。具体渠化如下：将配时和车道修改成如下图（6）所示，使指标符合要求。图（6）报告的有效评价指标是 volume to capacity（v/c）饱和度，延误和服务水平 LOS。如下图（7）所示：图（7）六、实验结论从实验结果来看，即使做出了配时方案和车道数的修改，但是结果还是不太理想，延误依然很大，而服务水平，饱和度的数据也不是很好，除非在现有基础上扩展车道数，增加至五条六条甚至八条方能使服务水平和延误数据很好，但这是不符合经济的而且也不符合中国现有道路的国情特征。按实验报告的步骤进行实验会发现V/C大于1的情况，这是不现实也是不对的，因此需要同学自己发挥自己的创造力和理解力，对原有的方案进行修改，使V/C小于1，且服务水平不能太低，而且也要符合实际情况，车道数不能超过四五条，这与中国现状是相冲突和矛盾的。经实验分析，处于从南向北的直行车比较拥堵，因此在治理和配时时优先考虑南北向直行。其次再考虑东西向的交通。通过此次实验我收获了很多，不仅是在学习能力上，并且在实验处理规划上。首先我通过自己的摸索完成了实验步骤所要求的步骤，然而实验步骤所能做的就是建立一个基本印象，其次根据实验步骤做出来的数据是不符合实验要求的，也不符合交叉口的实际，因此我们需要在建立基本印象的基础上进行优化设计，这就是个人能力的展现的舞台了，在这个过程中我锻炼到了规划意识和发现交叉口存在问题的纠结所在，这是目前我最需要的也是我能收获得到的最好的经验，其将在我以后的工作和生活中都会产生极其重要的影响。指导教师批阅意见： 指导教师签字： 2015 年 月 日备注：实验报告二一、实验名称双循环、八相位独立交叉口的交通信号配时实验二、实验目的(1)通过双循环、八相位独立交叉口的交通信号配时实验，学生可以进一步掌握交通信号控制交叉口信号配时方案基本设计方法和过程，（2）通过双循环、八相位独立交叉口的交通信号配时实验，加深对交通仿真软件的功能认识，（3）通过双循环、八相位独立交叉口的交通信号配时实验，明确在实际操作中可经过改变相位顺序、优化绿信比等方式灵活设计交叉口信号配时方案，以适应交叉口不同流向的流量特性， 从而提高交叉口运行效率和服务水平。（4）切实地提高学生自身的能力和水平，切实地锻炼学生思考和动手能力，让学生在懵懂中摸索的同时掌握配时的规律、从而避免填鸭式教育带来的各种问题。三、实验内容（1）建立交叉口，设置交叉口车道、流量等基本数据（2）对交叉口信号控制方案进行双循环 、八相位设计，（3）优化交叉口信号周期和绿信比，记录饱和度、延误、排队长度、服务水平等指标以评价交叉口运行情况。（4）如果各项指标均不能达到正常的值或较好的值，那么就要进行修改（包括相位和配时的修改），修改后的各项指标均在正常范围内这样就能正常输出了四、实验步骤步骤 1：创建网络创建一个全新的网络，请打开 Synchro 选择命令 FileNew，从 Map 窗口创建如下图（8）所示的网络。图（8）在 Link Setting 中， 主次干道均设定 40mph， Link Setting 窗口其余设置使用系统默认值步骤 2 ：输入车道和流量值在 Map 窗口， 点击交叉口， 按下 Lane Window 按钮 （或按下 F3 键） 激活 Lane Window 。按下表（3）输入车道值：表（3）按下 Volume Window 按钮（或按下 F4 键）切换到 Volume Window 窗口，按下表（4）输入流量值：表（4）其它 Volume Window 设置使用默认的系统设置。步骤 3 ：输入相位控制数据在相位窗口中使用系统相位模板（OptionsEdit Template Phases）快速构建这个交叉口的相位控制设定。在这个例子中，主街道是东西方向，因此按下Options按钮，然后选择 Set to East-West Template Phase 为东西干线设置相位。系统将自动设定如下图（9）所示的相位数：图（9）注意到此时 的Turn Type 中左转相位默认设定为 perm，在该例子中所有的左转相位都是被保护的。采用双环、八相位控制器信号配时中，使用 Turn Type 设置的下拉框设定专用左转车道的所有左转相位为 pm+pt（这样的设定是相位保护的做法，也说明左转车流量比较多，当左转车流量大与200时或左转小于200，但与对向直行之积大于50000时设置保护）。完成设定后的相位数如下图（10）所示：图（10）同时，注意到上述双环结构中作为延误左转，需要设置相位的 Lead/Lag。 （Lead/Lag 行在 Timing 窗口和 Phasing 窗口。如果 Timing 窗口中的 Lead/Lag 行不可见，用命令 OptionTiming-Window Show-Phase-Options 打开。 ）步骤 4：决定相位顺序Synchro 在相位窗口中依次选择OptionsRing and Barrier Designer中决定相位顺序（如果允许早开迟闭优化，则在优化前该项选择为是）。所得出的节点相位顺序的优化结果如下图（11）所示：图（11）该例子中选择 Control Type 类型为 Actuated-Coordinated，输入当前周期长度为 120 秒 。如图（12）所示：注意：作为一个独立的交叉口，偏移量 设置对本例结果没有影响，因此不必修改这个设置。最后的步骤即输入已有的绿信比信息， 图（12）可以在 Total Split 行输入，该例子中 Total Split设置如下图（13）所示：图（13）注意：用鼠标调整绿信比时，移动鼠标到 Timing 窗口底部所示的 Split and Phasing 图中黄色+所有红色条的右边。步骤 5 ：优化交叉口周期长度基本数据输入和分析后，最后一步是要找出该独立交叉口最佳的信号配时方案。在相位窗口中依次选择OptimizeIntersection Cycle Length命令为该交叉口设置一般周期长度。一般周期长度是交叉口独立运作的最低可接受长度。Synchro 系统将自动优化交叉口路口绿信比。步骤 6 ：记录结果报告的有效尺寸是 Volume to Capacity（v/c）饱和度，延误和服务水平 LOS。打印这些结果， 用命令 FILE Print-Window。 其它更多的详细的报表， 请参见 IntersectionReport。五、实验结果与分析根据上述步骤所得结果如下：图（14）图（15）从上图中我们可以很清晰地得到例如指标 volume to capacity（v/c）饱和度，延误和服务水平 LOS等，经过我们的判断，其指标是不符合要求。如指标 volume to capacity（v/c）饱和度在图中显示为1.43，而延误则为99.2S和服务水平 LOS为F，这是不满足要求的，也是不符合实际的，故需进行修改。从图中我们可以看出其存在巨大延误的车道是东进口的左转车道、西进口的左转车道、北进口的直行和左转车道、以及南进口的左转车道。那么就要对其进行修改，并且要修改延误指标还可以增加周期长度。于是将西进口的左转车道增加一个，将北进口的直行车道增加一个，左转专用车道增加一个，而南进口的右转改为专用车道，并且增加左转车道一个。而且将周期长度修正为60s。具体渠化如下：将配时和车道修改成如下图（16）所示，使指标符合要求。图（16）报告的有效评价指标是 volume to capacity（v/c）饱和度，延误和服务水平 LOS。如下图（17）所示：图（17）六、实验结论从实验结果来看，即使做出了配时方案和车道数的修改，但是结果还是不太理想，延误21.2s依然很大，而服务水平C级，饱和度（0.82）等的数据也不是很好，除非在现有基础上扩展车道数，增加至五条六条甚至八条方能使服务水平和延误数据很好，但这是不符合经济的而且也不符合中国现有道路的国情特征。除此之外，我在实验过程中发现并不是周期越长，V/C就会越小，并且V/C越小并不是越好，因为V/C在一定程度上衡量了道路的使用情况，过小的V/C则说明在设计过程中明显错误地估计了道路未来的车流量，这是设计的不合理的表现，而过高的V/C则说明道路不堪使用，运行效率不高。而且在设计车道的时候、，更多的应该考虑该条车道的车流量的大小，以此来决定车道数和相位保护。从实验的数据来看，这样的服务水平还是不够的，主要是因为东进口右转车辆居多，无法设置右转保护相位，因而影响整个系统的运行。从实验结果来看，即使做出了配时方案和车道数的修改，但是结果还是不太理想，延误21.2s依然很大，而服务水平C级，饱和度（0.82）等的数据也不是很好，除非在现有基础上扩展车道数，增加至五条六条甚至八条方能使服务水平和延误数据很好，但这是不符合经济的而且也不符合中国现有道路的国情特征。除此之外，我在实验过程中发现并不是周期越长，V/C就会越小，并且V/C越小并不是越好，因为V/C在一定程度上衡量了道路的使用情况，过小的V/C则说明在设计过程中明显错误地估计了道路未来的车流量，这是设计的不合理的表现，而过高的V/C则说明道路不堪使用，运行效率不高。而且在设计车道的时候、，更多的应该考虑该条车道的车流量的大小，以此来决定车道数和相位保护。从实验的数据来看，这样的服务水平还是不够的，主要是因为东进口右转车辆居多，无法设置右转保护相位，因而影响整个系统的运行。实验思考题：1.请分析基本两相和双环八相两种控制方案的特点和适应性。基本两相是指相位基本上呈现为两个，一个主相位，一个其它相位，所以它是一种更倾向于主相位的一种控制方案，在协调控制中更多的考虑的是主相位的通行，它能广泛应用于某一方向车流量较多，而另一方向车流量较少的情形；基本两相在实际中的应用并不是很多。双环八相是指相位分为八个，呈现出环状，每环各有四相位，其并没有突出某一相位的主要地位，但是若决定了相位起始，则环按照起始的位置运转，从而形成对交通的控制。所以双环八相位的交通控制适用于交通运转规律，各相位十分配合，而且相位没有主次之分，只有先后之别的车流。并且双环八相控制方案的应用比较多，且应用也比较宽泛，没有那么多的条件限制，相对地来说，交叉口使用双环八相的控制方案是优于基本两相的，从两次实验的结果也可以看出，基本两相的V/C为2.11，而双环八相的V/C为1.43，虽然两者都不满足条件，但是基本两相的偏离实际太大，而双环八相稍近于实际情况。2.改变交叉口的系统初始相位要考虑哪些因素及优缺点？车流量、车道数、车速、周期长、渠化设施、信号灯配时等优点：使交通管理更加科学化、更加贴近于实际；能最大程度地利用车道的通行能力；能最大程度的减少延误，提高运行效率；能更合理地进行交通组织，使资源充分利用。缺点：设计复杂，需大量人力物力，成本较高。3.本实验中路口渠化能否优化？若能，请实验并记录优化结果，说明优化原因。能，此路口存在的主要问题在于东西向的右转和南北向的直行，通过对交叉口的渠化处理，必然可以实现东西右转保护，南北直行增加车道，从而减少延误，提高服务水平和质量，使V/C进一步减少。指导教师批阅意见： 指导教师签字： 2014 年 月 日备注：实验报告三一、实验名称六进口的独立交叉口信号配时实验二、实验目的（1）学生通过线控方案设计与仿真实验， 加深对干道交通信号协调控制的理解，（2）明确线控方案设计中车道设置、信号配时、相位差、绿波带等基本概念，了解交通控制方案对于城市交通通行能力和服务水平的影响，（3）进一步熟悉和掌握 Synchro 仿真软件的原理、操作和设计特点。通过该组实验，同学们可以进一步了解交通控制对城市交通运行效率的影响，（4）熟练点控、 线控 、面控的信号配时方案的设计与优化， 尝试解决复杂路网、 交通条件下的交通管理与控制方案设计，加深对交通仿真软件的认识和掌握。三、实验内容（1）建立六进口的交叉口，设置交叉口车道、流量等基本数据，（2）对交叉口信号控制方案进行周期和配时设计，优化交叉口信号周期和绿信比，（3）记录饱和度、延误、排队长度、服务水平等指标以评价交叉口运行情况。（4）并且通过系统评价指标来不断调整各交叉口的信号周期长度、相位顺序和相位差等参数，确定最优方案。四、实验步骤步骤 1：创建网络开始一个新的网络，请打开 Synchro 选择命令 filenew，从 map 窗口创建如下图（18）所示的网络。图（18）步骤 2：输入车道和流量输入的车道和流量数据如下表（5）、（6）所示：表（5）表（6）步骤 3：输入相位控制数据设置主街道是东西方向，按下Options 按钮然后选择 Set to East-West Template Phase 为东西干线设置相位。选择 Control Type 为 Actuated-Uncoordinated 类型。如下图（19）所示： 步骤 4：优化路口信号周期 图（19）基本数据输入后，下一步就要设计该交叉口的最佳配时方案。有 optimize intersectioncycle length 命令为交叉口设置一般周期长度。一般周期长度是交叉口独立运作地最低可接受长度。 同时，系统将自动优化路口绿信比。执行下一步后，优化的周期长度会在 timing window 左侧 current cycle length 中显示。如上图（19）所示：步骤 5 ：记录结果报告的有效尺寸是 volumn to capacity（v/c）流量/容量比，延误和服务水平 LOS。五、实验结果与分析根据上诉步骤，所得结果如下：图（20）图（21）图（22）从上图中我们可以很清晰地得到例如指标 volume to capacity（v/c）饱和度，延误和服务水平 LOS等，经过我们的判断，其指标是不符合要求。如指标 volume to capacity（v/c）饱和度在图中显示为0.88，而延误则为28.1S和服务水平 LOS为C,因为部分的数据是飘红的，这是不满足要求的，也是不符合实际的，故需进行修改。从图中我们可以看出其存在巨大延误的车道是东进口的左转车道和直行车道、西进口的左转车道以及直行车道、北进口的直行和左转车道、以及南进口的左转车道。那么就要对其进行修改，并且要修改延误指标还可以增加周期长度。于是将西进口的左转车道和直行车道增加一个，将北进口的直行车道增加一个，左转专用车道增加一个，而南进口的右转改为专用车道，并且增加左转车道一个，东进口增加一个左转车道。而且将周期长度修正为60s。具体渠化如下：将配时和车道修改成如下图（23）、（24）所示，使指标符合要求。图（23）图（24）报告的有效评价指标是 volume to capacity（v/c）饱和度，延误和服务水平 LOS。如下图（25）所示：图（25）六、实验结论从实验结果来看，即使做出了配时方案和车道数的修改，但是结果还是不太理想，延误依然很大，而服务水平，饱和度的数据也不是很好。这是因为车道数的限制，导致东西向的直行延误的时间较长。按照实验报告的步骤进行实验会发现此时的V/C大于1，这是不现实也是不对的，另外部分相位呈现出红色，即产生了相位冲突，于是我进行了调整，最终结果勉强达到了标准。在这个六进口的交叉口实验中，我学到了很多，在实验中虽然遇到了数字变红的这一尴尬场面，但是经过不断的探索，也终于明白了其的由来，并在接下来的实验中加以注意和修改，最后总算完成了实验任务，但是由于有的车道要满足现实，故不能增加车道过多，因此有些指标还是不太好。指导教师批阅意见： 指导教师签字： 2014 年 月 日备注：实验报告四一、实验名称干道交通信号协调控制实验二、实验目的（1）通过交叉口计算机仿真实验，进一步熟悉和了解这套仿真系统的原理、操作、应用，（2）通过本实验，加深对干线交叉口交通信号的协调控制（简称线控制，也称绿波系统）包括车道布置、信号配时、相位安置、绿波带等课堂知识的进一步掌握。（3）学生通过线控制方案设计与仿真实验，了解路口渠化和交通管制对城市道路路口交通通行能力的影响并掌握应用软件的操作程序以及设计特点。三、实验内容（1）建立给定路段、路口条件的仿真模型，基本参数有交叉口间距、街道及交叉口的布局、交通量、交通管制规则、车速和延误等。（2）设计不同的路口渠化及交通管制方案，观察不同的方案对路口各进口通行能力的影响，并确定最优方案。主要的影响参数包括：通行能力、排队长度、车辆平均消散时间、停车延误等。选做内容：修改道路属性如车道数、车道宽度等，修改交叉口的交通管制方式，如单向交通、转弯禁行等进行然后观察路口各参数的变化。四、实验步骤步骤 1：创建网络开始一个新的网络，请打开 Synchro 选择命令 filenew，从 map 窗口创建如下图（26）所示的网络。图（26）步骤 2：输入车道和流量3 节点输入的车道和流量数据如下图（27）：图（27）6 节点的车道和流量数据如下图（28）所示：图（28）9 节点的车道和流量数据如下图（29）所示：图（29）11 节点的车道和流量数据如下图（30）所示：图（30）14 节点的车道和流量数据如下图（31）所示：图（31）步骤 3：建立相位设计使用感应协调控制器，并将东/西方向作为相位参考相位3 节点的配时信息如下图（32）：图（32）6 节点的配时信息如下图（33）：图（33）9 节点的配时信息如下图（34）：图（34）11 节点的配时信息如下图（35）：图（35）14 节点的配时信息如下图（36）：图（36）步骤 4 ：优化网络优化系统作为五个交叉口的网络， 先使用优化菜单中网络周期优化命令， 然后使用网络相位差命令，实现网络的优化。基本数据输入后，下一步就要设计该交叉口的最佳配时方案。有 optimize intersectioncycle